CORPORACION UNIFICADA DE EDUCACION “CUN” SEDE SUR
INGENIERIA DE SISTEMAS
ARQUITECTURA DEL PC
GUIA TARJETAS DE EXPANSIÓN
TARJETA DE VIDEO
Una tarjeta gráfica o tarjeta de vídeo es una tarjeta de circuito impreso cuya función es transformar las señales que llegan desde el microprocesador en señales entendibles y que se pueda mostrar en la pantalla de la PC.
Las tarjetas de video están conformadas por algunos chips y también un procesador que ayuda a aumentar la eficiencia al realizar las operaciones graficas; a la vez también consta de memoria, útil para guardar imágenes y datos necesarios en las operaciones realizadas.
Hay que tener en cuenta dos características relevantes en el momento de observar el potencial de una tarjeta, estos son: la resolución (detalle de la imagen) y el numero de colores (a mayor cantidad de colores, mayor resolución).
En la antigüedad el manejo de datos se hacia por medio de las tarjetas perforadas; también mediante impresoras obsoletas y teclados primitivos. Luego a los pensadores de antaño se les ocurrió poder observar las operaciones que se realizan en el manejo de datos, y que mejor forma de lograrlo que por medio de una especie de televisor; de este modo surgen los monitores, los cuales debían mostrar las operaciones que se realizan, pero dichas operaciones de datos tenían que ser recibidos por el monitor desde algún otro dispositivo, este dispositivo es la tarjeta de video.
MDA: MDA (Monochrome Display Adapter). Desarrollada por IBM (1980). Solo podía
trabajar en modo texto monocromo. La memoria RAM que tenia era de 4KB (trabajaba con solo 1 pagina en memoria). Mostraba 25x80 líneas en la pantalla. Esta tarjeta fue el estándar durante mucho tiempo.
CGA:
CGA (Computer Graphics Array). Esta tarjeta llego con los primeros colores y gráficos (1981). La memoria RAM que tenía era de 16KB. Constaba con 2 tipos de resoluciones: 320x200 la cual mostraba 4 colores; y la 640x200 que mostraba solo 2 colores (monocromo). En estas épocas se desarrollaron juegos que hacían uso de estos colores y resoluciones.
HÉRCULES: HGC (Hercules Graphics Card). La memoria RAM que tenía era de 643KB.
Además de trabajar en modo texto podía gestionar 2 paginas graficas, todo esto bajo una resolución de 720x348. Era una combinación de la AMD y la CGA. Su desventaja era que no mostraba colores en la pantalla.
EGA: EGA (Enhaced Graphics Adapter). Desarrollada por IBM (1985). La memoria RAM
que tenía era de 256KB. Compatible con MDA y CGA. Su resolución era de 640x350 y el número de colores que podía representar era de 16.
VGA: VGA (Video Graphics Array). Representan 256 colores; con una resolución de
640x480 en modo grafico y 720x400 en modo texto. Compatible con MDA, CGA y EGA. La señal que se transmitía hacia el monitor era en forma analógica. Tenían una memoria de 256KB.
SVGA, XGA y superiores: SVGA (Super VGA). Consigue resoluciones de 1024x768. La
cantidad de colores dependía de la cantidad de memoria RAM así con 512KB muestra 16 colores y con 1MB muestra 256 colores, ambas con la misma resolución. XGA (Extended Graphics Array). Con resolución de 1360x1024. Cuenta con mayor refresco de pantalla.
Chip o controlador gráfico
Actualmente existen chips para tarjetas gráficas muy potentes, la mayoría de las veces con potencia de cálculo superior a la del procesador principal, pero también muy diferentes entre sí. Hace algunos años, no se le prestaba en absoluto atención a la calidad de la tarjeta VGA. Después, tras la aparición de la SVGA, fue el punto de partida a la hora de mejorar estas tarjetas, ya que, junto con la evolución de la tecnología en los monitores, cada vez soportaban mayores resoluciones al incorporar memorias entre 1 y 3 Mb.
Pero la auténtica revolución gráfica fue en el sector tridimensional, el 3D, donde se necesitan potencias de cálculo muy superiores que el microprocesador central no puede soportar. Fundamentalmente, lo que hace un chip 3D es quitar la labor del procesador de generar los triángulos y el relleno de texturas, haciendo que la tarjeta gráfica lo haga sola liberando al procesador de otras tareas. Con esto, se obtiene una mejora muy grande en lo que se refiere a la velocidad, y además se han incorporado multitud de efectos gráficos fáciles de usar por los programadores que mejoran sustancialmente la calidad de los gráficos. Las primeras tarjetas con 3D para el mercado de consumo fueron aquellas Diamond Edge 3D, 3D Blaster, o la S3 Virge, todas sin ser demasiado rápidas y con un soporte de juegos muy limitado.
3D son iguales: unas sirven digamos para "trabajar" (las compatibles con programas como 3D Studio, TrueSpace...) y las que sirven para "jugar". Muy pocas tarjetas se desenvuelven bien en estos dos campos.
Y ya para terminar este apartado, dejemos fijadas ciertas bases de conocimiento: 1. Actualmente, en el mercado de consumo, existen 2 tipos de aceleradoras gráficas:
a) Las propias aceleradoras 3D, tarjetas independientes que sólo entran en funcionamiento cuando se ejecuta algún juego que necesite su funcionamiento. Estas tarjetas requieren una tarjeta 2D que se encargue de las tareas normales, con un único requisito de tener un mínimo 2 Mb. de memoria. Además, ambas suelen estar unidas con un cable externo.
b) Y luego están las tarjetas "híbridas" 2D/3D, que consisten en un único chip que se encarga tanto de las funciones 2D como de las funciones 3D de una aceleradora. Los últimos modelos que están apareciendo estos meses son realmente buenos y no tienen nada que envidiar a las aceleradoras 3D puras.
2. Se debe tener en cuenta que las tarjetas aceleradoras pueden servir para "trabajar" o para jugar. Una aceleradora profesional de 300.000 ptas. será incapaz de acelerar cualquier juego normal, y una aceleradora 3D pura de 30.000 no podrá renderizar ningún tipo de gráfico en programas como 3D Studio o TrueSpace. Hay muchas tarjetas híbridas 2D/3D que pueden acelerar juegos muy bien, y también renderizar gráficos profesionales de una manera bastante aceptable.
Algunos aspectos básicos de la 3D
API (Interfaz de Programación de Aplicaciones): Un conjunto de rutinas usadas por un programa de aplicaciones para
solicitar y transportar servicios de nivel más bajo ejecutados por el sistema operativo de una computadora. O en un lenguaje más comprensible: un conjunto de rutinas situado entre el hardware (por ejemplo, la CPU y el procesador de video) y la aplicación de software (por ejemplo, un juego). Los desarrolladores pueden escribir sus códigos una sola vez para el API y habilitarlo para que funcione en cualquier otro hardware.
AGP (Puerto Avanzado para Gráficos): El AGP sirve como conexión de alta velocidad de punto a punto entre el conjunto
de chips del sistema (puente norte) y el chip AGP de gráficos. El AGP intenta mejorar la calidad, la velocidad de los marcos y la interactividad de las aplicaciones 3D a un costo accesible. La característica clave del AGP es su interfaz de alta velocidad a la memoria principal. Esto significa que el buffer de marco (y más importante aun, las funciones de atrapar del buffer de marco) pueden existir en la memoria principal en lugar de en la tarjeta (reduce los costos). Por tanto, las funciones 3D como los mapas de texturas pueden ser mayores y llevadas a la memoria principal en lugar de almacenarlas en el buffer de marco, lo cual hace que éste sea más pequeño.
Color de 16, 24 y 32 bits: Cada pixel es representado por un color. El modo de 16 bits puede producir 65.536 colores,
mientras que el modo de 24 bits puede producir 16,7 millones de colores. El modo de 32 bits tiene la misma cantidad de colores que el de 24 bits; sin embargo, los gráficos de 32 bits pueden manipularse mucho más rápidamente que los de 24 bits. Los gráficos de 32 bits también requieren alrededor de 25% más de memoria. Como los humanos no pueden distinguir más de 10 millones de colores, se considera que los gráficos de 24 y 32 bits proporcionan calidad fotográfica.
Velocidad blit: Se le llama "blitting" al proceso de copiar un conjunto ordenado de datos de la memoria principal de una PC
a la de la tarjeta de video. A la velocidad de esa operación se le dice "velocidad blit".
Velocidad de relleno: Una medida de los pixeles que puede dibujar una tarjeta 3D en un segundo.
Objetos móviles (sprite): Un objeto gráfico (con frecuencia un símbolo o cursor) que se puede mover alrededor de una
imagen de trasfondo.
Motor: La porción de un programa de software que administra y actualiza los gráficos de tiempo real.
Polígono: Una forma cerrada con "interior" y "exterior" de al menos tres líneas: por ejemplo, un triángulo. El triángulo (un
polígono simple de 3 lados) es la base de los objetos creados en un ambiente 3D.
Un aspecto fundamental de la 3D: En la mayoría de las aplicaciones 3D los objetos están hechos de polígonos
organizados de diversas formas para crear una imagen real. Casi siempre se necesitan cientos o miles de polígonos para un solo objeto 3D, lo que crea una masiva cantidad de datos a generar o manipular. La Tecnología 3DNow! es ideal para este tipo de ambiente.
Trazado de rayo: El más alto nivel de calidad de interpretación para la mayoría de las aplicaciones de desarrollo 3D de las
computadoras de escritorio. Permite que un rayo rebote en las superficies y se quiebre, al igual que la luz real. Los resultados son muy reales y extremadamente precisos, con sombras, reflejos e incluso refracción.
Transformaciones: Operaciones que alteran la posición, el tamaño o la orientación de un objeto. Las transformaciones más
comunes son Transferencia, Escala y Rotación.
Deformaciones: Similar a las transformaciones, pero los objetos se alteran: se tuercen, doblan, desnivelan, etc.
Recorte: Eliminación de cualquier polígono que esté fuera del campo visual del observador.
Mapeo (mapeo de texturas): Proceso de desarrollar y asignar atributos materiales a un objeto para permitir una apariencia
La clave para lograr efectivas escenas 3D es la práctica, En realidad, los objetos tienen bordes ásperos e imperfecciones. El mapeo de texturas permite ese tipo de realidad. Piense en una roca: una pared de rectángulos ligeramente desiguales y con superficies del mismo color gris sin brillo se ve tan poco convincente como una pared de bloques perfectos. Pero cuando una textura imperfecta de "roca" se añade a los objetos, esos mismos simples bloques grises en realidad lucen como rocas.
Textura: Una imagen mapeada en bits, ya sea escaneada o pintada, que aporta cualidades materiales reales.
Mapa de bits (BMP): Un formato común de imágenes de 24 bits. Creado originalmente por Microsoft como el formato nativo
para iconos e imágenes en el ambiente Windows.
JPG: Usado más frecuentemente para almacenar imágenes fotográficas (muy popular en el Web).
GIF: Muy usado por productos comerciales o de programas compartidos -- se usa con frecuencia como el formato estándar
para las imágenes en el Web -- también cuenta con el formato animado, que se usa en muchas animaciones sencillas de gráficos en el Web.
Las más importantes características del mapeo de textura son corrección de perspectiva, topografía MIP y filtrado bilineal.
Mapeo MIP: Esta técnica mejora la calidad de la imagen de los objetos 3D distantes. Los mapas MIP son múltiples texturas
de resoluciones variables que representan la textura cuando se observan desde diferentes distancias, y que son transferidas a la textura mientras el punto de vista se aproxima al objeto. Esto hace posible que pueda prevenirse un desorden caótico en los objetos distantes.
TARJETA DE SONIDO:
Una tarjeta de sonido o placa de sonido es una tarjeta de expansión para computadoras que permite la entrada y salida de audio bajo el control de un programa informático llamado controlador (en inglés Driver). El típico uso de las tarjetas de sonido consiste en proveer mediante un programa que actúa de mezclador, que las aplicaciones multimedia del componente de audio suenen y puedan ser gestionadas. Estas aplicaciones multimedia engloban composición y edición de video o audio, presentaciones multimedia y entretenimiento (videojuegos). Algunos equipos tienen la tarjeta ya integrada, mientras que otros requieren tarjetas de expansión. En el 2008 el hecho de que un equipo no incorpore tarjeta de sonido, puede observarse en computadores que por circunstancias profesionales no requieren de dicho servicio.
Una tarjeta de sonido típica, incorpora un chip de sonido que por lo general contiene el Conversor digital-analógico, el cual cumple con la importante función de "traducir" formas de ondas grabadas o generadas digitalmente en una señal analógica y viceversa. Esta señal es enviada a un conector (para audífonos) en donde se puede conectar cualquier otro dispositivo como un amplificador, un altavoz, etc. Para poder grabar y reproducir audio al mismo tiempo con la tarjeta de sonido debe poseer la característica "full-duplex" para que los dos conversores trabajen de forma independiente.
Los diseños más avanzados tienen más de un chip de sonido, y tienen la capacidad de separar entre los sonidos sintetizados (usualmente para la generación de música y efectos especiales en tiempo real utilizando poca cantidad de información y tiempo del microprocesador y quizá compatibilidad MIDI) y los sonidos digitales para la reproducción.
Esto último se logra con DACs (por sus siglas en inglés Digital-Analog-Conversor o Conversor-Digital-Analógico), que tienen la capacidad de reproducir múltiples muestras digitales a diferentes tonos e incluso aplicarles efectos en tiempo real como el filtrado o distorsión. Algunas veces, la reproducción digital de multi-canales puede ser usado para sintetizar música si es combinado con un banco de instrumentos que por lo general es una pequeña cantidad de memoria ROM o flash con datos sobre el sonido de distintos instrumentos musicales. Otra forma de sintetizar música en las PC's es por medio de los "códecs de audio" los cuales son programas diseñados para esta función pero consumen mucho tiempo de microprocesador. Esta también nos sirve para teléfonos móviles en la tecnología celular del mundo moderno de tal modo que estos tengan una mayor capacidad de bulla. La mayoría de las tarjetas de sonido también tienen un conector de entrada o "Line In" por el cual puede entrar cualquier tipo de señal de audio proveniente de otro dispositivo como micrófonos, casseteras entre otros y luego así la tarjeta de sonido puede digitalizar estas ondas y guardarlas en el disco duro del computador.
Otro conector externo que tiene una tarjeta de sonido típica es el conector para micrófono. Este conector está diseñado para recibir una señal proveniente de dispositivos con menor voltaje al utilizado en el conector de entrada "Line-In".
Funcionalidades [editar]
Las operaciones básicas que permiten las tarjetas de sonido convencionales son las siguientes:
• Grabación
La señal acústica procedente de un micrófono u otras fuentes se introduce en la tarjeta por los conectores. Esta señal se transforma convenientemente y se envía al computador para su almacenamiento en un formato específico.
• Reproducción
La información de onda digital existente en la máquina se envía a la tarjeta. Tras cierto procesado se expulsa por los conectores de salida para ser interpretada por un
altavoz u otro dispositivo.
• Síntesis
El sonido también se puede codificar mediante representaciones simbólicas de sus características (tono, timbre, duración...), por ejemplo con el formato MIDI. La tarjeta es capaz de generar, a partir de esos datos, un sonido audible que también se envía a las salidas.
Componentes
La figura siguiente muestra un diagrama simplificado de los componentes típicos de una tarjeta de sonido. En él se indica cuál es la información que viaja por cada enlace.
Interfaz con placa madre: Sirve para transmitir información entre la tarjeta y el computador. Puede ser de tipo PCI, ISA,
USB, etc.
Buffer : La función del buffer es almacenar temporalmente los datos que viajan entre la máquina y la tarjeta, lo cual permite
absorber pequeños desajustes en la velocidad de transmisión. Por ejemplo, si la CPU no envía un dato a tiempo, la tarjeta puede seguir reproduciendo lo que tiene en el buffer; si lo datos llegan demasiado rápido, se van guardando. Lo mismo pasa en sentido inverso.
Muchos ordenadores realizan la transmisión por DMA. Esto permite transportar los datos entre la tarjeta y la memoria directamente, sin la intervención de la CPU, lo cual le ahorra trabajo.
DSP: Procesador de señal digital. Es un pequeño microprocesador que efectúa cálculos y tratamientos sobre la señal de
sonido, liberando así a la CPU de ese trabajo. Entre las tareas que realiza se incluye compresión (en la grabación) y descompresión (en la reproducción) de la señal digital. También puede introducir efectos acústicos tales como coros, reverberación, etc., a base de algoritmos. Los DSP suelen disponer de múltiples canales para procesar distintos flujos de señal en paralelo. También pueden ser full-duplex, lo que les permite manipular datos en ambos sentidos simultáneamente.
ADC Conversor analógico-digital: Se encarga de transformar la señal de sonido analógica en su equivalente digital. Esto
se lleva a cabo mediante tres fases: muestreo, cuantificación y codificación. Como resultado se obtiene una secuencia de valores binarios que representan el nivel de tensión en un momento concreto.
El número de bits por muestra es fijo, y suele ser 16. La frecuencia de muestreo se puede controlar desde el PC, y normalmente es una fracción de 44.1kHz.
DAC Conversor digital-analógico. Su misión es reconstruir una señal analógica a partir de su versión digital. Para ello el
circuito genera un nivel de tensión de salida de acuerdo con los valores que recibe, y lo mantiene hasta que llega el siguiente. En consecuencia se produce una señal escalonada, pero con la suficiente frecuencia de muestreo puede reproducir fielmente la original.
Sintetizador FM (modulación de frecuencia): La síntesis por modulación de frecuencias implementa uno de los métodos
de sintetizar sonido a partir de información simbólica (MIDI). Su funcionamiento consiste en variar la frecuencia de una onda portadora sinusoidal en función de una onda moduladora. Con esto se pueden conseguir formas de onda complejas con múltiples armónicos, que son lo que define el timbre. El tono y volumen del sonido deseado los determinan la frecuencia fundamental y la amplitud de la onda.
Los primeros sintetizadores FM generaban una señal analógica. Sin embargo, posteriormente se han desarrollado versiones que trabajan digitalmente. Esto da más flexibilidad y por tanto más expresividad a la generación de ondas, a la vez que permite someter la señal a tratamiento digital.
Sintetizador por Tabla de Ondas: La síntesis mediante tabla de ondas es un método alternativo al FM. En vez de generar
sonido de la nada, utiliza muestras grabadas de los sonidos de instrumentos reales. Estas muestras están almacenadas en formato digital en una memoria ROM incorporada, aunque también pueden estar en memoria principal y ser modificables. El sintetizador busca en la tabla el sonido que más se ajusta al requerido en cada momento. Antes de enviarlo realiza algunos ajustes sobre la muestra elegida, como modificar el volumen, prolongar su duración mediante un bucle, o alterar su tono a base de aumentar o reducir la velocidad de reproducción.
Este componente puede tener una salida analógica o digital, aunque es preferible la segunda. En general el sonido resultante es de mayor calidad que el de la síntesis FM.
Alternativamente, este proceso puede ser llevado a cabo enteramente por software, ejecutado por la CPU con muestras almacenadas en disco y un algoritmo apropiado (códecs de audio). Esta técnica es muy utilizada porque permite abaratar el coste de la tarjeta.
Mezclador: El mezclador tiene como finalidad recibir múltiples entradas, combinarlas adecuadamente, y encaminarlas hacia
las salidas. Para ello puede mezclar varias señales (por ejemplo, sacar por el altavoz sonido reproducido y sintetizado) o seleccionar alguna de ellas (tomar como entrada el micrófono ignorando el Line-In). Este comportamiento se puede configurar por software. Tanto las entradas como las salidas pueden proceder de la tarjeta o del exterior. El mezclador suele trabajar con señales analógicas, aunque también puede manejar digitales (S/PDIF).
Conectores: Son los elementos físicos en los que deben conectarse los dispositivos externos, los cuales pueden ser de
entrada o de salida. Casi todas las tarjetas de sonido se han adaptado al estándar PC 99 de Microsoft que consiste en asignarle un color a cada conector externo, de este modo:
Color Función
Rosa Entrada analógica para micrófono.
Azul Entrada analógica "Line-In"
Verde Salida analógica para la señal estéreo principal (altavoces frontales).
Negro Salida analógica para altavoces traseros. Plateado Salida analógica para altavoces laterales.
Los conectores más utilizados para las tarjetas de sonido a nivel de usuario son los mini-jack al ser los más económicos. Con los conectores RCA se consigue mayor calidad ya que utilizan dos canales independientes, el rojo y el blanco, uno para el canal derecho y otro para el izquierdo. A nivel profesional se utilizan las entras y salidas S/PDIF, también llamadas salidas ópticas digitales, que trabajan directamente con sonido digital eliminando las pérdidas de calidad en las conversiones. Para poder trabajar con dispositivos MIDI se necesita la entrada y salida MIDI.
Canales de sonido y polifonía: Otra característica importante de una tarjeta de sonido es su polifonía. Es el número de
distintas voces o sonidos que pueden ser tocados simultánea e independientemente. El número de canales se refiere a las distintas salidas eléctricas, que corresponden a la configuración del altavoz, como por ejemplo 2.0 (estéreo), 2.1 (estéreo y subwoofer), 5.1, etc. En la actualidad se utilizan las tarjetas de sonido envolvente (surround), principalmente Dolby Digital 8.1 o superior. El número antes del punto (8) indica el número de canales y altavoces satélites, mientras que el número después del punto (1) indica la cantidad de subwoofers. En ocasiones los términos voces y canales se usan indistintamente para indicar el grado de polifonía, no la configuración de los altavoces.
EVALUACIÓN GUIA DE APRENDIZAJE
1. Leer detenidamente la guía de aprendizaje.
2. Establezca cuales son las características de cada una de las tarjetas de video y sonido.
3. Realice un mapa conceptual con la información entregada en la guía.
4. Realice una guía de aprendizaje como esta pero con la información de las DIFERENTES RANURAS DE
EXPANSION, SUS TECNOLOGIAS Y FUNCIONES.
5. Realice presentación sobre OTRAS TARJETAS DE EXPANSION, en las que puede encontrar, RED, FAX MODEM,
