UNIDA 3- HARDWARE COMPUTACIONAL

UNIDAD III

HARDWARE COMPUTACIONAL

3.1 CONCEPTO DE HARDWARE.

La palabra hardware se refiere a las partes físicas tangibles de un sistema informático; sus componentes eléctricos, electrónicos, electromecánicos, mecánicos. Cables, gabinetes o cajas, periféricos de todo tipo y cualquier otro elemento físico involucrado componen el hardware; contrariamente, el soporte lógico e intangible es el llamado software.

El término es propio del idioma inglés, su traducción al español no tiene un significado acorde, por tal motivo se lo ha adoptado tal cual es y suena. La Real Academia Española lo define como «Conjunto de los componentes que integran la parte material de una computadora».² El término, aunque sea lo más común, no solamente se aplica a las computadoras, también un robot, un teléfono móvil, una cámara fotográfica, un reproductor multimedia o cualquier otro electrónico que procese datos posee hardware (y software). La historia del hardware de computador se puede clasificar en cuatro generaciones, cada una caracterizada por un cambio tecnológico de importancia. Una primera delimitación podría hacerse entre hardware básico, como el estrictamente necesario para el funcionamiento normal del equipo, y el complementario, como el que realiza funciones específicas.

Un sistema informático se compone de una unidad central de procesamiento (UCP o CPU), encargada de procesar los datos, uno o varios periféricos de entrada, los que permiten el ingreso de la información y uno o varios periféricos de salida, que posibilitan dar salida (normalmente en forma visual o auditiva) a los datos procesados. Su abreviatura es Hw.

Historia del hardware

La clasificación evolucionista 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 distinguir las nuevas generaciones, ya que los cambios han sido graduales y existe cierta continuidad en las tecnologías usadas. En principio, se pueden distinguir:

·         1. ª Generación (1945-1956): electrónica implementada con tubos de vacío. Fueron las primeras máquinas que desplazaron los componentes electromecánicos (relés).

·         2. ª 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.

·         3. ª Generación (1964-hoy): electrónica basada en circuitos integrados. Esta tecnología permitió integrar cientos de transistores y otros componentes electrónicos en un único circuito integrado impreso en una pastilla de silicio. Las computadoras redujeron así considerablemente su costo, consumo y tamaño, incrementándose su capacidad, velocidad y fiabilidad, hasta producir máquinas como las que existen en la actualidad.

·         4. Generación (futuro): probablemente se originará cuando los circuitos de silicio, integrados a alta escala, sean reemplazados por un nuevo tipo de material o tecnología.

La aparición del microprocesador marca un hito de relevancia, y para muchos autores constituye el inicio de la cuarta generación. A diferencia de los cambios tecnológicos 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, 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 (very large scale integration), 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 (medium scale integration) aún coexistían exitosamente hasta bien entrados los 90.

3.2 UNIDADES DE INFORMACION Y PROCESAMIENTO:

3.2.1 FUNDAMENTOS DE BITS, BYTES Y MULTIPLOS DE BYTES.

1.   BITS: Bit es el acrónimo de Binary digit (o sea de ‘dígito binario’, en español denominado como bit, y en menor medida como bitio). Un bit es un dígito del sistema de numeración binario. La capacidad de almacenamiento de una memoria digital también se mide en bits, pues esta palabra tiene varias acepciones.²

Lo usual es que un registro digital u otras memorias digitales vinculadas con la computación y/o con las telecomunicaciones, tengan una capacidad de representación de informaciones de por ejemplo 8 bits, o 16bits, o 32 bits, o 64 bits, etc; una memoria binaria tiene una capacidad efectiva de representación de un bit.

Mientras que en el sistema de numeración decimal se usan diez dígitos (diez símbolos), en el binario se usan solo dos dígitos, el 0 y el 1. Un bit o dígito binario puede representar uno de esos dos valores: 0 o 1.

Se puede imaginar un bit como una bombilla que puede estar en uno de los siguientes dos estados:

Apagada o encendida 

El bit es la unidad mínima de información empleada en informática, en cualquier dispositivo digital, o en la teoría de la información. Con él, podemos representar dos valores cualesquiera, como verdadero o falso, abierto o cerrado, blanco o negro, norte o sur, masculino o femenino, rojo o azul, etc. Basta con asignar uno de esos valores al estado de "apagado" (0), y el otro al estado de "encendido" (1).

2.   BYTES: Byte proviene de bite (en inglés "mordisco"), como la cantidad más pequeña de datos que un ordenador podía "morder" a la vez. El cambio de letra no solo redujo la posibilidad de confundirlo con bit, sino que también era consistente con la afición de los primeros científicos en computación en crear palabras y cambiar letras. Sin embargo, en los años 1960, en el Departamento de Educación de IBM del Reino Unido se enseñaba que un bit era un Binary digIT y un byte era un BinarY TuplE. Un byte también se conocía como "un byte de 8 bits", reforzando la noción de que era una tupla de n bits y que se permitían otros tamaños.

1.  Es una secuencia contigua de bits en un flujo de datos serie, como en comunicaciones por módem o satélite, o desde un cabezal de disco duro, y es la unidad de datos más pequeña con significado. Estos bytes pueden incluir bits de inicio, parada o paridad, y según los casos, podrían contener de 7 a 12 bits, para así contemplar todas las posibilidades del código ASCII de 7 bits, o de extensiones de dicho código.

Es un tipo de datos o un sinónimo en ciertos lenguajes de programación. En el lenguaje C por ejemplo, se define byte como la "unidad de datos de almacenamiento direcciónale lo suficientemente grande como para albergar cualquier miembro del juego de caracteres básico del entorno de ejecución" (cláusula 3.6 del C estándar). En C, el tipo de datos unsigned char es tal que al menos debe ser capaz de representar 256 valores distintos (cláusula 5.2.4.2.1). La primitiva de Java byte está siempre definida con 8 bits siendo un tipo de datos con signo, tomando valores entre –128 y 127.

·        MULTIPLOS DE BYTES: Los prefijos utilizados para los múltiplos del byte normalmente son los mismos que los prefijos del SI, también se utilizan los prefijos binarios, pero existen diferencias entre ellos, ya que según el tipo de prefijo utilizado los bytes resultantes tienen valores diferentes.

Esto se debe a que los prefijos del SI se basan en base 10 (sistema decimal), y los prefijos binarios se basan en base 2 (sistema binario), por ejemplo:

kibibyte = 1024 B = 2¹⁰ bytes.

Kilobyte = 1000 B = 10³ bytes                                                                                                                                                                               

3.2.2 HERTZ Y MULTIPLOS HERTZ.

·        HERTZ: La unidad de frecuencia del Sistema Internacional de Unidades es conocida como Hertz o Hercio en castellano. Está íntimamente relacionada con la propagación de las ondas electromagnéticas, descubierta por el físico Heinrich Rudolf Hertz, de quien obtiene su nombre.

El Hertz es utilizado mundialmente como elemento de referencia para medir la frecuencia de las unidades de tiempo en diferentes áreas y campos científicos siempre que se hable de eventos periódicos. Normalmente, el Hertz está asociado con la medición de las ondas de radio y de audio en las cuales un Hertz es equivalente a un ciclo por segundo, entendiendo por ciclo entonces cualquier evento periódico o repetitivo. El Hertz es una unidad prefijada que sin embargo no tiene una cifra específica. Sólo significa un ciclo por segundo, y sus múltiplos pueden ser kilohertz, 10 Hz al cubo, megahertz, 10 Hz a la sexta potencia, gigahertz, 10 Hz a la novena potencia, o terahertz, 10 HZ a la doceava potencia.

·        MULTIPLOS HERTZ: A continuación una tabla de los múltiplos y submúltiplos del SI (Sistema Internacional de Unidades). Esta unidad del Sistema Internacional es nombrada así en honor a Heinrich Rudolf Hertz. En las unidades del SI cuyo nombre proviene del nombre propio de una persona, la primera letra del símbolo se escribe con mayúscula (Hz), en tanto que su nombre siempre empieza con una letra minúscula (hercio), salvo en el caso de que inicie una frase o un título.

3.2.3 ESTANDARES DE CODIFICACION.

Un estándar de codificación completo comprende todos los aspectos de la generación de código. Si bien los programadores deben implementar un estándar de forma prudente, éste debe tender siempre a lo práctico. Un código fuente completo debe reflejar un estilo armonioso, como si un único programador hubiera escrito todo el código de una sola vez. Al comenzar un proyecto de software, establezca un estándar de codificación para asegurarse de que todos los programadores del proyecto trabajen de forma coordinada. Cuando el proyecto de software incorpore código fuente previo, o bien cuando realice el mantenimiento de un sistema de software creado anteriormente, el estándar de codificación debería establecer cómo operar con la base de código existente.

La legibilidad del código fuente repercute directamente en lo bien que un programador comprende un sistema de software. La mantenibilidad del código es la facilidad con que el sistema de software puede modificarse para añadirle nuevas características, modificar las ya existentes, depurar errores, o mejorar el rendimiento. Aunque la legibilidad y la mantenibilidad son el resultado de muchos factores, una faceta del desarrollo de software en la que todos los programadores influyen especialmente es en la técnica de codificación. El mejor método para asegurarse de que un equipo de programadores mantenga un código de calidad es establecer un estándar de codificación sobre el que se efectuarán luego revisiones del código de rutinas.

Usar técnicas de codificación sólidas y realizar buenas prácticas de programación con vistas a generar un código de alta calidad es de gran importancia para la calidad del software y para obtener un buen rendimiento. Además, si se aplica de forma continuada un estándar de codificación bien definido, se utilizan técnicas de programación apropiadas, y, posteriormente, se efectúan revisiones del código de rutinas, caben muchas posibilidades de que un proyecto de software se convierta en un sistema de software fácil de comprender y de mantener.

Aunque el propósito principal para llevar a cabo revisiones del código a lo largo de todo el desarrollo es localizar defectos en el mismo, las revisiones también pueden afianzar los estándares de codificación de manera uniforme. La adopción de un estándar de codificación sólo es viable si se sigue desde el principio hasta el final del proyecto de software. No es práctico, ni prudente, imponer un estándar de codificación una vez iniciado el trabajo.

3.3 CLASIFICACION DE HARDWARE TIPICO DE UNA PC HOY DIA:

3.4.1 DISPOSITIVOS DE ENTRADAS: Un dispositivo de entrada es cualquier periférico (dispositivo del equipamiento del hardware de computadora) utilizado para proporcionar datos y señales de control a un sistema de procesamiento de información.

 

3.4.2 DISPOSITIVOS DE SALIDA: Los dispositivos de salida son aquellos que reciben información de la computadora, su función es eminentemente receptora y por ende están imposibilitados para enviar información. Entre los dispositivos de salida más conocidos están: la impresora (matriz, cadena, margarita, láser o de chorro de tinta), el delineador (plotter), la grabadora de cinta magnética o de discos magnéticos y la pantalla o monitor.

 

3.4.3 CABINA DEL SISTEMA CASE: son diversas aplicaciones informáticas o programas informáticos destinadas a aumentar la productividad en el desarrollo de software reduciendo el costo de las mismas en términos de tiempo y de dinero.

Estas herramientas pueden ayudar en todos los aspectos del ciclo de vida de desarrollo del software en tareas como el proceso de realizar un diseño del proyecto, cálculo de costos, implementación de parte del có digo automáticamente con el diseño dado, compilación automática, documentación o detección de errores entre otras. Ya en los años 70 un proyecto llamado ISDOS diseñó un lenguaje y por lo tanto un producto que analizaba la relación existente entre los requisitos de un problema y las necesidades que estos generaban, el lenguaje en cuestión se denominaba PSL (Problem Statement Language) y la aplicación que ayudaba a buscar las necesidades de los diseñadores PSA (Problem Statement Analyzer).

Aunque ésos son los inicios de las herramientas informáticas que ayudan a crear nuevos proyectos informáticos, la primera herramienta CASE fue Excelerator que salió a la luz en el año 1984 y trabajaba bajo una plataforma PC.

3.4.3.1 FUENTE DE ENERGÍA:
En electrónica, la fuente de alimentación o fuente de poder es el dispositivo que convierte la corriente alterna (CA), en una o varias corrientes continuas (CC), que alimentan los distintos circuitos del aparato electrónico al que se conecta (computadora, televisor, impresora, router, etc.).¹

En inglés se conoce como power supply unit (PSU), que literalmente traducido significa: unidad de fuente de alimentación, refiriéndose a la fuente de energía eléctrica

 

3.4.3.2 DISPOSITIVOS DE ALMACENAMIENTO SECUNDARIO: El almacenamiento secundario es un medio de almacenamiento definitivo (no volátil como el de la memoria RAM). Básicamente, los dispositivos de almacenamiento secundario utilizan dos técnicas para almacenar los datos

§  El almacenamiento Magnético.

§  El almacenamiento Óptico.

Dispositivos de almacenamiento magnético

1.   Discos Flexibles

2.   Discos Duros

3.   Cintas Magnéticas o Cartuchos.

ALMACENAMIENTO ÓPTICO

La necesidad de mayores capacidades de almacenamiento han llevado a los fabricantes de hardware a una búsqueda continua de medios de almacenamiento alternativos y cuando no hay opciones, a mejorar tecnologías disponibles y desarrollar nuevas.

Las técnicas de almacenamiento óptico hacen posible el uso de la localización precisa mediante rayos láser.

Leer información de un medio óptico es una tarea relativamente fácil, escribirla es otro asunto. El problema es la dificultad para modificar la superficie de un medio óptico, ya que los medios ópticos perforan físicamente la superficie para reflejar o dispersar la luz del láser.

Existe gran variedad de dispositivos de almacenamiento secundario, a estos también se les conoce como memoria secundaria, ya que en ellos se puede almacenar cualquier tipo de información.

Los principales dispositivos de almacenamiento óptico son:

1.   CD ROM.- CD Read Only Memory

2.   WORM.- Write Once, Read Many

Los dispositivitos de almacenamiento secundario más populares son El disco duro, El Floppy disk (o disquete) y el CD-ROM.

Además de estos tres dispositivos, existen algunos más, que por su capacidad y velocidad de acceso están reemplazando a estos, sobre todos al disquete que es mucho más lento y de menos capacidad que todos.

Como se puede observar casi todos los dispositivos de almacenamiento secundario están compuestos de unidades de disco (Disco Duro, Disquete, CD).

Las unidades de disco son dispositivos electromecánicos que leen y/o escriben en discos. Los principales componentes de una unidad de disco incluyen un eje sobre el que va montado el disco, un motor que lo hace girar cuando la unidad está en funcionamiento, uno o más cabezales de lectura/escritura, un segundo motor que sitúa dichos cabezales sobre el disco, y un circuito controlador que sincroniza las actividades de lectura/escritura y transmite la información hacia y desde el ordenador o computadora. Los tipos de unidad de disco más comunes son las disqueteras, o unidades de discos flexibles, los discos duros y los lectores de disco compacto.

ALMACENAMIENTO MAGNÉTICO

Discos Duros

Un disco duro generalmente consiste de varios platos o laminas. Cada plato requiere dos cabezas de lectura/escritura, una para cada lado. Todas las cabezas de lectura/escritura están unidas a un brazo de acceso para que no se muevan independientemente.

Las láminas circulares, están recubiertas de un material que posibilita la grabación magnética de datos. Un disco duro normal gira a una velocidad de 3.600 revoluciones por minuto y las cabezas de lectura y escritura se mueven en la superficie del disco sobre una burbuja de aire de una profundidad de 10 a 25 millonésimas de pulgada. El disco duro va sellado para evitar la interferencia de partículas en la mínima distancia que existe entre las cabezas y el disco.

Los discos duros proporcionan un acceso más rápido a los datos que los discos flexibles y pueden almacenar mucha más información, en general el acceso a los datos en un disco duro depende de la posición en donde se encuentre la cabeza y el punto donde se localiza la información.

Al ser las láminas rígidas, pueden superponerse unas sobre otras, de modo que una unidad de disco duro puede tener acceso a más de una de ellas.

La mayoría de los discos duros tienen de dos a ocho láminas. Actualmente, los tamaños son del orden de varios Gigabytes (de 8 a 30), su tiempo medio de acceso es muy bajo (algo menos de 20 milisegundos) y su velocidad de transferencia es tan alta que deben girar a más de 4.000 rpm.

Disquetes

Hasta hace poco los disquetes eran flexibles y algo grandes, 5,25 pulgadas de ancho y con capacidad de 360 Kb, lo que hizo que desaparecieran rápidamente. En la actualidad son más pequeños (3,5 pulgadas), algo más rígidos y con capacidad de 1 ,44 Mb. Aunque son unos dispositivos poco fiables, ya que les afecta la temperatura, el polvo, los golpes y los campos magnéticos, se siguen utilizando en nuestros días.

Se le llama flexible porque su material lo permite (por lo menos los de 5 pulgadas 1/4). A diferencia de la mayoría de los discos duros, los discos flexibles (llamados floppies o diskettes) son portátiles, porque pueden removerse de la unidad de discos.

Las unidades de discos se denominan unidades flexibles. Los discos flexibles son de acceso más lento que el de los discos duros, tienen menos capacidad, pero también son mucho más baratos, y principalmente, son portátiles.

Unidades de cintas

Las cintas magnéticas, consideradas también como de almacenamiento secundario, son utilizadas principalmente como medio de respaldo para discos duros. Estas tienen un medio de acceso únicamente secuencial, de ahí su conveniencia sólo para respaldos de discos duros.

CD-ROM

Medio de almacenamiento del cual se leen datos y sobre el cual se escribe con láser. Los discos ópticos pueden guardar mucha más información (hasta 6 Gigabytes -6 billones de bytes) que los medios magnéticos, como discos duros y flexibles. Existen 3 tipos básicos diferentes de discos ópticos.

CD-ROM: Como los CDs de audio, los CD-ROMs incluyen datos ya grabados en ellos. La información es permanente y puede leerse cualquier número de veces, pero los CD-ROMs no pueden ser modificados.

WORM: (write-once, read many / una escritura, muchas lecturas): Con una unidad de discos WORM, se pueden grabar datos a un disco WORM, pero solo una vez. Después de eso el disco WORM se comporta igual que un CD-ROM.

Borrable: Discos ópticos que pueden borrarse y cargarse con datos nuevos, como discos magnéticos. Estos se denominan generalmente como discos EO (erasable optical /borrable óptico).

Estas tres tecnologías no son compatibles entre sí, cada una requiere un tipo diferente de disco y unidad de lectura. Incluso dentro de la misma categoría, hay varios formatos distintos, aunque los CD-ROMs están relativamente estandarizados.

OTRAS UNIDADES DE ALMACENAMIENTO SECUNDARIO

SuperDisk

SuperDisk y SuperDisk Drive es el nombre comercial del disco y la unidad de discos de la compañía Imation que utilizan la tecnología LS-120 (LS de Laser Servo), esta tecnología permite que en un disco especial de 3" pulgadas se pueda almacenar hasta 120 MB (83 discos de 1.44 MB) y al mismo tiempo el SuperDisk Drive soporta el uso de los discos de 3 y media pulgadas de 720 KB y 1.44 MB pero con una rapidez superior en cuanto a Lectura/Escritura que el drive común.

Este Drive se conecta externamente al puerto paralelo (puerto usado comúnmente para la impresora, lo que lo hace portátil) y está actualmente disponible solo para las IBM PC que posean un procesador 80486 o superior y trabaja bajo Windows 3.1x, Windows 95, Windows NT y próximamente habrá soporte para OS/2 y UNIX.

Puede usarse como unidad de arranque si esta lista la unidad LS-120 y el BIOS de tu equipo es el adecuado, posees la tarjeta FloppyMax o tienes una tarjeta madre lista para la tecnología LS-120, la cual se dice podría reemplazar las actuales unidades.

Los Discos convencionales que se usen en esta tecnología de preferencia deben estar preformateados, ya que si se formatean en la tecnología LS-120 no podrán usarse en las unidades convencionales.

Iomega Zip es el nombre comercial del dispositivo de la compañía Iomega. Este dispositivo en verdad ha tenido gran aceptación por su tamaño, peso reducido y rápida instalación (conexión al puerto paralelo y reconocimiento por un manejador especial) lo hacen ideal como unidad movible, además sus discos de solo una libra están disponibles en formatos de 25 MB y 100 MB (70 discos de 1.44 MB), estos discos son un poco más grandes y gruesos que un disco de 3" pulgadas pero son muy fáciles de transportar.

La unidad Iomega Zip está disponible para el puerto paralelo y SCSI. Puede trabajar bajo DOS, Windows 3.1x, Windows 95 y Windows NT.

Iomega Jaz

También es un dispositivo de la compañía Iomega, es muy similar a la unidad Iomega Zip solo que sus discos soportan hasta 1 GB. Esta disponible para SCSI y puerto paralelo, además trabaja bajo DOS, Windows 3.1x, Windows 95, Windows NT, Mac OS y OS/2.

El DVD (Digital Vaporeware Disc, Digital Vídeo Disc o Digital Versatile Disc) es una genialidad, de hecho es lo más nuevo en cuanto a dispositivos de almacenamiento secundario. Se ha hablado mucho del DVD y se piensa que su uso es exclusivo para audio y video, pero aquí hay algunas características que te harán ver que DVD es un dispositivo con gran aplicación en cuanto a almacenamientos de datos en general, es más, se le considera como la unificación de aplicaciones de audio, video, juegos y datos ya que estas estarán disponibles para una sola unidad y disco, es por eso de DVD tiene distintas interpretaciones, todas ellas haciendo referencia a sus capacidades.

DVD es a grandes rasgos parecido a un CD convencional que varía en tamaño y su capacidad va desde 4.7 GB en formato sencillo (7 veces más que un CD-ROM convencional de 650 MB).

La gran capacidad de almacenamiento que tiene se debe entre otras cosas a que el disco posee por cada cara dos capas, una clara y la otra opaca. Cuando se utilizan el formato dos capas de una sola cara DVD almacena hasta 8.5 GB (13 CDs).

Para tener acceso a la otra cara del disco al igual que los discos LP antiguos estos deben voltearse manualmente, al hacerlo podemos tener capacidad de almacenamiento de 9.4 GB si se utiliza el formato de solo una capa por cara, pero si se utiliza el formato de dos capas de ambas caras la capacidad aumenta hasta 17 GB (26 CD-ROMs). Otra razón de la gran capacidad es el tamaño de las pistas y los pits (marcas para guardar la información), ya que DVD tiene más, utiliza un láser de onda más corta.

Toda unidad DVD permite leer cualquier formato, incluso se pueden utilizar los CDs convencionales de datos y CDs de sonido, ya que utiliza una estructura de directorio y de archivo basada en una norma llamada Sistema Universal de Archivos, así que no importa el propósito para el cual se utilice.

Inicialmente DVD fue creado para uso PC y existen dos clases de unidades DVD para utilizarse en dicho propósito: DVD-ROM (ya disponible) en las cuales se puede escribir solo una vez y DVD-RAM (venta muy próxima) en las cuales se permite escribir y leer como cualquier disco duro o flexible. Lo que no ofrecen las unidades DVD es la capacidad de reescribir CDs típicos regrabables.

En otras aplicaciones están disponibles DVD-Audio (el más barato) y DVD-Vídeo, que serán el equivalente a CD y su reproductor y video y VCR.

De hecho se piensa que DVD-Vídeo pueda reemplazar a las VCRs convencionales, ya que se pueden almacenar hasta 133 minutos de Video MPEG-2, 4.1 canales de Sonido Dolby Sorround, subtítulos en 32 idiomas distintos y 8 idiomas distintos en sonido, versiones interactivas que permitan varios finales, distintos ángulos de cámara, además de la larga duración y poco deterioro de los discos.

3.4.3.3 TARJETA MADRE- MOTHER BOARD.

La placa base, también conocida como placa madre o placa principal (motherboard o mainboard en inglés), es una tarjeta de circuito impreso a la que se conectan los componentes que constituyen la computadora.

Es una parte fundamental para montar cualquier computadora personal de escritorio o portátil. Tiene instalados una serie de circuitos integrados, entre los que se encuentra el circuito integrado auxiliar (chipset), que sirve como centro de conexión entre el microprocesador (CPU), la memoria de acceso aleatorio (RAM), las ranuras de expansión y otros dispositivos.

Va instalada dentro de una carcasa o gabinete que por lo general está hecha de chapa y tiene un panel para conectar dispositivos externos y muchos conectores internos y zócalos para instalar componentes internos.

La placa madre, además incluye un firmware llamado BIOS, que le permite realizar las funcionalidades básicas, como pruebas de los dispositivos, vídeo y manejo del teclado, reconocimiento de dispositivos y carga del sistema operativo

3.4.3.3.1 UNIDAD CENTRAL DE PROCESAMIENTO (CPU).

La unidad central de procesamiento o unidad de procesamiento central (conocida por las siglas CPU, del inglés: central processing unit), es el hardware dentro de una computadora u otros dispositivos programables, que interpreta  las instrucciones de un programa informático mediante la realización de las operaciones básicas aritméticas, lógicas y de entrada/salida del sistema. El término, y su acrónimo, han estado en uso en la industria de la Informática por lo menos desde el principio de los años 1960.¹ La forma, el diseño de CPU y la implementación de las CPU ha cambiado drásticamente desde los primeros ejemplos, pero su operación fundamental sigue siendo la misma.

Una computadora puede tener más de una CPU; esto se llama multiprocesamiento. Todas las CPU modernas son microprocesadores, lo que significa que contienen un solo circuito integrado (chip). Algunos circuitos integrados pueden contener varias CPU en un solo chip; estos son denominados procesadores multinúcleo. Un circuito integrado que contiene una CPU también puede contener los dispositivos periféricos, y otros componentes de un sistema informático; a esto se llama un sistema en un chip (SoC).

Dos componentes típicos de una CPU son la unidad aritmético lógica (ALU), que realiza operaciones aritméticas y lógicas, y la unidad de control (CU), que extrae instrucciones de la memoria, las decodifica y las ejecuta, llamando a la ALU cuando sea necesario.

No todos los sistemas computacionales se basan en una unidad central de procesamiento. Una matriz de procesador o procesador vectorial tiene múltiples elementos cómputo paralelo, sin una unidad considerada el "centro". En el modelo de computación distribuido, se resuelven problemas mediante un conjunto interconectado y distribuido de procesadores.

3.4.3.3.2 DISPOSITIVOS DE ALMACENAMIENTO PRIMARIO.

Dispositivo de almacenamiento es todo aparato que se utilice para grabar los datos de la computadora de forma permanente o temporal. Una unidad de disco, junto con los discos que graba, es un dispositivo de almacenamiento.

A veces se dice que una computadora tiene dispositivos de almacenamiento primarios (o principales) y secundarios (o auxiliares). Cuando se hace esta distinción, el dispositivo de almacenamiento primario es la memoria de acceso aleatorio RAM de la computadora, un dispositivo de almacenamiento permanente pero cuyo contenido es temporal. El almacenamiento secundario incluye los dispositivos de almacenamiento más permanentes, como unidades de disco y de cinta.

La velocidad de un dispositivo se mide por varios parámetros: la velocidad máxima que es capaz de soportar, que suele ser relativa, en un breve espacio de tiempo y en las mejores condiciones; la velocidad media, que es la que puede mantener de forma constante en un cierto período, y, por último, el tiempo medio de acceso que tarda el dispositivo en responder a una petición de información debido a que debe empezar a mover sus piezas, a girar y buscar el dato solicitado. Este tiempo se mide en milisegundos (ms), y cuanto menor sea esta cifra más rápido será el acceso a los datos

 

3.4.3.3.3 BUS DE DATOS, BUS DE DIRECCIONES Y CONTROL.

·        BUS DE DATOS: Permite el intercambio de datos entre la CPU y el resto de unidades.

·        BUS DE DIRECCIONES: El bus de direcciones es un canal del microprocesador totalmente independiente del bus de datos donde se establece la dirección de memoria del dato en tránsito.

El bus de dirección consiste en el conjunto de líneas eléctricas necesarias para establecer una dirección. La capacidad de la memoria que se puede direccionar depende de la cantidad de bits que conforman el bus de direcciones, siendo 2ⁿ el tamaño máximo en bits del banco de memoria que se podrá direccionar con n líneas. Por ejemplo, para direccionar una memoria de 256 bits, son necesarias al menos 8 líneas, pues 2⁸ = 256. Adicionalmente pueden ser necesarias líneas de control para señalar cuando la dirección está disponible en el bus. Esto depende del diseño del propio bus.

Las direcciones de memoria

Las direcciones son números naturales (en hexadecimal) que indican la posición de los datos dentro de la memoria principal o del espacio de direcciones de la unidad de entrada/salida. Las direcciones son generadas por la CPU que es quien decide a qué dato se debe acceder en cada momento.

·        BUS DE CONTROL: El bus de control gobierna el uso y acceso a las líneas de datos y de direcciones. Como éstas líneas están compartidas por todos los componentes, tiene que proveerse de determinados mecanismos que controlen su utilización. Las señales de control transmiten tanto órdenes como información de temporización entre los módulos. Mejor dicho, es el que permite que no haya colisión de información en el sistema.

3.4.3.3.4 PUERTOS.

 Los puertos serie sirven para comunicar la computadora con la impresora, el ratón o el módem, sin embargo, el puerto USB sirve para todo tipo de periféricos, desde ratones a discos duros externos, pasando por conexiones bluetooth.

3.4.3.3.5 TARJETA DEL SISTEMA.

Una tarjeta es un plástico de 85.60 × 53.98 mm (milímetros) o 3.370 × 2.125 pulgadas.

El término "tarjeta" puede referirse a los siguientes artículos:

(informática)

·         Tarjeta gráfica, un circuito impreso encargado de generar las imágenes presentadas en la pantalla del ordenador.

·         Tarjeta de red, un circuito que permite al ordenador conectarse a una red informática.

·         Tarjeta de sonido, un circuito o componente del ordenador que le ayuda a emitir sonidos.

 

3.4.3.3.6 RANURAS DE EXPANSIÓN.

La ranura de expansión (o slot de expansión) es un elemento de la placa base de la computadora, que permite conectarla a una tarjeta de expansión o tarjeta adicional, la cual puede realizar funciones de control de dispositivos periféricos adicionales, por ejemplo: monitores, proyectores, televisores, módems, impresoras o unidades de disco.

Las ranuras están conectadas entre sí. Una computadora personal dispone generalmente de ocho unidades, aunque puede llegar hasta doce.

En las tarjetas madre del tipo LPX las ranuras de expansión no se encuentran sobre la placa sino en un conector especial denominado riser card (tarjeta vertical)

TIPOS DE RANURAS.

·        ISA 8 (XT)

ISA de 8 bits es una de las ranuras más antiguas y trabaja con una velocidad muy inferior a las ranuras modernas y a una frecuencia de 4,77 megahercios, funcionaba con los primeros procesadores de Intel 8086 y8088, posteriormente el 8086 amplió su bus de datos a 16 bits y esta ranura fue insuficiente.

·        ISA 16 (AT)

La ranura Industry Standard Architecture (ISA) es una ranura de expansión de 16 bits capaz de ofrecer hasta 16 MB/s a 8 megahercios. Los componentes diseñados para la ranura AT eran muy grandes y fueron de las primeras ranuras en usarse en las computadoras personales. Hoy en día es una tecnología en desuso y ya no se fabrican placas madre con ranuras ISA. Estas ranuras se incluyeron hasta los primeros modelos del microprocesador Pentium III. Fue reemplazada en el año 2000 por la ranura PCI.

·        MCA

Micro Channel Architecture (MCA) es una arquitectura propietaria de IBM para la serie de computadoras    PS/2, desarrollada en 1987.

·        EISA

El Extended Industry Standard Architecture (EISA), Arquitectura Estándar Industrial Extendida, es una arquitectura de bus para computadoras compatibles con la IBM PC.

EISA, patrocinado y desarrollado por el llamado "Grupo de los Nueve" (AST, Compaq, Epson, Hewlett-Packard, NEC Corporation, Olivetti, Tandy, Wyse y Zenith Data Systems), montadores y vendedores de computadoras clónicas, fue anunciado a finales de 1988 como respuesta al MCA. Tuvo un uso limitado en computadores personales 386 y 486 hasta mediados de los años 1990, cuando fue reemplazado por los buses locales tales como el VESA y el PCI.

Con respecto al bus ISA AT, las diferencias más apreciables son:

·         Direcciones de memoria de 32 bits para CPU, DMA, y dispositivos de bus master.

·         Protocolo de transmisión síncrona para transferencias de alta velocidad.

·         Traducción automática de ciclos de bus entre maestros y esclavos ISA y EISA.

·         Soporte de controladores de periféricos maestros inteligentes.

·         33 MB/s de velocidad de transferencia para buses maestros y dispositivos DMA.

·         Interrupciones compartidas.

·         Configuración automática del sistema y las tarjetas de expansión (el conocido P&P).

Las ranuras EISA tuvieron una vida bastante breve, ya que pronto fueron sustituidos por los nuevos estándares VESA y PCI.¹

·        VESA

En 1992 el comité Video Electronics Standards Association (VESA) de la empresa NEC crea esta ranura para dar soporte a las nuevas placas de video. Es fácilmente identificable en la placa base debido a que consiste de un ISA con una extensión color marrón, trabaja a 4 bits y con una frecuencia que varía desde 33 a 40 megahercios. Tiene 22,3 centímetros de largo (ISA más la extensión) 1,4 de alto, 1,9 de ancho (ISA) y 0,8 de ancho (extensión).

·        PCI

Peripheral Component Interconnect (PCI) es un bus estándar de computadora para conectar dispositivos periféricos directamente a su placa base. Estos dispositivos pueden ser circuitos integrados ajustados en ésta (los llamados "dispositivos planares" en la especificación PCI) o tarjetas de expansión que se ajustan en conectores. Es común en las computadoras personales, donde ha desplazado al ISA como bus estándar, pero también se emplea en otro tipo de computadoras.

A diferencia de los buses ISA, el bus PCI permite la configuración dinámica de un dispositivo periférico. En el tiempo de arranque del sistema, las tarjetas PCI y el BIOS interactúan y negocian los recursos solicitados por la tarjeta PCI. Esto permite asignación de las IRQ (interrupciones) y direcciones del puerto por medio de un proceso dinámico diferente del bus ISA, donde las IRQ tienen que ser configuradas manualmente usando jumpers externos. Las últimas revisiones de ISA y el bus MCA de IBM ya incorporaban tecnologías que automatizaban todo el proceso de configuración de las tarjetas, pero el bus PCI demostró una mayor eficacia en tecnología plug and play. Aparte de esto, el bus PCI proporciona una descripción detallada de todos los dispositivos PCI conectados a través del espacio de configuración PCI.

Variantes convencionales de PCI

Las principales versiones de este bus (y por lo tanto de sus respectivas ranuras) son:

1.  PCI 1.0: primera versión del bus PCI. Se trata de un bus de 32 bits a 16 MHz.

2.  PCI 2.0: primera versión estandarizada y comercial. Bus de 32 bits a 33 MHz

3.  PCI 2.1: bus de 32 bits, a 66 MHz y señal de 3,3 voltios

4.  PCI 2.2: bus de 32 bits, a 66 MHz, requiriendo 3,3 voltios. Transferencia de hasta 533 MB/s.

5.  PCI 2.3: bus de 32 bits, a 66 MHz. Permite el uso de 3,3 voltios y señalizador universal, pero no soporta señal de 5 voltios en las tarjetas.

6.  PCI 3.0: es el estándar definitivo, ya sin soporte para 5 voltios.

·        AMR

La Audio/Modem Riser (AMR) es una ranura de expansión en la placa madre para dispositivos de audio (como tarjetas de sonido) o módems lanzada en 1998 y presente en placas de Intel Pentium III, Intel Pentium IV y AMD Athlon. Fue diseñada por Intel como una interfaz con los diversos chipsets para proporcionar funcionalidad analógica de entrada/salida permitiendo que esos componentes fueran reutilizados en placas posteriores sin tener que pasar por un nuevo proceso de certificación de la Comisión Federal de Comunicaciones(con los costes en tiempo y económicos que conlleva).

Cuenta con 2x23 pines divididos en dos bloques, uno de 11 (el más cercano al borde de la placa madre) y otro de 12, con lo que es físicamente imposible una inserción errónea, y suele aparecer en lugar de una ranura PCI, aunque a diferencia de este no es plug and play y no admite tarjetas aceleradas por hardware (sólo por software).

En un principio se diseñó como ranura de expansión para dispositivos económicos de audio o comunicaciones ya que estos harían uso de los recursos de la máquina como el microprocesador y la memoria RAM. Esto tuvo poco éxito ya que fue lanzado en un momento en que la potencia de las máquinas no era la adecuada para soportar esta carga y el mal o escaso soporte de los controladores para estos dispositivos en sistemas operativos que no fuesen Windows.

Tecnológicamente ha sido superado por las tecnologías Advanced Communications Riser (ACR), de VIA y AMD, y Communication and Networking Riser (CNR) de Intel. Pero en general todas las tecnologías en placas hijas (riser card) como ACR, AMR, y CNR, están hoy obsoletas en favor de los componentes embebidos y los dispositivos USB.

·        CNR

Communication and Networking Riser (CNR) es una ranura de expansión en la placa base para dispositivos de comunicaciones como módems o tarjetas de red. Un poco más grande que la ranura audio/módem riser, CNR fue introducida en febrero de 2000 por Intel en sus placas madre para procesadores Pentium y se trataba de un diseño propietario por lo que no se extendió más allá de las placas que incluían los chipsets de Intel, que más tarde fue implementada en placas madre con otros chipset.

   

·        AGP

Accelerated Graphics Port (AGP), «puerto de gráficos acelerados», es una especificación de bus que proporciona una conexión directa entre el adaptador de gráficos y la memoria. Es un puerto (puesto que sólo se puede conectar un dispositivo, mientras que en el bus se pueden conectar varios) desarrollado por Intel en 1996 como solución a los cuellos de botella que se producían en las tarjetas gráficas que usaban el bus PCI.

El puerto AGP se utiliza exclusivamente para conectar una tarjeta gráfica, y debido a su arquitectura sólo puede haber una ranura. Dicha ranura mide aproximadamente 8 cm y se encuentra a un lado de las ranuras PCI.

A partir de 2006, el uso del puerto AGP ha ido disminuyendo con la aparición de una nueva evolución conocida como PCI-Express, que proporciona mayores prestaciones en cuanto a frecuencia y ancho de banda. Así, los principales fabricantes de tarjetas gráficas, como ATI y nVIDIA, han ido presentando cada vez menos productos para este puerto.

·        PCIe

PCI-Express, PCI-E, PCIE o PCIe (suelen utilizar erróneamente PCIX o PCI-X). Sin embargo, PCI-Express no tiene nada que ver con PCI-X que es una evolución de PCI, en la que se consigue aumentar el ancho de banda mediante el incremento de la frecuencia, llegando a ser 32 veces más rápido que el PCI 2.1. Su velocidad es mayor que PCI-Express, pero presenta el inconveniente de que al instalar más de un dispositivo la frecuencia base se reduce y pierde velocidad de transmisión.

Este bus está estructurado como enlaces punto a punto, full-duplex, trabajando en serie. En PCIE 1.1 (el más común en 2007) cada enlace transporta 250 MB/s en cada dirección. PCIE 2.0 duplica esta tasa y PCIE 3.0 la duplica nuevamente.

Cada ranura de expansión lleva 1, 2, 4, 8, 16 ó 32 enlaces de datos entre la placa base y las tarjetas conectadas. El número de enlaces se escribe con una x de prefijo (x1 para un enlace simple y x16 para una tarjeta con dieciséis enlaces). Treinta y dos enlaces de 250 MB/s dan el máximo ancho de banda, 8 GB/s (250 MB/s x 32) en cada dirección para PCIE 1.1. En el uso más común (x16) proporcionan un ancho de banda de 4 GB/s (250 MB/s x 16) en cada dirección. En comparación con otros buses, un enlace simple es aproximadamente el doble de rápido que el PCI normal; una ranura de cuatro enlaces, tiene un ancho de banda comparable a la versión más rápida de PCI-X 1.0, y ocho enlaces tienen un ancho de banda comparable a la versión más rápida de AGP.

Está pensado para ser usado sólo como bus local, aunque existen extensores capaces de conectar múltiples placas base mediante cables de cobre o incluso fibra óptica. Debido a que se basa en el bus PCI, las tarjetas actuales pueden ser reconvertidas a PCI-Express cambiando solamente la capa física. La velocidad superior del PCI-Express permitirá reemplazar casi todos los demás buses, AGP y PCI incluidos. La idea de Intel es tener un solo controlador PCI-Express comunicándose con todos los dispositivos, en vez de con el actual sistema de puente norte y puente sur. Este conector es usado mayormente para conectar tarjetas gráficas.

No es todavía suficientemente rápido para ser usado como bus de memoria. Esto es una desventaja que no tiene el sistema similar HyperTransport, que también puede tener este uso. Además no ofrece la flexibilidad del sistema InfiniBand, que tiene rendimiento similar, y además puede ser usado como bus interno externo.

En 2006 fue percibido como un estándar de las placas base para PC, especialmente en tarjetas gráficas. Marcas como ATI Technologies y nVIDIA, entre otras, tienen tarjetas gráficas en PCI-Express permitiendo una mejor resolución.

3.4.3.3.7 RELOJ DEL SISTEMA.

Reloj interno de una microcomputadora; mantiene la hora para la CPU

Reloj del sistema El reloj de una computadora se utiliza para dos funciones principales:

1-     Para sincronizar las diversas operaciones que realizan los diferentes subcomponentes del sistema informático

2-   Para saber la hora. El reloj físicamente es un circuito integrado que emite una cantidad de pulsos por segundo, de manera constante. Al número de pulsos que emite el reloj cada segundo se llama Frecuencia del Reloj. La frecuencia del reloj se mide en Ciclos por Segundo, también llamados Hertzios, siendo cada ciclo un pulso del reloj. Como la frecuencia del reloj es de varios millones de pulsos por segundo se expresa habitualmente en Megahercios.