Targes gràfiques i xarxes

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Tarjeta grafica

La tarjeta grafica, también conocida como tarjeta de video, tarjeta aceleradora de gráficos o adaptador de pantalla, es una de las más importantes del equipo, al ser la responsable de mostrar texto, imágenes y gráficos en el monitor. Algunas placas base actuales integran esta función; sin embargo, la mayoría de los ordenadores utilizan tarjetas gráficas para potenciar y mejorar la salida de datos hacia el monitor.

La tarjeta gráfica controla la apariencia, el movimiento, el color, el brillo y la claridad de las imágenes mostradas en el monitor o la televisión, procesando cada bit de datos enviado.

La mayoría de las tarjetas gráficas actuales están diseñadas para la ranura PCI Express x16; las tarjetas PCI y AGP están prácticamente en vías de extinción.

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Componentes

AL examinar una tarjeta gráfica, encontramos varios componentes:

GPU

La GPU -acrónimo de Graphics Processing Unit, que significa “Unidad de procesado de gráficos”- es un procesador (como la CPU) dedicado específicamente al procesamiento de gráficas; su tarea es disminuir la carga de trabajo del procesador central y está optimizada para el cálculo en coma flotante, predominante en las funciones 3D. De esta forma, mientras gran parte de Io relacionado con los gráficos se procesa en a GPU, la CPU puede dedicarse a otro tipo de cálculos.

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Una GPU implementa ciertas operaciones gráficas llamadas primitivas, optimizados para el procesamiento gráfico. Una de las primitivas más comunes para el procesamiento gráfico en 3D es el antialiasing, que suaviza los bordes de las figuras para darles un aspecto más realista. Adicionalmente, existen primitivas para dibujar rectángulos, triángulos, círculos y arcos. Las GPU actualmente disponen de gran cantidad de primitivas, buscando mayor realismo en los efectos.

Una de las características de Io GPU Ofrecida en la especificación de una tarjeta gráfica se refiere a la frecuencia de reloj del núcleo o núcleo gráfico (Core), que oscila entre los 400 MHz y los 900 MHz.

En la actualidad, dos empresas copan el mercado de fabricación de GPU; son nVIDIA y ATI (comprada por AMD). Las empresas que fabrican tarjetas gráficas, como pueden ser ASUS, MSI, POWERCOLOR, GIGABYTE, etc., optan par utilizar estos componentes y ya tienen en el mercado tarjetas gráficas que van equipadas con dos GPU, como puede ser la ATI ASUS 3870 XZ.

La memoria de vídeo

En el caso de que la tarjeta gráfica esté integrada en la placa base, se utilizará la memoria RAM propia del ordenador, y si se instala como tarjeta de expansión, la tarjeta gráfica dispondrá de una memoria propia. Dicha memoria es la memoria de video o VRAM. Su tamaño oscila entre los 128 Mb y 1 Tb. La memoria actual está basada en tecnología DDR, destacando DDR2, GDDR3, GDDR4 y la nuevo GDDR5. La frecuencia de reloj de la memoria se encuentra en la mayoría de las tarjetas actuales entre 400 MHz y 3,6 GHz.

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La tarjeta gráfica ha de tener memoria suficiente para almacenar la información de los datos de una pantalla. La memoria de video está formada por bits dispuestos en tres dimensiones:

  • Altura: numero de pixeles desde la parte inferior o la parte superior de la pantalla.
  • Anchura: numero de pixeles desde la parte izquierda a la parte derecho de la pantalla.
  • Profundidad del color (o solo profundidad, por abreviar): es el numero de bits usados para cada pixel o la cantidad de colores que puede mostrar una imagen. Cuantos más colores mejor calidad, y por ello mayor fidelidad con el original.

La resolución es el número de puntos (o pixeles) que es capaz de presentar una tarjeta de video en la pantalla, tanto en horizontal como en vertical. Así, 800 x 600 significa que la imagen está formada en total por 600 líneas horizontales de 800 puntos cada una.

Para calcular la cantidad de memoria de una tarjeta gráfica, multiplicamos la anchura por la altura por el numero de bits (es decir, la resolución por la profundidad) para representar cada pixel, y la dividimos entre 8 para convertir bits en bytes. Para calcular kilobytes, volvemos a dividir por 1024.

La Tabla 5.2 representa la cantidad de memoria necesaria según lo resolución y el numero de bits por pixel.

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En la actualidad, una tarjeta de gama media/alta suele soportar una resolución máxima de 2048x1536.

RAMDAC

Se utiliza en la transformación de señales digitales (con las que trabaja la tarjeta gráfica) a señales analógicas (para poder ser interpretadas por el monitor); es decir, lee los datos de la memoria de video, los convierte a señales analógicas y los envía por el cable hacia el monitor para su representación. El RAMDAC es capaz de dar soporte a diferentes velocidades de refresco del monitor (se recomienda trabajar a partir de 75 Hz, nunca con menos de 60). Dada la creciente popularidad de los monitores digitales y que parte de su funcionalidad se ha trasladado a la placa base, el RAMDAC está quedando obsoleto.

La frecuencia de actualización (o velocidad de refresco) es el número de veces que se dibuja la imagen en la pantalla por segundo. Se mide en hercios. Así, por ejemplo, 72 Hz significan que la pantalla se dibuja 72 veces por segundo. EI valor mínimo es 60 Hz; por debajo de esta cifro los ojos sufren.

Salidas/conectores de la tarjeta gráfica

Los conectores más habituales entre la tarjeta gráfica y el monitor, televisor o proyector son:

  • SVGA (Super Video Graphic Array-Super VCA). Conjunto de estándares gráficos diseñados en la década de 1990 para dispositivos CRT; sufre de ruido eléctrico y distorsión por la conversión de digital a analógico. EI conector utilizado es el D-sub de 15 pines (D15).
  • DVl. Sustituto del anterior, fue diseñado para obtener la máxima calidad de visualización en las pantallas digitales, como las LCD o proyectores. Evita la distorsión y el ruido al corresponder directamente un pixel a representar con uno del monitor en su resolución nativa. Este sistema está basado en una tecnología denominada TMDS (Transition Minimized DifferentiaI Signaling), que utiliza cuatro canales de datos para la transmisión de la señal. En los tres primeros se conduce la información de cada uno de los tres colores básicos (rojo, verde y azul: RGB) y los datos de sincronización vertical y horizontal necesarios, y se reserva el cuarto canal para transmitir la señal del reloj de ciclos.

Gracias a este sistema, el ancho de banda disponible es Io suficientemente grande como para transportar sin ningún tipo de compresión todos los formatos previstos de señales de video en alta definición y resoluciones informáticas de 1600 x 1200 puntos. EI DVI también tiene implementada un sistema de mayor envergadura denominado DVI Dual-Link, que utiliza en el mismo conectar un enlace TMDS adicional que comparte la señal del reloj y que permite resoluciones de 2048 x 1536 pixeles.

Además de los datos TMDS, el estándar DVI maneja otro tipo de señales denominadas DCC (DispIay Data Channel). En este canal se establece una comunicación entre la fuente y la pantalla, que permite, entre otras cosas, identificar la resolución soportada por el monitor, la relación de aspecto nativa de este, el tipo de señal que envía, etcétera.

  • S-Video. Es una abreviatura de video por separado y también es conocido como el S/C. Se trata de una señal de video analógica que lleva el video de datas como dos señales separadas: las de luminancia (brillo) y crominancia (color). Normalmente, se incluye para dar soporte a televisores, a reproductores de DVD, a videos y a consolas de juegos.
  • HDMI (High-Definition MuIti-media Interface, Interfaz multimedia de alta definición). Ha sido desarrollado por los principales fabricantes de electrónica de consumo. Se trata de una interfaz capaz de transmitir señal de video estándar, mejorado o de alta definición, así como audio de alta definición (de hasta ocho canales). Actualmente se está desarrollando la versión 1.3.

Las especificaciones de este tipo de conector permiten un ancho de banda de 340 MHz (10,2 Gbit/s), con ocho canales/ 192 kHz/24 bit audio. Asimismo, tiene soporte para formatos de audio usadas en HD-DVD y Blu-Ray Disc.

El conector estándar de HDMI tipo A (que es el que se utiliza actualmente) tiene 19 pines. Se ha definido también una versión de 29 pines (tipo B), que permite llevar un canal de video expandido para pantallas de alta resolución, superiores a las del formato 1080 p. EI HDMI tipo A es compatible con un conector tipo DVI; es decir, que una tarjeta gráfica DVI puede conectarse a un monitor HDMI, o al contrario, una tarjeta gráfica con salida HDMI puede conectarse a un monitor con entrada DVI.Todo ello por media de un adaptador o cable adaptador, pero solo conseguiremos que se transmita la imagen.

En la figura siguiente aparecen los conectores más comunes.

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Adaptadores

Dada la diversidad de conectores existentes en el mercado y la necesidad de compatibilizar la salida de la tarjeta gráfica con el cable de datos del monitor o televisor/proyector, se ha desarrollado todo tipo de adaptadores. DVI DB5, HDMI DVI, etcétera (véase las figuras 5.8a y 5.8b).

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Interfaces con la placa base

Como ya se comentó en la Unidad 3, de la placa base, en el apartado de las ranuras de expansión, existen varios tipos de interfaces que se utilizan paro conectar las tarjetas gráficas, aunque en la actualidad se tiende a que desaparezcan los formatos PCI y ACP se estandarice el uso del PCI Express x16 (también llamado PCle o PCX).

Dispositivos refrigerantes

Debido a las cargas de trabajo a las que son sometidas, las tarjetas gráficas alcanzan temperaturas muy altas. Si esta no se tiene en cuenta, el calor generado puede hacer fallar, bloquear o incluso averiar el componente. Para evitarlo se incorporan dispositivos refrigerantes que eliminan el calor excesivo de la tarjeta. Se distinguen dos tipos:

  • Disipador: dispositivo pasivo (sin partes móviles y por tanto silenciosos); compuesto de material conductor del calor que lo extrae de la tarjeta. Su eficiencia va en función de la estructura, el material y la superficie total, por lo que son bastante voluminosos.
  • Ventilador: dispositivo activo (con partes móviles); 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.

Aunque diferentes, ambos tipos de dispositivo son compatibles entre si y se suelen montar 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 la Figura 5.9 aparece una tarjeta gráfica PCI Express x16 con disipador pasiva y sin ventilador.

Además de los dispositivos refrigerantes propios de la tarjeta, se pueden instalar en el ordenador otros ventiladores externos para ayudar a la disipación del calor, como por ejemplo el de la figura 5.10, que ocupa dos ranuras de expansión.

Alimentación

Hasta ahora, la alimentación eléctrica de las tarjetas gráficas no había supuesto un gran problema; sin embargo, la tendencia actual de las nuevas tarjetas es consumir cada vez más energía. Aunque las fuentes de alimentación son cada día más potentes, es necesario, a ahora de instalar una tarjeta gráfica, comprobar que la potencio de la fuente de alimentación del equipo sea suficiente.

Por ejemplo, la ATJ ASUS HD4870 PCX DDRS DVI-HDMI de 512 Mb necesita como mínimo una fuente de alimentación de 500 W.

Tamaño

Podría definirse tamaño como el numero de ranuras de expansión que ocupa la tarjeta grafica. Hasta hace poco, todas las tarjetas ocupaban una única ranura de expansión, fueran PCI, AGP o PCIe, pero en la actualidad, y debido al aumento de temperatura y de potencia de estas, hay en el mercado tarjetas graficas que ocupan dos ranuras de expansión (una para la gráfica y otra para el ventilador), tapando e inutilizando el slot de expansión que esté adyacente en la placa base.

Procesamiento en paralelo. SLl y Crossfire

EI procesamiento en paralelo es un método para conectar dos o más tarjetas de video (tarjeta gráfica) PCle y que produzcan una sola señal de salida que incremente el poder de procesamiento disponible para gráficos.

Utilizando esta tecnología, es posible duplicar el poder de procesamiento gráfico de un ordenador al agregar una segunda tarjeta a la primera. Se pueden utilizar dos tarjetas desde el inicio o tener uno que permita esta forma de trabajo y agregar la segunda cuando se necesite más poder de procesamiento.

Lógicamente, la placa base debe disponer de dos o más ranuras de expansión PCle y ha de estar diseñada para poder utilizarse de esta forma.

En un principio, las dos tarjetas a utilizar deberían ser idénticas, mismo fabricante, modelo, memoria, GPU, etc., pero en la actualidad no es necesario que las tarjetas graficas sean exactamente iguales y del mismo suministrador, siempre que se empleen las últimas versiones de los controladores gráficos suministradas por las fabricantes o diseñadores de chips. Ni siquiera la cantidad de memoria debe ser la misma para todas las tarjetas, aunque se recomienda que Io sea, ya que el excedente de memoria no se utiliza en el funcionamiento conjunto. La única condición necesaria a cumplir es que las GPU de las tarjetas sean idénticas.

Según quién sea el fabricante de GPU, a esta tecnología se le denomina de distinta forma:

  • SLI (ScaIabIe Link Interface), de la empresa nVIDIA.
  • CROSSFIRE, de la empresa ATI/AMD.

Para unir las dos o más tarjetas gráficas se emplea un conector que hace el puente entre ellas, normalmente en la parte superior, y solamente una de las tarjetas se conectará con el monitor, tal como lo muestra la Figura 5.11.

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Tarjetas de red

Las tarjetas de red se utilizan para conectar ordenadores entre sí con la finalidad de compartir recursos (por ejemplo, impresoras o archivos) y poder formar una red.

A las tarjetas de red también se les llama adaptador de red o NIC (Network Interface Card, Tarjeta de interfaz de red). Hay diversos tipos de tarjetas de red, en función del tipo de cable o arquitectura que se utilice en la red (coaxial fino, coaxial grueso, - Token Ring, etc.), pero hoy día el más utilizado es del tipo Ethernet con un conector RJ-45. Asimismo, está cada vez más extendido el uso de redes WiFi.

Actualmente, la mayoría de las placas base ya tienen integrada una tarjeta de red con conector RJ-45, aunque es posible instalar otra tarjeta en la ranura de expansión correspondiente.

Tarjetas de red para LAN

Las redes pequeñas se denominan redes de red local o LAN (LocaI Area Nemork). En esta caso, la red se establece mediante un cable y componentes hardware que comunican todos los ordenadores. La tarjeta de red, por tanto, comunica un ordenador con una red local y se suele instalar en una ranura PCI de la placa base (véase la Figura 5.12).

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Conectores

Lógicamente, la salida de conexión de la tarjeta de red debe ser del mismo tipo que el cableado a utilizar, siendo el más utilizado el conector RJ45 para el cable de par trenzado. Antes se empleaban los conectores BNC para el tipo de cable coaxial, pero su uso está ya obsoleto. Todas disponen también de uno o varios LED, que se iluminan dependiendo de la actividad de la tarjeta.

Existen tarjetas de red hibridas que contemplan los dos sistemas, como por ejemplo la figura 5.13, pero evidentemente están dejando de ser utilizadas.

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Dirección MAC

La dirección MAC (Media Access Control Address, o Dirección de control de acceso al medio) es un código identificador de 48 bits (6 bytes) que corresponde de forma única a una tarjeta o interfaz de red. Es individual, cada dispositivo tiene su propia dirección MAC determinada y configurada por el IEEE (los últimos 24 bits) y el fabricante (los primeros 24 bits).

Para evitar poner 48 unos o ceros seguidos, las direcciones MAC se codifican en hexadecimal. Para realizar la conversión, y ya que cada digito hexadecimal son cuatro dígitos binarios (bits), se consigue un código de doce números hexadecimales, que se suelen ordenar por parejas:

4 x 12 = 48 bits únicos. XX.XX.XX.XX.XX.XX 00-16-E6-5E-7B-74

Las direcciones MAC son únicas a nivel mundial, puesto que son escritas directamente, en forma binaria, en el hardware en su momento de fabricación. Se las conoce también como la dirección única que identifica los dispositivas en la red.

En la mayoría de los casos no es necesario conocer la dirección MAC, ni para montar una red doméstica ni para configurar la conexión a Internet.

Además, la mayoría de los sistemas operativos tienen métodos que permiten a las tarjetas de red identificarse con direcciones MAC distintas de la real; pero a la hora de volver a arrancar el equipo, la MAC volverá siempre a su estado original.

Velocidad

Una tarjeta de red puede trabajar a distintas velocidades, en función de la tecnología y los estándares que soporte.

Así, en un principio, las redes tradicionales operaban entre 4 y 16 Mb/s, pero estas velocidades, en la actualidad están sobrepasados par las nuevas tecnologías de comunicación, el incremento de la capacidad de almacenamiento y por el poder de procesamiento de los ordenadores actuales.

Los estándares más usados son:

Ethernet, 10 Mb/s.

Fast Ethernet, 100 Mb/s.

Gigabit Ethernet, 1000 Mb/s.

Es común que las tarjetas de red actuales soporten las tres velocidades y se adapten a la velocidad del resto de los componentes de la red.

Wake On LAN

Wake On LAN (WOL, a veces WOL) es un estándar de redes de computadoras Ethernet que permite encender remotamente ordenadores apagados mediante el envió de un Magic Packet, un paquete especial que recibe la tarjeta de red.

EI soporte Wake On Lan (WoL) está implementado en la placa base del ordenador. Aunque la mayoría de placas base modernas cuentan con un controlador Ethernet que incorpora WoL sin necesidad de un cable externo, las placas madres antiguas necesitaban un contar WAKEUP-LINK, que debía ser enchufada a la tarjeta de red a través de un cable de 3 pines especial.

Wake On Lan debe estar habilitado en la sección de administración de energía de la BIOS de la placa base. También puede ser necesario configurar el equipo para proveer energía a la tarjeta de red cuando el sistema está apagado.

Tarjetas de red Wi-Fi

Wi-Fi es un sistema de envió de datos para redes informáticas que utiliza ondas de radio en lugar de cables. Tiene la ventaja de una instalación mucha más rápida y económica, pero son mucho menos seguros y con una velocidad de transmisión de datos también menor respecta a las de cable.

Funciona transmitiendo la información mediante tarjetas de red con una o varias ante nos o través de routers o puntos de acceso. Los datos pueden ser enviados mediante algoritmos y procesos de cifrado para mejorar su seguridad.

Aunque en el mercado informático es habitual encontrar tarjetas de expansión de red para Wi-Fi en formato PCI, se está imponiendo el uso de adaptadores red Wi-Fi en formato stickers USB, por su facilidad de instalación y portabilidad.

Wi-Fi es una marca de la WiFi AIliance (anteriormente la WECA, Wireless Ethernet CompatibiIity AIliance), la organización comercial que adopta, prueba y certifica que los equipos cumplen los estándares 802.11.

De esta forma, en el año 2000 se certifica la interoperatibilidad de equipos según la norma IEEE 802. 11b bajo la marca Wi-Fi. Esto quiere decir que el usuario tiene la garantía de que todos los equipos que tengan la marca Wi-Fi pueden trabajar juntos sin problemas, independientemente del fabricante de cada uno de ellos.

Las tarjetas de expansión de red Wi-Fi habilitan al equipo para acceder a este tipo de redes y lógicamente también tienen dirección MAC.

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Estándares

Existen diversos tipos de Wi-Fi, basado cada uno de ellos en un estándar IEEE 802.11 aprobado. Los más habituales son los siguientes:

Las estándares IEEE 802.11b y el IEEE 802.11g disfrutan de uno aceptación internacional debido a que la banda e 2,4 GHz está disponible casi universalmente, con una velocidad de hasta 1Mb/s y 54Mb/s, respectivamente.

En la actualidad ya se maneja también el estándar IEEE 802.11a, conocida como WIFl 5, que opera en la banda de 5 GHz y que disfruta de una operatividad con canales relativamente limpios. La banda de 5 GHz ha sido recientemente habilitada y además no existen otras tecnologías (BIuetooth, microondas, etc.) que la utilicen; por Io tanto, hay muy pocos interferencias.

Su alcance es algo menor que el de los estándares que trabajan a 2,d GHz (aproximadamente un 100/m), debido a que la Frecuencia es mayor (a mayor frecuencia, menor alcance).

En 2004 se creo un grupo de trabajo para desarrollar una nueva revisión del estándar 802.11, el n, pero todavía no se ha creado un estándar oficial y cerrado, sino borradores llamados draft n. La velocidad real de transmisión podría llegar a los 600 Mb/s.

También se espera que el alcance de operación de las redes sea mayor con esta nueva estándar gracias a la tecnología MIMO (MuItipIe Input-MuItiple Output), que permite utilizar varios canales a la vez para enviar y recibir datos gracias a la incorporación de varias antenas (en concreto tres).

A diferencia de las otras versiones de Wi-Fi, 802.11n puede trabajar en dos bandas de frecuencias: 2,4 GHz (la que emplean 802.11b y 802.11g) y 5 GHz (la que usa 802.11a). Gracias a ello, 802.11n es compatible con dispositivos basados en todas las ediciones anteriores de Wi-Fi. Hoy en día existen dispositivos que funcionan a una velocidad entre 250-300 Mb/s.

Tarjetas multimedia

En el sentido más amplio de la palabra, los sistemas multimedia constituyen una forma de comunicación que hace usa de diferentes medios, como la imagen, el texto y los hipertextos, los gráficos y otras imágenes, el sonido, la animación o el video en un mismo entorno.

En la actualidad, la mayoría de los equipos informáticos incorporan en su placa base los dispositivos necesarios para esta función, aunque siempre es posible añadir o mejorar estos componentes instalando las tarjetas de expansión correspondientes.

Las tarjetas multimedia mas comunes son las tarjetas de sonido, las tarjetas de captura de video y las tarjetas sintonizadoras de televisión.

Tarjetas de sonido

Es un dispositivo que permite la reproducción, la grabación y la digitalización del sonido, normalmente a través de un software especifico.

Las placas base de los equipos actuales normalmente disponen del sistema de sonido integrado y suelen ser de gran calidad. Es por lo tanto poco usual que se amplíen estos equipos con tarjetas de expansión de sonido, salvo en cosos muy específicos, como pueden ser una avería o la necesidad de un sistema profesional de sonido, como los usados par músicos o compositores.

Para una reproducción de cierta calidad, la tarjeta de sonido ha de poder manejar simultáneamente un mínimo de 32 voces (de ahí el numero que ostentaban algunas tarjetas, como la Sound Blaster 32), concepto al que se denomina, en referencia al término musical clásico, polifonía. Estos 32 canales son necesarios para reproducir los instrumentos distintos en estéreo.

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Hoy en día son habituales las tarjetas que manejan 64 voces por hardware y un número mayor por software. Utilizan sonido envolvente (surround), principalmente Dolby Digital 8.1 o superior. EI numero antes del punto (8) indica el numero de canales y altavoces satélites, mientras que el numero después del punto (1) indica la cantidad de subwoofers.

Operaciones básicas

Las operaciones más usuales que ejecuta una tarjeta de sonido son:

Grabación. EI sonido que se recoge normalmente a través de un micrófono llega a la tarjeta a través de los conectores. Esta señal se recoge, se procesa y se almacena en el formato seleccionado.

Reproducción. La señal digitalizada de un sonido se envía a la tarjeta que la procesa y la manda a través de los conectores de salida hacia los altavoces, auriculares, etcétera.

Síntesis. Es el procedimiento mediante el cual estas tarjetas reproducen sonidos a partir de datos o representaciones simbólicas, como pueden ser los códigos MIDl. La más antigua de estas operaciones es la Síntesis FM, que imita el sonido de un instrumento musical manipulando la onda, su amplitud y frecuencia. En la Síntesis por Tabla de Ondas (WaveTabIe), la tarjeta de sonido alberga en la memoria una colección completa de notas de instrumentos en forma de secuencias sonoras reales muy cortas previamente digitalizadas. Cuando el archivo sonoro se va reproduciendo, la tarjeta busca en la tabla y escoge el sonido que corresponde a cada caso. En la Síntesis de modelado físico se simula el sonido de un instrumento musical mediante el cálculo numérico de las andas de sonido, es decir, se tienen en cuenta parámetros como la vibración del sonido en un tubo, una cuerda, una membrana en percusión, etc. Existen más tipos de síntesis, como la granular, la aditiva y la sustractiva, la modular, etc., pero su utilización dependerá del diseño de la tarjeta de sonido.

MIDl

MIDI es el acrónimo de Music Instrument DigitaI Interface (Interfaz digital para instrumentos musicales); es un estándar industrial adoptado por prácticamente toda la industria musical y por el mundo informático, que regula la forma en que se conectan instrumentas y ordenadores, a través de que cables y el formato de los mensajes que se intercambian. De este modo, MlDI permite a los instrumentos electrónicos musicales (teclados, guitarras, etc.) comunicarse bidireccionalmente con el ordenador. Los códigos MIDl no transmiten música, sino órdenes musicales.

Un mensaje MIDl consta de un byte de estado seguido de un cero o más bytes de datos; cada mensaje corresponde a un evento musical del tipo de la pulsación de una tecla o un pedal, el giro o desplazamiento de un control, etc. A cada instrumento musical se le asigno un código MIDl (por ejemplo, el numero 0 corresponde a un piano de cola de un total de 128 disponibles.

Componentes

Además de los sintetizadores FM y por tablas de Ondas comunes, en la mayoría de las tarjetas de sonido hay otros componentes que se reflejan en la figura 5.16.

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  • Los conectores. El tipo de conector más utilizado a nivel de usuario es el mini-jack, que tiene menos calidad que los RCA (ya que tienen un conectar por canal), pero es más económico. En la figura 5.17 se muestran et mini-jack a la izquierda y los RCA a la derecha.

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A nivel profesional se utilizan los conectores digitales SPDIF, que lógicamente, al trabajar íntegramente en formato digital, evitan las pérdidas de calidad en las conversiones.

En cuanto a las salidos de la tarjeta de sonido, casi todos los fabricantes han adoptado el modelo que propuso Microsoft, asignando un color a cada tipo de conector: rosa para micrófono, azul claro para Line In, verde para salida principal (normalmente las altavoces frontales), negro para altavoces traseros, plateado para altavoces laterales y naranja para la salida digital SPDIF.

Asimismo, también algunas tarjetas de sonido disponen de un conector MIDI para poder unir el ordenador con instrumentos MIDI, como pueden ser los pianos/teclados/sintetizadores electrónicos.

Otro conector que puede llegar a tener las tarjetas de sonido es el del puerto de juegos, o gameport, también llamado DA-15, que permite a conexión del ordenador con gamepads y joystics, aunque cada vez se incluye menos en estas tarjetas de expansión, debido a que estos dispositivos de juegos ya se fabrican con la tecnología USB.

  • El mezclador. Este componente se encarga de mezclar los distintos tipos de sonidos que le llegan o que envía al exterior; por ejemplo, puede emitir sonido sintetizado y reproducida a la vez. Normalmente se controla por software.
  • ADC. AI proceso de convertir una señal de ondas analógica en su equivalente digital se denomina modulación digital, para ello se captura el sonido almacenando en los valores de amplitud de una onda a intervalos regulares de tiempo. La amplitud te la onda de sonido determino su volumen, la frecuencia (medida en hercios) determina su escala (en el rango de más grave a más aguda). EI componente de la tarjeta de sonido que se encarga de esta tarea es el ADC (Analog to Digital Converter, Convertidor de analógico a digital).
  • DAC (Digital to Analog Converter, Conversor digital a analógico), que realiza la demodulación digital, permitiendo reproducir el sonido tras convertir las señales digitales en analógicas.
  • DSP. EI procesador de señal digital es un pequeño microprocesador que efectúa los cálculos necesarios para gestionar el sonido, con tareas como la compresión y la descompresión de su señal. Asimismo, realiza otras tareas, como producir efectos de sonido, ecos, reverberaciones, coros, etc., empleando para ello varios tipos de algoritmos.
  • BUFFER. Es una pequeña memoria que almacena temporalmente los datos que se envían entre el ordenador y la tarjeta. Permite una gestión de ajustes de tiempo.
  • Interfaz con la placa madre. Permite transmitir la información entre la tarjeta y el ordenador. Actualmente, en este tipo de tarjetas de expansión, es a través del PCI.

Tarjetas capturadoras de vídeo

Son tarjetas de expansión diseñadas con el objetivo de capturar y codificar el video analógico para convertirlo en formatos digitales. Así, se podrá realizar una edición de los videos capturados, añadiendo efectos, sonidos, música de fondo, subtítulos, etc. Para esta edición será necesario el uso de software especializado.

Normalmente, tendrán uno o varios conectores BNC y/o algún conector RCA, que permitan la conexión con la videocámara analógica.

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Hoy en día tienden a desaparecer, por el uso de las videocámaras digitales (que pueden pasar directamente la información al ordenador) y porque su función está siendo adoptada por las tarjetas sintonizadoras de televisión.

Tarjetas sintonizadores de televisión

Este dispositivo permite ver los distintos tipos de televisión en la pantalla del ordenador. La señal de televisión entra a través del conector de antena de la sintonizadora proveniente de una antena externa o portátil.

Además de existir en formato PCl, se están imponiendo en el mercado en su formato USB, por su portabilidad y fácil instalación. EI único inconveniente es que no son operativas en sitios con poca señal.

Las tarjetas sintonizadoras se distribuyen con sus drivers correspondientes y un software de configuración, visionado y grabación (directa o programada).

Muchas de las tarjetas sintonizadoras de televisión permiten el uso del teletexto (y EPG en las DVBT) y cuentan con un puerto de infrarrojos para la utilización de un mando a distancia. Algunas disponen de Radio FM y otras son compatibles con la televisión de alta definición (HDTV).

Los conectores que suelen disponer este tipo de tarjetas varían en función de su tipo y características, siendo habitual que dispongan de entrado y salida de antena con el conector coaxial, conector S-Video, conector RCA de video y mini-jacks de audio (micrófono, line-in y salida para auriculares o altavoces).

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Tipos

Según el tipo de televisión que queramos visualizar en nuestro ordenador, podemos encontrar en el mercado diferentes tipos de tarjetas sintonizadoras.

  • Analógicos. Sintonizan los canales analógicos recibidos por antena o por cable.
  • Digitales. Sintonizan los canales digitales de la Televisión Digital Terrestre (TDT), que se reciben por antena en su formato DVB-T.
  • Satélite. Sintonizan los canales recibidos por antena parabólica.
  • Hibridas. Sintonizan dos o más tipos de señal.

Otras tarjetas de expansión

Además de estas tarjetas más habituales, en el mercado hay otro tipo de tarjetas de expansión, entre las que se encuentran los módems, las tarjetas de ampliación de puertos, las tarjetas adaptadoras y controladoras de disco, etcétera.

Tarjetas módem

Derivado de los términos modulador/demodulador, el módem es el dispositivo que ejecuta la conversión de la señal digital emitida por el ordenador en una señal de línea analógica. Y a la inversa, la conversión de la señal analógica en digital para que pueda ser asimilada por el equipo informático. De esta manera, su función primordial es la de transmitir y codificar información entre sistemas informáticos utilizando la línea telefónica básica o RTB, aunque también puede ser utilizado como fax.

Una de las características principales de un módem es su velocidad, que generalmente se basa en el estándar que utiliza la norma V.90, y que logra una velocidad máxima de 56 kb/s (kilobits por segundo, no kilobytes) Por supuesto que para lograr la mayor velocidad posible se deben dar ciertas condiciones, como, por ejemplo, que las líneas no estén saturadas, que no haya una mala calidad en la línea (ruidos, interferencias), etcétera.

La tarjeta de expansión módem o módem interno tiene de uno a dos conectores RJ-11: el primero (LINE) para la conexión con la roseta telefónica y, en su caso, el segundo (Phone) para dar servicio a un teléfono cercano.

Existen módems especiales llamados módems digitales. Técnicamente hablando, estos módems no pueden llamarse así, pues no hay ningún tipo de modulación/demodulación (pues la línea que transmite los datos es digital). Por lo tanto, no hay que confundir los términos ADSL y RDSI como si fueran una clase de módem, porque en realidad son dos tipos de conexiones, mientras que el módem utiliza el acceso telefónico básico.

Actualmente, las tarjetas de expansión módem están desapareciendo con el uso de las líneas telefónicas digitales, mucho más rápidas, y solo permanecen en lugares a los que no ha llegado todavía esta tecnología.

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Tarjetas de ampliación de puertos y adaptadoras

En el caso de que en un equipo informático sean necesarios más puertos de algún tipo especifico, una de las soluciones más utilizadas es la instalación de una tarjeta de ampliación de puertos.

Las más usuales son las tarjetas de puertos USB, que permiten ampliar el número de conectores USB del ordenador o mejorar los ya existentes, pasando de versiones 1.1 a 2.0. Existen versiones de 1, 2 y 4 conectores.

Otros tipos existentes pueden ser las tarjetas que amplían puertos paralelos o serie con conectores DB9 o DB25, tarjetas de puertos RS232 en un conector de alta densidad VHDCl de 68 pines, tarjetas de ampliación de conector 1394 Firewire, etcétera.

Algunas de estas tarjetas, además de ampliar conectores para el uso externa, incluyen algún conector interno para utilizarlo dentro del equipo informático.

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Actualmente, todas estas tarjetas están en el mercado con soporte para ranura PCI universal y PCI Express (PCle o PCI-X).

Por otro lado, las tarjetas adaptadoras se utilizan cuando se dispone de un periférico o dispositivo diseñado para un sistema hardware especifico y se quiere instalar en un ordenador que no dispone de ese tipo de bus, socket, conector, etcétera.

Un claro ejemplo es la utilización de hardware diseñado para ordenadores portátiles (tarjetas PCMCIA o tarjetas Express Card) en ordenadores de sobremesa. Para ello se instala en el ordenador una tarjeta adaptadora (normalmente PCI), que tiene una bahía donde insertar las tarjetas originarias del portátil.

En la figura 5.22 se muestra, a la izquierda, una tarjeta PCMCIA de Red WiFi, normalmente utilizada en ordenadores portátiles. A la derecha se muestra una tarjeta adaptadora Conceptronic PCl, que permite el uso de dispositivos PCMCIA en ordenadores de sobremesa.

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Tarjetas controladoras de disco

Las placas base permiten el uso de un número limitado de dispositivos IDE y SATA, por Io que hay un límite en el numero de discos duros, grabadoras y lectoras de DVD, etc., que podemos tener instalados en nuestro ordenador.<br>Las placas actuales disponen normalmente de un conector IDE (con dos dispositivos en formato maestro/esclavo) y de cuatro a ocho conectores SATA. En el caso de que deseemos instalar más dispositivos que los que nos permite nuestra placa base, tenemos la posibilidad de utilizar las tarjetas de expansión controladoras de disco.

EI tipo de la tarjeta dependerá del numero y el tipo de dispositivos que queramos aumentar, aunque existen en el mercado modelos híbridos que permiten añadir IDE y SATA con solo una tarjeta. Estas tarjetas suelen tener formato PCI.

En la Figura 5.23 aparece una tarjeta controladora de disco, que añade un puerto IDE interno y dos puertos SATA: uno interna y otro externo.

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Tarjetas de expansión en ordenadores portátiles

Además de las tarjetas de expansión vistas en esta unidad, diseñadas específicamente para ordenadores de sobremesa y servidores, existen en el mercado otras tarjetas de expansión orientod0s a su uso en ordenadores portátiles.

Estas tarjetas añadirán algunas de las funcionalidades vistas hasta ahora (red, módem, capturadora de video, sintonizadora de televisión, etc.) a los equipos portátiles a través de sus slot PCMCIA o ExpressCard.

Aunque tuvieron bastante auge, sobre todo en el tema de las tarjetas PCMCIA de red Wi-Fi, actualmente están siendo reemplazadas por los dispositivos USB, que realizan las mismas funciones.

PCMClA

Hoy por hoy, ya no se instalan en los ordenadores que están en el mercado, ya que han sido sustituidas por la más moderna ExpressCard (las tarjetas PCMCIA no son compatibles con las ExpressCard).

PCMCIA es la abreviatura de PersonaI Computer Memory Card InfernationaI Association, Asociación de la industria de fabricantes de hardware para computadoras portátiles, encargada de la elaboración de estándares, y en su momento se definieron hasta tres tipos distintos tipos I, lI y lII) y dos versiones. A la versión de 16 bits se le conoció también como PC CARD, y a la versión de 32 bits, por el nombre de CARD BUS.

Todos los tipos y versiones tienen un tamaño de 54 mm de alto por un ancho mínimo de 85.6 mm (véase la figura 5.24), pero pueden tener mayor tamaño en la parte externa al formato estándar, para acomodar antenas, conectores, etc., y disponen de 68 pines de contacto. En cuanto al grosor, los del tipo l tienen 3,3 mm; los del tipo II, 5 mm, y los del tipo III, 10,5 mm.

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Una característica fundamental del PCMCIA, y que tienen todos los tipos y versiones, es lo que se conoce como conectar y usar (PIug and PIay), lo que permite conectar y desconectar las tarjetas con el equipo encendido.

En la figura 5.24 se muestra una tarjeta PCMCIA sintonizadora de televisión de la marca Avermedia.

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ExpressCard

El estándar ExpressCard también fue desarrollado por la misma asociación que desarrollo el PCMCIA, y soporta un doble sistema de conectividad con el bus del sistema, través de PCI Express o USB 2.0. Cada fabricante de tarjeta elige el sistema que mejor se adapte a sus características.

La principal mejora que dispone ExpressCard sobre PCMCIA es su mayor ancho de banda. ExpressCard tiene un rendimiento de procesamiento máximo de 2,5 Gb/s sobre PCI Express o 480 Mb/s sobre USB 2.0 dedicado para cada ranura, mientras que CardBus debe compartir el ancho de banda PCI de 1066 Mb/s.

Otra de los diferencias que tiene este estándar es que dispone de dos factores de forma distintos: uno en forma de L, llamado 54, y otro rectangular, llamado 34, en función su tamaño en milímetros. En la figuro 5.26 se muestra un esquema de tamaños según su factor de forma.

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La tecnología ExpressCard no es compatible hacia otros con los dispositivos PCMCIA, y Io mayoría de los portátiles actuales disponen de ella.

Los fabricantes de tarjetas la utilizan para la ampliación del ordenador con dispositivos de incrementa de puertos USB, Firewire, tarjetas de red N y Wi-Fi, Bluetooth, sintonizadoras de televisión, etc. (véase la figura 5.27).

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