Presentación inteligencia artificial en la actualidad
Introducion A La Informatica
1. Departamento de Artes Plásticas y Dibujo. I.E.S. Floridablanca 2006
1. Introdución
La primera generación de ordenadores los constituyen los construidos en la década de
los 50 a base de válvulas de vació. En 1951 se construyó el UNIVAC1, primer ordenador
comercial.
La segunda generación se basan en el funcionamiento del transistor (1954-1962).
Aparecen los primeros lenguajes de alto nivel.
Diversas compañías IBM, Univac, Honeywell... construyen ordenadores de este tipo.
La tercera generación fue la que incorpora los circuitos integrados ( Texas
Instruments) 1963-1972).
Aparecen familias de ordenadores que hacen posible el uso de programas.
La cuarta generación es la que incorpora el denominado microprocesador. (1972-
1984).
La quinta generación está formada por ordenadores que incorporan tecnologías
muy avanzadas que surgieron a partir de 1980, básicamente mayor integración y capacidad
de trabajo de múltiples microprocesadores (1984-1990).
La sexta aeración viene dada por nuevos algoritmos para explotar masivas
arquitecturas paralelas en los ordenadores, y el crecimiento explosivo de redes. 1990-....)
El término Informática apareció en Francia en 1962 proviene de la unión de dos
palabras:
INFORmación y autoMÁTICA.
La Informática es, por tanto, la ciencia que estudia el tratamiento automático de la
información mediante el uso de ordenadores e incluye, además, la teoría, el diseño y la
fabricación de los mismos.
Podemos definir el ordenador como una máquina electrónica dotada de una memoria de
gran capacidad, y de métodos de tratamiento de la información, que permiten procesarla en
base a los programas almacenados en dicha memoria. Así, podemos diferenciar dos
elementos básicos en un ordenador: Hardware y Software.
1.1. Hardware
Es el conjunto de dispositivos físicos, conectados entre sí, que componen el ordenador
(CPU, placa base, disquetera, disco duro, tarjeta gráfica, tarjeta de sonido, CD-ROM,
monitor, teclado, ratón, etc.).
1.2. Software
Es el conjunto de programas e instrucciones que se ejecutan en el ordenador que
denominaremos parte lógica. El software abarca, por tanto, todas las aplicaciones, juegos,
sistemas operativos, lenguajes de programación, etc.
2. Elementos constitutivos
2.1. La parte física está formada por:
• Unidad central de proceso
• Unidades de memoria auxiliar.
• Unidades de entrada
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• Unidades de salida
2.2. La parte lógica
• Sistema operativo ( programas para que el ordenador tenga capacidad de trabajar
• Aplicaciones ( programas que hacen que el ordenador trabaje)
3. EL ORDENADOR Y PERIFÉRICOS
Un ordenador procesa o elabora los datos que se suministran, puede ser ejemplo realizar
el promedio de unos datos introducidos previamente, realizar una gráfica con esos datos o
suministrar un listado ordenado de mayor a menor, etc.
Para realizar estos procesos. El ordenador debe disponer de recursos para almacenar la
información mientras esta es elaborada, memoria, a así mismo de los dispositivos que
permitan tanto su introducción y como ofrecerla a los usuarios ya elaborada. Estos últimos
dispositivos reciben el nombre de periféricos.
Esquemáticamente un ordenador se compone de:
Unidad de entrada: permite la introducción de información en el ordenador,
existen dos tipos de dispositivos, aquellos que convierten los datos en formato capaz
de ser interpretado por el ordenador como el teclado y los que permiten su entrada
directa como el escáner, lectores de tarjetas o códigos de barras o la pantalla táctil.
Unidad de almacenamiento o Memoria. Dispositivos donde se almacenan los
datos y los programas para procesarlos. Existen dos tipos: memoria principal,
constituida por circuitos integrados y que a su vez se subdivide en RAM y ROM; y
la memoria secundaria, donde se almacenan otros datos que no tienen cabida en la
principal, la constituye los discos duros (HD), CD_ROM los DVD, Disquetes,
unidades de cintas, etc.
Unidad Aritmético/Lógica. Es la parte encargada de procesar los datos, Las
operaciones que realiza son de tipo aritmético: suma resta, multiplicación y
división; y de tipo lógico: igual, mayor que o menor que.
Unidad de control: Dirige la ejecución del programa y controla tanto el
movimiento entre memoria y ALU, como señales que circulan entre la CPU y los
perifericos.
Unidad de salida: Presentan al usuario los datos ya elaborados que se encuentran
en la memoria del ordenador, los mas habituales son la pantalla y la impresora.
La Unidad de Control con la Unidad Aritmético/lógica y la memoria Principal forman la
Unidad Central de Proceso (CPU), es decir el ordenador
La Unidad de salida y la de entrada se denomina perifericos.
4. MEMORIA
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Como ya hemos visto la Unidad Central de Procesos (CPU: Central Processing Unit),
se compone de la memoria, la Unidad de Control y l Unidad Aritmético/Lógica.
La Memoria Principal esta formada por circuitos integrados ( chips), en ellos la
información se almacena en estado de tensión (+5v) al que hacemos corresponder un uno, y
no tensión (0V) al que hacemos corresponder un cero, por tanto el sistema de
almacenamiento sólo posee dos posibles valores y por ello se denomina binario. Ésta es
por tanto la menor cantidad de información que podemos almacenar en un ordenador, y se
denomina bit ( o cero o uno), y al conjunto de ocho bits se le denomina Byte u Octeto.
La cantidad de memoria que se puede almacenar en un ordenador es bastante
elevada por ello se utilizan prefijos, asi 1 Kilobyte o KB equivale a 210
= 1024 Bytes. 1
Mega Byte 0 MB 1024 KB, 1 Giga Byte 0 GB = 1024 MB, 1 TeraByte o TB 1024 GB.
La Memoria se comunica con el resto de la CPU mediante unos canales
denominados “Buses”. Existen tres, el Bus de datos por donde circulan los datos, el bus
de direcciones encargado de indicar la posición de un dato concreto almacenado en
memoria, y el bus de control por donde circulan las instrucciones de los procesos que
llevan a cabo el por ordenador.
Existen dos tipos de memoria en el ordenador, una de ellas es la denominada RAM
( Randon Access Memory de Acceso Aleatorio). Que es la encargada de almacenar los
datos y los programas que la CPU está procesando. El termino acceso aleatorio significa
que no es necesario leer una serie de datos para acceder de al que nos interesa, sino que
podemos acceder directamente al dato deseado. Esta memoria depende del suministro de
tensión eléctrica para mantener la información y por tanto al apagar el ordenador los datos
almacenados en ella se perderán.
La otra parte de la memoria se
denomina ROM ( Read Only
Memory, Memoria de solo lectura) en
la que se encuentra el test de fiabilidad
del ordenador, las rutinas de
inicialización y arranque, y la BIOS
que proporciona los servicios
fundamentales para que el ordenador
sea operativo, en su mayor parte
controla los periféricos del ordenador
como pantalla, el teclado y las
unidades de disco. El termino
memoria de Solo Lectura, significa
que esta memoria no pede ser
modificada y cuando apaguemos el
ordenador la información permanecerá
inalterada en la ROM.
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Su contenido no se borra nunca y consiste en programas e instrucciones
de control que son necesarios para la puesta en marcha de los
ordenadores. Interviene de forma casi exclusiva al encender el equipo para
ejecutar automáticamente las operaciones necesarias de arranque, como
cargar el sistema operativo.
Existe otra porción de memoria
denominada CMOS (Complementary
Metal Oxide Semiconductor ) que contiene
los datos básicos de éste, como puede ser
el número de unidades de disquetes y su
tipo, de discos duros y su tipo, la fecha,
la hora y otros datos respecto al
comportamiento fundamental del
ordenador. Esta memoria no es de tipo
permanente puesto que podemos variar
la configuración de nuestro equipo y para ser mantenida necesita de la tensión que le
suministra una pequeña pila o batería.
La BIOS por tanto no es lo que pierde su información al agotarse la pila sino otra memoria
llamada CMOS.
5. PLACA BASE
Se denomina placa base a la placa de circuito impreso que integra los siguientes elementos:
5.1. Microprocesador: consiste en un circuito integrado que contiene la Unidad
Arimético/Lógica y la Unidad de Control. En la familia de los PC corresponde a los
micros 8088,8086,80286,80386,80486, Pentium 2, Pentium 3,...
5.2. Banco de memoria. Esta formado por uno o varios “chips” que forman la RAM,
ésta es una de las dos partes que componen la memoria principal. Los PC actuales
contienen una serie de zocalos donde se insertan los denominados módulos SIMM
( Single Inline Memory Module) formados estos a su vez por varios “chips”; esta
construcción modular permite añadir más módulos, y por tanto más memoria,
cuando resulta necesaria de una forma muy sencilla; eso si, respetando unas reglas
de colocación en cuanto a su número y tamaño.
5.3. ROM: Formada a su vez por una o varios circuitos integrados, aunque de
características distintas a los que forman la RAM, que contiene información de
modo permanente.
5.4. Ranuras o Slost de expansión: se trata de conexiones para las tarjetas de
ampliación de la placa base; las mas habituales suelen ser la tarjeta gráfica, la
controladora de discos, tarjeta de los puertos serie y paralelo, la placa base-
también denominada Placas madre, mas modernas suelen incorporar tanto la
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controladora de discos, como la serie-paralelo y algunas también la tarjeta gráfica
incluso otros periféricos.
5.5. Resto: Los cristales de cuarzo que suministran la frecuencia o frecuencias para el
funcionamiento del sistema, el controlador programable de interrupciones que
controla las interrupciones—las interrupciones, IRQ son señales generadas por los
componentes del ordenador, indicando que se requiere la atención de la CPU, el
controlador DMA, el propósito de este controlador es ecribir o leer datos
directamente de la memoria caché o el coprocesador matemático.
Existen dos tipos de ranuras de expansión las ISA y las PCI.
Los primeros PC XT tenían un bus de datos de 8 bist y los dispositivos que se conectaban
en las ranuras de expansión seguían el estándar ISA de 8 bits.
Más tarde con la aparición de los PC AT el bus de datos se amplió a 16 bits y las ranuras de
expansión tipo ISA pasaron a tener un ancho de 16 Bits ambos con una frecuencia de 8
Mhz.
Con la aparición de los procesadores a 32 bits y la utilización de entornos gráficos
este bus resultaba demasiado estrecho, solo podía transportar 5 MB/s, y surgieron los
estándares MCA, MCA/2 y EISA, ambos permitían un ancho de 32 bits y tenían un ancho
de banda de 40 MB/s el MCA/2 y 33 MB/s para el EISA.
Aunque con este tipo de buses ciertos dispositivos como las tarjetas gráficas, los discos
duros y los adaptares de red se veían frenados en su necesidad de transmitir o recibir datos
de la CPU.
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Aparece ante esta situación la idea del “bus local”, que consiste en que periféricos
entre los citados puedan saltarse el bus de expansión y comunicarse directamente con al
CPU, de modo parecido a como lo hace la memoria con el procesador.
El primer desarrollo estándar de un bus local fue el denominado VESA Local Bus ( VLB),
consorcio formado por más de 120 compañías dedicadas a crear especificaciones comunes.
Hoy en día el bus local que se suele utilizar es el denominado PCI- desarrollado por SIG
otro consorcio formado por más de 160 compañías- es un bus local de 32 bits, funcionando
a una frecuencia de 33 Mhz y un ancho de banda máximo, como el VLB de 132 MB/s.
6. LOS PERIFERICOS
6.1. Periféricos de entrada
6.1.1. El teclado
Compuesto como su nombre indica por una serie de teclas que representan letras,
números y otros caracteres especiales. Al presionar un carácter en el teclado se produce
un tren de impulsos que ingresa en el ordenador a través del cable. Todo tren de
impulsos está constituido por estados de tensión eléctrica y no tensión, unos y ceros, es
decir por bits.
Para codificar los caracteres se suele usar el estándar ASCII
( American Standard Code For Information Interchange) o el
EBCDIC menos extendido. En ambos cada carácter esta
codificado mediante ocho bits.
Por ejemplo utilizando ASCII la letra A sería 01000001, la B 01000011, etc.
6.1.2. El Ratón o Mouse:
Los mas habituales son los ratones mecánicos, en estos en la parte inferior se
encuentra una bola que rueda al deslizar el ratón sobre la superficie de la mesa o de una
alfombrilla, el movimiento de la bola se transmite a dos ejes perpendiculares y estos a
unas ruedas dentadas con un sistema óptico que permite captar el giro de cada una de
estas ruedas, de aquí,
mediante la electrónica del
ratón, estos valores de
movimiento serán enviados
por el puerto serie ( COM 1,
COM 2...) hacia la CPU, que
mediante el programa
adecuado podrá situar el
cursor en la pantalla. Al
pulsar el botón o botones del
ratón, la CPU sabrá, por
tanto, sobre que elemento de
la pantalla se está actuando.
6.1.3. El Escáner
Permite convertir
información gráfica en una imagen digitalizada o mapa bits. La imagen que se desea
digitalizar se coloca en el escáner, en este la imagen es recorrida por un haz luminoso, y
la luz reflejada es recogida por un dispositivo tipo CCD ( del mismo tipo que el que
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incorporan las cámaras de vídeo) que convierte la señal luminosa en señal eléctrica,
posteriormente esta información se convierte en señales digitales que ingresaran en el
ordenador.
6.1.4. La tableta digitalizadota.
Consiste en un tablero de dibujo que puede ser recorrido por un lápiz, los movimientos
del lápiz se convierten en información digitales y se envían a través del puerto serie.
6.1.5. Otros periféricos.
Lectores de barras, lectores de fichas perforadas en desuso.
6.2. Periféricos de Salida
6.2.1. La pantalla.
Consiste, en los equipos de sobremesa, en un tubo de rayos catódicos, en éste
tres haces de electrones correspondiendo a los tres colores básicos ( rojo, verde y
azul) inciden sobre una rejilla tras la cual está situada una pantalla de fósforo que se
ilumina. Estos haces recorren la pantalla de izquierda a derecha y de arriba abajo
formando la imagen. Hecho esto se sitúan de nuevo en la esquina superior izquierda
para formar una nueva imagen.
Cada uno de estos tres haces da lugar a un punto de color básico ( rojo, verde o
azul), la agrupación de los tres puntos de color básicos da lugar a un punto de la
imagen denominado píxel.
Los círculos en negro que agrupan a tres
puntos de color representan un píxel y el
diámetro de este el tamaño del píxel. La
distancia entre ambos píxel son decisivos
en la calidad de un monitor.
Por último, respecto al monitor cabe
destacar la frecuencia con que estos haces
forman una imagen, cuanto mayor sea ésta
mayor será la calidad de la imagen, y la
máxima resolución con que puede trabajar,
número de píxel horizontales y verticales.
El monitor recibe a su vez la información
de la tarjeta grafica, en ésta cabe distinguir la memoria de video que implicará la
máxima resolución que pueda producir la tarjeta gráfica, y a partir del desarrollo
VGA el DAC ( Conversor Digital Analógico) encargado de traducir la señal digital
generada por el procesador a formato analógico para que pueda se representada en
el monitor.
A continuación se representan algunos estándares de tarjetas gráficas
Tipo Pixels Colores Memoria
( bits)
Memoria
CGA 320x200 4 320x200x2 16.000B
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EGA 640x350 16 640x350x4 112.000B
VGA 640x480 16 640x480x4 153.600 B
Super VGA 800x600 256 800x600x8 480.000B
XGA 1024x768 65.536 (High
Color)
1024x768x16 1.536KB
6.2.2. La impresora
Nos sirve para tener una copia impresa de datos o figuras, en definitiva de la
información elaborada o almacenada en el ordenador.
Existen diferentes tipos de impresoras, matriciales, de inyección de tinta, laser. Etc.
Todas ellas suelen recibir la información a través del puerto paralelo del ordenador,
actualmente a través del USB, los datos se transmiten en grupos de 8 bits.
Las impresoras de inyección contienen un cartucho de tinta para la impresión en
blanco y negro y otros colores tres colores Cyan, magenta y Amarillo para la
impresión en color. En estas impresoras la tinta se sitúa en el cabezal y mediante
una resistencia se calienta esta que impulsa una burbuja de tinta contra el papel. Las
impresoras de inyección producen muy buenos resultados en la impresión tanto en
blanco y negro como en color. Debido a su reducido coste y su calidad son hoy día
las de mayor aceptación.
Las impresoras láser utilizan un tambor fotosensible que es activado por un
láser, este tambor después de ser activado por el láser queda impregnado por el
carboncillo del toner que puede pasar al papel. Las impresoras láser producen
documentos de gran calidad y con una velocidad superior a las de inyección, pero
requieren de una memoria o buffer elevada y suelen ser algo más caras.
6.2.3. Plotter
Se utiliza principalmente en los estudios de Ingeniería y arquitectura. Este
dispositivo mediante una serie de lápices que va escogiendo de forma automática
realiza los dibujos con una gran precisión. En la actualidad los plotter funcionan de
forma análoga a las impresoras laser.
6.3. Periféricos de entrada y salida
6.3.1. El Módem
Se utilizan para enviar y recibir datos a través de la línea telefónica o mediante
cable.
El término Módem procede de
Modulador / desmodulador que
resume la función del módem, es
decir, los datos que un ordenador
debe enviar están formados por bits,
estos bits se transmiten de uno en uno
por el puerto serie al módem, éste
convierte estos datos digitales en
señales analógicas de modo que
puedan circular por la línea telefónica, modula los datos. El módem que se
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encuentra en el otro extremo de la línea telefónica y recibe estas señales de
frecuencia las convierte en señales digitales, bits, decimos que remodula los datos, y
los transmite por el puerto serie de uno en uno al ordenador. La Red Telefónica
Básica (RTB) permite transmitir frecuencias de hasta 2400 HZ, por esto los
módems si no utilizaran otras técnicas de compresión podrían transmitir como
máximo 2400 bits por segundo. No se debe confundir por tanto la frecuencia de la
señal con que transmiten los datos por la RTB que se expresa en baudios ( 2400
baudios, 1200 baudios...) con la cantidad de datos que se transmiten que se expresa
en bits/s ( 28.000bits/s, 14.000 bits/s.
6.3.2. Tarjeta de sonido
Se encarga de digitalizar las ondas sonoras introducidas a través del micrófono, o
convertir los archivos sonoros almacenados en forma digital en formato analógico
para que puedan ser reproducidos por los altavoces.
Los sonidos que pueden percibir el oído humano abarcan las frecuencias de 20 a
20.000 hz.
La tarjeta de sonido recorre estas ondas tomando muestras del tipo de onda ( de
frecuencia), esta operación se realiza con los valores variables de muestreo, desde
8.000 hasta 44.100 Hz, a mayor frecuencia de muestreo mayor será la calidad de la
grabación. Y el nivel sonoro de esta onda, está información se guarda en 8 bits
( 28= 256 niveles de sonido) en 16 bits ( 216 = 65.536 niveles de sonido). Y en un
canal o Momo o dos canales o Estéreo.
7. Sistemas de almacenamiento
7.1. Disqueteras
Contienen un motor eléctrico que permite girar el soporte de datos, disquete o
floppy disk o FD, (Floppy Disks) y uno o dos cabezales de lectura y escritura que
pueden situarse en un punto específico del disquete, éste a su vez está formado por una
superficie circular de material plástico recubierto de una sustancia que puede
magnetizarse. El cabezal, al situarse sobre una zona del disquete, que se encuentra
girando a unas 360 R.P.M., provoca en éste una señal
eléctrica que es codificada en formato binario por la
electrónica de la disquetera. Esta señal se transmite
por una cinta ( grupo de finos cables eléctricos) a la
controladora de FD/HD, conectada en una de las
ranuras de expansión o integrada en la propia placa
base, y, de ésta al microprocesador o a la memoria. El
proceso de escritura en el FD sigue los mismos pasos
en el sentido contrario.
Existen disqueteras de diversos tipos, las primeras que aparecieron tenían una anchura
de ranura de 5 ¼ pulgadas y evolucionaron desde las que podían contener 160 KB
hasta las mas modernas de 1,2MB, más tarde hicieron su aparición las disqueteras de 3
½ pulgadas que podían almacenar en principio 720 KB y posteriormente 1,44 MB.
Estas últimas unen a su menor tamaño y mayor capacidad, el albergar en una carcasa de
plástico rígido al disquete y de este modo protegerlo de modo mucho más efectivo.
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Para poder localizar los datos en el FD previamente deben de realizarse una serie de
marcas en el mismo, este proceso se denomina formatear el disquete y consiste en
dividirlo en una serie de pistas concéntricas y cada una de estas en una serie de sectores.
7.2. Discos Duros (HD)
Se componen de varios discos circulares rígidos, y no flexibles como en el caso de
las disqueteras, recubiertos de material susceptible de ser magnetizado. Pueden ser
grabados o leídos mediante un cabezal por ambas caras mediante un proceso similar al
de los FD, la diferencia en la muy superior velocidad de giro de estos, por los menos
3.600 r.p.m.. Los HD pueden lograr estas elevadas velocidades de giro debido a que se
encuentran ¡herméticamente cerrados dentro de una carcasa de aluminio. Debido a las
elevadas velocidades de giro los HD logran unos tiempos de búsqueda promedio muy
inferiores a las disqueteras y unas velocidades de trasferencias muy superiores, ambas
características las convierten en el medio más rápido- excluyendo la memoria principal-
para almacenar o trasferir información por el momento.
El proceso de formatear un HD se realiza de forma similar al disquete, pero como ya
hemos comentado, los discos duros suelen estar formados por más de un disco y cada
uno de estos puede ser formateado por ambas caras. Así un HD se divide en cabezales,
cada unos de estos en cilindros o pistas, y cada una de estas en sectores.
Por otra parte, el sistema operativo MS-DOS divide
al HD en los denominados “clusters”, estos
constituyen las unidades más pequeñas de
información que pueden direccional éste sistema
operativo dentro de un HD, y están formados por un
número variable de sectores según sea la capacidad
total del HD. Una de las nefastas consecuencias de
este método consiste en que cuando el HD es
grande, varios GB, los clusters también son muy
grandes y cada fichero que se encuentra en el HD
ocupa al menos un clusters, cuando el fichero es
más pequeño que el clusters parte de este se desperdicia, ya que en este clusters no se puede
guardar ningún otro fichero. Así nos encontramos discos duros prácticamente llenos, en los
que si sumamos el tamaño total ocupado por los fieros no coincide con el tamaño ocupado
que nos muestra el sistema operativo. Por ejemplo, en un HD de 2 GB de capacidad se
puede llegar a desperdiciar fácilmente unos 500 MB. La solución única consiste en dividir
el disco duro en varios de menor tamaño, es decir realizar particiones mediante el comando
FDISK de MS-DOS.
Por otra parte, el HD y el FD necesitan de una electrónica para comunicarse con el
ordenador. Está electrónica se encuentra en una tarjeta denominada “ controladora de
HD/FD”, existen diversos estándares de controladoras, y cada controladora sólo puede
operar con el HD de su tipo. Los antiguos HD eran del tipo MFM o RLL, luego surgieron
los IDE y los SCSI en distintas versiones.
7.3. CD-ROM
Estas unidades de almacenamiento están constituidas por un soporte plástico en las
que un láser ha realizado unas pequeñas hendiduras, esta capa se recubre con una capa
de material reflectante, y está con otra capa de protección. En el momento de la lectura
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un láser de menor intensidad que el de grabación reflejará la luz o la dispersará y así
podrán ser leídos los datos almacenados.
La velocidad de tranferencia de estas unidades han ido variando, las primeras unidades
tenían una velocidad de 150 Kb/s y se denominaban de simple velocidad. Posterioemnte
ha ido variando la velocidad, hasta llegar a 52X ( 52 x 150 = 7.800 KB/s.
En un CD- ROM podemos almacenar hasta 650 MB de información.
El DVD ( Digital vides Disc) ha sustituido al CD-ROM, estas unidades son básicamente
similares al con una superior densidad de grabación, logrando una capacidad de
almacenamiento de 4,38
GB si se graban por una
sola cara y una capa, hasta
15,90 GB si la grabación se
realiza es dos caras y con
dos capas.
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