¢¿Qué es un disco duro?
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¢Estructura física
¢Dentro de un disco duro hay varios platos (entre 2 y 4), que son discos (de aluminio o cristal) concéntricos y que giran todos a la vez. El cabezal (dispositivo de lectura y escritura) es un conjunto de brazos alineados verticalmente que se mueven hacia dentro o fuera según convenga, todos a la vez. En la punta de dichos brazos están las cabezas de lectura/escritura, que gracias al movimiento del cabezal pueden leer tanto zonas interiores como exteriores del disco.
¢Cada plato tiene dos caras, y es necesaria una cabeza de lectura/escritura para cada cara (no es una cabeza por plato, sino una por cara). Si se mira el esquema Cilindro-Cabeza-Sector (más abajo), a primera vista se ven 4 brazos, uno para cada plato. En realidad, cada uno de los brazos es doble, y contiene 2 cabezas: una para leer la cara superior del plato, y otra para leer la cara inferior. Por tanto, hay 8 cabezas para leer 4 platos. Las cabezas de lectura/escritura nunca tocan el disco, sino que pasan muy cerca (hasta a 3 nanómetros) ó 3 millonésimas de milímetro. Si alguna llega a tocarlo, causaría muchos daños en el disco, rayándolo gravemente, debido a lo rápido que giran los platos (uno de 7.500 revoluciones por minuto se mueve a 120 km/h en el borde).
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¢Direccionamiento
¢Hay varios conceptos para referirse a zonas del disco:
¢Plato: Cada uno de los discos que hay dentro del disco duro.
¢Cara: Cada uno de los dos lados de un plato
¢Cabeza: Número de cabezales;
¢Pista: Una circunferencia dentro de una cara; la pista 0 está en el borde exterior.
¢Cilindro: Conjunto de varias pistas; son todas las circunferencias que están alineadas verticalmente (una de cada cara).
¢Sector : Cada una de las divisiones de una pista. El tamaño del sector no es fijo, siendo el estándar actual 512 bytes. Antiguamente el número de sectores por pista era fijo, lo cual desaprovechaba el espacio significativamente, ya que en las pistas exteriores pueden almacenarse más sectores que en las interiores. Así, apareció la tecnología ZBR (grabación de bits por zonas) que aumenta el número de sectores en las pistas exteriores, y usa más eficientemente el disco duro.
¢El primer sistema de direccionamiento que se usó fue el CHS (cilindro-cabeza-sector), ya que con estos tres valores se puede situar un dato cualquiera del disco. Más adelante se creó otro sistema más sencillo: LBA (direccionamiento lógico de bloques), que consiste en dividir el disco entero en sectores y asignar a cada uno un único número. Este es el que actualmente se usa.
¢Si hablamos de disco rígido podemos citar a los distintos tipos de conexión que poseen los mismos con la placa madre, es decir pueden ser SATA, IDE o SCSI.
¢Direccionamiento
¢IDE: Integrated Device Electronics, "Dispositivo con electrónica integrada") o ATA (Advanced Technology Attachment), controla los dispositivos de almacenamiento masivo de datos, como los discos duros y ATAPI (Advanced Technology Attachment Packet Interface) Hasta hace bien poco, el estándar principal por su versatilidad y relación calidad/precio.
¢SCSI: Son discos duros de gran capacidad de almacenamiento (desde 5 GB hasta 23 GB). Se presentan bajo tres especificaciones: SCSI Estándar (Standard SCSI), SCSI Rápido (Fast SCSI) y SCSI Ancho-Rápido (Fast-Wide SCSI). Su tiempo medio de acceso puede llegar a 7 mseg y su velocidad de transmisión secuencial de información puede alcanzar teóricamente los 5 Mbps en los discos SCSI Estándares, los 10 Mbps en los discos SCSI Rápidos y los 20 Mbps en los discos SCSI Anchos-Rápidos (SCSI-2).
¢Un controlador SCSI puede manejar hasta 7 discos duros SCSI (o 7 periféricos SCSI) con conexión tipo margarita (daisy-chain). A diferencia de los discos IDE, pueden trabajar asincrónicamente con relación al microprocesador, lo que los vuelve más rápidos.
¢SATA (Serial ATA): Nuevo estándar de conexión que utiliza un bus serie para la transmisión de datos. Notablemente más rápido y eficiente que IDE. En la actualidad hay dos versiones, SATA 1 de hasta 1.5 Gb/s (150 MB/s) y SATA 2 de hasta 3.0 Gb/s (300 MB/s) de velocidad de transferencia.
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¢Funcionamiento mecánico
¢Un disco duro suele tener:
¢Platos en donde se graban los datos,
¢Cabezal de lectura/escritura,
¢Motor que hace girar los platos,
¢Electroimán que mueve el cabezal,
¢circuito electrónico de control, que incluye: interfaz con la computadora, memoria caché,
¢Bolsita desecante (gel de sílice) para evitar la humedad,
¢Caja, que ha de proteger de la suciedad (aunque a veces no está al vacío)
¢Tornillos, a menudo especiales.
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¢Historia
¢El primer disco duro 1956 fue el IBM 3501, con una capacidad alta de concentrar los bytes de manera que la placa base se convierte en algo más. Entre el primer disco duro, el Ramac I, introducido por IBM en 1956, y los minúsculos discos duros actuales, la evolución ha sido hasta más dramática que en el caso de la densidad creciente de los transistores, gobernada por la ley de Moore.
¢El Ramac I pesaba una tonelada y su capacidad era de 5 MB. Más grande que una nevera actual, este disco duro trabajaba todavía con válvulas al vacío y requería una consola separada para su manejo.
¢Su gran mérito consistía en el que el tiempo requerido para el acceso a un dato no dependía de la ubicación física del mismo. En las cintas magnéticas, en cambio, para encontrar una información dada, era necesario enrollar y desenrollar los carretes hasta encontrar el dato buscado.
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¢La tecnología inicial aplicada a los discos duros era relativamente simple. Consistía en recubrir con material magnético un disco de metal que era formateado en pistas concéntricas, que luego eran divididas en sectores. El cabezal magnético codificaba información al magnetizar diminutas secciones del disco duro, empleando un código binario de «ceros» y «unos». Los bits o dígitos binarios así grabados pueden permanecer intactos por años. Originalmente, cada bit tenía una disposición horizontal en la superficie magnética del disco, pero luego se descubrió cómo registrar la información de una manera más compacta.
¢El mérito del francés Albert Fert y al alemán Peter Grunberg (ambos premio Nobel de Física, por sus contribuciones en el campo del almacenamiento magnético) fue el descubrimiento del fenómeno conocido como magnetorresistencia gigante, permitió construir cabezales de lectura y grabación más sensitivos, y compactar más los bits en la superficie del disco duro. De estos descubrimientos, realizados en forma independiente por estos investigadores, se desprendió un crecimiento vigoroso en la capacidad de almacenamiento en los discos duros, que se elevó a 60% anual en la década de 1990.
¢En 1992, los discos duros de 3,5 pulgadas alojaban 250 MB, mientras que 10 años después habían superado los 40.000 MB o 40 gigabytes (GB). En la actualidad, ya nos acercamos al uso cotidiano de los discos duros con más de un terabyte (TB) o millón de megabytes.
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¢Características de un disco duro
¢Características de un disco duro
¢Fabricantes de discos duros
¢TARJETA DE SONIDO
¢TARJETA DE SONIDO
¢TARJETA DE SONIDO
¢TARJETA DE SONIDO
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¢TARJETA DE SONIDO
¢TARJETA DE SONIDO
¢TARJETA DE SONIDO
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¢Historia de las tarjetas gráficas
¢En un principio, todas las entradas y salidas de datos se realizaban mediante tarjetas de datos perforadas, o mediante el teclado y primitivas impresoras.
¢Hasta que un día alguien pensó que era mucho más cómodo acoplar una especie de televisor al ordenador para observar la evolución del proceso y los datos, y surgieron los monitores, que debían recibir su información de cierto hardware especializado: la tarjeta de vídeo.
¢Historia de las tarjetas gráficas
En la siguiente tabla se recoge la evolución de las tarjetas graficas
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¢Historia de las tarjetas gráficas
¢MDA
—Monochrome Display Adapter
—Las primeras tarjetas de vídeo presentaban sólo texto monocromo, generalmente en un tono ámbar o verde fosforito, muy molesto para la vista.
¢Historia de las tarjetas gráficas
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¢MDA
¢Historia de las tarjetas gráficas
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¢CGA
—Computer Graphics Array
—Capaz de presentar gráficos
—Aparecieron multitud de juegos que aprovechaban al máximo tan reducidas cualidades, además de programas más serios, y los gráficos se instalaron para siempre en el PC.
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¢Historia de las tarjetas gráficas
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¢CGA
¢Historia de las tarjetas gráficas
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¢HÉRCULES
—Tarjeta gráfica de corte profundamente profesional.
—Su ventaja, poder trabajar con gráficos a 720x348 puntos de resolución, algo impresionante para la época .
—Su desventaja, que no ofrecía color. Es por esta carencia por la que no se extendió más.
¢Historia de las tarjetas gráficas
¢HÉRCULES
¢Historia de las tarjetas gráficas
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¢EGA
—Enhanced Graphics Adapter
—Capaz de presentar gráficos con estas características:
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—Estas cifras hacían ya posible que los entornos gráficos se extendieran al mundo PC (los Apple llevaban años con ello), y de esta forma pudo surgir el entorno Windows y otros muchos.
¢Historia de las tarjetas gráficas
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¢EGA
¢Historia de las tarjetas gráficas
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¢VGA
—Video Graphics Array
—El estándar, la pantalla de uso obligado desde hace más de 10 años.
—Tiene multitud de modos de vídeo posibles, aunque el más común es el de 640x480 puntos con 256 colores, conocido generalmente como "VGA estándar" o "resolución VGA".
¢Historia de las tarjetas gráficas
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¢VGA
¢Historia de las tarjetas gráficas
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¢SVGA, XGA y superiores
—El éxito del VGA llevó a numerosas empresas a crear sus propias ampliaciones del mismo, siempre centrándose en aumentar la resolución y/o el número de colores disponibles.
—La frontera entre unos estándares y otros es sumamente confusa, puesto que la mayoría de las tarjetas son compatibles con más de un estándar, o con algunos de sus modos.
—Algunas tarjetas ofrecen modos adicionales al añadir más memoria de vídeo.
¢Historia de las tarjetas gráficas
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¢SVGA, XGA y superiores
¢Componentes de la tarjeta
¢CHIP GRÁFICO (GPU)
¢¿Qué es la GPU?
¢Es un procesador dedicado exclusivamente al procesamiento de gráficos
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¢Aligerar la carga de trabajo del procesador central en aplicaciones como los videojuegos y o aplicaciones 3D interactivas.
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¢De esta forma la CPU puede dedicarse a otro tipo de cálculos
¢¿Qué es la GPU?
¢Implementa ciertas operaciones gráficas llamadas primitivas optimizadas para el procesamiento gráfico.
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¢La GPU está dividida en una gran cantidad de unidades funcionales. Estas unidades funcionales se encarga en procesar la unidades principales de la GPU que son el vértice y el píxel.
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¢La memoria de la GPU destaca por su rapidez, y va a jugar un papel relevante a la hora de almacenar los resultados intermedios de las operaciones y las texturas que se utilicen.
¢Diferencias entre CPU y GPU
¢Las GPU son muy potentes y pueden incluso superar la frecuencia de reloj de una CPU antigua (más de 500MHz).
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¢La GPU a diferencia con una CPU están pensadas para desarrollar cálculo con valores en coma flotante, predominantes en los gráficos 3D, por ello es posible dedicar más silicio en su diseño para llevar a cabo esa tarea más eficientemente.
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¢La CPU se basa en el modelo de Von Neumann mientras que la GPU se basa en el Modelo Circulante (gran segmentación en unidades funcionales) el cual facilita un procesamiento en paralelo a pesar de trabajar a unos 500-600 Mhz (muy inferior a la de una CPU actual).
¢LA RAMDAC
¢¿Qué es la RAMDAC?
¢Transforma las señales digitales con las que trabaja el ordenador en una salida analógica que pueda ser interpretada por el monitor.
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¢Su velocidad se mide en MHz. Esta velocidad influye en una mejor calidad gráfica y una mayor frecuencia de refresco, lo que implica en una mejor visión y un menor cansancio visual al estar varias horas delante del monitor.
¢Tipos de RAMDAC
¢Externa:
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—Implica más costes de fabricación.
—Se usa en tarjetas de gama alta.
—Mejor calidad de imagen y mayor velocidad de refresco.
¢Tipos de RAMDAC
¢Integrada en la GPU:
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—Abaratar costes de fabricación.
—Se usa en tarjetas de gama baja y media.
—Inferior calidad de imagen y velocidad de refresco.
¢Dispositivos refrigerantes
¢Debido a las cargas de trabajo a las que son sometidas, las tarjetas gráficas alcanzan temperaturas muy altas. Si no es tenido en cuenta, el calor generado puede hacer fallar, bloquear o incluso averiar el dispositivo. Para evitarlo, se incorporan dispositivos refrigerantes que eliminen el calor excesivo de la tarjeta. Se distinguen dos tipos:
—Disipador: dispositivo pasivo; compuesto de material conductor del calor, extrae este de la tarjeta. Su eficiencia va en función de la estructura y la superficie total, por lo que son bastante voluminosos.
—Ventilador: dispositivo activo; aleja el calor emanado de la tarjeta al mover el aire cercano. Es menos eficiente que un disipador y produce ruido al tener partes móviles.
¢Dispositivos refrigerantes
¢Ambos tipos de dispositivo son compatibles entre sí y suelen ser montados juntos en las tarjetas gráficas; un disipador sobre la GPU (el componente que más calor genera en la tarjeta) extrae el calor, y un ventilador sobre él aleja el aire caliente del conjunto.
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¢En ocasiones el calor generado en los componentes es demasiado elevado como para poder emplear disipadores de dimensiones razonables, llegando a ser necesarias emplear otras formas de refrigeración como la refrigeración líquida.
¢Memorias de la tarjeta
–Almacena los datos que van a mostrarse en la pantalla
–Más rápida o más lenta
–Memoria gráfica ≠ Memoria del procesador
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¢El ZBuffer
–Zbuffer: gestionar las coordenadas de profundidad imágenes 3D
–Concepto de renderización
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–Características del Zbuffer
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–Es la coordenada Z
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–ZCulling
¢Interfaces con la Placa Base (buses)
¢Alimentación
–Problema actual: consume mucha energía
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–PCIe
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–PCIe Power connector
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¢SISTEMAS DE CONEXIÓN
¢SISTEMAS DE CONEXIÓN
SVGA
Estandar técnológico de los años 90, diseñado para pantallas CRT
¢SISTEMAS DE CONEXIÓN
Video Compuesto
Cable coaxial con conector BNC que trasmite la señal de luminancia y crominancia juntas.
¢SISTEMAS DE CONEXIÓN
Video por componentes
Dos clavijas para Crominancia y otra para Luminancia.
¢EFECTOS GRÁFICOS
¢EFECTOS GRÁFICOS
Iluminación
Se situar objetos que irradian luz en una escena virtual y se calculan las sombras y colores resultantes en los objetos de su alrededor al incidir en ellos la luz.
¢EFECTOS GRÁFICOS
Antialiasing
El efecto antialiasing lucha con el efecto aliasing (al mostrar curvas a resolucion baja) para vencer sus”dientes de sierra”
¢NVIDIA
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¢Empresa que se dedica específicamente al mundo de los gráficos.
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¢Surgió en 1993.
¢En 1995 lanzó su primer producto: NV1
¢Tecnologías que utiliza
¢Ultrashadow:
- Permite realizar efectos de sombreado complejos.
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¢Intellisample:
- Incluye antialising (que sirve para suavizar bordes dentados).
- Muestrea utilizando corrección gamma.
- Incorpora el filtrado anisótropo más avanzado.
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¢Cine Fx:
- Efectos visuales muy espectaculares gracias al sombreado de píxeles y vértices más avanzado.
¢Tecnología SLI
¢Surge en 2005.
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¢Permite aumentar el rendimiento gráfico combinando varias GPU en un mismo sistema.
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¢Proporciona hasta el doble de rendimiento de gráficos que con una sola GPU.
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¢ATI
¢Su mercado concentra todo tipo de productos para el procesamiento gráfico y multimedia.
¢Surgió en 1985.
¢El 24 de julio de 2006, se fusionó con AMD.
¢Tecnología Crossfire
¢Se trata de la mezcla entre una tarjeta CrossFire + una tarjeta estándar + una placa con chip Xpress 200.
¢Ventajas:
- No necesita tener dos tarjetas totalmente idénticas, como en la tecnología SLI de nVidia.
- Trabaja con todos los juegos de DirectX y OpenGL.
¢Sistema “SuperAA” que mejora la calidad de la imagen.
¢Librerías y APIs
¢DirectX: diseñada por Microsoft. Incluye una colección de APIs, entre ellas Direct3D (para el manejo de gráficos en 3D).
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¢OpenGL: diseñada por Silicon Graphics. Es muy potente.
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¢Glide: de 3dfx y utilizada en las tarjetas Voodoo y Banshe. Actualmente ha quedado prácticamente desbancada.
¢OpenGL
¢API multilenguaje y multiplataforma para escribir aplicaciones que produzcan gráficos 2D y 3D.
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¢Utilizado en campos como CAD, realidad virtual, simulación de vuelo y desarrollo de juegos.
¢Influencia en el desarrollo de tarjetas gráficas, proporcionando un nivel básico de funcionalidad.
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¢Características generales
¢Interfaz de software entre el programador y el hardware gráfico.
¢Diseño de bajo nivel.
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¢Basado en la librería gráfica Iris GL de Silicon Graphics.
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¢Permite crear aplicaciones 3D interactivas.
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¢Independiente del hardware.
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¢No incluye manejo de ventanas, ni interacción con el usuario.
¢No permite describir objetos 3D directamente.
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¢DirectX
¢Colección de APIs creadas para facilitar tareas relacionadas con la programación de juegos en la plataforma de Microsoft Windows.
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¢Direct 3D:
- Su objetivo es facilitar el trazado y manejo de entidades gráficas elementales (líneas, polígonos y texturas).
- Se utiliza en aplicaciones donde el rendimiento es fundamental, como los videojuegos, aprovechando el hardware de aceleración gráfica de la tarjeta.
¢Últimas tendencias
¢Quadro SDI de NVIDIA
Novedades que ofrece:
- Salida SDI de 8, 10 y 12 bits sin comprimir en formatos SD, HD o 2K.
- Capacidad de programación de la unidad de procesamiento gráfico (GPU) y los gráficos 3D.
- Mejoras en composición de vídeo 2D.
- Memoria de vídeo de gran tamaño (entre 768MB y 1,5 GB).
Los precios de las GPU Quadro FX 4600 SDI y Quadro FX 5600 SDI oscilan en torno a los 6000$ y 7000$ respectivamente.
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