HARDWARE

1. ARQUITECTURA DE ORDENADORES

1.1. HARDWARE Y SOFWARE
-Hardware o soporte físico: conjunto de dispositivos físicos que integran el ordenador, su evolución está orientada a conseguir máquinas mas rápidas y potentes.
-Sofware o soporte lógico: conjunto de instrucciones que dirigen a los componentes del ordenador para que se realicen las distintas tareas, su evolución está orientada a desarrollar nuevos programas que aprovechen mejor el hardware existente.

1.2. ARQUITECTURA BÁSICA
-Unidad central de procesos: procesa los datos.
-Memoria: almacena información, datos y programas.
-Periféricos de entrada y/o salida: intercambian información con el exterior o la almacenan.
-Buses: canales que intercambian información.
-Placa base o placa madre: circuito impreso que actúa de plataforma donde se conectan los demás componentes del ordenador o bien directamente, o bien a través de ranuras de expansión.
-Tarjetas de expansión: placas de circuito impreso que permiten conectar periféricos externos al ordenador.

1.3. LOS BUSES

Canales por donde circula toda la información del ordenador, se encuentran en la placa base y en todos los dispositivos conectados al ordenador. Trasportan tres tipos de información: de control de dispositivos, direcciones de memoria donde leer/escribir datos.

-Ancho de bus: número de lineas de un bus, determinan el numero de bits simultáneos que puede transmitir.

Los pines de cada chip de la placa base están conectados directamente a los buses de la placa base.

2. EL CHIPSET Y EL MICROPROCESADOR

2.1. CHIPSET

Conjunto de chips situado en la placa base.

Funciones: gestionar los periféricos externos a través de los puertos de comunicación y de las ranuras de expansión, controlar las transferencias de información entre el procesador y la memoria y determina la calidad de la placa base y el tipo de microprocesador que puede conectarse a ella.

2.2. MICROPROCESADOR

Chip mas importante del ordenador.

Funciones: realizar todas las operaciones de procesamiento de datos y controla el funcionamiento de todos los dispositivos del ordenador.

Partes de la CPU:

Unidad de control: se encarga de dirigir todas las operaciones necesarias para poder ejecutar las instrucciones dadas por los programas.

Unidad aritmérico-lógica: realiza con los datos las operaciones aritméticas o lógicas dictadas por las instrucciones.

2.3. CICLO DE MÁQUINA

La CPU solo puede hacer una tarea a la vez.

Cada acción debe desmenuzarse en sus pasos más básicos.

Una secuencia de pasos, desde que se toma una instrucción hasta tomar la siguiente, se llama se llama Ciclo de Máquina.

El Ciclo De Máquina funciona buscando, decodificando, ejecutando y almacenando.

2.4. VELOCIDAD DEL MICROPROCESADOR

Existen diferentes factores que determinan con qué rapidez ejecuta los trabajos el ordenador como la velocidad del microprocesador, de los buses y de la memoria RAM entre ellos.

La velocidad del microprocesador es un factor, que depende de reloj de sistema, ancho de bus y tamaño de la palabra.

-Reloj del Sistema: un pulso electrónico usado para sincronizar el procedimiento, marca el ritmo de ejecución de las instrucciones del ordenador.

Entre pulso y pulso solamente puede tener lugar una sola acción, medido en hercios, actualmente se mide en gigahercios y cuanto más grande el número, es decir, más rápido el procedimiento.

-Ancho de Bus: es la cantidad de datos que la CPU puede transmitir en cada momento hacia la memoria principal y a los dispositivos de entrada y salida.

Un bus de 8 bits mueve en cada instante 8 bits de datos, el ancho de bus puede ser de 8, 16, 32, 64, o 128 bits y cuanto más grande sea el número, más rápida será la transferencia de datos.

-Tamaño de la palabra: una palabra es la cantidad de datos que la CPU puede procesar en un ciclo de reloj. Un procesador de 8 bits puede manejar 8 bits cada vez, los procesadores pueden ser de 8, 16, 32, o 64 bits y cuanto más grande sea el número, más rápido será el procesamiento.

3. MEMORIA

El corazón del ordenador es la CPU, pero la memoria es fundamental para que todo funcione.

3.1. CLASIFICACIÓN GENERAL

-Memoria principal: accesible directamente por la CPU, temporal, rápida y cara.

Ideal para tener datos temporales.

-Memoria secundaria: no accesible directamente por la CPU, persistente, lenta y barata.

Datos que persisten cuando apagamos el ordenador y programa las aplicaciones de nuevo cada vez que encendemos el ordenador.

-El ordenador usa la memoria de la siguiente manera:

*1) M. secundaria  ---------> M. principal

*2) Trabajamos con los datos.

*3) M. secundaria <--------- M. principal                                     

3.2. COMPARANDO MEMORIAS

-Capacidad de almacenamiento (MB, GB…)

-Tasa de transferencia de datos (MB/s, GB/s…)

-Tiempo de acceso: milisegundos (10^-3), microsegundos (10^-6), nanosegundos (10^-9).

3.3. MEMORIA PRINCIPAL

 En un ordenador existen varias memorias de diferentes tipos y funciones como son la memoria RAM, los registros de la UCP, memoria caché, memoria ROM-BIOS y memoria     RAM-CMOS.

Además, todos los dispositivos conectados al ordenador (impresoras, discos duros…) llevan incorporadas memorias intermedias.

3.4. LA MEMORIA RAM

El número de programas y el tipo de programas que se pueden ejecutar dependen de la cantidad de RAM que tenemos. Ejemplo: editor de video.

-Memoria Virtual: nos quedamos sin RAM, usamos la memoria secundaria como memoria principal. Podremos ejecutar más programas a la vez.

-La memoria secundaria es lenta  ------------------->  todo empieza a ir lento. 

-Función: almacena las instrucciones y los datos que la UCP va a procesar, y guarda temporalmente el resultado de las operaciones realizadas por la UCP.

-Características: es de acceso aleatorio, es decir, se accede por dirección de memoria, es volátil, está formada por un conjunto de posiciones de memoria, que almacenan datos de un byte de tamaño, cada posición está identificada por una dirección  de memoria.    

3.5. MÓDULOS DE MEMORIA RAM

 La memoria RAM se presenta en módulos de memoria que se conectan a los correspondientes zócalos de la placa base. Conforme ha ido evolucionando el PC, han ido apareciendo diferentes tipos de módulos de memoria. Los módulos DDR-II son los que utilizan actualmente los PC’s.

3.6. REGISTROS DE LA UCP

-Dentro del propio procesador hay una pequeña memoria, denominada registros.

-Se utiliza básicamente para guardar las direcciones de memoria RAM donde se encuentran los datos con los que trabaja la UCP y las direcciones de las instrucciones que tiene que ejecutar a continuación.

-Cada registro tiene un nombre propio y puede almacenar unos cuantos bytes (dependiendo del tipo de UCP).

-Es la memoria más rápida e inmediata para la UCP, y es volátil.

3.7. MEMORIA CACHÉ

Es un tipo de memoria RAM mucho más rápida y cara que la memoria RAM convencional, su tamaño es mucho menor, está situado entre la memoria RAM y la UCP.

-Función: agilizar las transferencias de información entre la RAM y la UCP, almacenando los datos e instrucciones con los que está trabajando en ese momento la UCP.

-Hay tres tipos de memorias caché:

*Caché nivel 1: pequeña y en el interior del microprocesador.

*Caché nivel 2: situada en la carcasa del microprocesador.

*Caché nivel 3: situada en la placa base, no todos los ordenadores la tienen.

3.8. MEMORIA ROM-BIOS

Es sólo de lectura, la BIOS es un programa contenido en la ROM para el chequeo inicial del ordenador y datos técnicos sobre el chequeo inicial del ordenador y datos técnicos sobre los dispositivos elementales conectados a él.

-Funcionamiento: se enciende el ordenador, chequea la CPU, el bus del sistema, el reloj del sistema, la RAM, el teclado y las unidades de disco. La información del chequeo la compara con la almacenada en la RAM CMOS, si la comparación es correcta se carga el sistema operativo, si la comparación falla, el sistema se detiene emitiendo un pitido e informando del problema.

3.9. MEMORIA RAM CMOS

Pequeña memoria alojada en un chip de la placa base. Almacena la configuración del sistema, la fecha y la hora, datos de configuración de los periféricos para su comparación con el chequeo de la BIOS, datos de la configuración de otros dispositivos no controlados ni chequeados por la BIOS, en una memoria volátil por lo que es alimentada constantemente por una pila para que su información no se pierda al apagar el ordenador.

4. CONECTORES Y PUERTOS DE COMUNICACIÓN

4.1. CONECTORES

-Conectores internos específicos: diseñados para conectar un tipo de dispositivo concreto, por ejemplo el teclado o el ratón.

-Conectores externos o puertos de comunicación: conectores genéricos diseñados para conectar diferentes dispositivos externos.

-Ambos tipos de conectores se encuentran ubicados en la placa base aunque algunas veces se pueden encontrar en una tarjeta de expansión.

4.2. TIPOS DE PUERTOS DE COMUNICACIÓN

-Puertos serie: son lentos. Se usan para conectar el ratón y otros dispositivos lentos o alejados de la torre. COM1.

-Puertos paralelo: para dispositivos más rápidos y cercanos a la torre. LPT1.

-Puertos USB: puerto serie de alta velocidad de transferencia. Los dispositivos se pueden conectar en caliente. USB 1.0, USB 1.1 y USB 2.0.

-Puertos Firewire: similar al USB 2.0 pero para conectar videocámaras digitales.

-Puertos infrarrojos: comunicación por infrarrojos con PDAS y teléfonos móviles.

4.3. TARJETAS DE EXPANSIÓN

Proporcionan conectores especiales que la placa base no posee para ciertos dispositivos externos, ejemplo: monitor se conecta al puerto VGA proporcionado por la tarjeta grafica. Existen otros dispositivos que físicamente son tarjetas de expansión: tarjeta de sonido, módem interno, tarjeta de red, etc.

4.4. RANURAS DE EXPANSIÓN Y CONTROLADORES

Para que los dispositivos conectados a una tarjeta de expansión puedan funcionar hay que hacer dos cosas: conectar la tarjeta a una ranura de expansión libre de la placa de base y configurar la tarjeta.

Hay distintos tipos como, PCI, AGP y PCI Express.

5. DIPOSITIVOS DE ENTRADA Y DE SALIDA

5.1.  DISPOSITIVOS DE EXPANSIÓN

Permiten introducir información desde el exterior al ordenador. Algunos ejemplos: ratón, teclado, lectores de códigos de barras, escáner, joystick, tabletas digitalizadoras, lectores de bandas magnéticas, cámaras digitales, micrófono.

5.2. DISPOSITIVOS DE SALIDA

Permiten obtener información desde el ordenador al exterior.

*Tipos de monitores:

-Monitores convencionales (CRT): tubo de rayos catódicos.

-Pantallas planas de cristal líquido (LCD): cristal liquido polarizable.

-Pantallas planas TFT: matriz de puntos transistorizada.

*Parámetros de un monitor:

-Tamaño: se mide diagonalmente sobre la pantalla.

-Resolución de un monitor: número de píxeles en cada fila y columna de la pantalla.

-Velocidad de refresco: número de veces que se dibuja la pantalla por segundo. Cuanto mayor sea menos se nos cansará la vista y trabajaremos más cómodos.

-Profundidad de color: número de colores que cada pixel puede representar.

5.3. DISPOSITIVOS DE SALIDA

-Impresora.

Imprimen en papel o en transparencias, se conectan al puerto paralelo o a un puerto USB, su calidad se mide en puntos por pulgada lineal, su velocidad se mide en páginas por minuto.

Tipos: matriciales, laser y de chorro de tinta.

6. DISPOSITIVOS DE ALMACENAMIENTO

6.1. DISPOSITIVOS DE ALMACENAMIENTO

-La CPU trabaja directamente con los datos e instrucciones almacenados en la memoria RAM. Como la RAM es volátil, son necesarios sistemas de almacenamiento permanente.

-Los dispositivos de almacenamiento, en general, son de entrada y de salida.

-Según su tecnología, se clasifican en: magnéticos, ópticos, magneto-ópticos y memorias flash.

6.2. DISCOS FLEXIBLES

Dispositivo de almacenamiento magnético que consiste en un disco magnetizable protegido por una carcasa de plástico flexible. Actualmente son los discos de 3 ½ con una capacidad de 1,44 MB.

6.3. DISCOS DUROS

Suelen estar dentro de la torre aunque también los hay extraíbles y externos, formados por varios discos magnetizables por ambas caras, el número de discos y la densidad de grabación determinan su capacidad que actualmente oscila entre 120 GB y los 500 GB.

6.4. CD-ROM

Las lectoras de CD utilizan tecnología óptica para leer la información almacenada en el disco, la información está grabada en una sola cara en una única pista espiral que comienza en el centro del disco y termina en el borde exterior. Esta pista está dividida en sectores.

La pista espiral está formada por una serie de muescas, que representan ceros y unos binarios, grabadas en una superficie de aluminio reflectante.

Todo el disco está recubierto por un material plástico que protege la capa de aluminio.

6.5. CD GRABABLES Y REGRABABLES

Las unidades grabadoras permiten grabar dos tipos de CD:

-Discos grabables o CD-R: la información se graba una vez y ya no podrá modificarse.

-Discos regrabables o CD-RW: se pueden grabar, borrarse enteros y volver a grabarse.

6.6. DVD-ROM

Similares a los CD-ROM pero con hasta 17 GB de capacidad frente a los 700 MB de un CD. Para ello pueden usar dos capas de información y las dos caras del disco.

6.7. DVD GRABABLES Y REGRABABLES

Al igual que con los CD, existen unidades grabadoras y regrabadoras. Hay varios formatos de discos:

-DVD-R y DVD+R: son las versiones de una sola grabación.

-DVD-RW y DVD+RW: son las versiones regrabables.

  6.8. DISPOSITIVOS DE ALAMCENAMIENTO BASADOS EN MEMORIA FLASH

No sólo se usan para conectarlas al ordenador. También aparecen en otros dispositivos digitales. Se conectan al puerto USB del ordenador o al lector de tarjetas.

Son de tamaño reducido, de gran capacidad y no necesitan energía para mantener los datos. Su vida es limitada.

6.9. BLU-RAY

Es un formato de disco óptico de 12 cm de diámetro para vídeo de alta definición y almacenamiento de datos de alta densidad, su capacidad de almacenamiento llega a 50 GB a doble capa y a 25 GB a una capa.

Este formato se impuso a su competidor, el HD DVD, en la guerra de formatos iniciada para convertirse en el estándar sucesor del DVD, como en su día ocurrió entre el VHS y el betamax. Se necesita un lector/grabador especial para este tipo.