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PUERTOS Y RANURAS

¿CÓMO FUNCIONAN LOS PUERTOS DEL PC?

¿Quieres saber cómo se comunica tu ordenador con el resto de dispositivos? ¿qué puerto es mejor y cuál el más rápido?. Este artículo aborda los principales canales estándares para la conexión de periféricos externos al PC: los puertos serie, paralelo, USB y FireWire.

 Las ranuras de expansión del PC no son la única opción a la hora de conectar periféricos al PC. De hecho, los periféricos externos suelen precisar la instalación de una tarjeta adaptadora (normalmente PCI), a la cual se conecta el dispositivo en sí (disminuyendo, por tanto, el número de ranuras disponibles y limitando la capacidad de expansión). Afortunadamente, cualquier PC actual está equipado con diversos puertos para la comunicación directa con dispositivos externos (ratón, impresora, webcam, asistente personal, etc.), sin necesidad de instalar tarjetas adaptadoras. Cada tipo de puerto está dotado de unas características y un funcionamiento diferentes, que condicionan el tipo de dispositivos que se pueden conectar. Por ejemplo, la conexión de un módem sugiere el empleo de un puerto serie, mientras que una impresora invita a la utilización del puerto paralelo.

Este artículo enfoca el funcionamiento de los puertos externos más conocidos y de mayor presencia en el mundo del PC, en la actualidad. En primer lugar, se abordarán los puertos serie y paralelo, dos “clásicos” que todo PC incorpora prácticamente “por definición”, y que se emplean con frecuencia para la conexión de ratones, modems e impresoras. A continuación, hablaremos de dos canales de expansión muy actuales y que gozan de una excelente aceptación: los buses USB y FireWire.

PUERTOS SERIE

Los puertos serie -también conocidos como puertos de comunicaciones (COM)- están considerados como una interfaz externa fundamental. De hecho, dichos puertos han acompañado al PC desde hace más de veinte años. En general, todo PC incluye dos puertos serie RS-232, denominados COM1 y COM2.

En la actualidad, los fabricantes tienden a emplear medios de conexión más modernos, como el bus USB. Pero, sin embargo, todavía existe multitud de dispositivos diseñados para trabajar a través del puerto serie, incluyendo modems, equipos de medida, receptores GPS, plataformas de sincronización para PDA, etc.

En general, una característica básica del puerto serie hace referencia a la velocidad de transferencia de datos que es capaz de ofrecer: muy reducida. La mayoría de puertos serie son capaces de ofrecer relaciones de transferencia de hasta 115 kbps. En consecuencia, el puerto serie resulta una elección acertada para la comunicación a velocidades no muy exigentes. Por ejemplo, el funcionamiento de un ratón exige enviar información al PC a una velocidad nada llamativa en comparación con muchos otros periféricos. Por tanto, emplear un puerto serie es una solución más que suficiente, y de hecho es la solución típica (emplear un canal más rápido implicaría desaprovechar sus posibilidades).

Básicamente, el puerto serie define un conector y un protocolo para el intercambio de información. Tal y como su nombre indica, la información se transmite y recibe en serie. En otras palabras, toda la información a intercambiar circula por un único cable, moviendo un bit en cada ciclo de transferencia. Por tanto, para enviar una palabra digital de 8 bits, se enviará un bit tras otro, cubriendo un total de 8 ciclos de transferencia. La ventaja fundamental radica en que sólo es necesario un cable para el intercambio de información, lo que reduce costes. La desventaja principal ya ha sido introducida: la velocidad de transferencia es reducida. De hecho, si se emplearan 8 cables en lugar de uno, la transferencia de un byte requeriría tan sólo de un ciclo de reloj (léase, se trabajaría 8 veces más rápido).

Es importante destacar que los puertos serie son bidireccionales, es decir, permiten enviar y recibir información simultáneamente. Por ello, realmente existen dos cables dedicados al intercambio de información: uno de ellos se emplea para enviar datos y otro para recibirlos. El funcionamiento del puerto serie se implementa, al completo, mediante un chip llamado UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter). Este chip toma palabras digitales procedentes del bus del sistema, las convierte a formato serie, y las envía al dispositivo de destino aplicando el protocolo pertinente. A su vez, la UART recibe los datos serie del dispositivo externo, y los entrega al sistema en forma de palabras digitales. Por tanto, la CPU no se debe preocupar de los detalles del protocolo de envío/recepción, quedando libre de dicha carga. La CPU tan sólo entrega la información a enviar a la UART y ésta se encarga de hacer efectivo el envío serie. Para leer datos, se acude a la UART en el momento deseado -que no tiene por qué ser el momento en que los datos están siendo enviados por el periférico externo-. Este modo de trabajo exige la existencia de dos elementos de memoria (buffers): uno se emplea para escribir la información que la UART debe enviar, mientras que al otro se acude para obtener los datos recibidos. Esto permite, por tanto, escribir los datos a enviar mientras se recibe información, y viceversa. La capacidad de dichos elementos de memoria suele oscilar entre 16 y 64 kB.

Los conectores correspondientes al puerto serie se presentan en versiones de 9 y 25 terminales, cuyas denominaciones estándares son DB-9 y DB-25,

EL PUERTO PARALELO

Las impresoras recuerdan inmediatamente la imagen mental del puerto paralelo, ya que es ésta la interfaz mayormente empleada para la conexión de dicho periférico. Durante el diseño de los primeros PC, IBM introdujo dicho puerto, con el objetivo de conectar una impresora.

 Además de las impresoras, el puerto paralelo ha sido un medio eficaz para la conexión de muchos otros periféricos, como escáneres, algunas grabadoras de CD, discos duros externos, discos ZIP, etc. El funcionamiento del puerto paralelo se basa en el envío de un byte completo en cada transferencia, siendo necesarios, por tanto, 8 cables dedicados al intercambio de información. El puerto serie necesita 8 operaciones de transferencia para enviar un byte, lo cual sugiere que el puerto paralelo puede trabajar a una velocidad notablemente superior. Como dato práctico, el puerto paralelo estándar alcanza velocidades entre 50 y 100 kB por segundo.

El conector vuelve a ser el DB-25. Las señales disponibles se muestran en la Figura 3. Otra variante muy conocida es el conector Centronics de 36 terminales que, a pesar de la diferencia en el número de terminales, presenta las mismas señales que el conector DB-25.

El puerto paralelo original era unidireccional, y por tanto las señales viajaban desde el PC hacia la impresora, nunca en el sentido opuesto. Tras el lanzamiento del PS/2, IBM ofreció una nueva versión del puerto paralelo (denominado Standard Parallel Port o SPP). Este nuevo diseño era bidireccional, y consiguió reemplazar al puerto paralelo original. En principio, los terminales 2-9 se usan para el envío de datos, lo que implica que en cada transferencia los datos viajan del PC al dispositivo externo o viceversa, pero no es posible la transferencia simultánea en ambos sentidos. En otras palabras, la comunicación es half duplex. Por fortuna, los terminales 18 al 25, originalmente empleados como masas, pueden usarse también como terminales de datos, permitiendo la comunicación bidireccional simultánea (full-duplex).

Con el paso del tiempo, nuevas variantes del puerto paralelo han ido apareciendo, como el puerto EPP (Enhanced Parallel Port), que permite enviar entre 500 kb y 2 Mb de datos cada segundo.

Señales empleadas por el puerto paralelo

Al igual que las señales del puerto serie están orientadas al uso de un módem, las señales del puerto paralelo se encuentran particularmente en línea con el control de una impresora. A continuación se describe el propósito de las señales mostradas en el gráfico.

EL BUS USB

A pesar de que han persistido desde los inicios del PC, y de su conveniencia para multitud de aplicaciones, los puertos serie y paralelo presentan claras limitaciones en cuanto a capacidad de expansión y rendimiento se refiere. A mediados de los 90, un consorcio formado por multitud de empresas -incluyendo Compaq, IBM, Microsoft, NEC, etc.- desarrolló una nueva interfaz estándar para la conexión de dispositivos externos al PC.

 Dicha interfaz, bautizada como USB (Universal Serial Bus, Bus Serie Universal), tenía como objetivo conectar periféricos relativamente lentos (ratones, impresoras, cámaras digitales, unidades ZIP, etc.) de una forma realmente sencilla, rápida y basada en comunicaciones serie. El éxito de la interfaz USB ha sido tal que, actualmente, resulta difícil imaginar un PC que no disponga de al menos un puerto USB. Como prueba adicional de dicho éxito, cabe destacar que actualmente la gran mayoría de periféricos existentes en el mundo del PC están disponibles también en versión USB (por ejemplo, en www.usbgear.com están disponibles una infinidad de dispositivos USB).

Una importante característica de los puertos USB es la sencillez con la que se instala un dispositivo. Tan sólo hay que conectar un extremo del cable USB al periférico, y el extremo opuesto se inserta directamente sobre un conector USB, situado en la parte exterior del PC. No es necesario instalar ninguna tarjeta adaptadora ISA o PCI, lo que ahorra multitud de esfuerzo y problemas.

El bus USB ha sido concebido teniendo en mente la filosofía Plug & Play. Por tanto, tras conectar el dispositivo al bus USB, el sistema operativo se encarga del resto: si el software controlador se encuentra instalado, lo emplea directamente, y en caso contrario lo solicita. El bus USB admite la conexión de hasta 127 dispositivos, algo impensable usando puertos serie o paralelo. Cada dispositivo puede trabajar con un ancho de banda de hasta 6 Mbps, velocidad más que suficiente para la mayoría de periféricos. El ancho de banda total soportado por el bus es de 12 Mbps, a repartir entre todos los dispositivos conectados (incluyendo al propio PC, que actúa como dispositivo anfitrión). De ahí se deduce que si se trabaja a 6 Mbps, tan sólo se podrá conectar un dispositivo al bus.

FUNCIONAMIENTO DEL BUS USB

Un buen punto de partida para abordar este tema es el cableado del bus. Cada cable USB contiene, a su vez, 4 cables en su interior. Dos de ellos están dedicados a la alimentación (5 voltios) y la referencia de tensión (masa). La corriente máxima que el bus puede proporcionar es de 500 mA a 5 voltios de tensión.

Los dos cables restantes forman un par trenzado, que transporta la información intercambiada entre dispositivos, en formato serie. Tras su encendido, el dispositivo anfitrión -el PC- se comunica con todos los dispositivos conectados al bus USB, asignando una dirección única a cada uno de ellos (este proceso recibe el nombre de “enumeración”). Además, el PC consulta qué modo de transferencia desea emplear cada dispositivo: por interrupciones, por bloques o en modo isócrono.

La transferencia por interrupciones la emplean los dispositivos más lentos, que envían información con poca frecuencia (por ejemplo teclados, ratones, etc.). La transferencia por bloques se utiliza con dispositivos que mueven grandes paquetes de información en cada transferencia. Un ejemplo son las impresoras.

Finalmente, la transferencia isócrona se emplea cuando se requiere un flujo de datos constante y en tiempo real, sin aplicar detección ni corrección de errores. Un ejemplo es el envío de sonido a altavoces USB. Como se puede intuir, el modo isócrono consume un ancho de banda significativo. Por ello el PC impide este tipo de transferencia cuando el ancho de banda consumido supera el 90% del ancho de banda disponible.

Para la temporización, el bus USB divide el ancho de banda en porciones, controladas por el PC. Cada porción mueve 1.500 bytes, y se inicia cada milisegundo. Ante todo, el PC asigna ancho de banda a los dispositivos que emplean transferencias isócronas y por interrupciones, garantizando el ancho de banda necesario. Las transferencias por bloques emplean el espacio restante, quedando en última prioridad.

LA VERSIÓN 2.0 DE USB

Todo lo comentado en los anteriores apartados corresponde a la versión 1.1 del bus USB. La versión actual del estándar USB es la 2.0. En primer lugar, esta nueva versión es totalmente compatible con la versión 1.1. Por tanto, desde el punto de vista del usuario no hay cambios: los dispositivos para la versión 1.1 seguirán funcionando sin problemas.

Se puede, por tanto, combinar periféricos para ambas versiones, pero hay que tener en cuenta que, en caso de emplear dispositivos USB 2.0, será necesario introducir hubs USB 2.0, además de los USB 1.1. La ventaja para el usuario aparece al utilizar dispositivos diseñados para la versión 2.0: el ancho de banda aumenta hasta un factor 40 (lo que implica alcanzar 480 Mbps). Esto hace posible ampliar el abanico de periféricos USB disponibles, siendo posible conectar dispositivos con elevados requerimientos de ancho de banda, como discos duros, grabadoras de CD, lectores DVD, etc. De hecho, ahora es posible trabajar con periféricos de alto rendimiento sin necesidad de emplear interfaces como SCSI, aprovechando así todas las ventajas de USB y reduciendo costes.

Otra ventaja interesante se centra en la concepción de los dispositivos USB 2.0: no requieren esfuerzo de diseño adicional respecto a la versión 1.1. Todas estas características anticipan -cada vez más- que el PC del futuro tan sólo necesitará conectores externos USB. A corto plazo, la tendencia apunta a que USB 2.0 reemplazará completamente a USB 1.1 en todo PC.

LA INTERFAZ FIREWIRE

El término FireWire resulta familiar, sobre todo, para los usuarios de PC interesados en el campo del vídeo digital. Pero, más allá de este campo concreto, se trata de un bus serie similar al USB, que admite la conexión de una gran variedad de dispositivos.

El bus FireWire fue introducido por Apple (con antelación a USB), y más tarde fue estandarizado bajo la especificación IEEE 1394, referido como un bus serie de altas prestaciones. FireWire alcanza velocidades de transferencia de 400 Mbps y permite la conexión de hasta 63 dispositivos.

La mayoría de ventajas comentadas para USB están presentes en FireWire (Plug & Play, conexión/desconexión sin apagar el PC, alimentación incluida en el bus, etc.). Una primera diferencia se encuentra en el cable, que empaqueta un total de 6 cables internos (2 para alimentación, y dos pares trenzados para datos). Otra diferencia fundamental hace referencia a la topología del bus: en lugar de emplear hubs, se emplea una configuración “en cadena”. En otras palabras, los dispositivos se unen uno a otro formando una cadena, en la cual es posible insertar más de un PC (haciendo posible que varias computadoras accedan a los dispositivos conectados).

En términos de velocidad de transferencia, FireWire supera con creces a USB 1.1, pero es muy similar a USB 2.0. FireWire esta orientado a dispositivos con elevados requerimientos de ancho de banda. En cambio, no resultaría rentable fabricar dispositivos lentos para este bus, algo que lo pone en desventaja respecto a USB 2.0 (que admite ambos tipos con un reducido coste). En términos de coste, hay que señalar que la implementación de FireWire resulta más cara que en el caso de USB.

Finalmente, es muy importante notar que FireWire trabaja con una filosofía peer-to-peer, lo que significa que -en oposición a USB- no precisa de la presencia de un dispositivo anfitrión (el PC). Por ejemplo, es perfectamente posible interconectar dos cámaras mediante FireWire sin necesidad de un PC.

Aunque el éxito de USB sobre FireWire ha quedado claramente patente, en el terreno del vídeo digital la situación se invierte: la mayoría de cámaras digitales presentes en el mercado incorporan una ranura FireWire. Una configuración habitual para los expertos en dicho campo se compone de una cámara, un disco duro y un PC, conectados a través de FireWire. La información persiste en toda la cadena en formato digital y viaja a gran velocidad, por lo que no se pierde calidad y el rendimiento es asombroso.

CÓMO FUNCIONAN LAS TARJETAS DE SONIDO

En esta nueva entrega presentamos las tarjetas de sonido, el centro de procesamiento de información audible del PC. Mostraremos su estructura, su funcionamiento y las características más importantes.

Desde sus comienzos hasta la actualidad, el PC ha podido generar sonidos de baja calidad mediante su altavoz interno. Sin embargo, no es posible escuchar sonido de alta calidad (por ejemplo, temas musicales con calidad de CD) utilizando el altavoz interno. En ese caso es necesario añadir hardware adicional dedicado a la información de audio. Dicho hardware se conoce comúnmente como tarjeta de sonido y, hoy en día, es un elemento clave en cualquier PC.

Hay que remarcar que las tarjetas de sonido no suelen ser elementos dedicados exclusivamente a la salida de información. También son capaces de capturar información audible desde el exterior del PC, ya sea mediante un micrófono o cualquier otra fuente de audio. En línea con lo que ocurría con las tarjetas de vídeo, la tarjeta de sonido debe considerarse como un coprocesador dedicado a trabajar con información de audio, liberando a la CPU de dicha carga.

Como ya hemos introducido, las tarjetas de sonido se han convertido en un componente imprescindible en cualquier PC. De hecho, algunos PC se fabrican con el hardware de audio integrado en la placa base (algo que también ocurre con las tarjetas de vídeo). El usuario actual del PC reproduce con frecuencia música en diversos formatos, disfruta de películas en formato DVD (que, por supuesto, incluyen sonido de alta calidad), captura sonido del exterior del PC, asigna sonidos a los eventos lanzados por Windows, etc. Todas estas tareas, y muchas más, serían imposibles sin el uso de la tarjeta de sonido.

FUNCIONES BÁSICAS

La mayoría de tarjetas de sonido implementan cuatro funciones básicas: reproducción, captura, síntesis y procesamiento de sonido.

En primer lugar, la tarjeta debe ser capaz de reproducir audio, ya sea desde lectores de CD o DVD, o desde ficheros almacenados en el disco duro, usando formatos estándares como WAV, MP3 y MIDI.

Además, la tarjeta debe ser capaz de realizar el proceso inverso, es decir, almacenar audio procedente de una fuente externa. Esto incluye capturar sonidos mediante un micrófono, o introducir sonido desde cualquier otra fuente (instrumentos musicales, reproductores de cintas, etc.). La información queda almacenada, generalmente, en el disco duro del PC en forma de ficheros.

La tercera función básica se centra en la síntesis de audio, o lo que es lo mismo, la creación de sonido. Nótese que las dos funciones anteriores se centran -básicamente- en una pura conversión de información entre los mundos analógico (exterior del PC) y digital (interior del PC). La síntesis de audio exige capacidad de procesamiento a la tarjeta.

Finalmente, otra importante función es el procesamiento de sonidos existentes (generalmente almacenados en el disco duro como archivos). De nuevo, la tarjeta de sonido aplica su capacidad de procesamiento, ahorrando todo ese trabajo a la CPU.

Si estas funciones fueran realizadas por la CPU, el rendimiento del sistema se vería afectado negativamente. En la anterior entrega apreciábamos la elevada cantidad de información que implica el procesamiento de datos de vídeo. En el caso del sonido, el volumen de información es menor, pero no deja de ser elevado, y por tanto el papel que desempeña la tarjeta es crucial.

En el ámbito práctico, las funcionalidades antes comentadas hacen posibles tareas como escuchar un CD-audio mientras se trabaja con el PC, escuchar el audio que acompaña a páginas web, reproducir temas musicales en formato MP3, escuchar los sonidos que acompañan a secuencias de vídeo para PC, disfrutar del chat con voz, crear música con el PC, escuchar los efectos sonoros que acompañan a los juegos, conectar instrumentos musicales al PC, etc.

ELEMENTOS DE INTERFAZ

Los tres componentes presentados constituyen el núcleo de la tarjeta, pero es necesario complementarlos con ciertos elementos de interfaz.

En primer lugar, se encuentra un conjunto de conectores de entrada y salida, que constituyen la interfaz analógica con el mundo exterior, desde el punto de vista del usuario. Uno de los conectores de entrada está preparado para la conexión de un micrófono. Otro conector, comúnmente denominado “entrada de línea”, permite introducir señales procedentes de otras fuentes de audio (reproductores de cinta, receptores de radio, etc.). Finalmente, un tercer conector proporciona la salida de audio. A éste se suelen conectar altavoces de sobremesa, auriculares, grabadoras de cintas o cualquier otro tipo de equipo capaz de trabajar con señales de audio analógicas. Las entradas y salidas se conectan a un dispositivo mezclador, que combina las diferentes señales de audio, con niveles individuales controlables por el usuario.

Algunas tarjetas proporcionan entradas y salidas digitales. Éstas permiten introducir la información de audio directamente en formato digital, evitando el CAD y el CDA. Con ello se consigue una mayor calidad en los resultados, ya que los procesos de conversión entre los mundos analógico y digital conllevan una inevitable pérdida de calidad. Por ejemplo, se pueden conectar reproductores de CD a las entradas digitales, y grabadoras DAT o CD-R a las salidas digitales. Es interesante remarcar que existen tarjetas de sonido puramente digitales, que contienen únicamente interfaz para la conexión de equipos digitales.

Por otro lado, muchas tarjetas están dotadas de una interfaz MIDI, que permite conectar instrumentos musicales al PC a través de una interfaz digital estándar. También es frecuente encontrar un puerto de juegos, que permite conectar dispositivos de control como joysticks o gamepads (componentes esenciales en el mundo de los juegos para PC).

Finalmente, hay que hablar de una interfaz imprescindible: la que comunica la tarjeta de sonido con el bus del PC. Dicha interfaz caracteriza en gran medida las prestaciones de la tarjeta. En efecto, las tarjetas de sonido ISA suelen ofrecer menores prestaciones que las PCI. Estas últimas son las más comunes -con gran diferencia- en la actualidad. Incluso muchos PC incorporan la tarjeta de sonido en la propia placa base, en forma de chipset (con lo que se gana una ranura PCI libre para otra tarjeta de expansión).

 DEFINICIÓN DE LAS CLASES DE CUENTAS

Gmail

Es un servicio gratuito de correo web basado en búsquedas que combina las mejores funciones del correo electrónico tradicional con la tecnología de búsqueda de Google. Esta aplicación facilita la búsqueda de mensajes, lo que te permitirá acabar con el desorden de Recibidos. Además de ofrecer un método completamente nuevo para leer y efectuar el seguimiento de los mensajes,

Ha presentado dos nuevas características de su cliente de correo electrónico: vista previa de los correos sin necesidad de abrirlos y etiquetas anidadas para una mayor organización de los correos. Resulta sorprendente el nivel de desarrollo que tiene una aplicación web como lo es Gmail. Para mi es uno de los mejores programas que la informática ha creado.

Skype

Es un software para realizar llamadas sobre Internet. Una aplicación gratuita que se instala en el ordenador para comunicarse con otros usuarios de eBay. Skype es una forma de comunicación rápida y sencilla que ofrecen algunos vendedores de eBay para que los compradores puedan hacerles preguntas.

Se puede enviar mensajes de texto directamente desde su Skype a precios reducidos. Programa para realizar llamadas telefónicas gratuitas entre ordenadores y también a teléfonos convencionales aunque entonces se pagan) a través de IP (Internet Protocol). También permite conversaciones escritas e intercambio de archivos, como los programas de Mensajería instantánea.

MSN

Proporciona características similares al MSN Messenger en un navegador conectado a Internet. Su utilidad reside en que se puede conectar con una cuenta de correo desde un ordenador que no tenga el programa instalado.

Para utilizar el servicio se requiere una cuenta en Microsoft Passport. Permite utilizar tanto texto como emoticonos, emoticonos animados, escritura a mano (imagen), juegos o intercambio de archivos compartidos. También permite conversaciones por voz, mediante una cámara digital y, si está instalado en el sistema Windows Messeger, es posible permitir el control remoto del ordenador a los contactos (restringiendo qué tareas pueden realizar) desde los clientes no web.

Twitter

 

Es un servicio de red social , que permite a sus usuarios enviar y leer micro-entradas de texto de una longitud máxima de 140 caracteres denominados como "tweets". El envío de estos mensajes se puede realizar tanto por el sitio web de Twitter, como vía SMS desde un teléfono móvil, desde programas de mensajería instantánea.

Cada usuario puede decidir leer en su página principal los textos de otra persona o grupo de personas, teniendo siempre disponible lo que otros han escrito recientemente. 

Blog

Es un sitio web periódicamente actualizado que recopila cronológicamente textos o artículos de uno o varios autores, apareciendo primero el más reciente, donde el autor conserva siempre la libertad de dejar publicado lo que crea pertinente.

Habitualmente, en cada artículo de un blog, los lectores pueden escribir sus comentarios y el autor darles respuesta, de forma que es posible establecer un diálogo. No obstante es necesario precisar que ésta es una opción que depende de la decisión que tome al respecto el autor del blog, pues las herramientas permiten diseñar blogs en los cuales no todos los internautas -puedan participar agregando comentarios. 

 DELICIOUS

Es un servicio Web 2.0 diseñado para guardar, organizar y compartir enlaces en la Web, soluciona este problema y ofrece ventajas adicionales y actualmente es un servicio de Yahoo!. Los cuales organizo asignándoles tags (etiquetas), lo que a su vez me permite encontrar, clasificar y compartir los enlaces con otras personas.