Curso: Sistema de manufactura: 02 Organización y transmisión

Sistema de manufacturaIngeniería de Sistemas y Seguridad Informática

Mg. Ing. Jack Daniel Cáceres Meza, [email protected]

Sesión 03Organización y transmisión

mailto:[email protected]

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Mg, Ing. Jack Daniel Cáceres Meza, PMP

Recordemos

1. Las arquitecturas cerradas suelen utilizarse en computadoras

especializadas que no necesitan ampliaciones, como los

microprocesadores que controlan los hornos de microondas.

2. Las arquitecturas abiertas pueden ampliarse después de la

construcción del sistema, generalmente añadiendo circuitos

adicionales, por ejemplo, conectando al sistema principal un

chip con un nuevo microprocesador.

3. El hardware de entrada consta de dispositivos externos —esto

es, componentes situados fuera de la CPU de la

computadora— que proporcionan información e instrucciones.

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Memoria

¿Cómo se diferencia la memoria de un procesador depropósito general de uno específico?

Cantidad

Proporciones Read-Only Memory (ROM)/Random-Access Memory (RAM)

Clasificación

Por el modo de acceso desde el CPU:

Primario – se accede directamente desde CPU (RAM).

Secundario – se accede a través de operaciones de I/O (Disco,Cinta...)

Por el tiempo de acceso: Random –Secuencial – Mixto.

Por la volatibilidad: RAM – ROM…

Localidad

Temporal

EspacialDaniel Cohen

¿Con cuántas memorias cuenta usted?

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Caché

Lograr un tiempo de acceso promedio pequeño:

Sirviendo la mayoría de los accesos desde la Static Random Access Memory -SRAM(basada en semiconductor).

Pequeñas Memorias (SRAM) son rápidas y más caras.

Reducir el ancho de banda requerido para la Dynamic random-access memory–DRAM (basada en condensadores).

Ancho de banda = palabras transferidas por segundo.

Memorias Grandes (DRAM) son lentas.

Lograr un costo unitario medio similar a la DRAM.

Cache: entre dos memorias RAM.

Transparente al usuario:

Manejo por Hw. y Sistema Operativo.

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HITMISS

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Jerarquías

Memoria Virtual

Transparente al usuario:

Manejo por Hw. y Sistema Operativo

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Comparación gráfica entre memorias DDR, DDR2 y DDR3

Double Data Rate type XSynchronous Dynamic Random-Access Memory

Tipo Características

DDRAcceso mínimo: 2 palabrasVcc = 2,5 VSeñal: SSTL_2 (2,5 V)11

DDR2

Acceso mínimo: 4 palabrasVcc = 1,8 VSeñal: SSTL_18 (1,8 V)11

Reloj interno a frecuencia 1/2

DDR3

Acceso mínimo: 8 palabrasVcc = 1,5 VSeñal: SSTL_15 (1,5 V)11

Reloj interno a frecuencia 1/4

DDR4 Vcc ≤ 1,2 V

http://es.wikipedia.org/wiki/DDR_SDRAM

http://es.wikipedia.org/wiki/SDRAM#cite_note-eda-dramconsumer-11

http://es.wikipedia.org/wiki/DDR2_SDRAM





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Características

Nombre estándar

Velocidad del reloj

Tiempo entre señales

Velocidad del reloj de E/S

Datos transferidos por segundo

Nombre del módulo

Máxima capacidad de transferencia

DDR3-1066 133 MHz 7,5 ns 533 MHz 1066 Millones PC3-8500 8530 MB/s

DDR3-1200 150 MHz 6,7 ns 600 MHz 1200 Millones PC3-9600 9600 MB/s

DDR3-1333 166 MHz 6 ns 666'5 MHz 1333 Millones PC3-10600 10 664 MB/s

DDR3-1375 170 MHz 5,9 ns 688 MHz 1375 Millones PC3-11000 11 000 MB/s


DDR3-1600 200 MHz 5 ns 800 MHz 1600 Millones PC3-12800 12 800 MB/s


DDR3-2000 250 MHz 4 ns 1000 MHz 2000 Millones PC3-16000 16 000 MB/s


http://es.wikipedia.org/wiki/Entrada/salida

http://es.wikipedia.org/wiki/Megabyte

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Una comparación de procesadores

Procesador Frecuencia del reloj TDP Número de nucleosIntel Pentium 60 MHz - 200 MHz Desconocido IndividualIntel Pentium MMX 120 MHz - 300 MHz Desconocido IndividualIntel Atom 800 MHz - 2.13 GHz 0,65 W - 13 W Individual, DobleIntel Celeron 266 MHz - 3,6 GHz 5,5 W - 86 W Individual, DobleIntel Pentium Pro 150 MHz - 200 MHz 29.2 W - 47 W IndividualIntel Pentium II 233 MHz - 450 MHz 16.8 W - 38.2 W IndividualIntel Xeon 400 MHz - 4,4 GHz Individual, Doble, Quad, Hexa, OctaPentium 4 1.3 GHz - 3.8 GHz 21 W - 115 W IndivudalPentium 4 Extreme Edition

3.2 GHz - 3,73 GHz 92 W - 115 W Individual

Pentium M 800 MHz - 2.266 GHz 5,5 W - 27 W IndividualPentium D / EE 2.66 GHz - 3.73 GHz 95 W - 130 W DobleIntel Pentium Dual-Core 1.6 GHz - 2.93 GHz 10 W - 65 W DobleIntel Pentium New 1.2 GHz - 3.33 GHz 5,5 W - 73 W Individual, DobleIntel Core 1.06 GHz - 2.33 GHz 5,5 W - 49 W Individual, DobleIntel Core 2 1.06 GHz - 3.33 GHz 5,5 W - 150 W Individual, Doble, cuádrupleIntel Core i3 2,4 GHz - 3,4 GHz 35 W - 73 W DobleIntel Core i5 1,06 GHz - 3,46 GHz 17 W - 95 W QuadIntel Core i7 1.6 GHz - 3.6 GHz 45 W - 130 W QuadIntel Core i7 3.2 GHz - 3,46 GHz 130 W Hexa

http://es.wikipedia.org/wiki/Comparaci%C3%B3n_de_procesadores_Intel

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Una comparación de procesadores para portátiles

http://ark.intel.com/es/products/family/84979/5th-Generation-Intel-Core-i7-Processors#@Mobile

Nombre del producto Estado Fecha de

lanzamiento

Cantidad de

núcleos TDP

Precio de cliente

recomendado

Gráficos del procesador ‡

Intel® Core™ i7-5650U Processor (4M Cache, up to 3.20 GHz)

Launched Q1'15 2 15 W

TRAY: $426.00 Intel® HD

Graphics 6000




Graphics 5500



TRAY: $426.00 Intel® Iris™

Graphics 6100




Graphics 6000




Graphics 5500

http://ark.intel.com/es/products/84995/Intel-Core-i7-5650U-Processor-4M-Cache-up-to-3_20-GHz





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Una comparación de procesadores para servidores

Nombre del producto Estado Fecha de

lanzamiento

Cantidad de

núcleos TDP

Precio de cliente

recomendado

Intel® Xeon® Processor E7-8850 v2 (24M Cache, 2.30 GHz)


TRAY: $3059.00



TRAY: $3838.00



TRAY: $4616.00

Intel® Xeon® Processor E7-8880 v2 (37.5M Cache, 2.50 GHz)


TRAY: $5729.00

Intel® Xeon® Processor E7-8880L v2 (37.5M Cache, 2.20 GHz)


TRAY: $5729.00

Intel® Xeon® Processor E7-8890 v2 (37.5M Cache, 2.80 GHz)


TRAY: $6841.00

http://ark.intel.com/es/products/family/78584/Intel-Xeon-Processor-E7-v2-Family#@Server

http://ark.intel.com/es/products/75253/Intel-Xeon-Processor-E7-8850-v2-24M-Cache-2_30-GHz



http://ark.intel.com/es/products/75257/Intel-Xeon-Processor-E7-8880-v2-37_5M-Cache-2_50-GHz

http://ark.intel.com/es/products/75256/Intel-Xeon-Processor-E7-8880L-v2-37_5M-Cache-2_20-GHz

http://ark.intel.com/es/products/75258/Intel-Xeon-Processor-E7-8890-v2-37_5M-Cache-2_80-GHz

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Organización

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Bus de datos –polling (eventos frecuentes)

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Bus de datos –interrupciones (eventos irregulares)

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DMAC

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IOP

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Consideraciones de diseño

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Concurrencia

La concurrencia al nivel de la CPU se obtiene disponiendo de múltiplesprocesadores ejecutando simultáneamente varias instrucciones.

Multiprocesadores

Procesador Array

Un grupo de unidades de cómputo cada una de las cuales realizasimultáneamente la misma operación sobre diferentes conjuntos de datos.

Obtener concurrencia a nivel de la instrucción significa poder ejecutarvarias instrucciones simultáneamente con una única CPU.

Un solo computador el cual puede realizar simultáneamente operacionesde cálculos en determinadas secciones, con diferentes estadios decompletitud.

Los procesadores pipeline se basan en el principio de dividir los cálculosentre una cantidad de unidades funcionales que operan simultáneamenteexistiendo superposición.

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Pipelining

Es una técnica de implementación por medio de la cual se puedetraslapar la ejecución de instrucciones.

La segmentación no ayuda en la realización de una única tarea, ayudaen la realización de una carga de trabajo.

Se pueden realizar múltiples tareas simultáneamente utilizandodiferentes recursos.

La velocidad se incrementa si se aumentan el número de segmentos.

La razón de segmentación está dada por el segmento más lento.

El desbalance en el largo de los segmentos reduce la velocidad(speedup).

El tiempo en llenar y vaciar los segmentos reduce la velocidad.

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Las cinco etapas de la ejecución de una instrucción MIPS

Las instrucciones presentan cinco estados (cada estado toma un ciclode reloj):

IF Instruction Fetch

Búsqueda de una instrucción de la memoria de instrucciones

IDInstructionDecode/Register fetch

Decodificación de instrucciones/Búsqueda de registros

EXEInstructionExecution/Effective address

Ejecución de instrucción/Cálculo de dirección

MEM Memory AccessAcceso a la memoria de datos.

WB Write-backEscribir datos en el archivo de registros. http://en.wikipedia.org/wiki/Cycles_per_instruction

http://en.wikipedia.org/wiki/Cycles_per_instruction

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¿Que es un Sistema Operativo?

Sistema de software que prove a los usuarios de unambiente eficiente par la ejecucion de sus programas.

Hardware

Sistema Operativo

Software del Sistema

Software de aplicaciones

Usuarios

ConfiabilidadSeguridadExtensibilidadDesempeño

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Funciones de los sistemas operativos

Interpreta los comandos que permiten al usuario comunicarse con elcomputador.

Coordina y manipula el hardware de la computadora, como lamemoria, las impresoras, las unidades de disco, el teclado o el mouse.

Organiza los archivos en diversos dispositivos de almacenamiento,como discos flexibles, discos duros, discos compactos o cintasmagnéticas.

Gestiona los errores de hardware y la pérdida de datos.

Servir de base para la creación del software logrando que equipos demarcas distintas funcionen de manera análoga, salvando las diferenciasexistentes entre ambos.

Configura el entorno para el uso del software y los periféricos;dependiendo del tipo de máquina que se emplea, debe establecerseen forma lógica la disposición y características del equipo.

Dr. Joseabel Cegarra

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Características

Conveniencia Eficiencia Habilidad para evolucionar Encargado de administrar el hardware Relacionar dispositivos Manejar las comunicaciones en red Procesamiento por bytes de flujo a través del bus de datos Facilitar las entradas y salidas Técnicas de recuperación de errores Evita que otros usuarios interfieran Generación de estadísticas Permite que se puedan compartir el hardware y los datos entre los

usuarios …


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Funciones y componentes generales

Funciones

Gestión de los recursos de la computadora.

Ejecución de servicios para los programas.

Ejecución de los mandatos de los usuarios.

Componentes del sistema operativo

El núcleo - administrador de procesos, memoria, entrada / salida y ciclosde reloj.

El intérprete de comandos o shell.

Los servicios.


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Operación inicial

Cuando enciendes una computadora, lo primero que ésta hace esllevar a cabo un autodiagnóstico llamado auto prueba de encendido(Power On Self Test, POST). Durante la POST, la computadora identificasu memoria, sus discos, su teclado, su sistema de vídeo y cualquierotro dispositivo conectado a ella. Lo siguiente que la computadorahace es buscar un SO para arrancar (boot).

Bootstrap. Suele referirse al programa que arranca un sistemaoperativo como por ejemplo GRUB, LiLo o NTLDR. Se ejecuta tras elproceso POST del BIOS. También es llamado «Bootstrap Loader»(cargador de inicialización).

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Categorías

Sistema Operativo Multitareas.

Sistema Operativo Monotareas.

Sistema Operativo Monousuario.

Sistema Operativo Multiusuario.

Secuencia por Lotes.

Tiempo Real.

Tiempo Compartido.

GUI

CLI

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Estructura

IPC=Inter-process Communication, through messages)

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Tipos de sistemas operativos

Estructura monolítica: constituidas fundamentalmente por un soloprograma compuesto de un conjunto de rutinas entrelazadas de talforma que cada una puede llamar a cualquier otra.

Construcción del programa final a base de módulos compiladosseparadamente que se unen a través del ligador.

Buena definición de parámetros de enlace entre las distintas rutinasexistentes, que puede provocar mucho acoplamiento.

Carecen de protecciones y privilegios al entrar a rutinas que manejandiferentes aspectos de los recursos de la computadora, como memoria,disco, etc.

Generalmente están hechos a medida, por lo que son eficientes y rápidosen su ejecución y gestión, pero por lo mismo carecen de flexibilidad parasoportar diferentes ambientes de trabajo o tipos de aplicaciones.

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Estructura

Monolítica

(1) El programa del usuario es atraído hacia el núcleo.

(2) El sistema operativo determina el número del servicio solicitado.

(3) El sistema operativo localiza y llama al procedimiento correspondiente al

servicio.

(4) El control regresa al programa del usuario.

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Cliente-servidor (Microkernel)

El núcleo tiene como misión establecer la comunicación entre los clientesy los servidores. Los procesos pueden ser tanto servidores como clientes.

Por ejemplo, un programa de aplicación normal es un cliente que llama alservidor correspondiente para acceder a un archivo o realizar unaoperación de entrada/salida sobre un dispositivo concreto. A su vez, unproceso cliente puede actuar como servidor para otro.

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Máquina virtual

Sistemas operativos que presentan una interfase a cada proceso,mostrando una máquina que parece idéntica a la máquina realsubyacente. Separación entre la multiprogramación y la máquinaextendida. El objetivo de los sistemas operativos de máquina virtual es elde integrar distintos sistemas operativos dando la sensación de ser variasmáquinas diferentes.

El núcleo de estos sistemas operativos se denomina monitor virtual ytiene como misión llevar a cabo la multiprogramación, presentando a losniveles superiores tantas máquinas virtuales como se soliciten. Estasmáquinas virtuales no son máquinas extendidas, sino una réplica de lamáquina real, de manera que en cada una de ellas se pueda ejecutar unsistema operativo diferente, que será el que ofrezca la máquina extendidaal usuario.

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Estructura

Anillos concéntricos (capas)

El sistema por “capas” consiste en organizar el sistema operativo como unajerarquía de capas, cada una construida sobre la inmediata inferior. El primersistema construido de esta manera fue el sistema THE (Technische HogeschoolEindhoven), desarrollado en Holanda por E. W. Dijkstra (1968) y sus estudiantes.

Una generalización más avanzada del concepto de capas se presentó en elsistema MULTICS el cual estaba organizado como una serie de anillosconcéntricos, siendo los anillos interiores los privilegiados.

Cuando un procedimiento de un anillo exterior deseaba llamar a un procedimientode un anillo interior, debió hacer el equivalente a una llamada al sistema.

5 El operador

4 Programas del usuario

3 Control de entrada/salida

2 Comunicación operador-proceso

1 Administración de la memoria y del disco

0 Asignación del procesador y multiprogramación

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Transmisión de información

Fuente: Ing. Jorge A. Abraham, Técnicas Digitales II

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Unidades de medida

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Terminología

Canal: medio de transmisión al que se le acoplan un transmisor y unreceptor y, por tanto, tiene asociado un sentido de transmisión

Analógico: información suministrada al transmisor es analógica

Digital: información suministrada al transmisor es digital

El tipo de canal lo imponen los equipos, no el medio

Circuito: canal en cada sentido de transmisión

Enlace: circuito con controladores de los equipos terminales de datos(camino de transmisión entre Txor y Rxor)

Enlace directo: enlace en el que la señal se propaga sin usardispositivos intermedios que no sean amplificadores o repetidores

Configuración o enlace punto a punto: enlace directo entre dosdispositivos que comparten un medio de transmisión

Configuración multipunto: el medio es compartido por más de 2dispositivos

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Terminología

Símbolo o elemento de señalización:

Aquella parte de la señal que ocupa el intervalo más corto correspondiente a uncódigo de señalización.

Digital: un pulso de tensión de amplitud constante

Analógico: un pulso de frecuencia, fase y amplitud constantes

Velocidad de modulación (Vm) o velocidad en símbolos (Vs)

Es el número máximo de símbolos que se pueden transmitir en un segundo.

Se calcula como: nº símbolos/1seg

Se mide en baudios.

Se asocia a la línea de transmisión.

Velocidad de transmisión serie o régimen binario (Vt o R)

Es el número máximo de elementos binarios que pueden transmitirse por unidadde tiempo.

Se calcula como: nº de bits en un periodo/periodo

Se mide en bps (bit/s).

Se asocia al circuito de datos.

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Transmisión de información

Velocidad de transmisión de datos, expresada en bits por segundo obaudios

0 I I I 0 0 0 0 0 0 I 0 0 0 0 I I IDato

Salida

Serie

Clock

Clock Velocidad de Transmisión en Bits / Seg

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(acrónimo inglés de American Standard Code for Information Interchange — Código Estadounidense Estándar para el Intercambio de Información)

Código ASCII

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Ejemplo

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Ejemplo

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Comparativa

Paralelo• Es más rápida, pero es más costosa• Se emplea en distancias cortas, por

ejemplo en dispositivos de Entrada/Salida

Serie• Es más lenta, pero más económica• Se utiliza para economizar recursos

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Modos de Comunicación

Sincrónicos (Clock acompaña a la señal Serie)

Asincrónicos (Clock No acompaña a la señal Serie)

Orientados al Byte: Sync, BiSync, Sync Ext.

Orientados al Bit: SDLC, HDLC, (Sync Ext.)

Orientados al Byte (Bits adicionales de Sincr.)No están sujetas a temporización, los datos (caracteres ASCII) pueden se transmitidos en cualquier instante. El reloj se sincroniza al principio de cada carácter recibido.

Aquella sometida a una rígida temporización que va a permitir que el elemento receptor sea capaz de conocer en que instante la señal que le llega tiene plena validez.

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Normativa

DTE DCE

PC, Host, Equipo con información Digital

Modem, Adaptadorde señales, otra PC,

etc.

EIA: RS-232-C; CCITT (ITU-T): V.24 / V.28

DTEDCE

RS-232-C

DTEDCE

RS-232-CTelco

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EIA: RS-232-C; CCITT (ITU-T): V.24 / V.28

Especif. Mecánicas: DB-25 (9), Macho (DTE), Hembra (DCE)

Normativa

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USB 2.0 Universal Serial Bus – Algo de Historia

Enero de 1996 Versión 1.0 1,5 MbpsConocida como Low Speed

Setiembre de 1998 Versión 1.1 12 MbpsConocida como Full Speed

Setiembre de 2000 Versión 2.0 480 MbpsConocida como High Speed

1° Semestre de 2008 Versión 3.0 ~ 10 veces mas rápida

Normativa

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USB 2.0 Universal Serial Bus – Interfase

Especificaciones Mecánicas

Normativa

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Canales de comunicación

Simplex

Semi duplex (Half duplex)

Totalmente duplex (Full duplex)

Transmisión enun solo sentido

Transmisión en ambos sentidos pero no simultáneamente

Transmisión en ambos sentidos simultáneamente

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Medios de transmisión

Alámbricos, inalámbricos

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Comparativo entre cables

Par TrenzadoNo blindado

Par Trenzado Blindado

Coaxial Fibra Óptica

Teconología ampliamente probada

Si Si Si Si

Ancho de banda Medio Medio Alto Muy Alto

Hasta 1 Mhz Si Si Si Si



Hasta 100 Mhz Si (Cat5) Si Si Si

27 Canales video No No Si Si

Canal Full Duplex Si Si Si Si

Distancias medias 100 m65 Mhz

100 m67 Mhz

500(Ethernet)

2 km (Multi)100 km (Mono)

Inmunidad electromagnética Limitada Media Media Alta

Seguridad Baja Baja Media Alta

Costo Bajo Medio Medio Alto


Gracias por su atención

¿Preguntas?




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Curso: Sistema de manufactura: 02 Organización y transmisión