Micropocesador

Definición de microprocesador

Es un conjunto de circuitos sumamente complejos, integrados por componentes electrónicos microscópicos encapsulados en un pequeño Chip. Se encarga de la coordinación y dirección de todas las operaciones que se llevan a cabo entre los diversos dispositivos de la computadora; tales como la memoria RAM, las unidades de disco duro, la ejecución de instrucciones de los programas, el control hacia los puertos de comunicación, las operaciones matemáticas, etc. Se le puede denominar indistintamente entre procesador y microprocesador, actualmente se está llegando al límite de la miniaturización de los componentes internos y se tiene la visión de que tendrán que desarrollar nuevos procesadores basados en la computación cuántica (uso de qubits en lugar de los bits de la computación clásica)



  

Definición de CPU, GPU y VPU

Las tres siglas hacen referencia al microprocesador, sin embargo cada una se utiliza en actividades distintas:

Qué significa CPU: es ("Central Process Unity") ó unidad central de proceso, siendo el microprocesador principal que utiliza la computadora en su conjunto para el proceso de datos en general.









Qué significa GPU y que significa VPU: significan ("Graphic Process Unity") ó unidad de proceso de gráfico / ("Video Process Unity") ó unidad de proceso de video respectivamente. Ambas siglas se refieren a un mismo procesador independiente del principal; que se encarga específicamente del proceso de video y gráficos, y así libera de esta carga de trabajo al CPU. El procesador de gráficos puede estar integrado en la tarjeta principal, en una tarjeta aceleradora de gráficos ó en la estructura del mismo procesador principal.

El coprocesador matemático

Es un chip independiente que contiene un circuito de apoyo para el microprocesador, su función era encargarse de liberarlo de las operaciones aritméticas y así el microprocesador se encargara de los demás procesos y hacer mas eficiente el sistema.



Los microprocesadores se vendían en el mercado con la opción de adquirir sus respectivos coprocesadores matemáticos pero fue hasta el lanzamiento de los modelos Intel® 486 DX (1989), que este integró al cuerpo del microprocesador y a partir de entonces todos lo tienen integrado.

Marcas y modelos de microprocesadores

Al adquirir un microprocesador, este se ofrece con ciertas características que lo definen; entre ellas están las siguientes:


La marca: esta puede ser alguna de las muchas que existen en el mercado:


1.- AMD: significa ("American Micro Devices"), que traducido significa micro dispositivos Americanos. Es una empresa integrada en el año de 1976, dedicada inicialmente a fabricar microprocesadores idénticos a los de la empresa Intel®, pero esta última patentó sus productos, por lo que AMD comenzó a diseñar los propios con muy excelentes resultados, actualmente desarrolla también tecnologías propietarias para tarjetas de video.


  

2.- Intel®: significa ("INT egrated EL ectronics"), que significa electrónicos integrados. Esta empresa se forma en el año de 1968 en el Sillicon Valley de California en EUA, actualmente desarrolla también tecnologías propietarias para tarjetas de video y Main Board.

 

3.- ARM®: marca inglesa de procesadores para aplicaciones de baja potencia, líder en la comercialización de Chips 32 bits para dispositivos inteligentes como Smartphone y Tablet

 

4.- Cyrix®/VIA Tecnologies®: esta marca dominaba en tercer lugar las ventas, pero actualmente se ha quedado muy relegada por la popularidad que adquirió AMD; así que fue absorbida por la empresa Via® Technologies. Actualmente hay una línea moderna de productosde esta marca que poco a poco se intenta colocar en el mercado de las Desktop y de las Netbook.


 

El modelo: es la subdivisión de los microprocesadores. Los modelos regularmente se referirán a una versión completa del producto ó a otra mas austera. La austera se refiere a que contiene menor cantidad de memoria caché L2 integrada dentro del circuito, por lo que es mas lento en acceder a ciertos datos e instrucciones.

1.- Para la marca AMD: podemos encontrar principalmente los modelos de procesadores Athlon® y Phenom®, mientras que las versiones austeras de procesador son Duron® y Sempron®.

Ejemplo de ello:

Modelo austero: microprocesador AMD Sempron®, modelo LE-1250, velocidad de 2.2 GHz, memoria caché de 512 KB, para Socket 940 AM2.

 

Modelo completo: microprocesador AMD Phenom®, modelo 9850 X4, velocidad de 2.5 GHz, memoria caché de 4 MB L2 y L3, para socket AM2.


 

2.- Para la marca Intel®: los modelos completos son Pentium® y las versiones austeras son Celeron®.

Ejemplo de ello:

Modelo austero: microprocesador Intel® Celeron® D, modelo Dual Core, velocidad de 1.6 GHz, memoria caché de 512 KB, FSB de 800 MHz, para Socket 775.

 

Modelo completo: microprocesador Intel® Pentium® 4, modelo E 6750, velocidad de 2.66 GHz, memoria caché de 4 MB, FSB de 1333 MHz, para socket 775.

La velocidad interna (GT/s, GHz y MHz)

La unidad GT/s: es una variable utilizada en microprocesadores Intel® de nueva generación denominada iX (la familia ó gama i3, i5, i7), la cuál significa ("GigaTransferences/second") ó GigaTransferencias/segundo. En la práctica, los GT´s se refieren a los datos que se están enviando y recibiendo simultáneamente de manera efectiva y no hay que confundirla con la velocidad en GigaHertz (GHz).

Ejemplo de ello se encuentra en la siguiente tabla:

Marca Modelo Velocidad en GHz Transferencias Año
Intel® i5 750 Quad 2.66 GHz 2.5 GT/s 2009
Intel® i7 920 X58 Quad 2.66 GHz 4.8 GT/s 2009
Intel® i7 980 Xtrm Six 3.33 GHz / 3.6 GHz turbo 6.4 GT/s 2011



La velocidad: esta variable se refiere al máximo número de procesos por segundo que es capaz de realizar el microprocesador. Su unidad de medida es el Hertz (Hz). Actualmente se utilizan múltiplos como el MegaHertz y el GigaHertz (GHz) debido a la gran capacidad que pueden llegar a desarrollar.

Actualmente, los microprocesadores pueden desarrollar hasta 4.3 GHz es decir 4300 MHz de velocidad interna, mientras que los primeros microprocesadores comerciales (año 1982), tenían una velocidad de 8 MHz.

A finales de Julio de 2010, la marca de procesadores Intel®, anuncia que ha desarrollado tecnología capaz de alcanzar velocidades de proceso muy superiores a lo que conocemos hoy en día, ya que la velocidad máxima que se puede lograr con el uso de la tecnología actual no se puede superar en 10 GHz. Su desarrollo está basado en la utilización de fotónica de silicio (el láser y fibra óptica básicamente) también llamada "Avalanche Photodetector (APD)", dentro de sus procesadores, con un límite teórico de hasta 340 GHz.

El "Frontal Side Bus" (FSB)

Tecnología FSB: ("Frontal Side Bus") que significa transporte frontal interno, que para el caso de los microprocesadores se refiere a la velocidad máxima con la que es capaz de transmitir datos con la tarjeta principal ("Motherboard") y el sistema en general.

El FSB en términos físicos se trata de una serie de líneas eléctricas interconectadas de modo paralelo, implementado por la marca Intel®; actualmente todos los dispositivos tienden a utilizar el modo serial, por lo que este tipo de tecnología genera cuellos de botella en los nuevos equipos de alta capacidad de proceso. Por este motivo la empresa AMD desarrolló a partir de 2001 una nueva tecnología denominada HT "Hypertransport".

La unidad de medida para el FSB del microprocesador es el MegaHertz (MHz), actualmente las velocidades se encuentran entre los 800, 1066 y 1333 MHz.

Ejemplo de ello es:

Microprocesador Intel® Pentium® 4, modelo E 6750, velocidad de 2.66 GHz, memoria caché de 4 MB, FSB de 1333 MHz, para Socket 775. (Agosto de 2008).




Tecnología HT: ("HyperTransport") significa Hiper-transportación; se trata de una tecnología desarrollada por AMD en 2001 en sustitución del FSB clásico, la cuál implementa un bus serial con controlador de memorias independiente que permite la conexión directa con la memoria RAM sin necesidad del uso del NorthBridge de la tarjeta principal ("Motherboard"), es utilizado en microprocesadores basados en arquitectura de 64 bits.


Ejemplo de ello es:

Microprocesador marca AMD, modelo Phenom® 8450 X3, frecuencia 2.1 GHz, L2 3.5 MB, para socket AM2.


Tecnología QPI: ("QuickPath Interconnect") significa interconexión de ruta sencilla; se trata de tecnología desarrollada por Intel® en contraposición a la tecnología HT de la marca AMD, la cual consiste en un controlador de memoria que permite el control de memoria RAM directamente desde el microprocesador. La unidad de medida utilizada en esta nueva gama de productos es la unidad GT/s, lo cuál significa literalmente GigaTransferencias/segundo. Esta tecnología coexiste aún con FSB.

Ejemplo de ello es:

Microprocesador marca Intel®, modelo i7 920 Quad, frecuencia 2.66 GHz, 4.8 GT/s, caché 8 MB, para socket 1366.

Procesadores de 32 bits y 64 bits

Los bits en la nomenclatura del microprocesador, se tratan del ancho de palabra que puede transmitir de manera simultánea, por lo tanto entre mayor sea la capacidad, mayor eficiencia tendrá al momento de recibir y enviar información. Esto es, si tenemos que el bus (líneas eléctricas por las que fluyen los datos), podía enviar 32 bits, ahora es posible que se envíen 64 bits al mismo tiempo, esto es "ensanchar" el bus.

La tecnología de 64 bits era usada por servidores, sin embargo la apuesta de las empresas fabricantes, es aplicar a las computadoras domésticas, lo que hasta hace poco se utilizaba solo en equipos de muy alto rendimiento, por lo que se ha roto la barrera de los 4 GB de memoria RAM y es posible en teoría alcanzar hasta 16, 000, 000, 000 de GB de RAM, además de aumentar las capacidades matemáticas, entre otras mejoras.



Inclusive los sistemas operativos modernos como Windows® Vista ó Windows® 7 tienen dos versiones para ser instaladas en los equipos de 32 bits y 64 bits, así mismo hay microprocesadores duales que tienen ambas características y permiten elegir que modo utilizar.

La memoria caché L1, L2 y L3

Caché: es una memoria tipo SRAM, basada en transistores y por ello es muy veloz. Es intermedia entre el microprocesador y la memoria RAM, esta memoria guarda los datos utilizados frecuentemente y evita volver a buscarlos en la memoria RAM ya que está es relativamente lenta, por lo que se agilizan los procesos. Su unidad de medida es en Megabytes (MB).

En el caso de los microprocesadores, estos integran de 1 a 3 tipos de memoria caché denominadas L1, L2 y L3, que significan ("Level X") ó traducido es nivel 1, nivel 2 y nivel 3.

Memoria L1: se encuentra integrada dentro de los circuitos del microprocesador y eso la hace más cara y más complicado en el diseño, pero también mucho más eficiente por su cercanía al microprocesador, ya que funciona a la misma velocidad que él. Esta a su vez se subdivide en 2 partes.

L1 DC: ("Level 1 date cache"): se encarga de almacenar datos usados frecuentemente y cuando sea necesario volver a utilizarlos, inmediatamente los utiliza, por lo que se agilizan los procesos.







L1 IC: ("Level 1 instruction cache"): se encarga de almacenar instrucciones usadas frecuentemente y cuando sea necesario volver a utilizarlas, inmediatamente las recupera, por lo que se agilizan los procesos.

Memoria L2: esta anteriormente se encontraba en tarjetas de memoria, para ser insertada en una ranura especial de la tarjeta principal (Motherboard) y funciona a la velocidad de trabajo de la misma. Actualmente la memoria L2 viene integrada en el microprocesador, se encarga de almacenar datos de uso frecuente y agilizar los procesos; determina por mucho si un microprocesador es la versión completa ó un modelo austero. Pueden contar con una capacidad de almacenamiento Caché de 8 MB, 9 MB, 16 MB en procesadores AMD e Intel® y hasta 15 MB en procesadores Intel®.



Memoria L3: esta memoria es un tercer nivel que utilizaron primero los procesadores de la firma AMD y posteriormente Intel®. Con este nivel de memoria se agiliza el acceso a datos e instrucciones que no fueron localizadas en L1 ó L2. Si no se encuentra el dato en ninguna de las 3, entonces se accederá a buscarlo en la memoria RAM. Pueden contar con una capacidad de almacenamiento Caché de hasta 8 Mb y 9 Mb sumando L2+L3 en el caso de la nomenclatura AMD.

Partes físicas externas que lo componen

El microprocesador en sí es un chip, que tiene una base que integra conectores tipo pin ó solamente contactos planos. Por el mismo avance en las velocidades de los microprocesadores, actualmente necesitan otros dispositivos de apoyo que son los disipadores de calor y los ventiladores, ya que en caso de faltar estos, el microprocesador envía una señal para que el equipo se apague repentinamente y así evitar que se queme.




El disipador: es una pieza metálica con formas variadas; este se encarga de absorber el calor generado por el ventilador y disiparlo al ambiente. Es importante mencionar que entre el procesador y el disipador se debe colocar un silicón especial, que transfiere de manera más eficiente el calor entre las 2 piezas, además de evitar el contacto directo entre las 2 piezas calientes.


El ventilador: se encarga de aplicar aire fresco al disipador y enfriarlo, permitiendo que absorba mas calor proveniente del microprocesador.


Enfriamiento por agua: son sistemas similares al funcionamiento de un radiador automotriz, esto es, cuentan con un sistema basado en el movimiento de agua, impulsada por una pequeña bomba que la hace circular por unos pequeños tubos dentro del disipador. El agua absorbe el calor dentro del disipador y en la parte externa cuenta con un ventilador que la enfría y se repite el ciclo.

División interna (ALU y unidad de control)

Internamente un microprocesador cuenta con 2 partes muy esenciales:


ALU: significa ("Aritmetic - Logic Unit") que traducido es unidad aritmética y lógica. Esta se encarga de realizar todas aquellas operaciones necesarias como cálculos de operaciones (multiplicaciones, divisiones, sumas, etc.) y comparaciones entre valores (mayor que, menor que, igual que, etc.).


Unidad de control: esta se encarga de organizar y manejar todos los procesos tales como interpretar contenidos de las posiciones de la memoria RAM y memoria ROM, control de puertos, acceso a unidades de disco, ejecución de las instrucciones del software, entre otras.

Procesadores con tarjeta de video integrada

La tecnología "Sandy Bridge", se refiere procesadores de la firma Intel® que integran dentro de su arquitectura, un procesador especializado totalmente en el manejo de gráficos (GPU) independientemente del número de núcleos; este GPU puede alcanzar una frecuencia de hasta 850 MHz, es importante mencionar que para el aprovechamiento de esta tecnología, la tarjeta principal (Motherboard), debe de ser compatible y generalmente esta deberá tener una alta capacidad de memoria RAM (hasta 32 Gb).

Ejemplo: Microprocesador Intel® Modelo i7 2600, Quad Core, velocidad 3.40 GHz, tecnología "Sandy Bridge" para zócalo 1155.

Microprocesadores multi-Core ó procesadores de varios núcleos

Al llegar al límite de los 4 Ghz, los procesadores tienden a generar demasiado calor, de tal forma que no es posible enfriarlos de manera tradicional y ello conlleva a uso de sistemas más complejos de ventilación que aumentarían el costo de los equipos, haciéndose poco rentables, entre otros factores. La tendencia ha sido la de integrar en un solo microprocesador, varios núcleos (Cores), capaces de procesar paralelamente los datos, sin aumentar la velocidad de proceso, pero haciendo más eficiente el mismo, además de reducir de manera considerable el calor producido, ya que cada uno lleva procesos diferentes y no los concentran en un sólo núcleo.

a) Un núcleo (MonoCore): 1 núcleo (X1).

b) Dos ó mas núcleos (Multicore): 2 núcleos (Core Duo/Dual Core/X2), 3 núcleos (TriCore/X3), 4 núcleos (Quad Core/X4) y hasta 6 núcleos (X6), en los actuales procesadores.



Ejemplo: Microprocesador marca AMD, modelo Phenom® 21090T X6*, frecuencia 3.2 GHz, L2+L3 9 MB, para socket AM3. (*Indica la presencia de 6 núcleos).

Ubicación del microprocesador en la Motherboard

La posición más común es cerca del panel de puertos y cerca del conector de la fuente de alimentación, ello porque los procesadores más modernos necesitan alimentación directamente desde la fuente.

Procesadores para SmartPhones

Con el auge de los dispositivos inteligentes y portátiles tales como los SmartPhone y Tablets, los diseños y capacidades de los procesadores de estos equipos, han ido aumentando en manera considerable sus prestaciones, siendo ya un mercado bastante competido entre los distintos fabricantes. Recordemos que aunque la tendencia sea hacia la miniaturización de dispositivos, estos siguen conservando la arquitectura básica de las computadoras, por lo que también cumplen con la característica de ir escalando la potencia de los dispositivos en cuanto a velocidad de proceso, despliegue de gráficos y conectividad principalmente.

Cabe mencionar que un punto negativo que aún tienen este tipo de equipos es el tema de calor excesivo producido por los dispositivos inteligentes y que por el tamaño de los mismos, no es posible integrarles un disipador-ventilador, lo que se traduce en reducción de tiempo de vida de los mismos y bajo rendimiento de batería.

Algunas marcas que se encuentran en esta gama de procesadores para Smartphone, son Intel® y Qualcomm®.

Como ventilar correctamente el procesador

Básicamente son dos maneras de ventilar el procesador:

1.- Consiste en que el ventilador dirija el aire directamente al disipador del procesador, esto siempre y cuándo el gabinete cuente con un cono de ventilación ó una ventila lateral.

2.- Se trata de que el ventilador expulse el aire del disipador, esto cuándo se carezca de ventilación lateral.

Otras maneras que se utilizan también es por medio de Software especializado y por medios basados en agua.

Algunos modelos actuales, debido a sus características de ahorro de energía y alta tecnología ya no requieren del uso de un ventilador y con el uso del disipador térmico metálico basta, ejemplo los procesadores Intel® Atom y algunos modelos de procesadores Intel® Celeron, a este sistema se le llama "Fanless."

Tecnología On Board

En computación, on board se refiere a controladores u otros dispositivos que están integrados junto con la placa madre.



   

Por ejemplo, antiguamente se necesitaba una placa de sonido conectada a la placa madre para poder escuchar música en una computadora; actualmente la placa de sonido viene on board en la placa madre.

En computación, on board se utiliza para hacer referencia aquellos componentes que están integrados en la placa madre.




Por ejemplo, si dicen "la tarjeta gráfica es on board", significa que la tarjeta/placa que controla los gráficos de la computadora está integrada dentro de la misma placa madre de la computadora; en otras palabras, la tarjeta gráfica forma parte del mismo circuito de la placa madre.




Obviamente existen también tarjetas gráficas que no son on board, sino que se conectan a la placa madre, pero es un circuito integrado totalmente separado de ésta.




Las placas on board están integradas dentro de la placa principal de una computadora, la placa madre, que es la encargada de las funciones principales donde su "corazón" es el microprocesador y su "cerebro" es la memoria RAM.

Particiones

Seguro que has oído hablar de las particiones de disco duro en muchas ocasiones (o, más bien, has leído sobre ellas). Cuando intentabas crear una copia de seguridad de tu equipo, cuando quisiste formatear el disco duro, cuando quisiste tener dos sistemas operativos distintos instalados en el ordenador, etc. Pero ¿qué es exactamente? ¿te lo has preguntado alguna vez? 

Un disco duro físico, varios virtuales

La explicación sencilla a la cuestión de qué es una partición de disco duro es que se trata de una división dentro de una unidad de almacenamiento física con su propio sistema de archivos. Es decir, aunque tengas tan solo un disco duro físico conectado, el sistema tratará a cada partición como si fuese un disco duro independiente. Se ve claramente en Windows, donde el sistema asignará una letra de unidad a cada partición.

Sistemas de archivos

La partición de disco duro se crea cuando se dota a una división del disco duro de su propio sistema de archivos, de los que hay varios tipos: FAT, NTFS, FAT32, EXT2, etc.

Particiones primarias, extendidas y lógicas

Además de los tipos de sistemas de archivos, hay también tres tipos de particiones (independientes del sistema de archivos que se utilice). Estas pueden ser particiones primarias (las originales, un disco duro formateado es una partición primaria que ocupa todo el espacio), particiones extendidas o secundarias (una partición que puede contener otras particiones en su interior), y particiones lógicas (las particiones que ocupan una parte o la totalidad de una extendida).

¿Para qué se usan las particiones de disco duro?

Algunas de las razones principales para crear una partición de disco duro son: aumentar espacio (algunos sistemas de archivos tienen tamaños máximos menores al espacio que proporciona el disco), guardar en ella una copia de seguridad, instalar dos sistemas operativos en un mismo disco duro o guardar en ella todos los archivos del usuario (música, fotos, etc.) para formatear el disco duro sin perderlos.

Disco Duro

El disco duro es el dispositivo del sistema de memoria del PC que usamos para almacenar los programas y archivos ya que es el único capaz de guardar datos incluso aunque no esté alimentado. Esto es lo que lo diferencia de otras memorias de tu equipo, como por ejemplo la RAM, que es la usada para hacer funcionar los programas ya que estas pierden la información en caso de falta de energía.

Como comprenderás su velocidad interviene en el tiempo de arranque del equipo y de las aplicaciones.


Un disco duro lento se puede convertir en ese cubo de botella que hace que todo el PC parezca una tortuga.

¿Cómo se organiza un disco duro?

La distribución lógica que tiene un disco duro es responsabilidad del sistema operativo. Este se encarga de organizarlo y permitir el acceso a la información.

La mayoría de sistemas utilizan el concepto de archivo o fichero, donde ambos términos vienen a significar lo mismo.


Un archivo puede ser por ejemplo, una canción, una foto o un programa. Estos ficheros se organizan en carpetas que a su vez pueden contener otras subcarpetas.

Entre otros sistemas de ficheros los más comunes son el NTFS o FAT pertenecientes a los entornos Windows o los ext2, ext3 y ext4 de Linux.

¿Qué distingue a un disco duro de otros?

La característica más importante de un disco duro es su capacidad de almacenaje. Esta se suele medir en Gigabytes o Terabytes. Cuanto mayor sea, más canciones, películas, documentos, y programas puede contener.

Otro dato a tener en cuenta es la velocidad de transferencia. Esta define la cantidad de información que es capaz de leer o grabar por segundo el dispositivo.

¿Qué tipos de discos duros existen?

Según su tecnología interna

Magnéticos. También conocidos como discos rígidos. Tienen en su interior varios discos en los cuales se almacena la información usando campos magnéticos. Estos giran y un cabezal se encarga de leer y escribir.

Su funcionamiento es muy parecido a los tocadiscos.

Estado sólido. También conocidos como SSD. En estos no se usan discos giratorios sino matrices de transistores. Cada transistor se encarga de guardar una unidad de información. No existen partes móviles, con lo cual el acceso se realiza de manera más rápida, son más resistentes a golpes, consumen menos, no hacen ruido, en definitiva son un salto cualitativo importante. Su único problema es que son mucho más caros aunque la brecha se va cerrando con el tiempo.

Según su interfaz

La interfaz es el tipo de conector usado para conectarse a otros dispositivos. Van desde los antiguos IDE o los nuevos SATA o PCI Express.

En la actualidad los PCI Express usado en los SSD son los que más velocidad pueden darte.



Según su localización

Internos. Como su propio nombre indica se encuentran en el interior de la caja del PC.

Externos. Los discos duros externos se conectan al PC a través de una conexión USB o SATA externa. Son más lentos y se suelen usar para almacenar información que no usamos todos los días.

¿Cuál disco duro me conviene?

Depende como casi todo, del uso que le vayas a dar y del presupuesto del que dispongas. Para un usuario normal lo importante es el tamaño y no tanto el tipo de disco duro. Pero para un usuario profesional, sobre todo para alguien que haga procesado de video, no lo dudes, y cómprate un disco SSD.

¿Qué capacidad necesito de disco duro?

Es algo parecido a lo que ocurre con la memoria RAM, cuanto más tengas mejor. Da igual que compres uno inmenso acabaras llenándolo. No olvides que puedes usar un disco duro externo para aumentar la cantidad de información que puedes almacenar.

¿Qué hago si tengo mucha información y es muy importante?

Existen un tipo de discos duros externos muy útiles denominados NAS. Con estos tienes un aparato externo a tu PC donde queda todo a resguardo. Su único problema, el precio.

Por último, no olvides siempre tener tu información en al menos dos dispositivos para no perder nunca ningún dato.

Plug And Play

(PnP) es la tecnología que permite a un dispositivo informático ser conectado a un ordenador sin tener que configurar jumpers ni proporcionar parámetros a sus controladores. Para que eso sea posible, el sistema operativo con el que funciona el ordenador debe tener soporte para dicho dispositivo. 

La frase plug-and-play se traduce como enchufar y listo. No obstante, esta tecnología en la mayoría de los casos se describe mejor por la frase apagar, enchufar, encender y listo.

No se debe confundir con Hot plug, que es la capacidad de un periférico para ser conectado o desconectado cuando el ordenador está encendido.

Con anterioridad a esta tecnología, los ordenadores personales disponían de ciertas capacidades de ampliación mediante periféricos gracias al bus ISA y similares.

Sin embargo, la incorporación de un periférico a dicho bus requería conocimientos de electrónica y arquitectura de ordenadores ajenos a la mayoría de los usuarios. Estos conocimientos incluían la manipulación de jumpers y la configuración del controlador del dispositivo (direcciones de entrada/salida, interrupciones, etc.). Además, una incorrecta preparación del dispositivo solía derivar en conflictos con otros periféricos y, en definitiva, un malfuncionamiento del ordenador.

Por este motivo, distintos fabricantes de la industria decidieron formar un consorcio con el objetivo de promover un estándar de industria que simplificara el uso de periféricos.

Esto requería innovaciones tanto en el hardware como en el sistema operativo. Ambos debían estar diseñados para esta tecnología.

El primer sistema operativo en incorporar plug-and-play fue Windows 95 de Microsoft. No obstante, la realidad de este sistema operativo respecto a las prometidas bondades le hizo valerse el apelativo de Plug-and-pray (enchufar y rezar) entre los usuarios.

Modem

Un módem (del inglés modem, acrónimo de modulator demodulator; pl. módems) es un dispositivo que convierte las señales digitales en analógicas (modulación) y viceversa (desmodulación), y permite así la comunicación entre computadoras a través de la línea telefónica o del cablemódem. Sirve para enviar la señal moduladora mediante otra señal llamada portadora.

Se han usado módems desde la década de 1960, principalmente debido a que la transmisión directa de las señales electrónicas inteligibles, a largas distancias, no es eficiente; por ejemplo, para transmitir señales de audio por el aire se requerirían antenas de gran tamaño (del orden de cientos de metros) para su correcta recepción. Es habitual encontrar en muchos módems de red conmutada la facilidad de respuesta y marcación automática, que les permiten conectarse cuando reciben una llamada de la RTPC (Red Telefónica Pública Conmutada) y proceder a la marcación de cualquier número previamente grabado por el usuario. Gracias a estas funciones se pueden realizar automáticamente todas las operaciones de establecimiento de la comunicación.

Cómo funciona

El modulador emite una señal denominada portadora. Generalmente, se trata de una simple señal eléctrica sinusoidal de mucha mayor frecuencia que la señal moduladora. La señal moduladora constituye la información que se prepara para una transmisión (un módem prepara la información para ser transmitida, pero no realiza la transmisión). La moduladora modifica alguna característica de la portadora (que es la acción de modular), de manera que se obtiene una señal, que incluye la información de la moduladora. Así el demodulador puede recuperar la señal moduladora original, quitando la portadora. Las características que se pueden modificar de la señal portadora son:
amplitud, lo que da lugar a una modulación de la amplitud(AM/ASK);
frecuencia, lo que da lugar a una modulación de la frecuencia(FM/FSK);
fase, lo que da lugar a una modulación de la fase (PM/PSK).

También es posible una combinación de modulaciones o modulaciones más complejas, como la modulación de amplitud en cuadratura.

Módems para PC

La distinción más común es la que suele hacerse entre módems internos y módems externos, aunque han aparecido módems llamadosmódems software, más conocidos como winmódems o linuxmódems, que han vuelto complejo el panorama. También existen los módems para XDSL, RDSI, y los que se usan para conectarse a través de cable coaxial de 75 ohms (cablemódems).
Internos: consisten en una tarjeta de expansión sobre la cual están dispuestos los diferentes componentes que forman el módem. Existen para diversos tipos de conector:
Bus ISA: debido a las bajas velocidades que se manejan en estos aparatos, durante muchos años se utilizó en exclusiva este conector, hoy en día en desuso (obsoleto).
Bus PCI: el formato más común en la actualidad, todavía en uso.
AMR: en algunas placas; económicos pero poco recomendables por su bajo rendimiento. Hoy es una tecnología obsoleta.La principal ventaja de estos módems reside en su mayor integración con el ordenador, ya que no ocupan espacio sobre la mesa y reciben energía eléctrica directamente del propio ordenador. Además, suelen ser algo más baratos debido a que carecen de carcasa y transformador, especialmente si son PCI (en este caso, son casi todos del tipo módem software). Por el contrario, son algo más complejos de instalar y la información sobre su estado sólo puede obtenerse por software.
Externos: semejantes a los anteriores, pero externos al ordenador o PDA. La ventaja de estos módems reside en su fácil portabilidad entre ordenadores previamente distintos entre ellos (algunos de ellos más fácilmente transportables y pequeños que otros), además de que es posible saber el estado del módem (marcando, con/sin línea, transmitiendo...) mediante los ledes de estado que incorporan. Por el contrario, ocupan más espacio que los internos.

Tipos de conexión

La conexión de los módems telefónicos externos al computador se realiza generalmente mediante uno de los puertos serie tradicionales o RS-232 (COM), por lo que se usa la UART del ordenador, que deberá ser capaz de proporcionar la suficiente velocidad de comunicación. La UART debe ser de 16550 o superior para que el rendimiento de un módem de 28.800 bit/s o más sea el adecuado. Estos módems necesitan un enchufe para su transformador.
Los módems PC Card (internos) tienen forma de tarjeta, que se utilizaban en portátiles, antes de la llegada del USB (PCMCIA). Su tamaño es similar al de una tarjeta de crédito algo más gruesa, pero sus capacidades son las mismas que los modelos estándares.
Existen modelos para puerto USB (módem USB), de conexión y configuración aún más sencillas, que no necesitan toma de corriente. Hay modelos tanto para conexión mediante telefonía fija, como para telefonía móvil.
Los módems por software HSP (Host Signal Processor) o winmódems: son módems generalmente internos, en los cuales se han eliminado varias piezas electrónicas (por ejemplo, chips especializados), de manera que e lmicroprocesador de la computadora debe suplir su función mediante un programa informático. Lo normal es que utilicen como conexión una ranura PCI (o una AMR), aunque no todos los módems PCI son de este tipo. El uso de la CPU entorpece el funcionamiento del resto de aplicaciones del usuario. Además, la necesidad de disponer del programa puede imposibilitar su uso con sistemas operativos no soportados por el fabricante, de manera que, por ejemplo, si el fabricante desaparece, el módem quedaría eventualmente inutilizado ante una futura actualización del sistema. A pesar de su bajo coste, resultan poco o nada recomendables.
Módem completo: los módems clásicos no HSP, bien sean internos o externos. En ellos, el rendimiento depende casi exclusivamente de la velocidad del módem y de la UART del ordenador, no del microprocesador.

Tipos de modulación

Dependiendo de si el módem es digital o analógico se usa una modulación de la misma naturaleza. Para una modulación digital se tienen, por ejemplo, los siguientes tipos de modulación:

ASK, (Amplitude Shift Keying, modulación por desplazamiento de amplitud): La amplitud de la portadora se modula a niveles correspondientes a los dígitos binarios de entrada 1 ó 0.

FSK, (Frecuency Shift Keying, modulación por desplazamiento de frecuencia): La frecuencia portadora se modula sumándole o restándole una frecuencia de desplazamiento que representa los dígitos binarios 1 ó 0. Es el tipo de modulación común en módems de baja velocidad en la que los dos estados de la señal binaria se transmiten como dos frecuencias distintas.

PSK, (Phase Shift Keying, modulación por desplazamiento de fase): tipo de modulación donde la portadora transmitida se desplaza cierto número de grados en respuesta a la configuración de los datos. Los módems bifásicos por ejemplo, emplean desplazamientos de 180º para representar el dígito binario 0.

Sin embargo, en el canal telefónico también existen perturbaciones que el módem debe enfrentar para poder transmitir la información. Estos trastornos se pueden enumerar en: distorsiones, deformaciones y ecos; ruidos aleatorios e impulsivos y, por último, las interferencias.

Para una modulación analógica se tienen, por ejemplo, los siguientes tipos de modulación:

AM Amplitud Modulada: La amplitud de la portadora se varía por medio de la amplitud de la moduladora.

FM Frecuencia Modulada: La frecuencia de la portadora se varía por medio de la amplitud de la moduladora.

PM Phase Modulation. Modulación de fase: en este caso el parámetro que se varía de la portadora es la fase de la señal, matemáticamente es casi idéntica a la modulación en frecuencia. 

Igualmente que en AM y FM, es la amplitud de la moduladora lo que se emplea para afectar a la portadora.

Tarjetas de Expansion

Definición de tarjeta de expansión

Es una serie de circuitos, chips y puertos integrados en una placa plástica, la cuál cuenta con un conector lineal diseñado para ser insertado dentro de una ranura ó "Slot" especial de la tarjeta principal ("Motherboard"). Esta tarjeta tiene como función aumentar las capacidades de la computadora en la que se instala (aumentar la capacidad de proceso de video, permitir el acceso a redes, permitir la captura de audio externa, etc.).

Tipos básicos de tarjetas de expansión

• Tarjetas aceleradoras de gráficos
• Tarjetas red local cableada
• Tarjetas de red inalámbrica
• Tarjetas de red ópticas (para fibra óptica)
• Tarjetas PCMCIA
• Tarjetas de sonido
• Tarjetas controladoras IDE
• Tarjetas controladoras SCSI
• Tarjetas fax-módem
• Tarjetas osciloscopio
• Tarjetas de video
• Tarjetas de expansión de puertos
• Tarjetas de diagnóstico
• Tarjetas sintonizadoras TV/FM
• Tarjetas capturadoras de video
• Tarjeta adaptadora PCMCIA a PC
• Tarjeta de expansión de memoria RAM

Aunque es importante mencionar que cada tipo, tiene sus características especiales dependiendo del momento tecnológico, esto puede ser por el tipo de ranura (XT, MCA, ISA; PCI-E, etc.), pero es mejor conocerlas de manera individual.

Tipos de tarjetas de expansión externas

Actualmente las tarjetas de expansión tienden a miniaturizarse y a volverse portátiles, por lo que de manera formal, ya no se trata de tarjetas de expansión sino de periféricos. Sin embargo por tratarse de tecnología nueva, que aún no se ha clasificado de manera generalizada, pero se les conoce como "tarjetas de expansión externas". Es importante mencionar que ya cuentan con nombres propios, como ejemplos nos encontramos las siguientes:

• Adaptador USB-LAN (para redes basadas en cable).
• Adaptador USB-WiFi (para redes inalámbricas)
• Tarjeta de audio externa USB-Jack 3.5" (para la conexión de bocinas, micrófono y audífonos).
• HUB USB (aumenta la cantidad de puertos USB disponibles).
• Adaptador USB-Fax/Módem (permite la conexión a Internet por medio de la red telefónica convencional).
• Adaptador USB - TV/Radio (permite la conexión del cable de la antena de la TV y de la radio).

Tipos de tarjetas de expansión integradas

Se trata de tarjetas de expansión presentes en el cuerpo de la tarjeta principal (Motherboard), las cuáles regularmente cuentan con funciones básicas y baja capacidad lo que permite economizar el precio de los equipos. Estas tarjetas no se pueden desmontar de la "Motherboard" (ya que vienen en forma de puertos); el modo de desactivarlas es colocando una tarjeta externa ó interna nueva y configurándola de manera correcta. Los tipos de tarjetas de expansión integradas mas comunes son:






Tarjeta de red

Tarjeta de video

Tarjeta de audio

El tema se describe de manera mas amplia en la página Motherboard.