Hardware de un ordenador

Hardware de un ordenador

Esther Carrillo Terradas

Arquitectura de ordenadores

Un ordenador esta constituido por harware y software. Hardware: parte física del ordenador, tanto la caja como los componentes internos. Software: lo constituyen los programas, las instrucciones, las aplicaciones informáticas y el sistema operativo.

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Componentes principales del ordenador

Unidad de entrada y salida

CPU

Memoria RAM

CPU

La CPU (Unidad Central de Procesamiento) es el "cerebro" de un dispositivo informático, responsable de ejecutar instrucciones y procesar datos para realizar tareas. La CPU gestiona las funciones del sistema, interactúa con otros componentes como la memoria RAM y la unidad de procesamiento gráfico (GPU), y su potencia determina la capacidad de un dispositivo para realizar múltiples tareas y procesos complejos.

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Memoria RAM

La memoria RAM (Memoria de Acceso Aleatorio) es un tipo de memoria temporal de alta velocidad que almacena los datos que un ordenador o dispositivo necesita mientras se ejecutan aplicaciones y tareas. Funciona como el "escritorio" de tu ordenador, permitiendo acceder rápidamente a la información sin tener que ir al disco duro, mejorando así la velocidad de procesamiento y la capacidad de realizar múltiples tareas.

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Unidad de entrada y salida

Una unidad de entrada y salida es el punto de conexión físico y los circuitos que permiten a una computadora o dispositivo electrónico intercambiar información con el mundo exterior, ya sea recibiendo datos del usuario o de otros dispositivos (entrada) o enviando información procesada a pantallas, impresoras u otros sistemas (salida).

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Funcionamiento interno Buses

La unidad de control envía instrucciones desde la memoria a la CPU. La ALU interpreta y ejecuta operaciones aritméticas, lógicas o de transferencia. Los resultados se envían a los periféricos por módulos de entrada/salida. La comunicación entre estos bloques se realiza mediante buses (cables en paralelo). Ejemplo (imprimir un documento): La CPU localiza el programa en el disco duro. Lo carga en la RAM a través del bus de datos. La ALU interpreta instrucciones y guarda datos en la RAM. La CPU da la orden de imprimir. Verifica que la impresora esté lista y envía los datos por el bus al periférico (impresora).

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Tipos de buses

• Bus de datos: son los cables o pistas por los cuales circula la información. Es el único bidireccional, es decir, los datos entran de la CPU y salen.
• Bus de direcciones: la CPU utiliza líneas del bus de direcciones para determinar a donde debe de ir el flujo de informacion: a la memoria o a la unidad de entrada/salida. Es unidireccional, ya que solo la CPU fija la selección.
• Bus de control: es el conjunto de líneas para las señales auxiliares de gobierno, sincronización, como el reloj, la indicación de si una operación es de lectura o de escritura, el reset, etc.

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Caracteristicas principales de los buses

• Ancho del bus: es el número de líneas o bits en paralelo que es capaz de transmitir. Cada línea es capaz de transmitir un bit a la vez; así pues, cuantas más líneas tengamos, mayor número de bits será capaz de transimitir (los microprocesadores habituales transmiten a 32 o 64 bits).
• Frecuencia del bus: es la velocidad de transmisión. Si tenemos un microprocesador muy rápido pero el bus no es capaz de transmitir los datos a esa velocidad, no estaremos aprovechando dicha velocidad. Tenemos buses desde los 66Mhz (megahercios) hasta los 1,333Mhz.

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Tipos de datos. Sistema de codificación

El lenguaje que entiende el ordenador es el llamado lenguaje máquina, en el que la información está codificada en forma de ceros y unos. Este lenguaje se conoce como lenguaje de bajo nivel, ya que es el único que puede entender el hardware del ordenador. Las señales que se transmiten por los cables son señales eléctricas: cuando tienen un cierto voltaje, se entienden como unos; cuando el voltaje es inferior, se codifican como ceros; y si el ordenador no le llega ningun voltaje, entenderá que ha ocurrido un error o que la línea o comunicación cortada. Por el contrario, el llamado lenguaje de alto nivel es el que utilizan los programas o el sistema operativo como interfaz con las personas. El mecanismo que permite trasladar la información tal como la puede manejar un ordenador, y viceversa, se denomina codifación de la información. Y las diferentes formas de codificar la información que entiende un lenguaje de programación se llama tipo de datos. Las clases de codificación de datos más utilizadas son el sistema decimal (base 10), el binario (base 2), el hexadecimal (base 16), el octal (base 8), el ASCII y el EBCDIC. En el apartado "practica paso a paso" haremos ejercicios de conversión.

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Sistemas de numeración

Los sistemas de numeración son el conjunto de reglas y simbolos que permiten construir todos blos numeros validos.Unos ejemplos:

• Sistema decimal

Se utilizan diez simbolos (0,1,2,3,4,5,6,7,8 y 9) yu el valor de cada símbolo esta asociado a una potencia de 10, de forma que podemos expresar cualquier cantidad como una suma de potencias de 10.

• Sistema binario:

Se utilizan los digitos 0 y 1, de forma que caulquier sera expresado con una cadena de ceros y unos. Para presentar cualquier número, el valor cada posición es el de una potencia de base 2 (igual que decimal pero, en lugar de tomar base 10, tomando base 2).

• Sistema hexadecimal

Se utilizan 16 símbolos distintos. Los diez primeros son solo los dígitos del 0 al 9, y los seis restantes son las seis primeras letras del abecedaro, de forma que A=10, B=11, C=12, D=13, E=14 y F=15. Así, la secuencia que se forma.

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Unidades de medida de información

La unidad minima de información es el bit, que representaun 1 o un 0. Los multiplos de este son potencias de base 2:2n

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Placa base

La placa base o placa madre es la tarjeta con el circuito impreso más grande de las que podemos ver al abrir un ordenador. Forma, junto con los componentes que van soldados no insertados, la parte fundamental del ordenador. Entre los pricipales circuitos insertados están el microprocesador , el chipset, el ROM, los conectores de expansión,etc. Los diseños de placa base más importantes estan basados en los formatos ATX Y AT.

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para la memoria RAM

Microprocesador

Es la parte Mas importantes del ordenador. Se encarga de procesar los datos y realizar las operaciones aritmético-lógicas para despuésenviarlas al exterior. Fisicamente es un chip que contiene un conjunto de circuitos integrados con millones de transistores y que va montando sobre un zócalo. Las formas de mejorar la capacidad de un microprocesador son: -Aumentar el numero de transistores, haciendolos cada vez mas pequeños, y aproximarlos entre si. -Aumentar la frcuencia de funcionamiento del procesador, para que trabaje mas rapido. - Una tercera via es aumentar el numero de procesadores trabajando en paralelo .

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Chipset

Es un conjunto de circuitos integrados sobre la plca base que controla el modo de operación de la placa e integra todas sus funciones, por lo que determina su rendimiento y sus caracteristicas. Se encarga de controlar todas las comunicaciones entre el microprocesador, la memoria, los perifericos y el control de los puertos y slots. Para obtener un buen rendimiento de todo el sistema, es necesario que nuestro ordenador disponga de un buen chipset, ya que esto nos permita sacarle el máximo rendimiento al microprocesador y a la placa base, asi como su actualización.

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Memorias internas

Podemos establecer la siguiente clasificación de las memoria:

• RAM: memoria de acceso aleatorio. Permite la lectura y la escritura. Es volatil: cuando se apaga la alimentación, la informción contenida en ella se pierde. Fisicamente la RAM es una tarjeta que se inserta en la ranura correspondiente de la placa base. Los ordenadores actuales instalan memorias de 8GB.
• SRAM: no necesita que se refresque la carga de la memoria. Tiene menor capacidad que la DRAM pero es más rapida (y más cara). Existen varios tipos.
• DRAM: necesita que, transcurrido un tiempo, se refresque la carga de la memoria. Tiene gran capacidad y bajo coste. Es una de las mas extendidas en la actualidad.

Las mas utilizadas son las SDRAM.

• ROM: memoria de solo lectura. No es volatil: la informacion no se pierde al apagar el ordenador. Es ideal para almanezar las rutinas básicas del hardware, como el programa de arranque del ordenador, el chequeo de memorias y otros. Fisicamente es un chip que va soldado a la plca base.
• EPROM: permite ser borrada por rayos ultravioletas y volver a ser grabada de nuevo.
• Flash: se utiliza mucho en dispositivos móviles, camaras, telefonos, etc. Es facil de borrar y de utilizar, y muy util como BIOS.

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Zócalo

En él se inserta el microprocesador. Cuando abrimos el ordenador, lo que habitualmente vemos es un gran ventilador con un disipador de calor de aluminio debajo. Por debajo del disipador se añade pasta térmica que mejora la disipación del calor y, por último, el microprocesador sobre el zócalo. Sirve para conectar el microprocesador eléctricamente con el resto de la placa y los componentes del sistema, permitiendo que funcione correctamente y facilitando su reemplazo o actualización.

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Chip y pila para BIOS

La memoria de configuración del equipo almacena la configuración del equipo, los ajustes del sistema y los ajustes de la BIOS, en la cual se guarda el programa de arranque del ordenador. Normalmente tiene escrita la palabra BIOS y lleva integrada una bateria para que no se pierdan los ajustes.

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Ranuras para la memoria RAM

En ellas se colocan los módulos de memoria RAM. Se distinguen de otras ranuras porque llevan unas pinzas para sujetar el módulo y porque puee haber ranuras vacias pero siempre habra alguna con un modulo de RAM insertado.

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Ranuras de expansion

En ellas se insertan las tarjetas de expansion, como la tarjeta grafica, la de sonido, la de red, etc. A veces, estas tarjetas estan integradas en la placa base y las ranuras pueden estar vacias. Hay varios tipos: PCI, APG y PCI Express (PCI-E)

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Conexiones IDE y SATA

Las conexiones SATA permiten transferir datos de la placa base a las unidades de almacenamiento: disco duro, lectoras y grabadoras de DVD, etc. Los modelos actuales llevan conectores SATA; los IDE estan en desuso.

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Conector ATX

Es el conector que une la fuente de alimentacion con la placa base, a traves de cables como el de la imagen. Es necesario para que esta tenga la corriente suficiente para funcionar.

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Conexiones externas

Son los puertos que se conectan en la red y los dispositivos externos, como el teclado y el ratón, los auriculares y el microfono, las pantallas, proyectores y televisiones y otros dispositivos, como memorias, telefonos, impresoras, etc.

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Conectores internos y puertos

Los conectores internos son todas aquellas ranuras de expansion, que se conectan a la placa base, ademas de los puertos internos o interfaces. Existen vaios tipos de slots:

• Conectores de tarjetas de expansion

-APG, tiene como objetivo los graficos y la conectividad. Velocidad de transferencia - PCI Express, su uso no esta predefinido, de modo que permite añadir nuevos componentes como tarjetas de video, de sonido, de red, etc. En la actualidad, todas las tarjetas graficas y todas las placas base se basan en el formato PCI Express.

• Conectores de dispositivos de almacenamiento

-IDE, usado para controlar los dispositivos de almacenamiento masivo de datos, como los discos duros.-SATA, es una interfaz de transmision entre la placa base y algunos dispositivos como el disco duro. Sustituira al resto de interfaces. Los puertos sirven para conectar los perifericos de netrada/salida a la placa base: -USB permite la interconexion de practicamente cualquier dispositivo. Ademas, la conexion y el reconocimiento se realizan sin necesidad de reiniciar el dispositivo. Transportan datos y tambien corriente electrica. Basicamente se pueden clasificar en tipo A y B. -IEEE, es una interfaz que permite la interconexion de camaras, videos, telefonos, discos duros externos, impresoras y escaneres al ordenador.

CONECTOR SATA

IEEE

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Unidades de almacenamiento internas: disco duro

Las unidades de almacenamiento se usan para guardar información, como documentos, fotos, música... No hay que confundiarlas con las memorias RAM o ROM, que no sirven para almacenar datos.

• Disco duro magnetico. Emplea un sistema de grabacion magnetica para registrar datos digitales en platos o discos mediante un cabezal que se va desplazando. La comunicación externa puede ser IDE o SATA.
• Disco duro de estado solido. Almacena la informacion en mircrochips de memoria NAND no volatiles. A diferencia de los HDD, los SSD no contienen partes móviles, por lo que son mas rapidos y tienen menor consumo. Por el contrario, tienen una vida limitada a un numero determinado de ciclos de lectura-escritura.

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Unidades de almacenamiento externas

• Unidades de almacenamiento optico: existen varios tipos como los CD-ROM que suelen tener la capacidad de entre 700 MB y 800MB, o los DVD cuya capacidad habitual es de 4,7GB. El DVD esta en desuso debido a que las plataformas digitales de video abjo demanda, permiten ver peliculas en cualquier momento.
• Memoria USB, pendrive o USB flash drive: contrariamente a lo que se piensa, no tiene una vida infinita: se estima que puede durar unos 20 años. Puede albergar un sistema operativo igual o distinto al de nuestro ordenador y es posible arrancarlo sin necesidad de disco duro.
• Tarjetas de memoria SD y MMC: son formatos de memoria para dispositivos portatiles como camaras, telefonos, etc. Contienen un chip de memoria flash