Diseño de PCs para Windows 95

El nuevo sistema operativo de Microsoft ha supuesto una pequeña revolución en el mundo de la informática personal, y no sólo en el terreno del software. Windows 95 impone una serie de requerimientos en los PC, en los periféricos y en los controladores de dispositivos. Sepa como diseñar un ordenador personal preparado para este sistema operativo y si los productos que actualmente distribuye cumplen los requerimientos impuestos por Windows 95.

Sin duda alguna uno de los sucesos que está suponiendo una importante oportunidad de negocio para los distribuidores de hardware es la irrupción en el mercado de Windows 95. Esto se debe, fundamentalmente, a las actualizaciones que es necesario realizar en gran cantidad de ordenadores para poder trabajar con comodidad bajo este sistema operativo.

Para el diseño de sistemas nuevos y de periféricos, Microsoft ha desarrollado una serie de normas cuyo objetivo es la puesta en el mercado de sistemas en los que Windows 95 pueda aprovechar determinadas características para las que ha sido especialmente optimizado: buffers de vídeo lineales, es decir, sin conmutación de bancos, control de consumo, puertos paralelos compatibles con la norma IEEE P1284, y desconexión por software.

Microsoft pone un especial énfasis en el concepto Plug and Play, gracias al cual los usuarios sin conocimientos técnicos serán capaces de instalar hardware en el PC sin preocuparse por las interrupciones, canales DMA, puertos de entrada/salida o zonas de memoria que use el nuevo dispositivo, ya que todos estos recursos serán asignados, de forma automática, por el sistema operativo.

De forma genérica, los compatibles PC que cumplen con las normas recomendadas por Microsoft se denominan PC 95 (Personal Computer for Microsoft Windows 95).

El PC 95

Esta tipo de máquinas se basan en tres elementos fundamentales: unas características hardware mínimas, componentes Plug and Play, y Windows 95. Esta serie de características definen también los requisitos básicos para que un PC pueda llevar el logo de Windows 95. Este logo también indica que Windows 95 está preinstalado y que el sistema ha pasado los tests de compatibilidad de hardware de Windows 95 (Microsoft Windows 95 Hardware Compatibility Tests).

Los requisitos básicos para un PC 95 son los siguientes:

- BIOS compatible Plug and Play

- Microprocesador compatible 386 (386, 486, Pentium, Pentium Pro, Cyrix, AMD)

- 4 MB de memoria RAM como mínimo

- Un adaptador gráfico con una resolución mínima de 640 por 480 pixeles con 256 colores. Este adaptador debe soportar un buffer de vídeo lineal.

- Un puerto específico para ratón o un dispositivo apuntador integrado en la máquina.

- Y, como mínimo, un puerto serie y otro paralelo.

Placas base

Las placa base están formadas, fundamentalmente, por lo siguientes componentes: un núcleo, un bus local, un bus de expansión y dispositivos adicionales. El núcleo de la placa está formato por la CPU, la memoria, y los chips de soporte, los cuales suelen denominarse como el chipset o el juego de chips de la placa base.

El número de tarjetas de expansión que se pueden conectar al equipo depende del tipo de bus de expansión utilizado en la placa base. Normalmente, el número de ranuras PCI o de bus local VESA está limitado. En el caso del PCI, el bus soporta un máximo de diez cargas de dispositivo, si bien cada dispositivo utiliza dos cargas. El bus VESA soporta, como máximo, tres dispositivos dependiendo de la frecuencia de reloj del sistema. Debido a estas limitaciones, y a la necesidad de proporcionar subsistemas DMA y de interrupciones compatibles a nivel de registros, los buses PCI y VESA se combinan con otros tipos de bus, generalmente con el bus ISA, para permitir una abanico más amplio de tarjetas de expansión.

Muchos diseños de placas base incluyen ciertos dispositivos integrados, como el adaptador gráfico, adaptadores de red, o controladores de discos duro. El rendimiento de Windows 95 se puede optimizar con facilidad conectando dichos dispositivos a un bus del alta velocidad como, por ejemplo el bus PCI. Estos dispositivos, sin embargo, deben seguir de forma apropiada las especificaciones del bus. En el caso del bus PCI, esto implica seguir los procedimientos de enumeración y configuración de recursos, lo cual, en muchos casos, implica la utilización de la BIOS Plug and Play para configurar estos dispositivos.

Por lo tanto, para Windows 95 la placa base ideal es una placa base Plug and Play. Las especificaciones fundamentales para éstas son las referentes a la BIOS Plug and Play y a los buses que se decidan utilizar. El diseño de algunos recursos, como el controlador de interrupciones y el de DMA, no deben ser modificados, ya que los recursos que utilizan se encuentran en el área de entrada/salida reservada para el sistema (puertos de entrada/salida 00h a 0FFh).

Otros dispositivos de la placa base, como puertos serie y paralelo, deben disponer de múltiples recursos configurables por software, como direcciones de puertos de entrada/salida, interrupciones, y canales DMA.

Uno de los cambios fundamentales en una placa base que disponga de ranuras ISA es la decodificación de las direcciones de entrada/salida. En diseño original del PC tan solo se decodificaban 10 bits, en lugar de 16. Por el contrario, una de las mejoras introducidas con la norma Plug and Play, es la capacidad de mapear un dispositivo ISA en diferentes posiciones del mapa de entrada/salida utilizando los 16 bits disponibles.

Otra de las características fundamentales de una placa base para Windows 95 es la inexistencia de interruptores y jumpers. La funcionalidad de estos elementos debe ser sustituida por software. Generalmente estos interruptores controlan parámetros como el tipo de CPU instalada en la placa, por lo que al eliminarlos deben ser sustituidos por lógica programable cuyos parámetros puedan ser configurados mediante la BIOS del sistema.

Además, junto con la placa base, el fabricante debe proporcionar controladores de 32 bits para todos los dispositivos en ella integrados, de forma que la placa pase satisfactoriamente los tests de compatibilidad de hardware de Windows 95.

Características recomendadas para un sistema de sobremesa

Teniendo en cuenta todo lo anterior, Microsoft ha enumerado una serie de características que recomienda a todos los fabricantes de PC para los sistemas de sobremesa:

- Microprocesador Intel 486, o compatible, a una velocidad de 33 MHz.

- Como mínimo, 8 MB de memoria RAM.

- Si el sistema dispone de unidad de disquetes, dicha unidad debe responder como si el disco estuviese protegido contra escritura cuando no haya un disquete dentro de la unidad. Esta función ayuda a Windows 95 a detectar cuando se ha introducido un disco.

- El adaptador gráfico debería soportar una resolución de 1.024 por 768 pixeles con 256 colores, a la vez que usar un buffer de vídeo lineal. También debe soportar la norma DDC1 para la comunicación con el monitor.

- El monitor debe soportar los estándares DDC1/2B y la norma VESA DPMS de ahorro de energía.

- Los puertos para ratón deben soportar la conexión en caliente de este dispositivo sin que se produzcan daños físicos al sistema.

- El puerto paralelo debe soportar el modo ECP documentado en la especificación P1284 del IEEE.

- Los puertos serie deben utilizar las UART 16550A o cualquier chip equivalente.

- Soportar sonido con una frecuencia de muestreo de 22 KHz con 8 bits por muestra. El sistema debe incluir un altavoz.

- Los interfaces necesarios, tanto a nivel hardware como de la BIOS, para la implementación de modos de ahorro de energía.

- Un bus de expansión de alta velocidad, como PCI o el bus local VESA.

- Puerto SCSI