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Tema 2. Hardware Componentes físicos tecnológicos. Computacion - FA.CE.NA. Hardware: Componentes físicos tecnológicos. TEMA 2

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Computacion fa ce na 1346648

Tema 2

HardwareComponentes físicos tecnológicos

Computacion - FA.CE.NA.


Computacion fa ce na 1346648

Hardware: Componentes físicos tecnológicos

TEMA 2

Generalidades. Definiciones básicas. Hardware. Funcionamiento de las mismas. Clasificación de las computadoras. Estructura de las computadoras. Unidad Central de Proceso. Memorias. PerifericosHardware grafico

Computacion - FA.CE.NA.


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Hardware: Componentes físicos tecnológicos

2.1 Generalidades. Definiciones básicas. Hardware

El significado del término hardware no es fácil de expresar en español con una sola palabra; literalmente se debe entender como “conjunto de útiles duros"; en el contexto que nos ocupa, el hardware de un computador

es el conjunto de dispositivos físicos que lo componen,

mientras que otra palabra inglesa, software, designa los programas que puede ejecutar el computador.

En cierto modo, el hardware es comparable al cerebro o, más generalmente, al cuerpo físico del computador mientras que el software será lo equivalente a las ideas que pueblan el cerebro.

Es conveniente señalar, a pesar de su evidencia, que el hardware y el software son perfectamente inútiles aisladamente: de nada nos sirve un computador si no tenemos ningún programa que ejecutar, y de nada nos sirve tener muchos programas si no disponemos de un computador que los ejecute.

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2.1 Generalidades. Definiciones básicas. Hardware

Hardware corresponde a todas las partes físicas y tangibles de una computadora: sus componentes eléctricos, electrónicos, electromecánicos y mecánicos; sus cables, gabinetes o cajas, periféricos de todo tipo y cualquier otro elemento físico involucrado; contrariamente al soporte lógico e intangible que es llamado software. El término proviene del inglés y es definido por la RAE como el

"Conjunto de los componentes que integran la parte material de una computadora".

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2.1 Generalidades. Definiciones básicas. Hardware

La clasificación evolutiva del hardware del computador electrónico, está dividida en generaciones, donde cada una supone un cambio tecnológico muy notable.

Algunos autores clasifican esta evolución histórica en las distintas generaciones de ordenadores. No se trata de una clasificación cerrada y distintas publicaciones hacen agrupaciones diferentes, luego la siguiente es una clasificación tan válida como otras:

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2.1 Generalidades. Definiciones básicas. Hardware

Era preinformática (hasta aproximadamente 1946). Incluye todos los sistemas de cálculo anteriores al concepto que hoy entendemos por ordenador.

Primera generación (1946-1952). Ordenadores basados en válvulas electrónicas.

Segunda generación (1952-1964). Los ordenadores reducen drásticamente su tamaño y su consumo mediante la utilización de transistores.

Tercera generación(1964-1971). Nueva reducción de tamaño y consumo al comenzar a usarse circuitos integrados o chips.

Cuarta generación (1971-1990). Aparece un único circuito integrado que contiene los principales componentes y circuitos del ordenador, el microprocesador.

Quinta generación (desde 1990). Los avances en capacidad y velocidad de tratamiento de la información permiten gestionar imágenes y sonido (multimedia) y se generaliza la interconexión y comunicación entre máquinas distantes (telemática).

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2.2 Composición básica de una computadora

Las computadoras son aparatos electrónicos capaces de interpretar y ejecutar instrucciones programadas y almacenadas en su memoria, ellas consisten básicamente en operaciones aritmético-lógicas y de entrada/salida. Se reciben las entradas (datos), se las procesa y almacena (procesamiento), y finalmente se producen las salidas (resultados del procesamiento). Por ende todo sistema informático tiene, al menos, componentes y dispositivos hardware dedicados a alguna de las funciones antedichas a saber:

Procesamiento: Unidad Central de Proceso o CPU

Almacenamiento: Memorias

Entrada: Periféricos de Entrada (E)

Salida: Periféricos de salida (S)

Entrada/Salida: Periféricos mixtos (E/S)

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2.2 Composición básica de una computadora

Cada uno de estos procesos los realizan los bloques funcionales: periféricos de entrada, memoria, unidad central de proceso, periféricos de salida. Los bloques se comunican eléctricamente entre sí, a través de caminos formados por un conjunto de cables o líneas conductoras que constituyen un “bus”.

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2.2 Composición básica de una computadora

Desde un punto de vista básico y general, un dispositivo de entrada es el que provee el medio para permitir el ingreso de información, datos y programas (lectura); un dispositivo de salida brinda el medio para registrar la información y datos de salida (escritura); la memoria otorga la capacidad de almacenamiento, temporal o permanente (almacenamiento); y la CPU provee la capacidad de cálculo y procesamiento de la información ingresada (transformación).

Un periférico mixto es aquél que puede cumplir funciones tanto de entrada como de salida, el ejemplo más típico es el disco rígido (ya que en él se lee y se graba información y datos).

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2.3 Unidad Central de Proceso (CPU)

La CPU, siglas en inglés de Unidad Central de Procesamiento, es la componente fundamental del computador, encargada de interpretar y ejecutar instrucciones y de procesar datos. En los computadores modernos, la función de la CPU la realiza uno o más microprocesadores. Se conoce como microprocesador a un CPU que es manufacturado como un único circuito integrado.

La CPU es el “cerebro” de la computadora, el lugar donde se lleva a cabo la ejecución de las instrucciones. En los sistemas de computación más grandes, por ejemplo, las supercomputadoras y los mainframes, las tareas de procesamiento pueden controlarse por múltiples chips de procesamiento.

Los términos CPU, microprocesador y procesador, suelen ser sinónimos.

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2.3 Unidad Central de Proceso (CPU)

Las unidades centrales de proceso (CPU) en la forma de un único microprocesador no sólo están presentes en las computadoras personales (PC), sino también en otros tipos de dispositivos que incorporan una cierta capacidad de proceso o "inteligencia electrónica"; como pueden ser: controladores de procesos industriales , televisores, automóviles, calculadores, aviones, teléfonos móviles, electrodomésticos, juguetes y muchos más.

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2.3 Unidad Central de Proceso (CPU)

El microprocesador se monta en la llamada placa madre, sobre el un zócalo conocido como Socket de CPU, que permite además las conexiones eléctricas entre los circuitos de la placa y el procesador. Sobre el procesador y ajustado a la tarjeta madre se fija un disipador de calor, que por lo general es de aluminio, en algunos casos de cobre; éste es indispensable en los microprocesadores que consumen bastante energía, la cual, en gran parte, es emitida en forma de calor: En algunos casos pueden consumir tanta energía como una lámpara incandescente (de 40 a 130 vatios).

Placa Madre Socket Disipador de calor

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2.3Unidad Central de Proceso (CPU)

Adicionalmente, sobre el disipador se acopla un ventilador, que está destinado a forzar la circulación de aire para extraer más rápidamente el calor emitido por el disipador. Complementariamente, para evitar daños térmicos, también se suelen instalar sensores de temperatura del microprocesador y sensores de revoluciones del ventilador.

La gran mayoría de los circuitos electrónicos e integrados que componen el hardware del computador van montados en la placa madre.

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2.3Unidad Central de Proceso (CPU)

La placa madre, también conocida como placa base o con el anglicismo "board",es un gran circuito impreso sobre el que se suelda el chipset, las ranuras de expansión (slots), los zócalos, conectores, diversos integrados, etc.

Es el soporte fundamental que aloja y comunica a todos los demás componentes por medio de: Procesador, módulos de memoria RAM, tarjetas gráficas, tarjetas de expansión, periféricos de entrada y salida. Para comunicar esos componentes, la placa base posee una serie de buses con los cuales se trasmiten los datos dentro y hacia afuera del sistema.

La tendencia de integración ha hecho que la placa base se convierta en un elemento que incluye también la mayoría de las funciones básicas (vídeo, audio, red, puertos de varios tipos), funciones que antes se realizaban con tarjetas de expansión. Aunque ello no excluye la capacidad de instalar otras tarjetas adicionales específicas, tales como capturadoras de vídeo, tarjetas de adquisición de datos, etc.

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2.3Unidad Central de Proceso (CPU)

Tipos de procesador

En los anuncios de ordenadores nos encontramos una serie de terminos que hacen referencia al microprocesador: Intel, AMD, Celeron, Duron, Pentium IV, Athlon, etc.-

El primer termino que suele aparecer es Intel o AMD. Hacen referencia al fabricante del procesador. En funcion del fabricante, las denominaciones de los procesadores cambian. Intel fabrica los Celeron y Pentium y AMD los Duron, K6, Y Athlon.

Sin entrar en detalles, Los Pentium 4/Athlon son mas potentes que los Celeron/Duron, aun funcionando a la misma velocidad. Esto se debe a la arquitectura interna.

La velocidad se mide en megahercios (Mhz) o gigahercios (Ghz). Es una medida que indica el numero de instrucciones que el procesador ejecuta por segundo.

Los hercios son una medida de frecuencia. Indica la frecuencia de un movimiento vibratorio que realiza una vibracion por segundo. Un megahercio son um millon de hercios. Intuitivamente, un microprocesador que funcionase a 1 Mhz, serai capaz de ejecutar un millon de instrucciones por segundo. En el caso que un ordenador funcione a 1,7GHz, en potencia podria llegar a ejecutar 1.700.000.000 instrucciones por segundo. Naturalmente, cuanto mas elevado sea este valor, mas rapido resultará ell ordenador.

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2.4 Memoria

RAM

Del inglés Random Access Memory, que significa literalmente "memoria de acceso aleatorio"; tal término se refiere a la cualidad de presentar iguales tiempos de acceso a cualquiera de sus posiciones (ya sea para lectura o para escritura). Esta característica también es conocida como "acceso directo".

La RAM es la memoria utilizada en una computadora para el almacenamiento temporal y de trabajo (no masivo).

En la RAM se almacena temporalmente la información, datos y programas que la Unidad de Procesamiento (CPU) lee, procesa y ejecuta. La memoria RAM también es conocida como la Memoria principal, Central o de Trabajo" de un computador; a diferencia de las llamadas memorias auxiliares y de almacenamiento masivo (como discos duros o cintas magnéticas).

Las memorias RAM son, comúnmente, de características volátiles; lo cual significa que pierden rápidamente su contenido al interrumpir su alimentación eléctrica.

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2.4.1 Memoria RAM

También son "dinámicas" (DRAM), esto es, que tienen a perder sus datos (por descarga, aún bajo alimentación eléctrica), por lo cual necesitan un circuito electrónico específico que se encarga de proveerle un "refresco" (de energía) para mantenerlos.

La memoria RAM de un computador se provee e instala en los llamados “módulos”. Estos módulos albergan varios circuitos integrados de memoria DRAM que, conjuntamente, conforman toda la memoria principal.

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2.4.2 Memoria ROM

La memoria ROM (Read Only Memory – Memoria de solo lectura) suele ser algo interno y “oculto” en los ordenadores personales. Es una memoria especial en la que se escribe una sola vez la informacion y no se puede borrar ni modificar (al menos no de manera rapida y facil). Es una memoria no-volatil que contiene la informacion de arranque y otra informacion critica. Las PC no son los unicos dispositivos con memoria ROM. Cualquier dispositivo preprogramado como los celulares, microondas, reproductores de CD, etc.- utilizan este tipo de memoria.

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2.5 Perifèricos

Se entiende por periférico a las unidades o dispositivos que permiten a la computadora comunicarse con el exterior, esto es, tanto ingresar como exteriorizar información y datos. Los periféricos son los que permiten realizar las operaciones conocidas como de entrada/salida (E/S).

Aunque son estrictamente considerados “accesorios” o no esenciales, muchos de ellos son fundamentales para el funcionamiento adecuado de la computadora moderna; por ejemplo, el teclado, el disco duro y el monitor son elementos actualmente imprescindibles; pero no lo son un scanner o un plotter. Para ilustrar este punto: en los años 80, muchas de las primeras computadoras personales no utilizaban disco duro ni mouse (o ratón), tenían sólo una o dos disqueteras, el teclado y el monitor como únicos periféricos.

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2.5 Perifèricos

2.5.1 Periféricos de entrada (E)

De esta categoría son aquellos que permiten el ingreso de información, en general desde alguna fuente externa o por parte del usuario. Los dispositivos de entrada proveen el medio fundamental para transferir hacia la computadora (más propiamente al procesador) información desde alguna fuente, sea local o remota. También permiten cumplir la esencial tarea de leer y cargar en memoria el sistema operativo y las aplicaciones o programas informáticos, los que a su vez ponen operativa la computadora y hacen posible realizar las más diversas tareas.

Entre los periféricos de entrada se puede mencionar: teclado, mouse o ratón, escáner, micrófono, cámara web , lectores ópticos de código de barras, Joystick, lectora de CD o DVD (sólo lectoras), placas de adquisición/conversión de datos, etc.

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2.5 Perifèricos

2.5.2. Periféricos de salida (S)

Son aquellos que permiten emitir o dar salida a la información resultante de las operaciones realizadas por la CPU (procesamiento).

Los dispositivos de salida aportan el medio fundamental para exteriorizar y comunicar la información y datos procesados; ya sea al usuario o bien a otra fuente externa, local o remota.

Los dispositivos más comunes de este grupo son los monitores clásicos (no de pantalla táctil), las impresoras, y los altavoces.

Entre los periféricos de salida puede considerarse como imprescindible para el funcionamiento del sistema al monitor. Otros, aunque accesorios, son sumamente necesarios para un usuario que opere un computador moderno.

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2.5 Perifèricos

2.5.3 Periféricos mixtos (E/S)

Son aquellos dispositivos que pueden operar de ambas formas: tanto de entrada como de salida.Típicamente, se puede mencionar como periféricos mixtos o de Entrada/Salida a: discos rígidos, disquetes, unidades de cinta magnética, lecto-grabadoras de CD/DVD, discos ZIP, etc. También entran en este rango, con sutil diferencia, otras unidades, tales como: Memoria flash, tarjetas de red, módems, placas de captura/salida de vídeo, etc.

Si bien, puede ponerse al pendrive o Memoria flash o Memoria USB en la categoría de memorias, normalmente se las utiliza como dispositivos de almacenamiento masivo; y ellos son todos de categoría Entrada/Salida.

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2.5 Perifèricos

2.5.3 Periféricos mixtos (E/S)

La Pantalla táctil (no el monitor clásico) es un dispositivo que se considera mixto, ya que además de mostrar información y datos (salida) puede actuar como un dispositivo de entrada, reemplazando, por ejemplo, algunas funciones del mouse y/o teclado.

Los dispositivos de almacenamiento masivo también son conocidos como "Memorias Secundarias o Auxiliares". Entre ellos, sin duda, el disco duro ocupa un lugar especial, ya que es el de mayor importancia en la actualidad, en él se aloja el sistema operativo, todas las aplicaciones, utilitarios, etc. que utiliza el usuario; además de tener la suficiente capacidad para albergar información y datos en grandes volúmenes por tiempo prácticamente indefinido. Los servidores Web, de correo electrónico y de redes con bases de datos, utilizan discos rígidos de grandes capacidades y con una tecnología que les permite trabajar a altas velocidades.

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2.7 Hardware Gràfico

El hardware gráfico lo constituyen básicamente las tarjetas de video que actualmente poseen su propia memoria y Unidad de Procesamiento, llamada unidad de procesamiento gráfico (o GPU, siglas en inglés de Graphics Processing Unit).

El objetivo básico de la GPU es realizar exclusivamente procesamiento gráfico, liberando al procesador principal (CPU) de esa costosa tarea (en tiempo) para que pueda así efectuar otras funciones más eficientemente. Antes de las tarjetas de video con aceleradores, era el procesador principal el encargado de construir la imagen mientras la sección de video (sea tarjeta o de la placa base) era simplemente un traductor de las señales binarias a las señales requeridas por el monitor; y buena parte de la memoria principal (RAM) de la computadora también era utilizada para estos fines.

Desde la década de 1990, la evolución en el procesamiento gráfico ha tenido un crecimiento vertiginoso; las actuales animaciones por computadoras y videojuegos eran impensables veinte años atrás.

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2.6 Dispositivos de Almacenamiento

Los dispositivos de almacenamiento (como se menciono anteriormente) son dispositivos tanto de entrada como de salida. Permiten que el ordenador guarde información de forma permanente (hasta que el usuario decida borrarla) para que pueda ser utilizada posteriormente por el computador. Hoy en dia, los soportes utilizados para almacenar la información en un equipo doméstico son de dos tipos: magnético y óptico.

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2.6 Dispositivos de Almacenamiento

Los soportes magnéticos mas empleados hoy en día son los disquetes (o discos flexibles) y los discos duros. Se caracterizan porque se puede acceder casi instantaneamente a cualqueir parte del disco (de la misma forma que podemos seleccionar cualqueir canción en un CD sin tener que escuchar previamente las canciones anteriores).

Los disquetes son el medio mas utilizado para transferir datos de un computador a otro, aunque por su capacidad (1,44 Mb) estan dejando de ser útiles y se reemplazan por intercambio de ficheros a través de redes (internet).

El disco duro (HD – HARD DISC) es el dispositivo de almacenamiento por excelencia. En él se instala el sistema operativo y los programas de aplicación que se van a utilizar, así como los documentos que vayamos creando con esas aplicaciones. Es importante recordar que el disco solo se utiliza como almacenamiento. Cuando los pregramas se ejecutan, deben transferirse previamente a la memoria, que es de donde el procesador es capaz de ejecutar las instrucciones.

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2.6 Dispositivos de Almacenamiento

Los soportes opticos han tenido un gran desarrollo en esta última década. Inicialmente, surgió el cd-rom (Compact Disc – read-only Memory) como medio de almacenameinto masivo (650 Mb), que superaba con creces la capacidad total de almacenamiento de un disco duro (entonces estaba en el orden de 200 Mb). El soporte es el mismo que utilizan los CD de música, pero emplean estructura distinta para almacenar datos.

Hoy disponemos de dispositivos que nos permiten grabar información en un CD-ROM (quizá el nombre ya no sea adecuado), y encontramos discos CD-R y CD-RW.

La diferencia entre ambos es que un CD-R solo se puede escribir una vez, mientras que los CD-RW podemos grabarlos y borrarlos tantas veces como deseemos (realmente, tienen un límite de unos 1000 borrados). Esto a permitido que comiencen a sustituir a los disquetes para transferir información de un ordenador a otro. Sin embargo, su uso principal hoy en día es como soporte para la instalación y ejecución del software (sistemas oeprativos, drivers, programas, juegos, etc.-).

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2.6 Dispositivos de Almacenamiento

Estamos asistiendo a una nueva revolución en los medios de almacenamiento masivo. El DVD (Digital Versatile Disk) proporciona una capacidad máxima de 17 Gb en el mismo espacio que un CD convencional. Existen en el mercado grabadoras de DVD.

Ambos tipos de dispositivo suelen ir acompañados de una medida de su velocidad de lectura y escritura (en el caso de las grabadoras de CD), de la forma 32x,40x,52x etc.- Este valor hace referencia al número de bits por segundo (bps) que es capaz de leer/escribir.

Estas variables hacen referencia a la velocidad. Se trata de múltiplos de la capacidad de transferencia original (se identifican con una x) de los CD-ROM. Por ejemplo, 12x/4x/32x indica, sucesivamente, la velocidad de escritura, reescritura y lectura.

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2.6 Dispositivos de Almacenamiento

Memoria Flash

Se trata de una memoria no volátil, o sea que su contenido no se pierde al no estar conectada a la corriente eléctrica. Esta condición, por supuesto, es básica en los equipos electrónicos e informáticos modernos. De esta manera, se ha transformado en una excelente opción para la telefonía celular, en dispositivos mini-portátiles, cámaras fotográficas digitales y otros elementos.

En cuanto a las capacidades de almacenamiento que pueden proveer, se ha avanzado en gran manera en este aspecto en los últimos años. Cuando en principio se limitaban a un máximo de 128 megas, en la actualidad existen tarjetas que pueden llegar a los 32 gigabytes.

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2.6 Dispositivos de Almacenamiento

Memoria Flash

Es evidente, en consecuencia, que tanto la capacidad de almacenamiento como la velocidad de procesamiento de las tarjetas de memoria flash han avanzado fuertemente en los últimos años. Específicamente en el tema de la velocidad, por ejemplo, los últimos modelos en tarjetas de este tipo llegan a transferir información a una velocidad de 30 megas por segundo.

Son muy resistentes a golpes, pequeñas, livianas y sumamente silenciosas.

Permiten un número limitado de veces que se escriben/borran, generalmente de 100 mil a un millón de veces.

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2.7 Hardware Gràfico

Una GPU implementa ciertas operaciones gráficas llamadas primitivas optimizadas para el procesamiento gráfico. Una de las primitivas más comunes para el procesamiento gráfico en 3D es el antialiasing, que suaviza los bordes de las figuras para darles un aspecto más realista. Adicionalmente existen primitivas para dibujar rectángulos, triángulos, círculos y arcos. Las GPU actualmente disponen de gran cantidad de primitivas, buscando mayor realismo en los efectos.

GPU de Nvidia GeForce

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