Unidad 1 Conceptos básicos

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¿Qué es hardware?

Concepto de hardware

Entendemos por hardware el conjunto de dispositivos físicos que integran un equipo informático. Es la parte tangible de una computadora, aquello que se puede tocar, a diferencia del software que es el componente lógico.

En una rápida analogía podríamos decir que mientras que el hardware es el cuerpo de una computadora, el software es su alma. Hardware y software interaccionan para poder llevar adelante todas las tareas.

Cómo trabaja una computadora

Una computadora no es más que una calculadora muy potente que realiza operaciones matemáticas entre números muy grandes a una alta velocidad. Cualquier tarea informática (escribir un documento, reproducir un video, imprimir un archivo, etc.) supone llevar a cabo cálculos entre números binarios de una manera rápida y eficiente.

En el sistema decimal contamos con diez cifras que van del 0 al 9. Es decir que con ellas podemos representar esos 10 valores. Para representar un valor por encima de 9 unidades debemos combinar dos cifras.

En el sistema binario solo contamos con dos cifras 0 y 1 para representar cualquier número. Al dígito binario, 0 o 1, se le llama bit, siendo este la mínima información del sistema. Por ejemplo: 11010 tiene 5 bits de longitud.

Con la combinación de unos y ceros se puede almacenar y procesar todo tipo de información (textos, imágenes, etc.).



Para hacernos una idea de cómo ocurre esto, pensemos en el proceso que debe llevar a cabo una persona para realizar un cálculo complejo sin ayuda de calculadoras u otros dispositivos electrónicos. Alguien nos proporciona dos números muy grandes y nos solicita que realicemos una determinada operación matemática entre ellos. Lo primero que debemos hacer, para no olvidar los números con los que debemos trabajar, es apuntar los mismos en una hoja de papel. Una vez que tenemos planteada la operación en el papel, claramente visible, procedemos a realizar mentalmente todos los cálculos necesarios, anotando cada resultado parcial en la hoja hasta obtener el resultado final, que también escribimos. Para finalizar, le decimos a quién nos solicitó la tarea, cuál es el resultado.

En este ejemplo, tenemos ya muchos de los elementos que son determinantes en un sistema informático. Los números y la operación solicitada son los datos de entrada. El papel donde consignamos dichos datos para no olvidarlos es lo que llamamos memoria de trabajo o memoria RAM. Nuestro cerebro, en donde se producen y gestionan los cálculos y procesos necesarios para arribar a un resultado, es el procesador. El resultado que comunicamos a nuestro interlocutor, finalmente, es el dato de salida.

RAM (Random Access Memory /Memoria de Acceso Aleatorio) es la memoria principal de trabajo. Todos

los datos con los que debe trabajar el procesador son almacenados en ella.

La computadora recibe del usuario datos con los cuales trabajar (inputs o datos de entrada). Esos datos, en espera de ser procesados se almacenan en la memoria de trabajo. De la memoria, el procesador toma los datos y realiza todas las operaciones lógicas y aritméticas requeridas. Los resultados (outputs o datos de salida) son almacenados en la memoria en espera de ser devueltos al usuario.

Datos de entrada

Datos de salida

INPUTS OUTPUTS

Procesos

Memoria RAMProcesador

Figura 1 - Esquema proceso de trabajo de un computador



Componentes de hardware

Del esquema que acabamos de analizar podemos ya visualizar cuáles son los componentes de hardware básicos de cualquier equipo informático:

Procesador

Es el dispositivo que se encarga de realizar todos los cálculos aritméticos y lógicos necesarios para llevar adelante las tareas.

Hay muchos elementos que influyen en el rendimiento de un procesador. Entre ellos debemos contemplar la velocidad a la que puede realizar las operaciones y la cantidad de núcleos que posee.

El procesador realiza sus tareas de manera síncrona, es decir, en base a un pulso de reloj que establece ciclos de trabajo. Es capaz de ejecutar un número determinado de instrucciones en cada ciclo de trabajo. La frecuencia del reloj se mide en hercios (Hz). Un hercio representa un ciclo de trabajo por segundo. Un megahercio (MHz) 1 millón de ciclos de trabajo por segundo. Cuanto mayor sea la frecuencia de reloj del procesador en Hz, mayor cantidad de tareas podrá realizar en menos tiempo.

Durante mucho tiempo, el rendimiento del procesador estuvo directamente asociado a su frecuencia de trabajo. Cada nuevo procesador que salía al mercado, trabajaba a una velocidad cada vez mayor. Esta situación acarreaba algunos problemas importantes, como por ejemplo el del sobrecalentamiento del equipo. Cuanto más rápido trabajaba el procesador mayor cantidad de calor liberaba por lo cual se requerían dispositivos de enfriamiento de mayor tamaño. Llegó un momento en el que ya no era viable fabricar procesadores más veloces. Los fabricantes debieron enfocarse hacia un cambio radical de tecnología. Este punto de inflexión dio origen de la tecnología multinúcleo.

Un procesador con varios núcleos es capaz de realizar mayor cantidad de tareas simultáneamente. De hecho funciona como si estuvieran trabajando muchos procesadores a la vez, tantos como núcleos tenga el equipo.

Figura 2 - Procesador Intel Celeron 2,66 Ghz

Figura 3 - Esquema procesador Intel quad-core

1 Hz = 1 ciclo de trabajo por segundo 1 MHz = 106 (1 millón) Hz1 GHz = 109 (mil millones) Hz

Cuanto mayor sea la frecuencia de reloj del procesador en Hz, mayor cantidad de tareas podrá realizar en menos tiempo.



Memoria RAM

Es la memoria principal de trabajo. Todos los datos con los que debe trabajar el procesador son almacenados en ella. Este tipo de memoria es más rápida que las otras, pero admite una menor capacidad. Por otro lado, la RAM es una memoria de tipo volátil, es decir que los datos almacenados necesitan de voltaje para mantenerse, por lo cual al apagar el equipo, los mismos se pierden.

En el caso de la memoria, al igual que el procesador, muchos factores influyen en su rendimiento, pero uno de los más destacados es el tamaño o capacidad de la misma, lo cual determina la cantidad de datos que puede almacenar en un momento dado.

Como mencionáramos antes un bit es la mínima información del sistema binario. 8 bits de información representan un byte. La capacidad de las memorias de trabajo o almacenamiento se miden de acuerdo a la cantidad de bytes que son capaces de almacenar.

Tarjeta gráfica/video

Una tarjeta gráfica, tarjeta de vídeo, placa de vídeo, tarjeta aceleradora de gráficos o adaptador de pantalla, es la encargada de procesar los datos provenientes del procesador y transformarlos en información comprensible y representable en un dispositivo de salida, como un monitor o televisor.

Uno de los momentos cruciales en la historia de este componente fue la aparición de los juegos 3D. Cada vez eran más realistas y se hizo necesaria una potencia de cálculo superior para jugar con fluidez. Los microprocesadores de ese entonces no estaban preparados para hacer frente a esa tarea y es allí donde la tarjeta gráfica se convirtió en la aliada perfecta para alivianar su trabajo.

Este componente es vital y sus características tienen una influencia enorme en la perfomance del equipo, máxime si consideramos que en la actualidad todas las tareas se gestionan desde interfaces gráficas cada vez más sofisticadas.

1 byte (1 B) = 8 bits

1024 B = 1 Kilobyte (1 KB)1024 KB = 1 Megabyte (1 MB)1024 MB = 1 Gigabyte (1GB)1024 GB = 1 Terabyte (1TB)

Figura 5 - Tarjeta gráfica/video

Figura 4 - Memorias RAM



La tarjeta gráfica puede estar integrada a la placa madre o conectarse a la misma como componente independiente. Cuentan con una unidad de procesamiento gráfico (GPU) que es un coprocesador dedicado al procesamiento de gráficos, para aligerar la carga de trabajo del procesador central en aplicaciones como los videojuegos y/o aplicaciones 3D interactivas.

Las tarjetas gráficas más eficientes disponen exclusivamente para sí memoria RAM (memoria gráfica de acceso aleatorio) pero también existen modelos de menor rendimiento que comparten la memoria RAM del equipo.

Tarjeta de red

Una tarjeta de red o adaptador de red es un componente que permite la comunicación con equipos conectados entre sí formando una red. Es común que los equipos ya tengan integrados adaptadores de red tanto Ethernet (red cableada) como Wi-Fi (red inalámbrica).

Ethernet es un estándar para redes de computadoras muy utilizado por su aceptable velocidad y bajo costo, define que tipo de cableado se permite y cuáles son las características de la señal que transporta. Admite distintas velocidades según el tipo de hardware utilizado, siendo las más comunes 10 Mbits/s y 100 Mbits/s (comúnmente denominadas Ethernet y Fast Ethernet respectivamente).

La conexión inalámbrica más habitual es la conocida como Wi-Fi. Wi-Fi es en realidad una marca de la Wi-Fi Alliance. Los dispositivos identificados con dicha marca son compatibles entre sí para interactuar en una red inalámbrica. Es decir que transmiten en la misma frecuencia y comparten los mismos protócolos; en términos sencillos, son capaces de entenderse porque hablan el mismo idioma.

La marca Wi-Fi cumple con el estándar 802.11 de la IEEE, siendo este el estándar que determina cómo deben comunicarse los equipos. Entonces si un dispositivo cumple con dicho estándar, aunque no esté identificado con la marca Wi-Fi, es compatible con ella.

Tenemos diferentes implementaciones del estándar 802.11.

Figura 6 - Tarjeta de red

GPU acrónimo de Graphics Processing Unit, que significa Unidad de Procesamiento Gráfico.

IEEE corresponde a la sigla del Institute of Electrical and Electronics Engineers (Instituto de Ingenieros en

Electricidad y Electrónica), una asociación técnico- profesional mundial dedicada a la estandarización.



Actualmente hay dispositivos que cumplen con 802.11b, 802.11g y 802.11n.

La diferencia entre ellas radica en la velocidad de transferencia que pueden desarrollar, siendo b la más lenta y n la más rápida. A su vez son compatibles entre sí, es decir, 802.11g es compatible con 802.11b, y 802.11n lo es con 802.11g así como con 802.11b. Cuando un dispositivo de red más veloz "dialoga" con uno más lento, el primero trabaja a la velocidad del último.

Periféricos de Entrada

Son todos los dispositivos que nos permiten ingresar información o datos a la computadora. Por ejemplo: teclado, mouse, touchpad, micrófono, escáner, etc.

Periféricos de Salida

Son aquellos dispositivos a través de los cuales podemos acceder a la información procesada por la computadora. Por ejemplo: monitor, parlantes, impresora, etc.

Periféricos de Almacenamiento

Son los dispositivos que permiten almacenar datos e información. A diferencia de la memoria principal de trabajo, los datos almacenados en estos dispositivos no se borran al apagar el equipo. El acceso a estos datos suele ser más lento. La capacidad de los dispositivos de almacenamiento se mide en bytes y sus múltiplos, al igual que en el caso de la RAM.

En lo que refiere a dispositivos de almacenamiento interno o fijo, es decir los que están integrados al cuerpo del equipo (para diferenciarlos de los removibles, como pendrives y tarjetas de memoria SD), actualmente tenemos disponibles dos tipos principales: discos duros (HDD) y memorias flash (SSD).

Un disco duro (hard disk drive o HDD) es un dispositivo de almacenamiento consistente en una serie de discos magnéticos que trabajan conjuntamente, en los que se graban datos y se accede a los mismos a través de cabezas lectoras.Figura 8 - Disco duro (HDD)

Cuando un dispositivo de red más veloz "dialoga" con uno más lento, el primero trabaja a la velocidad del último.

Figura 7 - Perifericos de entrada y salida



Una unidad de estado sólido (solid state drive o SSD) es un dispositivo de almacenamiento de datos que usa una memoria no volátil, como la memoria flash, para almacenar datos, en lugar de los platos giratorios magnéticos encontrados en los discos duros convencionales.

Los SSD basados en memoria flash consisten en una serie de chips integrados que pueden ser borrados y re-programados eléctricamente. A diferencia del disco duro, es un dispositivo puramente electrónico, es decir que no tiene piezas mecánicas o móviles. Por esta razón se utilizan preferentemente en equipos informáticos portables (laptops), pues estos dispositivos no son sensibles al movimiento, vibración o golpes (ver Figura 9).

Figura 9 - Chasis abierto de un disco duro tradicional (izquierda) y de un dispositivo SSD (derecha).

Figura 10 - Puertos y conectores

USB

RJ-45

VGA Mini-jack

Impresora

Puertos y conectores

Un puerto es un conector que permite comunicar un periférico con la placa madre. Los periféricos que adquirimos en el mercado vienen diseñados para un tipo específico de puerto. Antes de adquirirlos debemos verificar que nuestra computadora posea dicha tecnología de conexión.

Veamos algunos de los puertos y conectores más comunes en las computadoras actuales:

USB (Universal Serial Bus)Es este, sin dudas, el puerto más utilizado hoy en día y el que permite la conexión de la mayor gama de dispositivos, de allí su pretensión de ser "universal".

SSD (acrónimo de Solid-State Drive). Al no tener piezas móviles, una unidad de estado sólido reduce

drásticamente el tiempo de búsqueda, latencia y otros, diferenciándose así de los discos duros.



Entre los periféricos disponibles que conectan con este puerto tenemos: teclado, mouse, cámaras (fotos, video, web), teléfonos celulares, pendrives, discos externos, impresoras, escáneres, etc. Aparte de permitir la transferencia de datos desde y hacia la placa, también alimenta eléctricamente al dispositivo conectado. Por esta razón, es posible realizar la carga de la batería interna de algunos dispositivos como cámaras, celulares, mp3, etc.

HDMI Es un puerto capaz de transmitir de manera simultánea videos de alta definición, así como varios canales de audio y otros datos de apoyo.

VGAEs el conector de la tarjeta de video. Permite conectar un monitor secundario, una pantalla, o un proyector.

RJ-45Es el conector de la tarjeta de red cableada o Ethernet. Permite conectar a una red de área local cableada, o a una conexión a Internet de tipo ADSL (banda ancha).

Una red de área local está compuesta por una serie de computadoras y otros dispositivos de red, conectados entre sí, que pueden compartir archivos y periféricos. Esta red puede tener salida a internet a través de una puerta de enlace (típicamente un router).

Mini-jackSon una serie de conectores pertenecientes a la tarjeta de sonido. Dependiendo de las características de cada computadora podemos tener más o menos conectores mini-jack para diferentes dispositivos, pero en todos los casos encontramos por lo menos dos: uno verde/negro (parlantes externos o auriculares ) y otro rosado (micrófono).

Placa madre

Todos los componentes se encuentran, o bien integrados o bien conectados a un único circuito llamado placa madre, placa base o motherboard. En los casos que vimos más arriba, el procesador, la memoria RAM y otros componentes necesarios (tarjeta gráfica, tarjeta de red, tarjeta de sonido, etc.) se encuentran integrados a la placa.

Figura 12 - Conectores mini-jack

Figura 11 - Conectores

USB RJ-45 VGA Impresora

HDMI o High-Definition Multimedia Interface (Interfaz multimedia de alta definición).



Figura 13 - Placa madre XO 1.0

Puerto USB

Puerto USB

Memoria RAMDDR SDRAM

64 MB c/uno

Procesador AMD LX700

433 MHzAdaptador de

red inalámbrica

Puerto USB

Conector estéreomicrophone-jack

Conector estéreoaudio-jack

Slot tarjeta SD Memoria flash NAND 1GB

Conector de energía

En el caso de los dispositivos de almacenamiento extraíbles, así como en los periféricos en general, estos se encuentran conectados a la placa a través de puertos de entrada y/o salida.

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