Hardware

1º Bachillerato. TIC

Tema 2

Hardware © Paulino González González. IES As Lagoas (Ourense)

Datos e Información En la vida cotidiana, los términos datos e información se utilizan indistintamente, pero en informática conviene diferenciarlos. • Los datos son información codificada, lista para se introducida y procesada por un ordenador. • Los datos como tales carecen de significado y solo lo alcanzan cuando son interpretados.

Codificación binaria Los ordenadores codifican la información mediante dos dígitos: 0 y 1: codificación binaria. Está basada en el sistema de numeración binario, que utiliza los dígitos 0 y 1 para representar cualquier número. La razón de utilizar solo dos dígitos se debe a que todos los dispositivos de un ordenador trabajan con dos estados únicos: activado / desactivado, abierto / cerrado, pasa corriente / no pasa corriente, etc.

HARDWARE

Datos e Información Sistemas de numeración Un sistema de numeración es un conjunto de símbolos y reglas que permiten representar datos numéricos. La regla principal es que un mismo símbolo tiene distinto valor según la posición que ocupe. En el sistema de numeración decimal utilizados diez símbolos o dígitos (0, 1, 2, 3, …, 9). El valor de cada dígito esta asociado al de una potencia de base 10 (coincide con la cantidad de símbolos) y un exponente igual a la posición que ocupa el dígito. Así, por ejemplo, el valor del número 7483 se puede calcular como:

7x103 + 4x102 + 8x101 + 3x100 = 7483 El sistema de numeración binario utilizados tan solo dos dígitos o símbolos (0 y 1). El valor de cada dígito viene determinado por una potencia de base 2 y un exponente igual a la posición que ocupa el dígito. Así, por ejemplo, el valor del número binario 11011 sería:

1x24 + 1x23 + 0x22 + 1x21 + 1x20 = 16+8+0+2+1 = 27

HARDWARE

Datos e Información Conversión de un número del sistema decimal al binario y viceversa Para convertir un número del sistema decimal al binario hacemos sucesivas divisiones por 2 y colocamos los restos obtenidos y el último cociente tal como se indica a continuación:

58 (decimal) = 111010 (binario) El total de números que se pueden representar con n dígitos binarios será 2n. El proceso para convertir un número del sistema binario al decimal, será como se muestra a continuación:

100101 = 1x25 + 0x24 + 0x23 + 1x22 + 0x21 + 1x20 = 32+4+1 = 37 HARDWARE

Datos e Información Código ASCII Para codificar los distintos caracteres (letras, números y símbolos) en binario, se necesita una correspondencia entre cada caracter y un número binario y (código de caracteres). El código de caracteres más utilizado es el código ASCII (American Standard Code for Information Interchange). En él se asigna a cada carácter un número comprendido entre 0 y 255, para lo que necesitamos números binarios de 8 dígitos (28 = 256). Por ejemplo el carácter C tiene el código ASCII 67, y en los procesos informáticos se almacenará como 01000011. Los 32 primeros caracteres del código ASCII son de control (Intro, Delete, …) Desde el 127 al 255 son caracteres especiales (símbolos, caracteres particulares como la “ñ”, etc.) HARDWARE

Datos e Información Medidas de la información

bit byte

Es la unidad más pequeña de información en un ordenador. Corresponde a un dígito binario: 0 ó 1. Es un conjunto de 8 bits. En el código ASCII cada byte codifica a un caracter. Ej.: 01000001 (=65 en decimal) representa el carácter “A”

Múltiplos del byte 1 Kilobyte (KB)

210 bytes

1.024 bytes

1 Megabyte (MB)

210 KB = 220 bytes

1.048.576 bytes

1 Gigabyte (GB)

210 MB = 230 bytes

1.073.741.824 bytes

1 Terabyte (TB)

210 GB = 240 bytes

Mas de 1 billón de bytes

1 Petabyte (PB)

210 TB = 250 bytes

Mas de 1000 billones

1 Exabyte (EB)

210 PB = 250 bytes

Mas de 1 millón de billones de bytes HARDWARE

Arquitectura de Ordenadores HARDWARE

Conjunto de dispositivos físicos que integran el ordenador.

SOFTWARE

Conjunto de instrucciones (programas) que dirigen a los componentes del ordenador para procesar información.

HARDWARE

Arquitectura de Ordenadores Arquitectura básica Dispositivos de entrada

CPU Unidadad de control

Dispositivos de salida

Unidad artimético-lógica

Memoria Dispositivos de almacenamiento

CPU (Central Process Unit): Se encarga de procesar los datos Memoria: Almacena la información que se está procesando y los resultados. Dispositivos de Entrada y de Salida: Permiten el intercambio de datos con el exterior. Dispositivos de almacenamiento: Guardan la información de forma permanente. HARDWARE

Arquitectura de Ordenadores Dispositivos con arquitectura de ordenador

Teléfono móvil

Reproductores Multimedia

PDA (Personal Digital Assistant)

Dispositivos con arquitectura de ordenador

Navegadores GPS

Videoconsolas

HARDWARE

Arquitectura de Ordenadores Placa Base

La placa base, es la placa de circuitos impresos de un ordenador que sirve como medio de conexión entre el microprocesador, los circuitos electrónicos de soporte, las ranuras para conectar la memoria del sistema y las ranuras especiales (slots) que permiten la conexión de tarjetas adaptadoras adicionales. A esta placa se conectan, directamente o a través de ranuras de expansión, los demás componentes del ordenador: teclado, monitor, impresora, raton, etc. Las placas actuales traen incorporadas ciertas tarjetas de expansión como la de vídeo, sonido, tarjeta de red, etc.

Los buses son los canales por los que circula toda la información del ordenador, estando pre-sentes tanto en la placa base como en todos los dispositivos conectados al ordenador. Dependiendo del número de bits que puedan transmitirse simultáneamente tenemos buses de 8, 16, 32 ó 64 bits (ancho del bus). Los buses pueden transmitir datos, órdenes de control o las direcciones en las que deben leerse o escribirse los datos. HARDWARE

Arquitectura de Ordenadores El Microprocesador El microprocesador o CPU es el auténtico “cerebro” del ordenador. Es el encargado de realizar todas las operaciones de procesamiento de datos, y de controlar el funcionamiento de todos los dispositivos de ordenador. El microprocesador debe conocer tanto las instrucciones del proceso (proporcionadas por los programas) como los datos, que deben estar cargados en la memoria RAM. El resultado de procesar los datos lo envía también a la memoria RAM, desde donde se distribuye a los restantes dispositivos. Los componentes fundamentales del microprocesador son: La unidad de control, encargada de dirigir todas las operaciones con las instrucciones dadas por los programas. La unidad aritmético-lógica, que realiza las operaciones tanto aritméticas como lógicas. Una característica importante de los microprocesadores es su bus, que determina cuantos bits puede transmitir simultáneamente. En los mas modernos el bus es de 64 bits. HARDWARE

Arquitectura de Ordenadores El Chipset El chipset es un elemento fundamental en la placa base. Está constituido por un conjunto de chips que se encargan de controlar determinadas funciones del ordenador, como el control de la transferencia de datos entre el microprocesador y la memoria, y la gestión de los periféricos externos a través de los puertos de comunicaciones y de las ranuras de expansión. El chipset determina el tipo de microprocesador que se podrá utilizar en la placa base.

De la calidad y características del chipset dependerán: Obtener o no el máximo rendimiento del microprocesador. Las posibilidades de actualización del ordenador. El uso de ciertas tecnologías más avanzadas de memorias y periféricos.

HARDWARE

Arquitectura de Ordenadores El Reloj y la velocidad del ordenador El reloj del es un oscilador de cuarzo que se encarga de sincronizar las operaciones que se ralizan en la CPU y las operaciones de intercambio de datos con la memoria, buses de datos, etc. La velocidad de un ordenador se mide en hertzios (Hz), que equivale a un ciclo de reloj por segundo. En cada ciclo de reloj se realiza una operación elemental, y para realizar operaciones como una suma de datos, o una comparación son necesarias varias operaciones elementales, y por lo tanto varios ciclos de reloj.

1 Megahertzio (MHz) = 106 Hz 1 Gigahertzio (GHz) = 1000 MHz = 109 Hz La velocidad de un ordenador en su conjunto, no solo está determinada por la velocidad de la CPU, sino que también influyen las velocidades del bus, de la memoria RAM, etc.

HARDWARE

Arquitectura de Ordenadores La Memoria Memoria RAM (Random Access Memory): Es una memoria de acceso aleatorio en la que se almacenan los datos y las instrucciones para que los procese la CPU, así como los resultados de las operaciones realizadas. Es una memoria volátil, que se borra al apagar el ordenador.

Memoria ROM (Read Only Memory): Es sólo de lectura. Contine información grabada por el fabricante, que no desaparece al apagar el ordenador. Contiene la BIOS (Basic Input Output System), que contiene instrucciones para realizar el proceso de arranque y chequeo del equipo. También contiene datos técnicos de los componentes más elementales conectados en el sistema. Memoria caché: Es un tipo de memoria RAM mucho más rápida que la convencional. Está situada entre el microprocesador y la memoria RAM, y almacena los datos que se acaban de utilizar o que vayan a se utilizados por el microprocesador. La memoria caché de primer nivel está dentro del microprocesador y la de segundo nivel fuera. Memoria CMOS: Situada en un chip de la placa base almacena información del sistema: fecha y hora, y datos de configuración de periféricos no controlados por la BIOS. Es una memoria de tipo RAM, y está alimentada continuamente por una pila o un batería.

HARDWARE

Arquitectura de Ordenadores Conectores y puertos de comunicación Puertos Conectores

Ratón Serie

Teclado Firewire

Paralelo USB Infrarrojos

HARDWARE

Arquitectura de Ordenadores

Puertos de comunicación

Serie: Transmiten los datos en serie (1 bit detrás de otro). Son lentos. Permiten la conexión de dispositivos alejados de la CPU. Actualmente se utilizan en la conexión con aparatos tales como impresoras de tickets, lectores de tarjetas, básculas, etc. Paralelo: Transmiten los datos en paralelo (varios bits simultáneamente). Son más rápidos que los serie. Los cables de conexión deben ser cortos. Se utilizan en impresoras, controladores de systemas automáticos, etc. USB: Transmiten los datos en serie a gran velocidad. Permiten conectar hasta 127 dispositivos en cadena uno tras otro. Permiten conectar y desconectar dispositivos “en caliente”, es decir, sin necesidad de apagar el ordenador. La velocidad puede llegar hasta 480 Mbps (60 MBps). Firewire: También denominados puertos IEEE1394, o i.Link. Suelen utilizarse para transferir video. Tienen una velocidad similar a los USB. También pueden conectarse los dispositivos sin necesidad de apagar el ordenador. Infrarrojos: También denominados puertos IrDA. Conexiones sin cable. Se utilizan para conectar teléfonos móviles, PDAs, etc. La velocidad máxima es de 4 Mbps (0,5 MBps), y el alcance 1 metro HARDWARE

Arquitectura de Ordenadores Teclado Ratón

Escáner

Micrófono

Lectores de códigos de barras

Joystick

Dispositivos de entrada

Tabletas digitalizadoras

Lectores de bandas magnéticas Pantallas táctiles

Cámaras digitales HARDWARE

Arquitectura de Ordenadores Dispositivos de salida

Monitores

Impresoras

CRT (Convencionales)

Matriciales

Altavoces

Térmicas

LCD (De cristal líquido)

Plotters Láser

TFT (pantallas planas)

Chorro de tinta

HARDWARE

Arquitectura de Ordenadores Dispositivos de Almacenamiento Dispositivos de salia Los dispositivos de almacenamiento son dispositivos en entrada / salida. Dependiendo de la tecnología que utilicen para grabar la información se clasifican en: Magnéticos: La información se graba por la polarización de un material magnético. Ópticos: La información se graba utilizando tecnología óptica basada en un rayo laser. Magnético-ópticos: combinan las dos tecnologías anteriores Memoria flash: Utilizan chips de memoria

Magnético

Óptico

Magnético-Óptico

Memoria flash HARDWARE

Arquitectura de Ordenadores Dispositivos de Almacenamiento. Discos magnéticos Dispositivos Los discos magnéticos guardan la información en superficies (discos) de naturaleza magnética. Se basan en cambios en la polarización magnética de las partículas de su superficie, lo que permite de salia almacenar 0 y 1. Hay dos tipos de discos magnéticos: disco flexible ó diskettes, hoy prácticamente en desuso, y los discos duros, que constituyen el dispositivo de almacenamiento principal de los ordenadores.

Características de los discos duros Pueden almacenar grandes cantidades de información en espacios reducidos con el consiguiente bajo costo por byte almacenado. La información se guarda aunque se retire el suministro de corriente eléctrica. El acceso a la información es directo, al contrario de las cintas magnéticas que era secuencial. Son medios de almacenamiento “delicados”, pues pequeños golpes pueden estropearlos. Están formados por un conjunto de discos apilados con un eje común. Entre ellos están situadas las cabezas de lectura-escritura de manera que se pueden leer y escribir en las dos caras de cada disco. HARDWARE

Arquitectura de Ordenadores Dispositivos de Almacenamiento. Discos magnéticos Estructura de un disco magnéticoDispositivos de salia

Caras: Son las superficies superior e inferior de cada disco. Pistas (tracks): Son los círculos concéntricos en los que se divide cada cara del disco. Sectores: Son las divisiones que se hacen en cada pista. Todos los sectores de un disco contienen la misma capacidad. Cilindros: En los discos duros con varios discos el cilindro designa a los distintos conjuntos de pistas situados en la misma posición de cada disco. Antes de poder utilizar un disco magnético es necesario “formatearlos”. Esta operación divide el disco en las pistas y sectores en los que se almacenará la información.

En la actualidad existen distintos tipos de discos que se diferencian no solo en su capacidad, sino también en la tecnología que utilizan para transferir los datos. HARDWARE

Arquitectura de Ordenadores Dispositivos de Almacenamiento. Discos ópticos Un disco óptico es básicamente un disco de plástico lleno de marcas o huecos que un rayo laser puede leer. Cuantas mas marcas podamos hacer (y leer) en su superficie, mayor será la capacidad de datos que podremos almacenar en él.

Tipos de Discos Ópticos

Los datos de un disco óptico, ya sea un CD-ROM, un DVD o un disco Blu-Ray, están organizados a lo largo de una línea kilométrica enrollada en espiral. El tamaño y la distancia entre las marcas adyacentes son los factores que determinan la capacidad. El tipo de laser empleado y su longitud de onda dependen del tamaño de los datos, y esto es lo que impone un límite a la capacidad máxima de los discos. CD-ROM (Compact Disk – Read Only Memory): Contiene información que sólo puede ser leida. El disco se graba en origen. CD-R: Son discos vírgenes que se pueden grabar una sola vez el el ordenados. CD-RW (ReWritable): Se pueden borrar y volver a grabar muchas veces. DVD (Digital Video Disk): Semejantes a los CD-ROM pero con mucha mas capacidad, que se consigue aumentando la densidad de escritura y utilizando varias capas superpuestas. DVD-R y DVD-RW: Se pueden grabar sólo una vez o muchas borrándolos previamente. DVR+R y DVD+RW: Similares a los anteriores, pero con más compatibilidad respecto a los DVD-ROM de vídeo convencionales. HD DVD y Blue-Ray: Más capacidad que los DVD. Utilizan un tipo de laser distinto. HARDWARE

Arquitectura de Ordenadores Dispositivos de Almacenamiento. Memoria Flash Dispositivos Las memorias Flash son un tipo de memoria ROM que puede ser programado, borrado y reprogramado eléctricamente. Su uso se ha de salia generalizado a muchos dispositivos electrónicos, tales como cámaras fotográficas, teléfonos móviles, reproductores mp3, etc. Las características principales de estos dispositivos son: Su tamaño reducido y la ausencia de partes móviles. La posibilidad de ser regrabada muchas veces (entre 100.000 y 1.000.000 de veces). Velocidad de transferencia relativamente alta, aunque menor que los discos duros (30 MB/s) en las de última generación. Son bastante resistente a los golpes, y debido a que no lleva partes móviles, pueden estar sometidas a vibraciones mientras se utilizan, lo que las hace muy útilies en dispositivos móviles.

HARDWARE

Arquitectura de Ordenadores Dispositivos de Almacenamiento. Memoria Flash Dispositivos Las memorias Flash son un tipo de memoria ROM que puede ser programado, borrado y reprogramado eléctricamente. Su uso se ha de salia generalizado a muchos dispositivos electrónicos, tales como cámaras fotográficas, teléfonos móviles, reproductores mp3, etc. Las características principales de estos dispositivos son: Su tamaño reducido y la ausencia de partes móviles. La posibilidad de ser regrabada muchas veces (entre 100.000 y 1.000.000 de veces). Velocidad de transferencia relativamente alta, aunque menor que los discos duros (30 MB/s) en las de última generación. Son bastante resistente a los golpes, y debido a que no lleva partes móviles, pueden estar sometidas a vibraciones mientras se utilizan, lo que las hace muy útilies en dispositivos móviles.

HARDWARE

Arquitectura de Ordenadores Dispositivos de Comunicaciones. Redes Una red local o LAN (Local Area Network) es un conjunto de ordenadores conectados entre sí, con la finalidad de compartir recursos e información. Todos los ordenadores y dispositivos de una red están conectados físicamente mediante cable. La conexión del cable a cada ordenador se realiza a través de la tarjeta de red. Además es necesario que todos los ordenadores dispongan del software de red correspondiente. El protocolo (conjunto de normas) más utilizado en las LAN es el protocolo TCP/IP. En este tipo de redes, cada ordenador se identifica con una dirección IP (conjunto de cuatro números dentro de un rango específico), por ejemplo 69.54.91.144. Para conocer las características de la conexión de red de un ordenador con el sistema operativo Windows, podemos utilizar el comando ipconfig /all, tecleado en la ventana de lineas de comandos (inicio Æ ejecutar Æ cmd)

HARDWARE

Arquitectura de Ordenadores Dispositivos de Comunicaciones. Redes

Topología de una red

En general existen dos formas de conectar los ordenadores para formar una red local. Cada topología viene determinada por el tipo de cableado, la velocidad de transferencia y la seguridad de la red.

Red en anillo Es una red cerrada en la que todos los ordenadores están conectados a ella. La información circula por el anillo y cada ordenador la coge o deja pasar según sea el destinatario de la misma o no.

Red en estrella Los ordenadores está unidos a un dispositivo específico que puede ser de dos tipos: Concentrador o Hub: Actúa de puente entre todos los dispositivos conectados a él, reenviándole a todos ellos la información que recibe. Conmutador o Switch: Es capaz de identificar cada dispositivo conectado, y sólo reenvía la información al destinatario, lo que reduce mucho el tráfico de red. HARDWARE

Arquitectura de Ordenadores Dispositivos de Comunicaciones. Redes

Redes inalámbricas

En las redes inalámbricas o WIFI, las conexiones entre los ordenadores se realizan mendiante ondas electromagnéticas. Es necesario disponer de una estación base a la que se conectan los ordenadores mediante dichas ondas, y una tarjeta de red inalámbrica en cada ordenador. En este tipo de redes la seguridad es uno de sus puntos débiles, pues cualquier persona con un dispositivo con conexión WIFI podría conectarse a ellas. Existen una serie de protocolos de cifrado basados en claves para garantizar la seguridad y la privacidad de los datos.

HARDWARE