HARDWARE

Nuevas Tecnologías de la Información y la Conectividad

Apuntes importantes

 

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 como el "Conjunto de los componentes que integran la parte material de una computadora". Sin embargo, el término, aunque es lo más común, no necesariamente se aplica a una computadora tal como se la conoce, así por ejemplo, un robot también posee hardware (y software).

Breve Historia

La clasificación evolutiva del hardware del computador electrónico, está dividida en generaciones, donde cada una supone un cambio tecnológico muy notable. El origen de las primeras es sencillo de establecer, ya que en ellas el hardware fue sufriendo cambios radicales: Los componentes esenciales que constituyen la electrónica del computador fueron totalmente reemplazados en las primeras tres generaciones, originando cambios que resultaron trascendentales. En las últimas décadas es más difícil establecer las nuevas generaciones, ya que los cambios han sido graduales y existe cierta continuidad en las tecnologías usadas. En principio, se pueden distinguir:

• 1ª Generación (1945-1956): Electrónica implementada con tubos de vacío. Fueron las primeras máquinas que desplazaron los componentes electromecánicos (relés).
• 2ª Generación (1957-1963): Electrónica desarrollada con transistores. La lógica discreta era muy parecida a la anterior, pero la implementación resultó mucho más pequeña, reduciendo, entre otros factores, el tamaño de un computador en notable escala.
• 3ª Generación (1964-hoy): Electrónica basada en circuitos Integrados . Esta tecnología permitió integrar cientos de transistores y otros componentes electrónicos en un único circuito integrado conformando una pastilla de silicio. Las computadoras redujeron así considerablemente su costo y tamaño, incrementándose su capacidad, velocidad y fiabilidad, hasta producir maquinas como las que existen en la actualidad.
• 4ª Generación (futuro): Probablemente se originará cuando los circuitos integrados a alta escala de silicio sean reemplazados por un nuevo tipo de tecnología.

La aparición del microprocesador marca un hito de relevancia, y para muchos autores constituye el inicio de la cuarta generación[7] . A diferencia de los cambios tecnológicos del anteriores, su invención no supuso la desaparición radical de los computadores que no lo utilizaban. Así, aunque el microprocesador 4004 fue lanzado al mercado en 1971, todavía a comienzo de los 80's había computadores, como el PDP-11/44[8] , con lógica carente de microprocesador que continuaban exitosamente en el mercado; es decir, en este caso el desplazamiento ha sido muy gradual.

Otro hito tecnológico usado con frecuencia para definir el inicio de la cuarta generación es la aparición de los circuitos integrados VLSI, a principios de los ochenta. Al igual que el microprocesador no supuso el cambio inmediato y la rápida desaparición de los computadores basados en circuitos integrados en más bajas escalas de integración. Muchos equipos implementados con tecnologías VLSI y MSI aun coexistían exitosamente hasta bien entrados los 90.

 

Componentes de una PC

En líneas generales, una PC actual se compone mínimamente de:

 

CPU: la unidad central de procesamiento es quien se encarga de procesar toda la información.

Monitor: es la pantalla donde se visualiza la información tanto mostrada por las solicitudes del usuario como por los ingresos de datos realizados por el mismo.

Teclado: es el medio principal de ingreso de datos al PC; es de tipo qwerty, en general de 101 teclas pero actualmente existen muchos otros modelos.

Mouse: es un dispositivo de entrada de datos muy utilizado actualmente para dar órdenes al computador; es el principal factor de mejoramiento de las interfaces gráficas de usuario, puesto que con pocos movimientos y clicks nos evita tener que escribir comandos por teclado.

Impresora: este dispositivo de salida nos permite imprimir la información necesaria para evitar verla en pantalla o bien para hacerla transportable y/o presentarla a quienes la soliciten.

El gabinete: es el chasis de la computadora. Dentro de él se encuentran todos los dispositivos principales: fuente de alimentación, microprocesador, memorias, tarjeta de vídeo, tarjeta de sonido, motherboard, ventiladores, etc. Pueden tener también disposición vertical u horizontal. La elección depende de cada uno. Para PCs que deben abrirse regularmente, es recomendable el gabinete vertical. Hay dos tipos principales: AT y ATX.

La especificación AT es casi la misma que la del IBM XT, con modificaciones para encajar en una carcasa de su tipo. Este formato debe su éxito a la flexibilidad de su diseño, aunque dicha flexibilidad sea así mismo su principal fuente de problemas:

- Es difícil instalar placas grandes en los slots de expansión puesto que sus sistemas de refrigeración requieren de coolers más grandes.

- La actualización de determinados componentes se convierte en un castigo al tener que desmontar medio ordenador hasta llegar a ellos con holgura.

- El propio diseño AT dificulta la integración de componentes adicionales como controladora gráfica, de sonido o soporte para una red local.

El gabinete AT es compacto, económico y con una fuente estándar de 250 watts. Es el que más se utilizaba anteriormente en el armado de los PC compatibles.

Hoy existen gabinetes mucho más elaborados, donde no sólo se tuvo en cuenta su diseño exterior sino algo mucho más importante, el diseño interior, que permite mejor flujo de aire y distribución correcta de los dispositivos internos.

Así nació el estándar ATX, que puede ser minitower, midtower o tower (comúnmente utilizados para servidores). Es recomendable cuando se piensa agregar: DVDs, grabadores de CD, otro disco, placa de red, placa de captura de vídeo, etc.). El ATX trae una fuente más depurada con controles especiales y potencia de 300 watts, permite un solo conector a la alimentación principal, ubica al microprocesador de modo que no interfiera con otras placas, la memoria RAM es más fácil de instalar, poseen mejor ventilación, los conectores de teclado y mouse son estandarizados (PS/2), espacio para puertos USB o placas on-board, no obstante todo esto dependa del mainboard, pero que facilita las tareas de mantenimiento.

 

 

El interior de la CPU o gabinete

 

Motherboard o placa madre del PC: es la placa más grande e importante existente en el computador. Se ubica en el fondo del gabinete del PC. En ella se insertan el microprocesador, los las memorias, las tarjetas de control y expansión y los cables de comunicación de las unidades de disco, CD, Zips, DVDs, etc. Como representa un componente central, debemos comprender cómo funciona y cómo esta distribuida a fin de diagnosticar acertadamente sus problemas.

Microprocesador: éste es el corazón de la CPU. Se describe en términos de procesamiento de palabra, velocidad y capacidad de memoria asociada (Ej.: 32 bits, 333MHz, 64 MB).

Buses o canales: son los caminos por los cuales los datos viajan internamente de una parte a otra de la computadora (CPU, disco rígido, memoria). En las computadoras modernas hay buses, por ejemplo entre los puertos IDE y los drives, entre una placa aceleradora de vídeo y la memoria RAM, entre el módem y el Chipset, etc. Pero los buses básicos son: 

a) el bus local, que se compone de dos áreas: bus de datos (dedicado a la transmisión de señales u órdenes), que comunica los diferentes componentes con la CPU y la memoria RAM, y el bus de direcciones, constituido por las líneas que dan a conocer las posiciones de ubicación de los datos en la memoria (registros).

b) el bus de expansión constituido por el conjunto de slots o ranuras en donde se insertan placas de sonido, vídeo, módem, etc. que son de distintos tipos: ISA, que trabaja con un ancho de banda de 16 bits; VESA, que trabaja en 32 bits, pero cayo rápidamente en desuso al aparecer el PCI, cuyo ancho de banda es de 64 bits.

Puertos: son puntos de conexión en la parte posterior del gabinete de la computadora a los que se conectan algunos canales. Permiten una conexión directa con el bus eléctrico común de la PC. Los puertos pueden ser:

Puerto Serial: facilitan la transmisión en serie de datos, un bit a la vez. Este tipo de puertos facilitan la vinculación con impresoras y módems de baja velocidad.

Puerto paralelo: habilitan la transmisión de datos en paralelo, es decir que se transmitan varios bits simultáneamente y posibilitan la conexión con dispositivos tales como impresoras de alta velocidad, unidades de cinta magnética de respaldo y otras computadoras.

Las ranuras de expansión y los puertos simplifican la adición de dispositivos externos o periféricos. Existen muchos dispositivos que pueden incorporarse a una PC para permitirnos realizar diferentes funciones o cumplir con propósitos específicos.

Otros dispositivos de entrada

- Trackball: es una esfera insertada en una pequeña caja que se hace girar con los dedos para mover el apuntador gráfico.

- Joystick: es una palanca vertical que mueve objetos en pantalla en la dirección en que se mueve la palanca.

- Pantalla sensible al tacto: sirven cuando hay muchos usuarios no familiarizados con las computadoras. Puede ser sensible al tacto por la presión o por el calor. Son de muy baja velocidad.

 

 

 

 

 

Dispositivos ópticos de entrada

Lector óptico: usa la luz reflejada para determinar la ubicación de marcas de lápiz en hojas de respuestas estándar y formularios similares.

Lector de código de barras: Usa la luz para leer Códigos Universales de Productos, creados con patrones de barras de ancho variable. Los códigos de barra representan datos alfanuméricos variando el ancho y la combinación de las líneas verticales. Su ventaja sobre la lectura de caracteres es que la posición u orientación del código que se lee no es tan importante para el lector.

Lápiz óptico: un haz de luz lee caracteres alfabéticos y numéricos escritos con un tipo de letra especial (también legible para las personas); estos lectores en general están conectados a terminales de punto de venta donde el computador efectúa un reconocimiento óptico de caracteres (OCR).

Lectora de caracteres magnéticos: lee los caracteres impresos con tinta magnética en los cheques. Un lector-ordenador MICR lee los datos y los ordena para el procesamiento que corresponda. Estos dispositivos de reconocimiento son más rápidos y precisos que los OCR.

Lectora de bandas magnéticas: aquellas bandas del reverso de las tarjetas de crédito ofrecen otro medio de captura de datos directamente de la fuente. Se codifican en las bandas los datos apropiados y éstas contienen muchos más datos por unidad de espacio que los caracteres impresos o los códigos de barras. Además son perfectas para almacenar datos confidenciales.

Digitalizador de imágenes (scanner): puede obtener una representación digital de cualquier imagen impresa. Convierte fotografías, dibujos, diagramas y otra información impresa en patrones de bits que pueden almacenarse y manipularse con el software adecuado.

Cámara digital: permite obtener imágenes digitales; no se limita a capturar imágenes impresas planas; registra lo mismo que una cámara normal, sólo que en lugar de registrarlas en película, las almacena en patrones de bits en discos u otros medios de almacenamiento digital.

Digitalizador de audio: permite digitalizar sonidos de micrófonos y otros dispositivos de sonido.

Digitalizador de vídeo: placa que captura entradas de una fuente de vídeo y las convierte en una señal digital almacenable en memoria y presentable en la pantalla de computador.

 

Dispositivos de almacenamiento secundario

La memoria RAM, es volátil al apagar la máquina, y la ROM no puede guardar nada nuevo. Estos dispositivos permiten a la computadora guardar información a ser recuperada posteriormente. El almacenamiento secundario es más económico y de mayor capacidad que el primario.

Discos magnéticos

Por su capacidad de acceso aleatorio, son el medio más popular para el almacenamiento de datos. Hay dos tipos:

Discos flexibles o diskettes: son pequeños círculos de plástico flexible con sensibilidad magnética encerrados en un paquete de plástico que puede ser rígido (3.5") o flexible (5.25"). Es económico, práctico y confiable, pero tiene poca capacidad de almacenamiento en la actualidad en desuso.

Discos duros o rígidos: son dispositivos clave de almacenamiento de la información en las computadoras. Merecen un especial estudio a fin de conocer cómo instalarlo y mantenerlo. Un disco rígido se compone de varios platos metálicos organizados en su interior los cuales pueden leerse de ambos lados. Las cabezas de lectura, o sea las bobinas en los extremos de los brazos, emiten pulsos eléctricos moviéndose desde fuera hacia dentro y viceversa.

Normalmente, un archivo se almacena diseminado en pistas, sectores y cilindros (forma en que se clasifican los platos metálicos), se graba en las caras de los distintos platos simultáneamente, porque la estructura que sostiene los brazos con sus cabezas de lecto-escritura mueve todo el conjunto de cabezas al mismo tiempo.

El disco duro magnetiza los platos metálicos para poder grabar mientras los platos giran a altas velocidades. Durante el curso veremos cómo se organiza la información en un disco rígido.

Discos ópticos

Utilizan rayos láser para leer y escribir la información en la superficie del disco. Aunque no tan rápidos como los discos duros, los discos ópticos ofrecen gran espacio para almacenar datos.

CD-ROM: (Compact Disc-Read Only Memory) son unidades ópticas capaces de leer discos de datos físicamente idénticos a un disco compacto musical. Son menos sensibles a las fluctuaciones ambientales y proporcionan mayor capacidad de almacenamiento a un costo menor.

DVD: Digital Versatile Disc, son dispositivos ópticos que almacenan unas ocho  veces el contenido  de un CD-ROM por lo cual su capacidad de almacenamiento se mide en GBytes. Existen dispositivos como los DVD-RAM, que permiten grabar esta cantidad de información en los soportes de información adecuados.

 

EL PROCESADOR (CPU)

El chip más importante de cualquier placa madre es el procesador. Sin el la computadora no podría funcionar. A menudo este componente se determina CPU, que describe a la perfección su papel dentro del sistema. El procesador es realmente el elemento central del proceso de procesamiento de datos.

El CPU gestiona cada paso en el proceso de los datos. Actúa como el conductor de supervisión de los componentes de hardware del sistema. Esta unidad directa o indirectamente con todos los demás componentes de la placa principal. Por lo tanto, muchos grupos de componentes reciben ordenes y son activados de forma directa por la CPU.

El procesador está equipado con buses de direcciones, de datos y de control, que le permiten llevar acabo sus tareas. Estos sistemas de buses están configurados de forma distinta según sea la categoría del procesador, lo que analizaremos más adelante. Durante el desarrollo de las PC, la arquitectura a lo que podríamos llamar unidades funcionales internas de los procesadores, han evolucionado drásticamente. Sea incorporado cada vez mayor número de transistores y circuitos integrados dentro de un espacio sumamente reducido, con objeto de satisfacer las demandas cada vez más exigentes de mayores prestaciones.

Puesto que se hayan varios componentes en un espacio tan reducido, hace falta aplicar una técnica especial de fabricación. Estas técnicas permiten construir elementos que miden nada más que un micrómetro. Esta técnica fue implementada por la firma Intel. Para apreciar la miniaturización en cuestión, piense que un cabello humano tiene un anchura que se extendería sobre 100 unidades de estas.

La configuración y la capacidad del procesador son los factores que determinan el rendimiento general de la computadora personal. El chip del procesador define en que categoría debe incluirse en cada computadora.

Los otros componentes de la placa madre han evolucionado junto con el procesador en sí. Estos componentes han sido adaptados según se ha ido presentado los cambios efectuados en las características del procesador, al igual que la utilización de un nuevo tipo de motor conlleva cambios en otras partes de un automóvil.

 

Periféricos

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.

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: [10] 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.

Pueden considerarse como imprescindibles para el funcionamiento, al teclado, mouse y algún tipo de lectora de discos; ya que tan sólo con ellos el hardware puede ponerse operativo para un usuario. Los otros son bastante accesorios, aunque en la actualidad pueden resultar de tanta necesidad que son considerados parte esencial de todo el sistema.

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.

Periféricos mixtos (E/S)

Son aquellos dispositivos que pueden operar de ambas formas: tanto de entrada como de salida.[11] 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.

Los dispositivos de almacenamiento masivo[10] 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.

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.