Tarjetas de expansión

TARJETAS DE EXPANSIÓN

Una tarjeta de expansión es una PCB (placa de circuito impreso) que se conecta a una ranura de expansión en la placa base de una computadora. Se utiliza una tarjeta de expansión, o tarjeta complementaria, para proporcionar funcionalidad adicional al sistema o para actualizar una función existente, como sonido o video. Por ejemplo, una tarjeta de expansión es una tarjeta de sonido, una tarjeta de red o una GPU dedicada. El estándar de ranura de expansión más popular es PCI Express (PCI-e).

Características de la tarjeta de expansión

Las tarjetas de expansión permiten ajustar las capacidades e interfaces de un sistema informático a las tareas que realizará. Por ejemplo, un sistema de adquisición de datos multicanal de alta velocidad no sería de utilidad para una computadora personal utilizada para la contabilidad, pero podría ser una parte clave de un sistema utilizado para el control de procesos industriales. Las tarjetas de expansión a menudo se pueden instalar o quitar en el campo, lo que permite un grado de personalización del usuario para fines particulares. Algunas tarjetas de expansión adoptan la forma de "placas secundarias" que se conectan a conectores en una placa del sistema de soporte.

Tipos de la tarjeta de expansión

¿Qué es PCI?

Es una ranura de expansión basada en bus local PCI (interconexión de componentes periféricos, interfaz de expansión de componentes periféricos), su color es blanco lechoso, ubicado debajo de la ranura AGP en la placa base y encima de la ranura ISA. El ancho de bits es de 32 bits o 64 bits, la frecuencia de funcionamiento es de 33 MHz y la velocidad máxima de transferencia de datos es de 133 MB/seg (32 bits) y 266 MB/seg (64 bits). Puede conectar una tarjeta gráfica, una tarjeta de sonido, una tarjeta de red, un módem integrado, un módem ADSL integrado, una tarjeta USB 2.0, una tarjeta IEEE1394, una tarjeta de interfaz IDE, una tarjeta RAID, una tarjeta de TV, una tarjeta de captura de video y una amplia gama de otras tarjetas de expansión. La ranura PCI es la ranura de expansión principal de la placa base. Casi todas las funciones que puede lograr la computadora actual se pueden obtener conectando diferentes tarjetas de expansión.

¿Qué es PCI Express?

PCI-Express es el último estándar de interfaz y bus. De color negro, su nombre original es "3GIO", que fue propuerto por Intel. Obviamente, Intel significa que representa la próxima generación de estándares de interfaz de entrada y salidad. Se le cambió el nombre a "PCI-Express" después de que la PCI-SIG (Organización de Interés Especial de PCI) la emitiera para su certificación. Este nuevo estándar reemplazará completamente a los actuales PCI y AGP, y finalmente realizará la unificación de los estándares de bus. Su principal ventaja es la alta tasa de transmisión de datos, que actualmente puede alcanzar más de 10GB/s, y tiene un potencial de desarrollo considerable. PCI Express también tiene una variedad de especificaciones, desde PCI Express 1X hasta PCI Express 16X, que pueden satisfacer las necesidades de dispositivos de baja velocidad y dispositivos de alta velocidad que aparecen dentro de un cierto período de tiempo. Los principales que pueden admitir PCI Express son los conjuntos de chips de las series i915 e i925 de Intel. Por supuesto, tomará mucho tiempo reemplazar completamente a PCI y AGP. Al igual que cuando PCI reemplazó a ISA, habrá un proceso de transición.

¿Qué es AGP?

AGP de color naranja, se desarrolla sobre la base del bus PCI y está optimizado principalmente para la visualización de gráficos, específicamente para las tarjetas de visualización de gráficos. El estándar AGP también ha experimentado varios años de desarrollo, desde el AGP 1.0 original y AGP 2.0 hasta el AGP 3.0. Si se distingue por su doble velocidad, ha experimentado principalmente AGP 1X, AGP 2X, AGP 4X, AGP PRO, la última película La versión es AGP 3.0, que es AGP 8X. La tasa de transferencia de AGP 8X puede alcanzar 2,1 GB/s, que es el doble de la velocidad de transferencia de AGP 4X. La ranura AGP suele ser marrón (el propósito de distinguir las tres interfaces anteriores en diferentes colores es facilitar la identificación del usuario), y una cosa más a tener en cuenta es que no está al mismo nivel que las ranuras PCI e ISA, sino hacia adentro. Lo que hace que sea imposible insertar tarjetas PCI e ISA. Por supuesto, la estructura de la ranura AGP es completamente diferente a la de PCI e ISA. Es imposible insertar la tarjeta incorrecta.

¿Qué es ISA?

La ranura ISA es una ranura de expansión basada en el bus ISA (Arquitectura estándar industrial, bus de estructura estándar industrial), su color es generalmente negro, más largo que la ranura de interfaz PCI, ubicada en la parte inferior de la placa base. Su frecuencia de trabajo es de aproximadamente 8 MHz, es una ranura de 16 bits y la tasa de transferencia máxima es de 8 MB/seg. Se puede conectar con tarjetas gráficas, tarjetas de sonido, tarjetas de red y las llamadas tarjetas de interfaz multifunción y otras tarjetas de expansión. La desventaja es que el recurso de la CPU es demasiado alto y el ancho de banda de transmisión de datos es demasiado pequeño, que es una interfaz de ranura que se ha eliminado.

TARJETAS GRÁFICAS

Una tarjeta gráfica es una tarjeta de expansión o un circuito integrado (chip), de la placa base del ordenador, que se encarga de procesar los datos provenientes de la unidad central de procesamiento (CPU) y transformarlos en información comprensible y representable en el dispositivo de salida (por ejemplo: monitor, televisor o proyector).

También se le conoce como:

Adaptador de pantalla
Adaptador de vídeo
Placa de vídeo
Tarjeta aceleradora de gráficos
Tarjeta de vídeo

Es habitual que se utilice el mismo término, para las tarjetas dedicadas y separadas (tarjeta de expansión), y para los chips de las unidades de procesamiento gráfico(GPU) integrados en la placa base.

La historia de las tarjetas gráficas da comienzo a finales de los años 1960 cuando se pasa de usar impresoras, como elemento de visualización, a utilizar monitores. Las primeras tarjetas sólo eran capaces de visualizar texto a 40x25 u 80x25, pero la aparición de los primeros chips gráficos como el Motorola 6845 permiten comenzar a dotar a los equipos basados en bus S-100 o Eurocard de capacidades gráficas. Junto con las tarjetas que añadían un modulador de televisión fueron las primeras en recibir el término “tarjeta de video”.

COMPONENTES DE UNA TARJETA GRÁFICA

Elementos lógicos

Procesador de gráficos o GPU. GPU es el acrónimo de Graphics Processor Unit, en castellano unidad de procesamiento de gráficos. Este elemento se encarga de mostrarte las imágenes tridimensionales que ves en los juegos. También puede acelerar ciertas operaciones en 2D como puede ser el movimiento de ventanas del sistema operativo o la codificación y reproducción de vídeo. Cuantas más tareas haga este dispositivo más libre estará el procesador para poder hacer su trabajo.

Memoria. Cualquier tarjeta gráfica actual realiza, como has visto, muchas tareas y no solo sirve de traductor entre el PC y el monitor. La memoria interna de estos dispositivos se usa para almacenar las texturas, que no es otra cosa que la piel de los objetos, y la imagen que se va creando antes de ser mostrada. Ciertas tarjetas llevan memorias especiales GDDR las cuales están optimizadas para aumentar la cantidad de información que son capaces de mover, pensadas especialmente para ser usadas en entornos gráficos. En las tarjetas gráficas integradas este elemento no se incluye y utilizan la memoria RAM del propio equipo. Obviamente esta memoria puede ser usada para cualquier tarea que quiera realizar la tarjeta. Entre los cálculos que puedes realizar con ella están la generación de imágenes tridimensionales, filtros fotográficos y de vídeo, procesados de señal, simulaciones de tipo físico. Normalmente este elemento estará formado por cientos si no miles de núcleos de procesamiento especializado en estos menesteres

Conectores

Interfaz hacia placa base. Si estamos hablando de una tarjeta gráfica discreta, es decir independiente de la placa base y del procesador necesita un conector hacia la placa base.
Los más usuales son AGP, y PCI Express. Realmente este último ya ha dejado en desuso en las placas base al anterior.
Conectores a la pantalla. En principio, teníamos señales analógicas como ocurre en los cables VGA. El problema mayor de estos conectores es que tenían problemas de acoplamientos. DVI reemplaza al anterior con calidad digital. También puedes encontrarte con conexiones HDMI que permiten conectarte sin problemas a la tele de tu casa. Más actuales son los conectores Display Port y Thunderbolt.

Elementos físicos

RAMDAC. Es un elemento que no se encuentra en todas las tarjetas gráficas. No es necesario si trabajamos con señales digitales. Por lo tanto sólo se usara si tenemos salidas VGA. Convierte los datos almacenados en la memoria a una señal analógica. En caso de sólo salidas digitales este elemento no existe y es sustituido por un circuito simple de transmisión de señales.
Disipador. Se encarga de reducir la temperatura de la tarjeta. Al aumentar la superficie que queda al aire es más sencillo la refrigeración. En muchos equipos, el calor es un problema y la única forma de solucionarlo es sacándolo lo antes posible del equipo. El disipador ayuda a que esta temperatura no se quede en el interior de tu equipo y se acabe estropeando algún elemento.
Ventilador. Airea, lo desplaza a otro lugar, normalmente al exterior, el calor del disipador para evitar que se queme el PC. Existen incluso refrigeraciones que hacen uso de sistemas alimentados por agua para evitar que se queme la tarjeta gráfica. El agua es mejor conductora del calor que el aire por lo tanto puede hacer que este salga a mayor velocidad de tu equipo reduciendo por tanto la temperatura.

CONECTORES (SALIDAS)

Los sistemas de conexión más habituales entre la tarjeta gráfica y el dispositivo visualizador son:

VGA: el Video Graphics Array (VGA) o Super Video Graphic Array (SVGA o Súper VGA) fue el estándar analógico de los años 1990; diseñado para dispositivos con tubos de rayos catódicos (CRT); sufre de ruido eléctrico y distorsión por la conversión de digital a analógico y el error de muestreo al evaluar los píxeles a enviar al monitor. Se conecta mediante 15 pines con el conector D-sub: DE-15. Su utilización continúa muy extendida, aunque claramente muestra una reducción frente al DVI.

DVI:Digital Visual Interface (DVI) o “interfaz visual digital” es sustituta de la anterior, pero digital; fue diseñada para obtener la máxima calidad de visualización en las pantallas digitales o proyectores. Se conecta mediante pines. Evita la distorsión y el ruido al corresponder directamente un píxel a representar con uno del monitor en la resolución nativa del mismo. Cada vez más adoptado, aunque compite con el HDMI, pues el DVI no es capaz de transmitir audio

HDMI:la “interfaz multimedia de alta definición” o High-Definition Multimedia Interface (HDMI) es una tecnología propietaria transmisora de audio y vídeo digital de alta definición cifrado sin compresión, en un mismo cable. Se conecta mediante patillas de contacto. Fue ideado inicialmente para televisores, y no para monitores, por eso no apaga la pantalla cuando deja de recibir señal y debe apagarse manualmente en caso de monitores.

DisplayPort. puerto para tarjetas gráficas creado por VESA y rival del HDMI, transfiere vídeo a alta resolución y audio. Sus ventajas son que está libre de patentes, y por ende de regalías para incorporarlo a los aparatos, también dispone de unas pestañas para anclar el conector impidiendo que se desconecte el cable accidentalmente. Cada vez más tarjetas gráficas van adoptando este sistema, aunque sigue siendo su uso minoritario, existe una versión reducida de dicho conector llamada Mini Display Port. muy usada para tarjetas gráficas con multitud de salidas simultáneas, como pueden ser 5.

DISEÑADORES, FABRICANTES Y ENSAMBLADORES

En el mercado de las tarjetas gráficas hay que distinguir tres tipos de empresas:

Diseñadores de GPU: diseñan y generan exclusivamente la GPU. Los dos más importantes son:
1. AMD(Advanced Micro Devices), anteriormente conocida como ATI Technologies (ATi);
2. NVIDIA

Intel, también se destaca además de los antes citados (NVIDIA y AMD), para la GPU integrada en el chipset de la placa base.
Otros fabricantes como Matrox o S3 Graphics tienen una cuota de mercado muy reducida. Todos ellos contratan y encargan a fabricantes ciertas unidades de chips a partir de un diseño.

Fabricantes de GPU: son quienes fabrican y suministran las unidades extraídas de las obleas de chips a los ensambladores. TSMC y Global Foundries son claros ejemplos.

Ensambladores: integran las GPU proporcionadas por los fabricantes con el resto de la tarjeta, de diseño propio. De ahí que tarjetas con el mismo chip tengan formas o conexiones diferentes o puedan dar ligeras diferencias de rendimientos, en especial tarjetas gráficas modificadas u overclokeadas de fábrica.

TARJETAS DE RED

Una tarjeta de red (también llamada placa de red o Network Interface Card (NIC)) es una clase de tarjeta destinada a ser introducida en la placa madre de una computadora o se conecta a uno de sus puertos para posibilitar que la máquina se sume a una red y pueda compartir sus recursos (como los documentos, la conexión a Internet o una impresora, por ejemplo).

No obstante, podemos determinar que cualquier tipo de tarjeta de red cumple con varias funciones básicas que son las siguientes:

Transmisión y recepción, o lo que es lo mismo, envío y recepción de datos.
Accede al conector, que a su vez es el que permite que se pueda lograr el acceso al cable de red.
Lleva a cabo la conversión de serial a paralelo.
Realiza el procedimiento conocido por el nombre de buffering. Un término este con el que se define a la tarea de almacenamiento de información que realiza dicha tarjeta de red para que luego aquellos datos se puedan transmitir y traspasar haciendo uso de los correspondientes cables o sistemas inalámbricos.
Petición de escucha que se acomete con la red para, de esta manera, proceder luego a la mencionada transmisión de la información.
Codifica y decodifica las señales de los cables en otras que sean entendibles.
Agrupa todo el conjunto de datos almacenados de tal manera que, llegado el momento, se puedan transportar de una manera entendible y sencilla.
Comunicación con la correspondiente memoria o disco duro del ordenador.

Asimismo, es interesante resaltar la existencia de las tarjetas de red inalámbricas, las cuales cumplen la misma función pero sin necesidad de usar cables, ya que apelan a las ondas de radio para transmitir la información. El cable de red más común es aquel que se conoce como Ethernet con conector RJ45.

La velocidad con que se transmite la información varía según el tipo de placa de red. Las tarjetas más novedosas soportan una velocidad de 1000 Mbps / 10000 Mbps. A mayor velocidad, se logran transmitir más datos en menos tiempo.

El Institute of Electronic and Electrical Engineers (IEEE) es quien se encarga de administrar el número de identificación único de 48 bits que identifica a cada tarjeta de red. Este código hexadecimal recibe el nombre de dirección MAC.

El Ethernet, tal el nombre que recibe un estándar de redes informáticas de área local que puede acceder al entorno por contienda CSMA/CD, ha sido tomado como base para la redacción del estándar internacional IEEE 802.3.

Las tarjetas de red, por ejemplo, permiten que, en una oficina, dos computadoras compartan la misma conexión a Internet o que los usuarios de dichos equipos puedan trabajar con los documentos albergados en el disco rígido de cualquiera de las dos computadoras.

Para concluir, por tanto, podemos establecer que básicamente existen tres tipos importantes de tarjetas de red. En primer lugar, están las inalámbricas que en la actualidad son las más populares dada su flexibilidad, eficiencia y productividad.

En segundo término, están las tarjetas Ethernet que es la clase más utilizada en este momento debido a la seguridad que ofrecen. Y finalmente, nos encontramos con las tarjetas de fibra óptica que se definen por su velocidad en la transmisión de datos.

Clasificación basada en la interfaz del bus

Tarjeta de red ISA (Arquitectura Industrial Estándar): el bus ISA se desarrolló en 1981, el cual consistía en una arquitectura de bus estándar para máquinas compatibles con IBM. Debido a la baja velocidad de la tarjeta de 9Mbps, la interfaz del bus ISA ya no es un tipo reconocido, y es difícil de encontrar en las tiendas actuales.

Tarjeta de red PCI (Interconexión de componentes periféricos): el bus PCI se desarrolló en 1990 para reemplazar el estándar ISA anterior. Tiene un ancho fijo de 32bits (133MB/s de datos de transmisión) y 64 bits (266MB/s de datos de transmisión). Este tipo de tarjeta NIC se utilizó por primera vez en servidores y luego se aplicó gradualmente a los ordenadores. Hoy, la mayoría de los ordenadores no tienen tarjetas de expansión, sino dispositivos integrados en la placa madre. Como resultado, la tarjeta de red PCI ha sido reemplazada por otras interfaces de bus, como por ejemplo, las interfaces PCI-X o USB.

Tarjeta de red PCI-X (Interconexión de componentes periféricos extendida) la tarjeta PCI-X es una tecnología de bus PCI mejorada. Se ejecuta en 64bits con una velocidad máxima de 1064MB/s. En muchos casos, la PCI-X es compatible con las tarjetas de red PCI.

Tarjeta de red PCIe (Interconexión de componentes periféricos expreso): la tarjeta PCIe es el último estándar y ahora es popular en las placas madre de los ordenadores y servidores. Hay cinco versiones de tarjetas NIC PCIe, cada una de las cuales admite cinco carriles de velocidad diferentes. Para obtener más información sobre las tarjetas PCIe, lee el siguiente artículo: Tutorial de tarjetas PCIe: todo lo que necesitas saber sobre las tarjetas PCI Express.

Tipos de Adaptadores de Red

Un adaptador de red conecta al computador u ordenador con la red. Un adaptador de red es una pequeña unidad de hardware, que se puede encontrar en formas como.

Adaptadores de red PCI, se colocan dentro de una computadora personal, a menudo son llamados simplemente NIC.

Adaptadores de red PCMCIA, también conocido como “tarjeta de crédito” o “PC Card”, se insertan en el costado de un computador portátil.

Adaptadores de red USB son conectados a uno de los puertos USB de cualquier ordenador.

Tipos de Adaptadores de Red inalámbrica

Adaptador de red inalámbrico se encuentran generalmente en los equipos modernos.

Adaptador de Red Inalámbrica USB

Adaptador inalámbrico USB de alta sensibilidad a 150MBps. Encriptación sencilla de la red inalámbrica con tan solo pulsar el botón QSS. Posee una antena desmontable de 4 dBi.

TARJETA DE SONIDO

Tarjeta de sonido: Dispositivo de hardware que sirve como expansión de las posibilidades que brindan las computadoras, permitiendo la salida o entrada de información en forma de audio. Tarjeta de expansión [expansión board] complementaria para las computadoras personales, la cual permite producir una salida de alta calidad para los datos de audio de voz grabada, así como la salida de datos de música y sonidos a través de los audífonos o bocinas externas de la computadora.

Características generales.

Incorpora un chip de sonido que por lo general contiene el Conversor digital-analógico, su función es de "traducir" formas de ondas grabadas o generadas digitalmente en una señal analógica y viceversa.

Sintetiza la música por medio de los "códecs de audio" los cuales son programas diseñados para esta función pero consumen mucho tiempo de microprocesador.

Funciones de la tarjeta de sonido.

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.

Conectores.

Las tarjetas de sonido suelen permitir cierto procesamiento de la señal, como compresión o introducción de efectos. Estas opciones se pueden aplicar a las tres operaciones.

Opciones aplicadas a las tres operaciones.

TÉRMINOS

RAMDAC:Un Random Access Memory Digital-to-Analog Converter o «Convertidor Digital-a-Analógico de Memoria de Acceso Aleatorio» es el encargado de transformar las señales digitales con las que trabaja la computadora en una salida analógica que pueda ser interpretada por el monitor.

Antenas de 4 dBi. Los fabricantes de equipos WiFi califican las antenas compatibles en unidades denominadas dBi (decibelios isotrópicos). Cuanto más alto sea el dBi, más fuerte será la recepción de la antena. Una antena WiFi que tenga más dBi, tendrá una mayor concentración de potencia y, por tanto, de señal.

Buffering, o almacenamiento en búfer, es una parada no deseada en la transmisión de un video. Esto ocurre cuando la velocidad de reproducción es mayor a la que se baja el contenido.

En informática, PC Card es un periférico diseñado para computadoras portátiles. En un principio era usado para expandir la memoria, pero luego se extendió a diversos usos como disco duro, tarjeta de red, tarjeta sintonizadora de TV, puerto paralelo, puerto serial, módem, puerto USB, etc.

Universal Serial Bus (USB): El Bus Universal en Serie, más conocido por la sigla USB, es un bus de comunicaciones que sigue un estándar que define los cables, conectores y protocolos usados en un bus para conectar, comunicar y proveer de alimentación eléctrica entre computadoras, periféricos y dispositivos electrónicos.

En informática, Peripheral Component Interconnect o PCI, es un bus estándar de computadoras para conectar dispositivos periféricos directamente a la placa base. Estos dispositivos pueden ser circuitos integrados ajustados en esta o tarjetas de expansión que se ajustan en conectores.

NIC: La tarjeta de red, también conocida como placa de red, adaptador de red, adaptador LAN, Interfaz de red física, o sus términos en inglés network interface card o network interface controller.

Las siglas GDDR hacen referencia a Graphics Double Data Rate (doble ratio de datos gráficos), DDR son las siglas en inglés de Double Data Rate o doble velocidad de datos. A diferencia de cuando hablamos de DDR, que son las siglas para referirnos a la generación de los chips de memoria en los módulos RAM, las GDDR son más rápidas y tienen más ancho de banda que la generación equivalente en DDR.