Esa es la pregunta que trataremos de responder.
Historia
En un principio teníamos la interfaz serie y paralelo, pero era necesario unificar todos los conectores creando uno más sencillo y de mayores prestaciones. Así nació el USB (Universal Serial Bus) con una velocidad de 12Mb/seg. y como su evolución, USB 2.0, apodado USB de alta velocidad, con velocidades en este momento de hasta 480
Mb/seg., es decir, 40 veces más rápido que las conexiones mediante cables USB 1.1.
USB es una nueva arquitectura de bus o un nuevo tipo de bus desarrollado por un grupo de siete empresas (Compaq, Digital Equipment Corp, IBM PC Co., Intel, Microsoft, NEC y Northern Telecom) que forma parte de los avances plug-and-play y permite instalar periféricos sin tener que abrir tu máquina para instalarle hardware, es decir, basta con que tu conectes dicho periférico en la parte posterior de tu computador y listo.
USB
Que es…
USB Universal Serial Bus es una interfase plug&play entre la PC y ciertos dispositivos tales como teclados, mouses, scanner, impresoras, módems, placas de sonido, camaras,etc) .
Una característica importante es que permite a los dispositivos trabajar a velocidades mayores, en promedio a unos 12 Mbps, esto es más o menos de 3 a 5 veces más rápido que un dispositivo de puerto paralelo y de 20 a 40 veces más rápido que un dispositivo de puerto serial.
Trabaja como interfaz para transmisión de datos y distribución de energía, que ha sido introducida en el mercado de PC´s y periféricos para mejorar las lentas interfaces serie (RS-232) y paralelo. Esta interfaz de 4 hilos, 12 Mbps y "plug and play", distribuye 5V para alimentación, transmite datos y está siendo adoptada rápidamente por la industria informática.
Es un bus basado en el paso de un testigo, semejante a otros buses como los de las redes locales en anillo con paso de testigo y las redes FDDI . El controlador USB distribuye testigos por el bus . El dispositivo cuya dirección coincide con la que porta el testigo responde aceptando o enviando datos al controlador . Este también gestiona la distribución de energía a los periféricos que lo requieran .
Emplea una topología de estrellas apiladas que permite el funcionamiento simultáneo de 127 dispositivos a la vez . En la raíz o vértice de las capas, está el controlador anfitrión o host que controla todo el tráfico que circula por el bus . Esta topología permite a muchos dispositivos conectarse a un único bus lógico sin que los dispositivos que se encuentran más abajo en la pirámide sufran retardo . A diferencia de otras arquitecturas, USB no es un bus de almacenamiento y envío, de forma que no se produce retardo en el envío de un paquete de datos hacia capas inferiores .
El sistema de bus serie universal USB consta de tres componentes:
- Controlador
- Hubs o Concentradores
- Periféricos
Controlador
Reside dentro del PC y es responsable de las comunicaciones entre los periféricos USB y la CPU del PC . Es también responsable de la admisión de los periféricos dentro del bus, tanto si se detecta una conexión como una desconexión . Para cada periférico añadido, el controlador determina su tipo y le asigna una dirección lógica para utilizarla siempre en las comunicaciones con el mismo . Si se producen errores durante la conexión, el controlador lo comunica a la CPU, que, a su vez, lo transmite al usuario . Una vez se ha producido la conexión correctamente, el controlador asigna al periférico los recursos del sistema que éste precise para su funcionamiento .
El controlador también es responsable del control de flujo de datos entre el periférico y la CPU . Concentradores o hubs
Son distribuidores inteligentes de datos y alimentación, y hacen posible la conexión a un único puerto USB de 127 dispositivos . De una forma selectiva reparten datos y alimentación hacia sus puertas descendentes y permiten la comunicación hacia su puerta de retorno o ascendente . Un hub de 4 puertos, por ejemplo, acepta datos del PC para un periférico por su puerta de retorno o ascendente y los distribuye a las 4 puertas descendentes si fuera necesario .
Los concentradores también permiten las comunicaciones desde el periférico hacia el PC, aceptando datos en las 4 puertas descendentes y enviándolos hacia el PC por la puerta de retorno .
Además del controlador, el PC también contiene el concentrador raíz . Este es el primer concentrador de toda la cadena que permite a los datos y a la energía pasar a uno o dos conectores USB del PC, y de allí a los 127 periféricos que, como máximo, puede soportar el sistema . Esto es posible añadiendo concentradores adicionales . Por ejemplo, si el PC tiene una única puerta USB y a ella le conectamos un hub o concentrador de 4 puertas, el PC se queda sin más puertas disponibles . Sin embargo, el hub de 4 puertas permite realizar 4 conexiones descendentes . Conectando otro hub de 4 puertas a una de las 4 puertas del primero, habremos creado un total de 7 puertas a partir de una puerta del PC . De esta forma, es decir, añadiendo concentradores, el PC puede soportar hasta 127 periféricos USB .
La mayoría de los concentradores se encontrarán incorporados en los periféricos . Por ejemplo, un monitor USB puede contener un concentrador de 7 puertas incluido dentro de su chasis . El monitor utilizará una de ellas para sus datos y control y le quedarán 6 para conectar allí otros periféricos .
Periféricos
USB soporta periféricos de baja y media velocidad . Empleando dos velocidades para la transmisión de datos de 1 . 5 y 12 Mbps se consigue una utilización más eficiente de sus recursos . Los periféricos de baja velocidad tales como teclados, ratones, joysticks, y otros periféricos para juegos, no requieren 12 Mbps . Empleando para ellos 1,5 Mbps, se puede dedicar más recursos del sistema a periféricos tales como monitores, impresoras, módems, scanner, equipos de audio . . . , que precisan de velocidades más altas para transmitir mayor volumen de datos o datos cuya dependencia temporal es más estricta .
En las figuras 3 y 4 se puede ver cómo los hubs proporcionan conectividad a toda una serie de dispositivos periféricos
En el diagrama de capas de la figura 5 podemos ver cómo fluye la información entre las diferentes capas a nivel real y a nivel lógico .
En dicha figura está materializada la conexión entre el controlador anfitrión o host y un dispositivo o periférico . Este está constituido por hardware al final de un cable USB y realiza alguna función útil para el usuario .
El software cliente se ejecuta en el host y corresponde a un dispositivo USB; se suministra con el sistema operativo o con el dispositivo USB . El software del sistema USB, es el que soporta USB en un determinado sistema operativo y se suministra con el sistema operativo independientemente de los dispositivos USB o del software cliente .
El controlador anfitrión USB está constituido por el hardware y el software que permite a los dispositivos USB ser conectados al anfitrión . Como se muestra en la figura 3, la conexión entre un host y un dispositivo requiere la interacción entre las capas . La capa de interfaz de bus USB proporciona la conexión física entre el host y el dispositivo . La capa de dispositivo USB es la que permite que el software del sistema USB realice operaciones genéricas USB con el dispositivo .
La capa de función proporciona capacidades adicionales al host vía una adecuada capa de software cliente . Las capas de función y dispositivos USB tienen cada una de ellas una visión de la comunicación lógica dentro de su nivel, aunque la comunicación entre ellas se hace realmente por la capa de interfaz de bus USB .
USB transfiere señales y energía a los periféricos utilizando un cable de 4 hilos, apantallado para transmisiones a 12 Mbps y no apantallado para transmisiones a 1 . 5 Mbps . En la figura 6 se muestra un esquema del cable, con dos conductores para alimentación y los otros dos para señal, debiendo estos últimos ser trenzados o no según la velocidad de transmisión .
El calibre de los conductores destinados a alimentación de los periféricos varía desde 20 a 26 AWG, mientras que el de los conductores de señal es de 28 AWG . La longitud máxima de los cables es de 5 metros .
Por lo que respecta a los conectores hay que decir que son del tipo ficha ( o conector ) y receptáculo, y son de dos tipos: serie A y serie B . Los primeros presentan las cuatro patillas correspondientes a los cuatro conductores alineadas en un plano . El color recomendado es blanco sucio y los receptáculos se presentan en cuatro variantes: vertical, en ángulo recto, panel y apilado en ángulo recto así como para montaje pasamuro . Se emplean en aquellos dispositivos en los que el cable externo, está permanentemente unido a los mismos, tales como teclados, ratones, y hubs o concentradores .
Los conectores de la serie B presentan los contactos distribuidos en dos planos paralelos, dos en cada plano, y se emplean en los dispositivos que deban tener un receptáculo al que poder conectar un cable USB . Por ejemplo impresoras, scanner, y módems .
Logo Universal USB
El Vértigo a Través de un cable
USB, el puerto más popular en el mercado de los PC, se ha modernizado. Su nueva versión permite transferencias 40 veces más veloces.
Cuando hace unos 5 años atrás llegaron a Chile los en ese entonces "nuevos" puertos USB (Bus Serial Universal), el problema de la velocidad de transferencia de datos pareció solucionado. Con una velocidad de 12 mega bits por segundo (mbps), el USB 1.1 proliferó como el nuevo estándar, remplazando a los lentos puertos LPT (el típico de las impresoras y scanner) y COM (el antiguo del Mouse).
Los modelos más recientes de PC vienen hasta con 6 puertos USB, haciendo del PC una herramienta capaz de conectarse a todo por esta vía: Mouse, joysticks, pads, impresoras, discos duros externos, scanner, PDA, copiadores de CD, etc. Los periféricos tuvieron su apogeo, y con ellos, la industria fabricante.
¿USB 2.0 FireWire?
Pero nuevos estándares comenzaron a aparecer y USB 1.1 quedó medio obsoleto, pues no estaba acorde a las velocidades de transferencia del momento. Así, el puerto IEEE 1394 –conocido en el ambiente Mac como FireWire y en los PC como iLink- sobrepasó en velocidad al USB, y bastante: 400 mbps.
Es cierto que para muchos periféricos esta velocidad es demasiada, no es necesaria, pero para algunos dispositivos es una cosa fundamental. Por ejemplo, los discos duros, los copiadores de CD, o las videocámaras digitales. La cantidad de información que necesitan transferir en poco tiempo es mucha, y los 12 mbps no fueron suficientes. FireWire fue el rey de estos productos. Hasta ahora.
A mediados del 2001 se presentó la nueva maravilla de los puertos, USB 2.0. Con una velocidad de transferencia de 480 mbps, sobrepasó al estándar 1394. La poderosa firma Intel no se demoró mucho en subirse al carro de la victoria y decir que sus chips vendrían integrados con esta nueva versión, que entre sus gracias está que es absolutamente compatible con la versión anterior. Si se tienen dispositivos USB 1.1, no hay problema en conectarlos al puerto USB 2.0.
Nuevos productos
Si bien es cierto que el USB 2.0 fue lanzado hace ya casi un año, los fabricantes de periféricos no se habían mostrado muy complacidos con el puerto, pues la gama de productos era mínima. Hoy eso ha cambiado, y ya empiezan a aparecer en el mercado computadores que integran el 2.0, como los Gateway y la línea Presario del nuevo gigante de los PC, Hewlett-Packard, así como impresoras, módems, tarjetas y hubs de red, scanner, etc.
USB 2.0 será usado principalmente por los periféricos de los PC, ya que vendrá integrado en los chips Intel.
Algunos Ejemplos de Accesorios USB | |
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Qué beneficios tiene a los usuarios usar el USB ?
Conexión más sencilla:
Un SoloTipo de Cable
Gracias al USB prácticamente no se registrarán errores al momento de instalar la impresora, cámara digital o scanner, etc. . Sólo existe un tipo de cable (USA A-B) con conectores distintos en cada extremo, de manera que es imposible conectarlo erróneamente.
Plug and Play
Cuando se conecta una impresora, cámara fotográfica, o scaner a través de la interfase USB, no es necesario apagar el equipo ni hacer que el sistema busque el nuevo Hardware ya que el sistema automáticamente renococe el dispositivo conectado e instala los controladores adecuados.
Hot Pluggable.
El usuario podrá conectar y desconectar los dispositivos USB las veces que quiera sin que tenga que apagar y encender la máquina
Mayor Rendimiento
Velocidad. La gran ventaja de usar el puerto USB en las Mac y PC es la velocidad de transferencia de los datos desde el ordenador a la impresora, cámaras digitales, scanner, etc..., hasta 12 Mbps.
Mucho más rápido que un puerto serial - casi 3 veces más rápido.
Más rápido que un puerto paralelo.
Mayor capacidad de expansión:
Soporte Multiplataforma
Responde a todas las necesidades de los usuarios con el mismo hardware para todas las plataformas; las cámaras, scaner e impresoras al tener USB son soportadas tanto en PC como en MAC.
Con todas estas ventajas está claro porque los fabricantes de ordenadores hoy en día optaron por el USB como mejor interfase que el Paralelo de PC o el Serial de Mac.
Múltiples Dispositivos Conectados de Manera Simultanea.
La tecnología USB permite conexiones en funcionamiento, para que los usuarios puedan incorporar una impresora fácilmente y cuando lo necesiten, en USB, es posible conectar hasta 127 dispositivos a nuestra computadora.
USB ha sido diseñado para las futuras generaciones de PC y deja la puerta abierta a un gran número de aplicaciones tales como audio digital y telefonía de banda ancha .
La compatibilidad universal de USB elimina los riesgos en las ofertas de una gama de productos, posibilitando a los fabricantes ( OEMs; Original Equipment Manufacturers ) la creación de combinaciones innovadoras de PC, periféricos y software que cubran las necesidades de determinados segmentos de mercado . La norma USB simplifica los procesos de validación y los test de compatibilidad de diferentes combinaciones de hardware y software, de forma que los OEM puedan desarrollar con anticipación determinados segmentos de mercado y responder con más agilidad a los mercados emergentes .
La tecnología USB contribuirá de forma notable al desarrollo de la telefonía mediante PC . Tanto para las grandes como para las pequeñas empresas, la arquitectura de USB hace posible la fácil conexión a los PC de PBX y teléfonos digitales, sin requerir la instalación de tarjetas especiales de expansión . El ancho de banda de USB permite la conexión de interfaces de alta velocidad ( RDSI, PRI, T1, E1 ) y posibilita la adaptación a normas de telefonía específicas de un país, sin tener que añadir tarjetas adicionales
FIREWIRE IEEE 1394
Uno de los principales propósitos de este artículo es dar a conocer la tecnología que rondará por nuestros ordenadores en los próximos meses. Muy poca gente conoce las especificaciones técnicas, o, sin ir más lejos, ni le suena el número de 1394. No existe casi información disponible dónde buscar, por lo que no les falta razón. Pero para eso está el WEB de Duiops, para arrojar un poco de luz sobre todas las inminentes tecnologías.
El IEEE 1394, que se dio a conocer debido sobre todo a la lista de tecnologías contenidas en Windows 98, es un nuevo bus que permite conectar hasta 63 dispositivos con una velocidad de datos media-rápida. En el fondo es similar al USB, pero, como verás más adelante, tiene diferencias tanto en aplicaciones como en prestaciones. No se harán competencia uno con otro y convivirán pacíficamente en un mismo ordenador.
Lo mejor de todo es el tipo de cosas que se pueden conectar. Éstas incluyen discos duros, DVD-ROMs y CD-ROMs de alta velocidad, impresoras, escáneres... y la novedad: cámaras de fotos digitales, videocámaras DV, televisiones... Todo esto último es un nuevo hardware que se está fabricando ya. De hecho, ya hay disponibles muchos elementos. Gracias al 1394, se podrán conectar cámaras digitales y de DV sin la necesidad de incómodas tarjetas que vienen opcionalmente con estos aparatos.
Y ahora, te preguntarás cómo se conecta todo esto al ordenador. Por el momento, se hará con controladoras PCI, y en este artículo os comentamos dos: la Adaptec AHA-8940 y 8945. La diferencia estriba en que la primera soporta 1394 solamente, y la segunda tanto 1394 como Ultra Wide SCSI-3. Por tanto, el 1394 está a la vuelta de la esquina, más pronto que lo que todos creemos.
Y para terminar esta introducción, os mostraremos el cable y el conector que se usa. Curiosamente, este último está basado en el que se usa para conectar dos Game Boy.
1394 vs. USB
Mucha gente confunde el 1394 y el Universal Serial Bus (USB). Es incomprensible. Ambos son tecnologías que persiguen un nuevo método de conectar múltiples periféricos a un ordenador. Ambos permiten que los periféricos sean añadidos o desconectados sin la necesidad de reiniciar. Ambos usan cables ligeros y flexibles con un empleo sencillo, y conectores duraderos.
Pero allí terminan los parecidos. Aunque los cables de 1394 y USB pueden parecer a la vista los mismo, la cantidad de datos que por ellos transcurre es bastante diferente. Como muestra la tabla de abajo, la velocidad y la capacidad de transferencia marca la principal distinción entre estas dos tecnologías:
| | IEEE 1394 Firewire | USB |
| Número máximo de dispositivos | 62 | 127 |
| Cambio en caliente (agregar o quitar dispositivos sin tener que reiniciar el ordenador) | Sí | Sí |
| Longitud máxima del cable entre dispositivos | 4,5 metros | 5 metros |
| Velocidad de transferencia de datos | 200 Mbps (25 Mb/s) | 12 Mbps (1,5 Mb/s) |
| Tipos de ancho de banda | 400 Mbps (50MB/s) | Ninguno |
| Implementación en Macintosh | Sí | No |
| Conexión de periféricos interna | Sí | No |
| Tipos de dispositivos conectables | - Videocámaras DV | - Teclados |
Hoy por hoy, el 1394 ofrece una transferencia de datos 16 veces superior a la ofrecida por el USB. Y se ampliará en los próximos meses. Eso es porque el USB fue diseñado para no prevenir futuros aumentos de velocidad en su capacidad de transferencia de datos. Por otro lado, el 1394 tiene bien definidos otros tipos de ancho de banda, con velocidad incrementada a 400 Mbps (50 MB/s) y posiblemente 800 Mbps (100 MB/s) esperado para 1998, y 1 Gbps+ (125 MB/s) y más allá en los próximos años. Tantos incrementos en la capacidad de transferencia de datos serán requeridos para los dispositivos que la requieren, tales como HDTV, cajas de mezclas digitales y sistemas de automatización caseros que planean incorporar interfaces 1394.
Todo esto no significa que el 1394 gane la "guerra" de interfaces. No hay necesidad de ello. La mayoría de los analistas industriales esperan que los conectores 1394 y USB coexistirán pacíficamente en los ordenadores del futuro. Reemplazarán a los conectores que podemos encontrar hoy en las partes de atrás de los PC's. USB se reservará para los periféricos con un pequeño ancho de banda (ratones, teclados, módems), mientras que el 1394 será usado para conectar la nueva generación de productos electrónicos de gran ancho de banda.
SCSI
Introducción a la interfaz SCSI
El estándar SCSI (Interfaz para sistemas de ordenadores pequeños es una interfaz que se utiliza para permitir la conexión de distintos tipos de periféricos a un ordenador mediante una tarjeta denominada adaptador SCSI o controlador SCSI (generalmente mediante un conector PCI).
El número de periféricos que se pueden conectar depende del ancho del bus SCSI. Con un bus de 8 bits, se pueden conectar 8 unidades físicas y con uno de 16 bits, 16 unidades. Dado que el controlador SCSI representa una unidad física independiente, el bus puede alojar 7 (8-1) ó 15 (16-1) periféricos.
Direccionamiento de los periféricos
Los periféricos se direccionan mediante números de identificación. El primer número es el ID, número que designa al controlador que se encuentra dentro de cada periférico (definido a través de los caballetes posicionados en cada periférico SCSI o por el software). El periférico puede tener hasta 8 unidades lógicas (por ejemplo, una unidad de CD-ROM con varios cajones). Las unidades lógicas se identifican mediante un LUN (Número de unidad lógica). Por último, un ordenador puede contener diversas tarjetas SCSI y, por lo tanto, a cada una le corresponde un número diferente.
De este modo, para comunicarse con un periférico, el ordenador debe suministrar una dirección de la siguiente manera: "número de tarjeta - ID - LUN".
SCSI asimétrico y diferencial
Existen dos tipos de bus SCSI:
- el bus asimétrico, conocido como SE (por Single-Ended o Terminación única), basado en una arquitectura paralela en la que cada canal circula en un alambre, sensible a las interferencias. Los cables SCSI en modo SE poseen 8 alambres para una transmisión de 8 bits (que se denominan limitados) o 16 alambres para cables de 16 bits (conocidos como extendidos). Este es el tipo de bus SCSI más común.
- el bus diferencial transporta señales a un par de alambres. La información se codifica por diferencia entre los dos alambres (cada uno transmite el voltaje opuesto) para desplazar las interrupciones electromagnéticas, lo que permite obtener una distancia de cableado considerable (alrededor de 25 metros). En general, existen dos modos: el modo LVD (Voltaje bajo diferencial), basado en señales de 3,3 V y el modo HVD (Voltaje Alto Diferencial), que utiliza señales de 5 V. Los periféricos que utilizan este tipo de transmisión son cada vez más raros y por lo general llevan la palabra "DIFF".
Los conectores para las dos categorías de periféricos son los mismos, pero las señales eléctricas son diferentes. Por lo tanto, los periféricos necesitan ser identificados (mediante los símbolos creados para tal fin) para no dañarlos.
Estándares SCSI
Los estándares SCSI definen los parámetros eléctricos de las interfaces de entrada/salida. El estándar SCSI-1 de 1986 definió los comandos estándar para el control de los periféricos SCSI en un bus con una frecuencia de 4,77 MHz con un ancho de 8 bits, lo que implicaba que era posible alcanzar velocidades de 5 MB/s.
Sin embargo, un gran número de dichos comandos eran opcionales, por lo que en 1994 se adoptó el estándar SCSI-2. Éste define 18 comandos, conocidos como CCS (Conjunto de comandos comunes). Se han definido varias versiones del estándar SCSI-2:
- El SCSI-2 extendido, basado en un bus de 16 bits (en lugar de 8), ofrece una velocidad de 10 MB/s
- El SCSI-2 rápido es un modo sincrónico rápido que permite un aumento de 5 a 10 MB/s para el estándar SCSI y de 10 a 20 MB/s para el SCSI-2 extendido (denominado SCSI-2 extendido rápido).
- Los modos Rápido-20 y Rápido-40 duplican y cuadriplican dichas velocidades respectivamente.
El estándar SCSI-3 incluye nuevos comandos y permite la unión de 32 periféricos, así como una velocidad máxima de 320 MB/s (en modo Ultra-320).
El siguiente cuadro resume las características de los diversos estándares SCSI:
| Estándar | Ancho del bus | Velocidad del bus | Ancho de banda | Conector |
| SCSI-1 | 8 bits | 4,77 MHz | 5 MB/seg | 50 clavijas |
| SCSI-2 – Fast-10 SCSI | 8 bits | 10 MHz | 10 MB/seg | 50 clavijas |
| SCSI-2 - Extendido | 16 bits | 10 MHz | 20 MB/seg | 50 clavijas |
| SCSI-2 - 32 bits rápido extendido | 32 bits | 10 MHz | 40 MB/seg | 68 clavijas |
| SCSI-2 – Ultra SCSI-2 | 8 bits | 20 MHz | 20 MB/seg | 50 clavijas |
| SCSI-2 - SCSI-2 ultra extendido | 16 bits | 20 MHz | 40 MB/seg | |
| SCSI-3 – Ultra-2 SCSI | 8 bits | 40 MHz | 40 MB/seg | |
| SCSI-3 - Ultra-2 SCSI-2 extendido | 16 bits | 40 MHz | 80 MB/seg | 68 clavijas |
| SCSI-3 – Ultra-160 | 16 bits | 80 MHz | 160 MB/seg | 68 clavijas |
| SCSI-3 – Ultra-320 | 16 bits | 80 MHz DDR | 320 MB/seg | 68 clavijas |
| SCSI-3 - Ultra-640 (Ultra-5 SCSI) | 16 | 80 MHz QDR | 640 MB/seg | 68 clavijas |
Puerto serie
El tema hace unas generalizaciones muy básicas sobre una de las necesidades del sistema de control de un microrrobot como es su capacidad de comunicación. Fundamentalmente vamos a tener la necesidad de comunicarnos de tres formas distintas: Comunicación con un ordenador para intercambio de datos, comunicación con otros procesadores, comunicación con otros dispositivos para expansión de los recursos.
Vamos ha realizar una descripción sobre comunicación asíncrona del puerto serie PUERTO SERIE RS-232.
Este puerto el RS232, existente en todos los ordenadores actualmente es el sistema mas común para la transmisión de datos entre ordenadores. Todos los ordenadores como mínimo poseen uno (módem, ratón,…).
El RS232 es un estándar de comunicaciones propuesto por la Asociación de Industrias Electrónicas (EIA) y es la última de varias versiones anteriores. Antiguamente se utilizaba para conectar terminales a un ordenador Host. Se envían datos de 7, 8 o 9 bits. La velocidad se mide en baudios (bits/segundo) y sólo son necesarios dos cables, uno de transmisión y otro de recepción.
Lo mas importante del estándar de comunicaciones es la funciones especifica de cada pin de entrada y salida de datos porque nos encontramos básicamente con dos tipos de conectores los de 25 pines y los de 9 pines, es probable que se encuentre mas la versión de 9 pines aunque la versión de 25 permite muchas mas información en la transferencia de datos.
Las señales con la que actúa el puerto son digitales (0 - 1) y la tensión a la que trabaja es de 12 Voltios, resumiendo:
12Vlts. = Logica “0”
-12 Vlts = Logica “1”
2
Las características de los pines y su nombre típico son:
TXD Transmitir Datos Señal de salida
RXD Recibir Datos Señal de entrada
RTS Solicitud de envió Señal de salida
DTR Terminal de datos listo Señal de salida
CTS Libre para envió Señal de entrada
DSR Equipo de datos listo Señal de entrada
DCD Detección de portadora Señal de entrada
SG Tierra Referencia para señales
RI Indicador de llamada Señal de entrada
Conector 25 pines
Conector 9 pines
Nombre
Descripcion
1
1
-
Masa chasis
2
3
TxD
Transmit Data
3
2
RxD
Receive Data
4
7
RTS
Request to send
5
8
CTS
Clear to send
6
6
DSR
Data Set Ready
7
5
SG
Signal Ground
8
1
DCD
Data Carrier Detect
15
-
TxC
Transmit Clock
17
-
RxC
Receive Clock
20
4
DTR
Data Terminal Ready
22
9
RI
Ring Indicator
24
-
RTxC
Transmin/Receive Clock
Existen hasta prácticamente 25 señales más pero no son muy usadas y para usos con el microcontrolador generalmente no son necesarias.
Los pines que portan los datos son RxD y TxD los demás se encargan de otros trabajos, el DTR indica que el ordenador esta encendido, DSR que el dispositivo conectado al puerto esta encendido, RTS que el ordenador al no estar ocupado puede recibir datos, al revés de CTS que lo que informa es que es el dispositivo el que puede recibir datos, DCD detecta que existen presencia de datos, etc.
3
Para controlar al puerto serie, la CPU emplea direcciones de puertos de E/S y líneas de interrupción (IRQ). En el AT-286 se eligieron las direcciones 3F8h (o 0x3f8) e IRQ 4 para el COM1, y 2F8h e IRQ 3 para el COM2. El estándar del PC llega hasta aquí, por lo que al añadir posteriormente otros puertos serie, se eligieron las direcciones 3E8 y 2E8 para COM3-COM4, pero las IRQ no están especificadas. Cada usuario debe elegirlas de acuerdo a las que tenga libres o el uso que vaya a hacer de los puertos serie (por ejemplo, no importa compartir una misma IRQ en dos puertos siempre que no se usen conjuntamente, ya que en caso contrario puede haber problemas). Es por ello que últimamente, con el auge de las comunicaciones, los fabricantes de PCs incluyan un puerto especial PS/2 para el ratón, dejando así libre un puerto serie.
Antes de iniciar cualquier comunicación con el puerto RS232 se debe de determinar el protocolo a seguir dado que el estándar del protocolo no permite indicar en que modo se esta trabajando, es la persona que utiliza el protocolo el que debe decidir y configurar ambas partes antes de iniciar la transmisión de datos.
Siendo los parámetros a configurar los siguientes:
• Protocolo serie (numero bits-paridad-bits stop)
• Velocidad de puerto
• Protocolo de control de flujo (RTS/CTS o XON/XOFF).
Para la visualización de las señales y la comunicación del PC con el micro es necesario unas rutinas macro que gestione el software del micro así como un programa base para el PC que gestione el control dentro del Ordenador
El programa para controlar el PC sirve cualquiera que gestione el puerto serie. Uno muy común es el programa TERMINAL en DOS (que se encuentra en la red) aunque los hay mejores este es bastante bueno por su sencillez y facilidad de uso.
Puerto paralelo
El puerto paralelo más conocido es el puerto de impresora (que cumplen más o menos la norma IEEE 1284) que destaca por su sencillez y que transmite 8 bits. Se ha utilizado principalmente para conectar impresoras, pero también ha sido usado para programadores EPROM, escáneres, interfaces de red Ethernet a 10 MB, unidades ZIP y SuperDisk y para comunicación entre dos PCs (MS-DOS trajo en las versiones 5.0 ROM a 6.22 un programa para soportar esas transferencias).
El puerto paralelo de las computadoras, de acuerdo a la norma Centronic, está compuesto por un bus de comunicación bidireccional de 8 bits de datos, además de un conjunto de líneas de protocolo. Las líneas de comunicación cuentan con un retenedor que mantiene el último valor que les fue escrito hasta que se escribe un nuevo dato, las características eléctricas son:
- Tensión de nivel alto: 3.3 o 5 V.
- Tensión de nivel bajo: 0 V.
- Intensidad de salida máxima: 2.6 mA.
- Intensidad de entrada máxima: 24 mA.
El sistema operativo gestiona las interfaces de puerto paralelo con los nombres LPT1, LPT2 y así sucesivamente, las direcciones base de los dos primeros puertos es:
- LPT1 = 0x378.
- LPT2 = 0x278
La estructura consta de tres registros: de control, de estado y de datos.
- El registro de control es un bidireccional de 4 bits, con un bit de configuración que no tiene conexión al exterior, su dirección en el LPT1 es 0x37A.
- El registro de estado, se trata de un registro de entrada de información de 5 bits, su dirección en el LPT1 es 0x379.
- El registro de datos, se compone de 8 bits, es bidireccional. Su dirección en el LPT1 es 0x378.
PS/2 (puerto)
El conector PS/2 o puerto PS/2 toma su nombre de la serie de ordenadores IBM Personal System/2 en que es creada por IBM en 1987, y empleada para conectar teclados y ratones. Muchos de los adelantos presentados fueron inmediatamente adoptados por el mercado del PC, siendo este conector uno de los primeros.
La comunicación en ambos casos es serial (bidireccional en el caso del teclado), y controlada por microcontroladores situados en la placa madre. No han sido diseñados para ser intercambiados en caliente, y el hecho de que al hacerlo no suela ocurrir nada es más debido a que los microcontroladores modernos son mucho más resistentes a cortocircuitos en sus líneas de entrada/salida. Pero no es buena idea tentar a la suerte, pues se puede matar fácilmente uno de ellos.
Aunque idéntico eléctricamente al conector de teclado AT DIN 5 (con un sencillo adaptador puede usarse uno en otro), por su pequeño tamaño permite que en donde antes sólo entraba el conector de teclado lo hagan ahora el de teclado y ratón, liberando además el puerto RS-232COM1 y un modem al COM3, pues cada vez que se movía el ratón cortaba al modem la llamada) usado entonces mayoritariamente para los ratones, y que presentaba el inconveniente de compartir interrupciones con otro puerto serial (lo que imposibilitaba el conectar un ratón al
A su vez, las interfaces de teclado y ratón PS/2, aunque eléctricamente similares, se diferencias en que en la interfaz de teclado se requiere en ambos lados un colector abierto que para permitir la comunicación bidireccional. Los ordenadores normales de sobremesa no son capaces de identificar al teclado y ratón si se intercambian las posiciones.
En cambio en un ordenador portátil o un equipo de tamaño reducido es muy frecuente ver un sólo conector PS/2 que agrupa en los conectores sobrantes ambas conexiones (ver diagrama) y que mediante un cable especial las divide en los conectores normales.
Por su parte el ratón PS/2 es muy diferente eléctricamente del serie, pero puede usarse mediante adaptadores en un puerto serie.
En los equipos de marca (Dell, Compaq, HP...) su implementación es rápida, mientras que en los clónicos 386, 486 y Pentium, al usar cajas tipo AT, si aparecen es como conectores en uno de los slots. La aparición del estándar ATX da un vuelco al tema. Al ser idénticos ambos se producen numerosas confusiones y códigos de colores e iconos variados (que suelen generar más confusión entre usuarios de diferentes marcas), hasta que Microsoft publica las especificaciones PC 99, que definen un color estándar violeta para el conector de teclado y un color verde para el de ratón, tanto en los conectores de placa madre como en los cables de cada periférico.
Este tipo de conexiones se han utilizado en máquinas no-PC como la DEC AlphaStation o los Acorn RiscPC / Archimedes
En la actualidad, están siendo reemplazados por los dispositivos USB, ya que ofrecen mayor velocidad de conexión, la posibilidad de conectar y desconectar en caliente (con lo que con un sólo teclado y/o ratón puede usarse en varios equipos, lo que elimina las colecciones de teclados o la necesidad de recurrir a un conmutador en salas con varios equipos), además de ofrecer múltiples posibilidades de conexión de más de un periférico de forma compatible, no importando el sistema operativo, bien sea Windows, MacOS ó Linux (Esto es, multiplataforma).
| Tipo | ||
|---|---|---|
| Production history | ||
| Diseñador | IBM | |
| Diseñado en | 1987 | |
| Especificaciones | ||
| Señal de Datos | Serial data a 10—16 kHz con 1 bit de parada, 1 bit de inicio, 1 bit de paridad | |
| Pines | 6 | |
| Conector | Mini-DIN | |
| Patillaje | ||
 Conector hembra de frente | ||
| Pin 1 | +DATA | Datos salida |
| Pin 2 | Reservado | Reservado* |
| Pin 3 | GND | Tierra |
| Pin 4 | Vcc | +5 V DC a 100 mA |
| Pin 5 | +CLK | Reloj salida |
| Pin 6 | Reservado | Reservado** |
| * En algunos portátiles data del ratón en el cable adaptador. ** En algunos portátiles clock del ratón en el cable adaptador. | ||
Video Graphics Array (VGA)
El término Video Graphics Array (VGA) se refiere tanto a una pantalla de computadora analógica estándar, (conector VGA de 15 clavijas D subminiatura que se comercializó por primera vez en 1988 por IBM); como a la resolución 640 × 480. Si bien esta resolución ha sido reemplazada en el mercado de las computadoras, se está convirtiendo otra vez popular por los dispositivos móviles. VGA fue el último estándar de gráficos introducido por IBM al que la mayoría de los fabricantes de clones de PC se ajustaba, haciéndolo hoy (a partir de 2007) el mínimo que todo el hardware gráfico soporta antes de cargar un dispositivo específico. Por ejemplo, la pantalla de Microsoft Windows aparece mientras la máquina sigue funcionando en modo VGA, razón por la que esta pantalla aparecerá siempre con reducción de la resolución y profundidad de color. VGA fue oficialmente reemplazado por XGA estándar de IBM, pero en realidad ha sido reemplazada por numerosas extensiones clon ligeramente diferentes a VGA realizados por los fabricantes que llegaron a ser conocidas en conjunto como "Super VGA".
Detalles técnicos
VGA que se denomina "matriz" (array) en lugar de "adaptador" (adapter), ya que se puso en práctica desde el inicio como un solo chip, en sustitución de los Motorola 6845 y docenas de chips de lógica discreta que cubren una longitud total de una tarjeta ISA que MDA, CGA y EGA utilizaban. Esto también permite que se coloquen directamente sobre la placa base del PC con un mínimo de dificultad (sólo requiere memoria de vídeo y un RAMDAC externo). Los primeros modelos IBM PS / 2 estaban equipados con VGA en la placa madre. Las especificaciones VGA son las siguientes:
- 256 KB Video RAM
- Modos: 16-colores y 256-colores
- 262144 valores de la paleta de colores (6 bits para rojo, verde y azul)
- Reloj maestro seleccionable de 25.2 MHz o 28.3
- Máximo de 720 píxeles horizontales
- Máximo de 480 líneas
- Tasa de refresco de hasta 70 Hz
- Interrupción vertical vacía (No todas las tarjetas lo soportan)
- Modo plano: máximo de 16 colores
- Modo pixel empaquetado: en modo 256 colores (Modo 13h)
- Soporte para hacer scrolling
- Algunas operacions para mapas de bits
- Barrel shifter
- Soporte para partir la pantalla
- 0.7 V pico a pico
- 75 ohm de impedancia (9.3mA - 6.5mW)
VGA soporta tanto los modos de todos los puntos direccionables como modos de texto alfanuméricos. Los modos estándar de gráficos son:
- 640×480 en 16 colores
- 640×350 en 16 colores
- 320×200 en 16 colores
- 320×200 en 256 colores (Modo 13h)
Tanto como los modos estándar, VGA puede ser configurado para emular a cualquiera de sus modos predecesores (EGA, CGA, and MDA).
Conector VGA
Un conector VGA como se le conoce comúnmente (otros nombres incluyen conector RGB, D-sub 15, sub mini mini D15 y D15), de tres hileras de 15 pines DE-15. Hay cuatro versiones: original, DDC2, el más antiguo y menos flexible DE-9, y un Mini-VGA utilizados para computadoras portátiles. El conector común de 15 pines se encuentra en la mayoría de las tarjetas de vídeo, monitores de computadoras, y otros dispositivos, es casi universalmente llamado "HD-15". HD es de "alta densidad", que la distingue de los conectores que tienen el mismo factor de forma, pero sólo en 2 filas de pines. Sin embargo, este conector es a menudo erróneamente denominado DB-15 o HDB-15. Los conectores VGA y su correspondiente cableado casi siempre son utilizados exclusivamente para transportar componentes analógicos RGBHV (rojo - verde - azul - sincronización horizontal - sincronización vertical), junto con señales de vídeo DDC2 reloj digital y datos. En caso de que el tamaño sea una limitación (como portátiles) un puerto mini-VGA puede figurar en ocasiones en lugar de las de tamaño completo conector VGA.Modos de texto estándar
Los modos estándar de texto alfanumérico para VGA usan 80 × 25 o 40 × 25 celdas de texto. Cada celda puede elegir entre uno de los 16 colores disponibles para su primer plano y 8 colores para el fondo; los 8 colores de fondo son los permitidos sin el bit de alta intensidad. Cada caracter también podrá parpadear, y todos los que se configuren para parpadear parpadearán al unísono. La opción de parpadeo para toda la pantalla puede ser cambiada por la capacidad de elegir el color de fondo para cada una de las celdas de entre todos los 16 colores. Todas estas opciones son las mismas que las del adaptador CGA presentado por IBM. Por lo general los adaptadores VGA soportan el modo texto tanto en blanco y negro como en color, aunque el modo monocromo, casi nunca es utilizado. En blanco y negro en casi todos los adaptadores VGA modernos lo hacen con texto en color gris sobre fondo negro en el modo de color. Los monitores VGA monocromo se vendieron destinados principalmente para aplicaciones de texto, pero la mayoría de ellos trabajan de manera adecuada por lo menos con un adaptador VGA en el modo de color. De vez en cuando una conexión defectuosa entre un monitor moderno y una tarjeta de vídeo VGA causará que la la tarjeta detecte el monitor como en monocromo, y de esta forma, la BIOS y la secuencia de arranque inicial aparezcan en escala de grises. Por lo general, una vez que los controladores de la tarjeta de vídeo se han cargado (por ejemplo, mediante el arranque del sistema operativo) se sobrecargarán esta detección y el monitor volverá a color. En el modo de texto en color, cada carácter de la pantalla está, en realidad, representado por dos bytes. El menor, es el carácter real para el actual conjunto de caracteres, y el superior, o atributo byte es un campo de bit utilizado para seleccionar los diferentes atributos de vídeo, como el color, el parpadeo, el conjunto de caracteres, etc. Este esquema par-byte es una de las características que heredó en última instancia VGA de CGA.Paleta de colores de VGA
El sistema de color VGA es compatible con los adaptadores EGA y CGA, y añade otro nivel de configuración en la parte superior. CGA fue capaz de mostrar hasta 16 colores, y EGA amplió éste permitiendo cada uno de los 16 colores que se elijan de una paleta de colores de 64 (estos 64 colores se componen de dos bits para el rojo, verde y azul: dos bits × tres canales = seis bits = 64 valores diferentes). VGA extiende aún más las posibilidades de este sistema mediante el aumento de la paleta EGA de 64 entradas a 256 entradas. Dos bloques de más de 64 colores con tonos más oscuros progresivamente se añadieron, a lo largo de 8 entradas "en blanco" que se fijaron a negro. Además de la ampliación de la paleta, a cada una de las 256 entradas se podía asignar un valor arbitrario de color a través de la DAC VGA. La BIOS EGA sólo permitió 2 bits por canal para representar a cada entrada, mientras que VGA permitía 6 bits para representar la intensidad de cada uno de los tres primarios (rojo, azul y verde). Esto proporcionó un total de 63 diferentes niveles de intensidad de rojo, verde y azul, resultando 262144 posibles colores, cualquiera 256 podrían ser asignado a la paleta (y, a su vez, de los 256, cualquiera 16 de ellos podrían ser mostradas en modos de vídeo CGA). Este método permitió nuevos colores que se utilizarán en los modos gráficos EGA y CGA, proporcionando un recordatorio de cómo los diferentes sistemas de paleta se establecen juntos. Para definir el texto de color a rojo muy oscuro en el modo de texto, por ejemplo, tendrá que ser fijado a uno de los colores CGA (por ejemplo, el color por defecto, n º 7: gris claro.) Este color luego se mapea a uno la paleta EGA - en el caso del color 7 de CGA, se mapea a la entrada 42 de EGA. El DAC VGA debe ser configurado para cambiar de color 42 a rojo oscuro, y luego de inmediato cualquier cosa que aparece en la pantalla a la luz de gris (color CGA 7) pasará a ser de color rojo oscuro. Esta función se utiliza a menudo en juegos DOS de 256 colores. Mientras que los modos CGA y EGA compatibles permitían 16 colores para ser mostrados de una vez, otros modos VGA, como el ampliamente utilizado modo 13h, permitía que las 256 entradas de la paleta se mostraran en la pantalla al mismo tiempo, y así en estos modos cualquier 256 colores podrían ser vistos de los 262144 colores disponibles.
Detalles de direccionamiento
La memoria de vídeo de la VGA está asignada a la memoria de PC a través de una ventana en el rango entre los segmentos 0xA000 y 0xC000 en el modo real del espacio de direcciones. Típicamente estos segmentos son:
- 0xA000 para modos gráficos EGA / VGA (64 KB)
- 0xB000 para monocromo en modo texto (32 KB)
- 0xB800 para color en modo texto y modos CGA gráficos compatibles (32 KB)
Debido a la utilización de diferentes asignaciones de dirección para los distintos modos, es posible disponer de un adaptador de pantalla monocromo y un adaptador de color, como el VGA, EGA o CGA instalado en la misma máquina. A principios de la década de 1980, ésto se utilizaba para mostrar hojas de cálculo de Lotus 1-2-3 en alta resolución de texto en una pantalla MDA y gráficos asociados en CGA a baja resolución en una pantalla simultáneamente. Muchos programadores también utilizan dicho servicio con la tarjeta monocromo que muestra información de depuración mientras corría en un programa de la otra tarjeta en modo gráfico. Varios depuradores, como Borland Turbo Debugger, D86 (por J. Alan Cox) y CodeView de Microsoft podrían trabajar en una configuración de monitor dual. Cualquiera de Turbo Debugger o CodeView se podrían utilizar para depurar Windows. También hay controladores de dispositivo DOS, como ox.sys, que implementaba una interfaz serie para simulación en la pantalla MDA, por ejemplo, permite al usuario recibir mensajes de error de depuración de las versiones de Windows sin utilizar un terminal serie real. También es posible utilizar el comando "MODO MONO" en el prompt de DOS para redirigir la salida a la pantalla monocromo. Cuando un Adaptador de Pantalla Monocromática no estaba presente, se podía utilizar el espacio de direcciones de memoria 0xB000 - 0xB7FF adicionalmente para otros programas (por ejemplo, mediante la adición de la línea "DEVICE = EMM386.EXE I = B000-B7FF" en config.sys), esta memoria estaría disponible para programas que pueden ser cargados en la memoria alta.
Digital Visual Interface (DVI)
La interfaz visual digital (en inglés DVI, "digital visual interface") es una interfaz de vídeo diseñada para obtener la máxima calidad de visualización posible en pantallas digitales, tales como los monitores de cristal líquido de pantalla plana y los proyectores digitales. Fue desarrollada por el consorcio industrial DDWG ("Digital Display Working Group", Grupo de Trabajo para la Pantalla Digital). Por extensión del lenguaje, al conector de dicha interfaz se le llama conector tipo DVI.
Especificaciones
Digital
- Frecuencia mínima de reloj: 21,76 MHz
- Frecuencia máxima de reloj para enlace único: 165 MHz
- Frecuencia máxima de reloj para doble enlace: limitada sólo por el cable
- Píxeles por ciclo de reloj: 1(enlace único) o 2 (doble enlace)
- Bits por píxel: 24
- Ejemplos de modos de pantalla (enlace único):
- HDTV (1920 × 1080) a 60 Hz con 5% de borrado LCD (131 MHz)
- 1920 x 1200 a 60 Hz (154 Mhz)
- UXGA (1600 × 1200) a 60 Hz con borrado GTF (161 MHz)
- SXGA (1280 × 1024) a 85 Hz con borrado GTF (159 MHz)
- Ejemplos de modos de pantalla (doble enlace):
- QXGA (2048 × 1536) a 75 Hz con borrado GTF (2×170 MHz)HDTV (1920 × 1080) a 85 Hz con borrado GTF (2×126 MHz)
- 2560 × 1600 (en pantallas LCD de 30 pulgadas)
GTF ("Generalized Timing Formula", Fórmula de Sincronización Generalizada) es un estándar VESA.
Analógico
- Ancho de banda RGB: 400 MHz a –3 dB
Conector
El conector DVI normalmente posee pins para transmitir las señales digitales nativas de DVI. En los sistemas de doble enlace, se proporcionan pins adicionales para la segunda señal.
También puede tener pins para transmitir las señales analógicas del estándar VGA. Esta característica se incluyó para dar un carácter universal a DVI: los conectores que la implementan admiten monitores de ambos tipos (analógico o digital).
Los conectores DVI se clasifican en tres tipos en función de qué señales admiten:
- DVI-D (sólo digital)
- DVI-A (sólo analógica)
- DVI-I (digital y analógica)
A veces se denomina DVI-DL a los conectores que admiten dos enlaces.
DVI es el único estándar de uso extendido que proporciona opciones de transmisión digital y analógica en el mismo conector. Los estándares que compiten con él son exclusivamente digitales: entre ellos están el sistema de señal diferencial de bajo voltaje (LVDS, "Low-Voltage Differential Signalling") conocido por sus marcas FPD ("Flat-Panel Display", monitor de pantalla plana) Link y FLATLINK, así como sus sucesores, el LDI ("LVDS Display Interface", interfaz de pantalla LVDS) y OpenLDI.
Las señales USB no se incorporaron al conector DVI. Este descuido se ha resuelto en el conector VESA M1-DA usado por InFocus en sus proyectores, y en el conector Apple Display ConnectorApple Computer, que ya no se produce. El conector VESA M1 es básicamente el conector VESA Plug & Display (P&D), cuyo nombre original es EVC ("Enhanced Video Connector", conector de vídeo mejorado). El conector de Apple es eléctricamente compatible con el VESA P&D/M1 y la estructura de los pins es la misma, pero la forma física del conector es distinta. de
Los reproductores de DVD modernos, televisores (equipos HDTV entre ellos) y proyectores de vídeo tienen conectores HDMI. Los ordenadores con conectores DVI pueden usar equipos HDTV como pantallas pero se necesita un cable DVI a HDMI.
LAN
Conectores BNC (Coaxial) y RJ45 de una tarjeta de Red
Ethernet
Conectores BNC (Coaxial) y RJ45 de una tarjeta de Red
Ethernet es un estándar de redes de computadoras de área local con acceso al medio por contienda CSMA/CD. El nombre viene del concepto físico de ether. Ethernet define las características de cableado y señalización de nivel físico y los formatos de tramas de datos del nivel de enlace de datos del modelo OSI.
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Historia
En 1970, mientras Abramson montaba la red ALOHA en Hawaii, un estudiante recién graduado en el MIT llamado Robert Metcalfe se encontraba realizando sus estudios de doctorado en la Universidad de Harvard trabajando para ARPANET, que era el tema de investigación candente en aquellos días. En un viaje a Washington, Metcalfe estuvo en casa de Steve Crocker (el inventor de los RFCs de Internet) donde éste lo dejó dormir en el sofá. Para poder conciliar el sueño Metcalfe empezó a leer una revista científica donde encontró un artículo de Norm Abramson acerca de la red Aloha. Metcalfe pensó cómo se podía mejorar el protocolo utilizado por Abramson, y escribió un artículo describiendo un protocolo que mejoraba sustancialmente el rendimiento de Aloha. Ese artículo se convertiría en su tesis doctoral, que presentó en 1973. La idea básica era muy simple: las estaciones antes de transmitir deberían detectar si el canal ya estaba en uso (es decir si ya había 'portadora'), en cuyo caso esperarían a que la estación activa terminara. Además, cada estación mientras transmitiera estaría continuamente vigilando el medio físico por si se producía alguna colisión, en cuyo caso se pararía y retransmitiría más tarde. Este protocolo MAC recibiría más tarde la denominación Acceso Múltiple con Detección de Portadora y Detección de Colisiones, o más brevemente CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection).
En 1972 Metcalfe se mudó a California para trabajar en el Centro de Investigación de Xerox en Palo Alto llamado Xerox PARC (Palo Alto Research Center). Allí se estaba diseñando lo que se consideraba la 'oficina del futuro' y Metcalfe encontró un ambiente perfecto para desarrollar sus inquietudes. Se estaban probando unas computadoras denominadas Alto, que ya disponían de capacidades gráficas y ratón y fueron consideradas los primeros ordenadores personales. También se estaban fabricando las primeras impresoras láser. Se quería conectar las computadoras entre sí para compartir ficheros y las impresoras. La comunicación tenía que ser de muy alta velocidad, del orden de megabits por segundo, ya que la cantidad de información a enviar a las impresoras era enorme (tenían una resolución y velocidad comparables a una impresora láser actual). Estas ideas que hoy parecen obvias eran completamente revolucionarias en 1973.
A Metcalfe, el especialista en comunicaciones del equipo con 27 años de edad, se le encomendó la tarea de diseñar y construir la red que uniera todo aquello. Contaba para ello con la ayuda de un estudiante de doctorado de Stanford llamado David Boggs. Las primeras experiencias de la red, que denominaron 'Alto Aloha Network', las llevaron a cabo en 1972. Fueron mejorando gradualmente el prototipo hasta que el 22 de mayo de 1973 Metcalfe escribió un memorándum interno en el que informaba de la nueva red. Para evitar que se pudiera pensar que sólo servía para conectar computadoras Alto cambió el nombre de la red por el de Ethernet, que hacía referencia a la teoría de la física hoy ya abandonada según la cual las ondas electromagnéticas viajaban por un fluido denominado éter que se suponía llenaba todo el espacio (para Metcalfe el 'éter' era el cable coaxial por el que iba la señal). Las dos computadoras Alto utilizadas para las primeras pruebas de Ethernet fueron rebautizadas con los nombres Michelson y Morley, en alusión a los dos físicos que demostraron en 1887 la inexistencia del éter mediante el famoso experimento que lleva su nombre.
La red de 1973 ya tenía todas las características esenciales de
En vez de utilizar el cable coaxial de 75 ohms de las redes de televisión por cable se optó por emplear cable de 50 ohms que producía menos reflexiones de la señal, a las cuales Ethernet era muy sensible por transmitir la señal en banda base (es decir sin modulación). Cada empalme del cable y cada 'pincho' vampiro (transceiver) instalado producía la reflexión de una parte de la señal transmitida. En la práctica el número máximo de 'pinchos' vampiro, y por tanto el número máximo de estaciones en un segmento de cable coaxial, venía limitado por la máxima intensidad de señal reflejada tolerable.
En 1975 Metcalfe y Boggs describieron Ethernet en un artículo que enviaron a Communications of the ACM (Association for Computing Machinery), publicado en 1976. En él ya describían el uso de repetidores para aumentar el alcance de la red. En 1977 Metcalfe, Boggs y otros dos ingenieros de Xerox recibieron una patente por la tecnología básica de Ethernet, y en 1978 Metcalfe y Boggs recibieron otra por el repetidor. En esta época todo el sistema Ethernet era propiedad de Xerox.
Conviene destacar que David Boggs construyó en el año 1975 durante su estancia en Xerox PARC el primer router y el primer servidor de nombres de la Internet.
Formato de la trama Ethernet
| Trama del DIX Ethernet | ||||||
| Preámbulo | Destino | Origen | Longitud | Datos | Relleno | FCS |
| 8 bytes | 6 bytes | 6bytes | 2 bytes | | | 2 ó 4 bytes |
| Trama de IEEE 802.3 | |||||||
| Preámbulo | SOF | Destino | Origen | Tipo | Datos | Relleno | FCS |
| 7 bytes | 1 byte | 6 bytes | 6bytes | 2 bytes | | | 4 bytes |
Preámbulo
Un campo de 7 bytes (56 bits) con una secuencia de bits usada para sincronizar y estabilizar el medio físico antes de iniciar la transmisión de datos. El patrón del preámbulo es:
10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010
Estos bits se transmiten en orden, de izquierda a derecha y en la codificación Manchester representan una forma de onda periódica.
SOF (Start Of Frame) Inicio de Trama
Campo de 1 byte (8 bits) con un patrón de 1s y 0s alternados y que termina con dos 1s consecutivos. El patrón del SOF es: 10101011. Indica que el siguiente bit será el bit más significativo del campo de dirección MAC de destino.
Aunque se detecte una colisión durante la emisión del preámbulo o del SOF, el emisor debe continuar enviando todos los bits de ambos hasta el fin del SOF.
Dirección de destino
Campo de 6 bytes (48 bits) que especifica la dirección MAC de tipo EUI-48 hacia la que se envía la trama. Esta dirección de destino puede ser de una estación, de un grupo multicastbroadcast de la red. Cada estación examina este campo para determinar si debe aceptar el paquete. o la dirección de
Dirección de origen
Campo de 6 bytes (48 bits) que especifica la dirección MAC de tipo EUI-48 desde la que se envía la trama. La estación que deba aceptar el paquete conoce por este campo la dirección de la estación origen con la cual intercambiará datos.
Tipo
Campo de 2 bytes (16 bits) que identifica el protocolo de red de alto nivel asociado con el paquete o, en su defecto, la longitud del campo de datos. La capa de enlace de datos interpreta este campo. (En
Datos
Campo de
Relleno
Campo de
FCS (Frame Check Sequence - Secuencia de Verificación de Trama)
Campo de 32 bits (4 bytes) que contiene un valor de verificación CRC (Control de redundancia cíclica). El emisor calcula el CRC de toda la trama, desde el campo destino al campo CRC suponiendo que vale 0. El receptor lo recalcula, si el valor calculado es 0 la trama es valida.
Tecnología y velocidad de Ethernet
Hace ya mucho tiempo que Ethernet consiguió situarse como el principal protocolo del nivel de enlace. Ethernet 10Base2 consiguió, ya en la decada de los 90s, una gran aceptación en el sector. Hoy por hoy, 10Base2 se considera como una "tecnología de legado" respecto a 100BaseT. Hoy los fabricantes ya desarrollaron adaptadores capaces de trabajar tanto con la tecnología 10baseT como la 100BaseT y esto ayuda a una mejor adaptación y transición.
Las tecnologías Ethernet que existen se diferencian en estos conceptos:
Velocidad de transmisión
- Velocidad a la que transmite la tecnología.
Tipo de cable
- Tecnología del nivel físico que usa la tecnología.
Longitud máxima
- Distancia máxima que puede haber entre dos nodos adyacentes (sin estaciones repetidoras).
Topología
- Determina la forma física de la red. Bus si se usan conectores T (hoy sólo usados con las tecnologías más antiguas) y estrella si se usan hubs (estrella de difusión) o switches (estrella conmutada).
A continuación se especifican los anteriores conceptos en las tecnologías más importantes:
| Tecnologías Ethernet | ||||
| Tecnología | Velocidad de transmisión | Tipo de cable | Distancia máxima | Topología |
| 10Base2 | 10 Mbps | Coaxial | | Bus (Conector T) |
| 10BaseT | 10 Mbps | Par Trenzado | | Estrella (Hub o Switch) |
| 10BaseF | 10 Mbps | Fibra óptica | | Estrella (Hub o Switch) |
| 100BaseT4 | 100Mbps | Par Trenzado (categoría 3UTP) | | Estrella. Half Duplex(hub) y Full Duplex(switch) |
| 100BaseTX | 100Mbps | Par Trenzado (categoría 5UTP) | | Estrella. Half Duplex(hub) y Full Duplex(switch) |
| 100BaseFX | 100Mbps | Fibra óptica | | No permite el uso de hubs |
| 1000BaseT | 1000Mbps | 4 pares trenzado (categoría 5e ó 6UTP ) | | Estrella. Full Duplex (switch) |
| 1000BaseSX | 1000Mbps | Fibra óptica (multimodo) | | Estrella. Full Duplex (switch) |
| 1000BaseLX | 1000Mbps | Fibra óptica (monomodo) | | Estrella. Full Duplex (switch) |
Hardware comúnmente usado en una red Ethernet
Los elementos de una red Ethernet son:Tarjeta de Red, repetidores,concentradores,puentes,los conmutadores,los nodos de red y el medio de interconexión. Los nodos de red pueden clasificarse en dos grandes grupos: Equipo Terminal de Datos (DTE) y Equipo de Comunicación de Datos (DCE). Los DTE son dispositivos de red que generan o que son el destino de los datos: como los PCs, las estaciones de trabajo, los servidores de archivos, los servidores de impresión; todos son parte del grupo de las estaciones finales. Los DCE son los dispositivos de red intermediarios que reciben y retransmiten las tramas dentro de la red; pueden ser: ruteadores, conmutadores (switch), concentradores (hub), repetidores o interfaces de comunicación, ej.: un módem o una tarjeta de interface.
- NIC, o Tarjeta de Interfaz de Red|Adaptador - permite que una computadora acceda a una red local. Cada tarjeta tiene una única dirección MAC que la identifica en la red. Una computadora conectada a una red se denomina nodo.
- Repetidor o repeater - aumenta el alcance de una conexión física, recibiendo las señales y retransmitiéndolas, para evitar su degradación, a través del medio de transmisión, lográndose un alcance mayor. Usualmente se usa para unir dos áreas locales de igualdos puertos. Opera en la capa física del modelo OSI. tecnología y sólo tiene
- Concentrador o hub - funciona como un repetidor pero permite la interconexión de múltiples nodos. Su funcionamiento es relativamente simple pues recibe una trama de ethernet, por uno de sus puertos, y la repite por todos sus puertos restantes sin ejecutar ningún proceso sobre las mismas. Opera en la capa física del modelo OSI.
- Puente o bridge - interconecta segmentos de red haciendo el cambio de frames (tramas) entre las redes de acuerdo con una tabla de direcciones que le dice en qué segmento está ubicada una dirección MAC dada.
Conexiones en un switch Ethernet
- Conmutador o Switch - funciona como el bridge, pero permite la interconexión de múltiples segmentos de red, funciona en velocidades más rápidas y es más sofisticado. Los switches pueden tener otras funcionalidades, como Redes virtuales , y permiten su configuración a través de la propia red. Funciona básicamente en la capa 2 del modelo OSI (enlace de datos). Por esto son capaces de procesar información de las tramas; su funcionalidad más importante es en las tablas de dirección. Por ej.: una computadora conectada al puerto 1 del conmutador envía una trama a otra computadora conectada al puerto 2; el switch recibe la trama y la transmite a todos sus puertos, excepto aquel por donde la recibió; la computadora 2 recibirá el mensaje y eventualmente lo responderá, generando tráfico en el sentido contrario; ahora el switch conocerá las direcciones MAC de las computadoras en el puerto 1 y 2; cuando reciba otra trama con dirección de destino de alguna de ellas, sólo transmitirá la trama a dicho puerto disminuyendo así el tráfico de la red y contribuyendo al buen funcionamiento de la misma.
Presente y futuro de Ethernet
Ethernet se planteó en un principio como un protocolo destinado a cubrir las necesidades de las redes LAN. A partir de 2001 Ethernet alcanzó los 10 Gbps lo que dio mucha más popularidad a la tecnología. Dentro del sector se planteaba a ATM como la total encargada de los niveles superiores de la red, pero el estándar 802.3ae (Ethernet Gigabit 10) se ha situado en una buena posición para extenderse al nivel WAN.
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