tema 2. hardware1

TEMA 1 : ARQUITECTURA DEL ORDENADOR

INFORMÁTICA 4 ESO

I.E.S. JOSÉ ISBERT

INFORMÁTICA 4 ESO

I.E.S. JOSÉ ISBERT

INDICE DEL TEMA 1 :ARQUITECTURA DEL ORDENADOR

1.1. HISTORIA DE LA INFORMÁTICA1.2. DATOS E INFORMACIÓN1.3. ARQUITECTURA DE ORDENADORES1.4. EL CHIPSET Y EL MICROPROCESADOR1.5. MEMORIA1.6. CONECTORES Y PUERTOS DE COMUNICACIÓN1.7. DISPOSITIVOS DE ENTRADA Y SALIDA1.8. DISPOSITIVOS DE ALMACENAMIENTO1.9. DISPOSITIVOS DE COMUNICACIÓN. REDES

1.1. HISTORIA DE LA INFORMÁTICA

2000-1000 a.C. Aparición del ábaco: Simplificaba operaciones matemáticas básicas

1832: Aparición de calculadoras mecánicas (Leonardo da Vinci, Pascal y Leibniz), pero fue Babbage el que creó la primera capaz de encadenar varias operaciones automáticamente.

1.1. HISTORIA DE LA INFORMÁTICA

1887: Herman Hollerit construyó una máquina censadora utilizando tarjetas perforadas.

1944: Howard Aitken basándose en las ideas de Babbage creó el MARK I, que medía 15 metros de largo y 2,5 m. de ancho. Pesaba 5 toneladas y tenia 800 kilómetros de cables.

1.1. HISTORIA DE LA INFORMÁTICA 1945: Fue creado el ordenador ENIAC, en el Ministerio de Defensa de los

EEUU, a base de válvulas y con mayor velocidad que el MARK I. Ocupaba una superficie de 140 m2 y estaba compuesto por más de 18.000 válvulas.

1951: Se crearon nuevos modelos del MARK I (MARK II, III, IV). El MARK III empleaba componentes de carácter electrónico y el MARK IV utilizaba únicamente válvulas.

1958: Utilización de chips en ordenadores y circuitos impresos, el primero por TEXAS INSTRUMENT.

1.1. HISTORIA DE LA INFORMÁTICA 1969: Se generaliza el uso de los microprocesadores,

compuesto por millones de transistores y resistencias.

1980: Aparecen los primeros ordenadores personales (PC) basados en el sistema operativo MS-DOS. La información se graba en disquetes magnéticos.

1.1. HISTORIA DE LA INFORMÁTICA Se desarrollan nuevos modelos de PC cada vez más potentes y rápidos (8088,

80286, 80386, 80486, Pentium). Se generaliza el uso de los portátiles.

Se amplían las posibilidades de los ordenadores y aparece el concepto multimedia. Utilización de sistemas CD-ROM y DVD.

Se potencia la comunicación entre ordenadores: INTERNET Dispositivos de última generación (cámaras fotográficas, grabadoras de

sonido, videocámaras, Webcam, etc.)

1.2. DATOS E INFORMACIÓN

1.2.1 DEFINICIÓN DE DATOS E INFORMACIÓN1.2.2. CODIFICACIÓN BINARIA1.2.3. SISTEMAS DE NUMERACIÓN1.2.4. CÓDIGO ASCII1.2.5. MEDIDAS DE LA INFORMACIÓN

1.2.1. DEFINICIÓN DE DATOS E INFORMACIÓN

Datos: Información codificada, para ser introducida y procesada por el ordenador. Carecen de significado y sólo lo alcanzan cuando son interpretados.

Información: Es el procesamiento de los datos mostrándose un resultado de algún modo inteligible.

1.2.2. CODIFICACIÓN BINARIA

• La codificación de la información se realiza mediante dos dígitos, 0 y 1, por lo que se llama codificación binaria.

• Los dispositivos de un ordenador trabajan con dos estados únicos: activado / desactivado; abierto / cerrado; pasa corriente / no pasa corriente, etc.

1.2.3. SISTEMAS DE NUMERACIÓN

• Es un conjunto de símbolos y reglas que permiten representar datos numéricos, dependiendo su valor según el lugar que ocupe.

• Tipos: a) Sistema numeración decimal (0,1,2,….8,9)b) Sistema numeración binario (0,1)

• Conversión de un número decimal a binario y viceversa

1.2.4. CÓDIGO ASCII

• El código de caracteres es el conjunto de todos los caracteres (letras, números y símbolos) los cuales deben disponer de su codificación binaria.

• Octetes: Serie de dígitos hasta completar a 8.

• ASCII (American Standard Code for Information Interchange). Comprendido entre 0 y 255.

1.2.5. MEDIDAS DE LA INFORMACIÓN

• La unidad más pequeña de información es el bit (Binary digit).

• Al conjunto de 8 bits se le denomina byte.• Estas unidades de medida resultan

pequeñas, por lo que se necesitan algunos múltiplos del byte: Kilobyte, Megabyte, Gigabyte, etc.

1.2.5. MEDIDAS DE LA INFORMACIÓN

UNIDADES DE MEDIDA DE LA INFORMACIÓN

1 Kilobyte (KB) 1024 bytes

1 Megabyte (MB) 1024 kilobytes

1 Gigabyte (GB) 1024 Megabytes

1 Terabyte (TB) 1024 Gigabytes

1 Petabyte (PB) 1024 Terabytes

1 Exabyte (EB) 1024 Petabytes

1.3. ARQUITECTURA DE ORDENADORES

1.3.1. DEFINICIÓN DE HARDWARE Y SOTWARE1.3.2. ARQUITECTURA BÁSICA

1.3.1. DEFINICIÓN DE HARDWARE Y SOFTWARE

• HARDWARE: Es el conjunto de dispositivos físicos que integran el ordenador (CPU, monitor, impresora, altavoces, etc.)

• SOFTWARE: Es el conjunto de instrucciones que dirigen a los distintos componentes del ordenador para que realicen las distintas tareas.

1.3.2. ARQUITECTURA BÁSICA

CPU PROCESAR DATOS

MEMORIA

PERIFERICOS

ALMACENA INFORMACIÓN

INTERCAMBIO DE DATOS CON EL EXTERIOR

CONECTADOS MEDIANTE LOS BUSES, CANALES POR DONDE CIRCULA LA INFORMACIÓN

Un bus está compuesto por un elevado número de líneas metálicas, cada una de las cuales transmite diferente información. El número de éstas últimas depende de la arquitectura del ordenador (8,16,32,64 líneas) que corresponde a la cantidad de bits que pueden transferirse a la vez (ancho de bus)

1.4. EL CHIPSET Y EL MICROPROCESADOR

1.4.1. EL CHIPSET1.4.2. EL MICROPROCESADOR1.4.3. EL RELOJ Y LA VELOCIDAD DEL

ORDENADOR

1.4.1. EL CHIPSET

Es un conjunto de chips situado en la placa base. Se encarga de tareas tan importantes como la gestión de los periféricos externos a través de los puertos de comunicación y de las ranuras de expansión, así como del control de la transferencia de datos entre el microprocesador y la memoria.

1.4.2. EL MICROPROCESADOR

Entre todos los chips, el microprocesador es el más importante. Se compone de:a) Unidad de control: Dirige las operaciones con las instrucciones dadas por los programasb) Unidad aritmético-lógica: Realiza todas las operaciones, tanto aritméticas como lógicas.

1.4.3. EL RELOJ Y LA VELOCIDAD DEL ORDENADOR

El generador del reloj es uno de los componentes más importantes del ordenador, relacionado con la velocidad de trabajo del PC.

La velocidad del PC se mide en Hz (realización de un ciclo por segundo)

1.5. LA MEMORIA

1.5.1. LA MEMORIA RAM1.5.2. MEMORIA CACHÉ1.5.3. MEMORIA ROM-BIOS

1.5.1. LA MEMORIA RAM

• Su función consiste en tener preparadas las instrucciones y los datos para que la CPU pueda procesarlos.

• RAM (Random Access Memory) es de acceso aleatorio, en la que se puede leer y escribir información. Es volátil, se pierde su contenido al apagar el ordenador.

• Tipos: Memoria convencional (0-640 KB), superior (640-1024 KB), extendida (por encima de 1MB).

1.5.2 LA MEMORIA CACHÉ

• Su función consiste en almacenar información, pero dispondrá de las instrucciones o datos que vaya a utilizar el microprocesador.

• Más rápida y cara que la RAM (256,512 ó 1024 KB)• Va situada entre el microprocesador y la memoria RAM• Tipos: Caché externa o de segundo nivel (L2)

Caché interna o de primer nivel (L1), en el interior del micro, más cara que la externa.

1.5.3. LA MEMORIA ROM-BIOS

• ROM (Read Only Memory) es de sólo lectura, contiene información grabada por el fabricante, que no desaparece al desconectar el ordenador.

• La BIOS contiene instrucciones para realizar el chequeo inicial del ordenador, además de los datos técnicos d los componentes más elementales conectados en el sistema.

• Orden de chequeo: CPU, bus de periféricos, reloj, RAM, teclado y unidades de disco.

• La información es comparada con la almacenada en la memoria CMOS, (memoria incorporada en un chip de la placa base, cuya función es almacenar parte de la configuración del sistema. Si la comparación no es correcta se emitirá un pitido.

1.6. CONECTORES Y PUERTOS DE COMUNICACIÓN

1.6.1. CONECTORES ESPECÍFICOS1.6.2. PUERTOS DE COMUNICACIÓN1.6.3. TARJETAS DE EXPANSIÓN1.6.4. RANURAS DE EXPANSIÓN Y CONTROLADORES

1.6.1. CONECTORES ESPECÍFICOS

• Conectores internos y externos.

Cable de conexión Conexión módem interno

•Los conectores correspondientes al teclado y ratón tienen determinadas características, como el color, tipo de conexión, etc

•Actualmente existen teclados y ratones inalámbricos que no necesitan cables para conectarse al ordenador, ya que tranmiten la información por infrarrojos (IR)

•Uso generalizado de las conexiones al puerto USB.

1.6.2. PUERTOS DE COMUNICACIÓN

• Conjunto de conectores genéricos que pueden asumir diferentes dispositivos externos.

• Tipos de puertos:a) Puertos serie: Transfieren la información de forma lenta. Se utilizan para dispositivos que no necesiten transferir mucha información a la vez (Ratón, teclado, etc.) COM1 y COM2.

b) Puertos paralelo: Transfieren más cantidad de información (impresoras, etc.). Normalmente tiene un solo puerto LPT1, y disponen de un superior número de canales internos destinados al bus de datos.


c) Puertos USB: Son puertos serie de gran velocidad de transferencia de información que, además, permiten conectar hasta 127 dispositivos en cadena, uno tras otro. Permiten conectar y desconectar dispositivos sin necesidad de apagar el ordenador. Según el tipo de USB, la velocidad de transferencia es mayor o menor.


d) Puertos Firewire: Poseen una velocidad transferencia similar a los puertos USB 2 (4Mb). También poseen la característica de conectar y desconectar los dispositivos sin necesidad de apagar el ordenador. Se utilizan para transferir video, por ejemplo, desde una videocámara digital.

1.6.3. TARJETAS DE EXPANSIÓN

Hay ciertos dispositivos externos que necesitan conectores especiales que la placa madre no posee, por lo que deben ser proporcionados por las tarjetas de expansión. Este es el caso del monitor, cuya conexión se realiza a través e un conector VGA, proporcionado por una tarjeta gráfica específica denominada tarjeta de video o tarjeta gráfica.Otros casos similares son las tarjetas de sonido, de red, etc.

Tarjeta gráfica

Tarjeta de red. Tarjeta de sonido

1.6.4. RANURAS DE EXPANSIÓN Y CONTROLADORES

Para que los dispositivos conectados a una tarjeta de expansión puedan funcionar correctamente, han de realizarse dos operaciones básicas:a)Conectar la tarjeta de expansión a un zócalob)Configurar la propia tarjeta, proporcionando al S.O. el controlador o driver necesario para que pueda controlarla.Tipos de zócalos (ISA,PCI, AGP)

Zócalo PCI: Es más corto que el ISA y ofrece mayor velocidad de transferencia. Posibilita la tecnología Plug & Play, por lo que los dispositivos conectados son detectados automáticamente por el S.O.Zócalo AGP: Es específico para las tarjetas de vídeo; ofrece velocidades muy superiores a los zócalos anteriores.

1.7. DISPOSITIVOS DE ENTRADA Y SALIDA

Dispositivos de Entradaa)Ratónb)Tecladoc)Lectores de código de barrasd)Escánere)Joystickf)Tabletas digitalizadorasg)Lectores de bandas magnéticash)Pantallas táctilesi)Tablet PCj)Cámaras digitalesk)Micrófono


a) RATÓNTransmite información de dos modos: desplazándolo por

una superficie para provocar el movimiento del indicador en la pantalla y pulsando sus botones para realizar ciertas acciones n función de donde esté colocado el indicador


b) TECLADO:Transmite información al ordenador de forma manual.

Existen variedad de teclados con posibilidad de conectarlos a distintos puertos e incluso con transmisión de datos por infrarrojos.


c) LECTORES DE CÓDIGOS DE BARRAS:Es un dispositivo capaz de leer e interpretar la secuencia

del código de barras, permitiendo al ordenador identificar el producto, y obteniendo así la información acerca de él, por ejemplo, su nombre y precio.


d) ESCÁNER:Es un dispositivo que permite introducir información desde

documentos ya escritos: imágenes, dibujos, fotografías, e incluso caracteres con el OCR (Reconocimiento Óptico de Caracteres). La calidad del escáner se mide en ppp o dpi, unidad que indica el número de puntos que toma de cada pulgada.


e) JOYSTICK:Es un dispositivo que permite introducir los movimientos

efectuados sobre su palanca y algunas órdenes mediante la pulsación de algún botón. Se utiliza también como mecanismo de desplazamiento en entornos tridimensionales.


f) TABLETAS DIGITALIZADORAS:Se utilizan para realizar dibujos y gráficos con gran

precisión. Se aplican en delineación, arquitectura e ingeniería, especialmente.


g) LECTORES DE BANDAS MAGNÉTICAS:Son dispositivos capaces de leer la información grabada en

las bandas magnéticas (tarjetas de crédito, tarjetas de identificación personal, etc).


h) PANTALLAS TÁCTILES:Además de mostrar la información (dispositivo de salida),

las pantallas táctiles ofrecen la posibilidad de introducir información con solo situar un dedo en su superficie, por ejemplo, elegir una opción, ejecutar una orden, obtener información, etc.


i) TABLET PC:Constituyen la última evolución de los portátiles o PDA con

tamaños intermedios entre ambos; suelen tener una pantalla de 10” que sirve para introducir datos, de forma semejante a como se hace en una PDA.


j) CAMARAS DIGITALES:Tenemos las cámaras digitales fotográficas, cuyas

imágenes pueden descargarse al ordenador para ser manipuladas, y las cámaras digitales de video, que además de ofrecer la posibilidad de transferir sus grabaciones digitales al ordenador para que sean editadas, pueden ser utilizadas para transmitir imágenes a tiempo real.


k) MICRÓFONO:Es un dispositivo de entrada siempre y cuando se disponga

de tarjeta de sonido adecuada. Permite, con el software adecuado de reconocimiento de la voz dictar el contenido de un documento o dar órdenes al ordenador.


Dispositivos de Salidaa)Monitorb)Impresorac)Plotterd)Microfilm COM (Computer Output in Microfilm)


a) MONITOR:Permite visualizar el resultado de la información procesada,

además el ordenador lo utiliza para mostrar al usuario los mensajes y las opciones que le permitieran tomar decisiones.

TIPOS:1. MONITORES CONVENCIONALES (CRT):

Funcionamiento similar al de un televisor, basado en la utilización de un tubo de rayos catódicos que envía una corriente de electrones que al chocar con una superficie de material fosforescente situada en la parte interior de la pantalla, la ilumina, formándose las imágenes. Las imágenes están formadas por un número determinado de puntos, que reciben el nombre de pixeles


2. PANTALLAS PLANAS DE CRISTAL LÍQUIDO (LCD).Pantallas evolucionadas de las pantallas de calculadoras y portátiles, utilizan millones de celdas de cristal líquido que se polarizan y permiten el paso de determinados rayos, que componen la imagen en el monitor.


3. PANTALLAS PLANAS TFT.Constituidas por una matriz de millones de puntos; cada punto es un transistor que actúa de forma independiente, con su color, brillo, tono, etc y el conjunto de todos ellos forma una imagen de alta calidad.


4. MONITORES DE PLASMASon monitores planos, de grandes dimensiones, basados en la utilización de un gas (plasma) que, en cada uno de los puntos (píxeles) de la pantalla, adquiere el color, brillo, necesarios para conformar la imagen.


b) IMPRESORAS:Cada vez es más frecuente la conexión al ordenador mediante puertos USB.La calidad se mide en ppp (puntos por pulgada) o dpi(dots per inch), medida que indica el número de puntos que puede dibujar en una pulgada.La velocidad se mide en cps (caracteres por segundo) o bien en ppm (páginas por minuto).Las impresoras pueden ser:a)Impresoras de margarita o matricialesb)Impresoras térmicasc)Impresoras láserd)Impresoras de chorro de tinta.


a) Impresoras de margarita o matriciales:Están en desuso, basaban la impresión en el golpeo sobre una cinta

impregnada de tinta que al tomar contacto con el papel, marcaba en él la información.


b) Impresoras térmicas:Basa su funcionamiento en el teñido del papel mediante un proceso

térmico; suelen ser impresoras a color, de coste económico no muy alto pero lentas.


c) Impresoras láser:Tiene una tecnología similar a las fotocopiadoras. Son bastante más

rápidas y permiten obtener resultados de alta calidad; cada vez son más frecuentes las impresoras láser en color.


d) Impresoras de chorro de tinta:Son las más utilizadas en relación calidad-precio. Obtienen la impresión

por la inyección de tinta líquida a través de cabezales.


c) PLOTTER:

Es un dispositivo que se utiliza en las aplicaciones de diseño asistido por ordenador, permite imprimir planos, dibujos técnicos, mapas, diseños industriales, etc, con excelente calidad.

Está constituido por un brazo robótico, en cuyo extremo se encuentra una plumilla. El papel a utilizar puede ser de grandes dimensiones.


d) MICROFILM COM (Computer Output in Microfilm)

Técnica utilizada en bancos y bibliotecas, permite almacenar información en un espacio muy reducido.

Las páginas de información son fotografiadas mediante una cámara especial y se transforman en imágenes de 1,5 cm², que posteriormente son agrupadas en fichas (cada una de estas fichas contiene aproximadamente cien imágenes).

Para poder leer la información de una ficha se necesita un lector de microfichas, que proyecta una imagen ampliada de la misma en una pantalla.

1.8. DISPOSITIVOS DE ALMACENAMIENTO

Son dispositivos de entrada-salida. Dependiendo de la tecnología que utilicen para grabar la información, se clasifican en magnéticos (información grabada por un material magnético), ópticos ( información de forma digital) magnético-ópticos ( combinan ambas tecnologías) y memoria flash ( utilizan chips de memoria) .Los más utilizados son:

a) Discos flexiblesb) Discos durosc) CD-ROMd) CD grabables y discos regrabablese) DVD-ROMf) DVD grabables y regrabablesg) Cintas magnéticash) Discos magneto-ópticosi) Dispositivos de almacenamiento basados en memoria FLASH. Vamos a estudiar cada uno de ellos. Animo que queda menos.


A) DISCOS FLEXIBLES:Compuesto de una lámina polarizada por un campo magnético cubierta

por una carcasa de plástico, más o menos flexible, de ahí su nombre de floppy disk. Actualmente los discos flexibles más utilizados son los denominados discos de 3½.

Otros discos flexibles utilizados son los discos ZIP, con capacidades de 100, 250 o 750 MB, y Superdisk LS-x, con capacidades de 120 o 240 MB.


ESTRUCTURA DE UN DISCO MAGNÉTICO:

Caras: Son las superficies superior e inferior de cada discoPistas: Círculos concéntricos en que se divide cada cara del discoSectores: Son las divisiones que se hacen en cada pista; todos los

sectores de un mismo disco tienen la misma capacidad.Cilindros: Son conjuntos de pistas situadas en la misma posición de cada

disco.


B) DISCOS DUROS:Llamados también discos fijos. Formados por un conjunto de discos

apilados con un eje común; entre ellos están situadas las cabezas de lectura-escritura de manera que puedan leer y escribir en las dos caras de cada disco.

La información se almacena por polarización en una superficie magnética; el número de discos y la composición del material magnético determinará la capacidad del disco.


C) CD ROM:El CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory) utiliza la tecnología láser.

La información que contiene solo puede ser leída, por lo que se utiliza para información que no pueda ser modificada.

La información es almacenada en una sola cara, siguendo una pista única en forma de espiral que comienza en el centro del disco y termina en el borde exterior; esta pista se divide en sectores.

Su superficie es de aluminio reflectante y está recubierta de un material plástico que la protege, alterna zonas lisas y muescas que representan a los dos dígitos binarios 0 y 1.


D) CD GRABABLES Y DISCOS REGRABABLESA los discos grabables se les identifica por CD-RLas nuevas grabadoras de CD-ROM y siempre que el CD lo permita, son

capaces de grabar varias veces en un mismo disco; a estos discos que pueden ser regrabados se les identifica con las siglas CD-RW.


D) CD GRABABLES Y DISCOS REGRABABLESA los discos grabables se les identifica por CD-RLas nuevas grabadoras de CD-ROM y siempre que el CD lo permita, son

capaces de grabar varias veces en un mismo disco; a estos discos que pueden ser regrabados se les identifica con las siglas CD-RW.

E) DVD-ROM:Los discos DVD (Digital Video Disc) son análogos a los CD-ROM pero su

capacidad es muchísimo mayor. Esta capacidad lo hace aumentando la densidad de escritura. El láser es distinto. Este hecho hace que una misma unidad no pueda ser utilizada para leer ambos tipos de discos, aunque en la práctica, la mayoría de los fabricantes incorporan en sus unidades lectoras de DVD un segundo láser que permite la lectura del CD-ROM.


F) DVD GRABABLES Y REGRABABLES:Los discos DVD pueden ser de varios tipos, lo que obliga a que las

grabadoras y las lectoras sean compatibles con ellos.• DVD-R: Permiten una sola grabación y utilizan una tecnología similar

a los CD-ROM; su capacidad es de 4,7 GB por cara• DVD-RW: permiten ser grabados varias veces, con capacidad de 4,7

GB, existiendo discos de doble o de simple cara.• DVD+R: Discos de un solo uso, similar a los DVD-R pero, según sus

creadores, con más compatibilidad respecto a DVD-ROM y DVD-video convencionales

• DVD+RW: Discos regrabables similares a los DVD-RW, pero con la compatibilidad de los DVD+R.


G) CINTAS MAGNÉTICAS:Se llaman también Streamer y son capaces de almacenar gran cantidad

de información en cartuchos similares a un casete musical. Presentan el inconveniente de tener que pasarlas enteras, desde el principio hasta localizar la información que se necesite. En la actualidad, los streamer están siendo sustituidos por discos duros externos de tipo Handydrive, de reducido tamaño y alta capacidad, que se conectan a un puerto USB.


H) DISCOS MAGNETO-OPTICOS:Permiten almacenar la información mediante la técnica óptica pero los

datos pueden ser modificados y borrados gracias a la tecnología magnética.

La superficie de un disco magneto-óptico está constituida por una aleación de metal cristalino sobre una superficie de aluminio; ambas están situadas entre dos capas de plástico que las protegen.


I) DISPOSITIVOS DE ALMACENAMIENTO BASADOS EN MEMORIA FLASH:Estos dispositivos se extienden a Pendrive, tarjeta de memoria de

cámara fotográfica, etc. Su vida no es indefinida, se cifra entre 100000 y 1000000 las veces que se podrá grabar información en ella.


FUNCIONAMIENTO DE LA MEMORIA FLASH:Está constituida por celdas en las que se guarda la información que se

quiere almacenar. Cada celda es como un transistor convencional, pero con una puerta adicional que es la encargada de la carga de información. La memoria FLASH no es una memoria RAM, puesto que en ese caso necesitaría energía de forma permanente para no perder los datos.

La causa de que no sea perpetua está, sobre todo, en el desgaste que sufre cada celda al grabar y borrar su información. Otra curiosidad es que el borrado de información se realiza con un suministro elevado de corriente eléctrica, por lo que resulta un proceso lento.

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