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Tema 2: Hardware Informática Básica Licesio J. Rodríguez-Aragón Departamento de Inform ´ atica, Estad´ ıstica y Telem´ atica Universidad Rey Juan Carlos Tema 2: Hardware– p. 1/52 Hardware Modelo de von Neumann. Ordenador y tipos. Placa Base. Microprocesador o CPU. Memoria Principal. Buses. Periféricos de Almacenamiento Masivo de Datos. Periféricos de Entrada y Salida. Tema 2: Hardware– p. 2/52

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Tema 2: Hardware

Informática Básica

Licesio J. Rodríguez-Aragón

Departamento de Informatica, Estadıstica y Telematica

Universidad Rey Juan Carlos

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Hardware

• Modelo de von Neumann.• Ordenador y tipos.• Placa Base.• Microprocesador o CPU.• Memoria Principal.• Buses.• Periféricos de Almacenamiento Masivo de Datos.• Periféricos de Entrada y Salida.

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Modelo de von Neumann

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Ordenador

Definicion. Un Ordenador es una maquina capaz de procesar unos datos de entraday generar una informacion de salida utilizando una serie de instrucciones previamentealamcenadas.

Dispositivos electrónicos interconectados que se pueden usar paracontrolar las operaciones de tratamiento de los datos así como paracontrolar la entrada, almacenamiento y salida de estos en elordenador.

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Tipos de Ordenadores

• Superordenadores: Muy rápidos, muchos datos. VariosProcesadores (CPU). Aplicaciones científicas, militares.

• Macroordenadores o Mainframes: Grandes ordenadores.Muchos usuarios a la vez. Usados por grandes empresas engestión.

• Microordenadores o servidores: Más de un usuario. Empresasde menor tamaño.

• Ordenadores personales:Monousuario. Los más comunes. PC,Macintosh.

• Ordenadores portátiles:Ordenadores personales. Adaptados altransporte.

• Ordenadores de mano o Palmtop: Tamaño reducido. Menoresprestaciones.

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Composicion de un Ordenador

• Placa Base:Circuitería básica.• Dispositivos Internos:

◦ Almacenamiento de datos.◦ Tarjetas auxiliares.

• Fuente de Alimentación: Corriente eléctrica adecuada a cadacomponente. Tamaño considerable. Ruido.

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Elementos de la Placa Base

• Microprocesador.• Zócalos Memoria Principal, RAM.• Ranuras de Expansión o Ampliación.• Circuitos controladores de Dispositivos.• Chipset, elemento de control y sincronización.• Batería o Pila.• ROM-BIOS.

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Microprocesador o CPU

Cerebro del ordenador, ejecuta los programas, procesa los datos

• Registros.• Memorias Caché.• Unidad de Control (UC).• Unidad Aritmético Lógica (ALU).• Coprocesador Matemático.

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Microprocesadores de PC

Procesadores Intel, familia compatible (juego de instrucciones).

Modelo Fecha Rango de LongitudCPU de aparición velocidades palabra

8086 1978 4.7 a 8 Mhz. 16 bits286 1982 8 a 20 Mhz. 16 bits386 1985 20 a 33 Mhz. 32 bits486 1989 20 a 50 Mhz. 32 bits

Pentium 1993 66 a 200 Mhz. 32 bitsPentium II 1997 233 a 450 Mhz. 32 bitsPentium III 1999 450 Mhz. a 1 Ghz. 32 bitsPentium 4 2001 1.3 a 2.5 Ghz .... 32 bits

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Otros Microprocesadores

Fabricantes de Microprocesadores para PC:• Intel: Familia x86, Pentium.• AMD: K5, K6, K7, Athlon. Compatible con Intel.• Motorola: Ordenadores Macintosh. No compatibles con los

anteriores.

NOTA: El tipo de Microprocesador influye en la velocidad de unordenador, pero el rendimiento final del ordenador no sólo dependedel modelo y velocidad del Microprocesador.Elementos como el chipset, el tipo y cantidad de memoria, etc. puedeninfluir decisivamente en su velocidad.

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Chipset

Agrupación de diversos componentes fundamentales para elfuncionamiento del Microprocesador. Controlan el tráfico deinformación.Un tráfico optimizado = Máxima velocidad.

• Reloj generador de Pulsos: Marca el ritmo con el que seejecutan todas las operaciones.

• Controlador Interrupciones: Elemento encargado de gestionarlas tareas pendientes.

• Acceso Directo a Memoria (DMA): Gestión de la memoriaprincipal sin pasar por el procesador.

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Memoria Principal, RAM

• Colocada en la placa base, almacena la información(instrucciones y datos) que maneja constantemente la CPU.

• Todos los programas y datos antes de ser procesados por elMicroprocesador han de ser almacenados en esta memoria.

• Diferente a los dispositivos externos de almacenamiento masivode datos (discos duros, CDROM,...).

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Random Acces Memory

• Organizada en celdas numeradas, direcciones de memoria.• Desaparece al apagarse el ordenador.• Posibilidad de Leer, Escribir y Modificar.• Accesos MUY RAPIDOS entre la CPU y la RAM.• Relacion alta Capacidad-Precio.• Organizada en módulos.

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Memoria ROM-BIOS

ROM= Read Only Memory• Carácter permanente, no desaparece al apagar.• Memoria de sólo Lectura.• Encargada de arrancar y configuración inicial del ordenador.• Memoria: Tarjetas y Cintas perforadas. Lineas de demora de

Mercurio.

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BUSES

Conexión de los diferentes elementos que contiene la placa base.Definicion. Conjunto de lıneas de comunicacion cuyo objetivo es transmitirinformacion entre componentes de forma simultanea. Por cada lınea viaja un bit (ceroo uno) en cada ciclo de reloj.

Clasificación de buses según la información que transporten:• Bus de DATOS.• Bus de DIRECCIONES de memoria.• Bus de CONTROL (la CPU emite las instrucciones para los

Periféricos).

Clasificación de buses según los dispositivos que conecten:• Bus de CPU (integrado en la placa base)• Bus de Expansión o Ampliación (ISA, PCI, AGP)• Bus de Periféricos (SCSI, USB)

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Ejemplos de BUSES

• Buses de Expansión o Ampliación◦ ISA:Industry Standar Architecture. De 8 o 16 bits. Alta

compatibilidad, Baja velocidad del bus.◦ PCI:Peripheral Component Interconected. 32 o 64 bits. Mayor

velocidad.◦ AGP:Acelerated Graphics Port. 32 bits. Utilizado para

conectar tarjetas controladoras de video.

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Ejemplos de BUSES

• Buses de Periféricos◦ SCSI:Small Computer System Interface. Sencillo y Universal.

Alto coste de adquisición.◦ USB:Universal Serial Bus. Estándar USB. Puede conectar

escáneres, impresoras, cámaras de fotos, teclados, ratones...El Bus USB transmite además corriente eléctrica. Topologíade estrella, pudiendo conectar hasta 127 dispositivos.

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Ampliacion del Ordenador

• Conectar a un puerto normalizado: Unimos el nuevo dispositivo(Impresora, Ratón, Escáner) al ordenador mediante conectoresestandarizados (Puerto serie, Puerto paralelo, USB).

• Conectar a una ranura de expansión: Insertamos en la placabase una tarjeta en alguna de las ranuras de ampliación libres(Controlador de Video, Tarjetas de Sonido, Tarjetas de Red,Modem).

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Perifericos de Almacenamiento Masivo de Datos

Se utilizan para guardar grandes cantidades de información de formapermanente, con el objetivo de poder recuperarla de forma automática.

• Soporte: Material en el que se graban los datos (Magnético uÓptico).

• Medio: Elemento físico que contiene el soporte (Cinta oDisquete).

• Periférico: Dispositivo que manipula (graba/lee) la informaciónalmacenada en el medio (Unidades de Disquete, Grabadoras deCD)

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Controlador de Dispositivos de Almacenamiento

Para que una unidad de Disquetes, de Cinta, un Disco Duro, unCD-ROM, pueda utilizarse en un ordenador, hace falta tener instaladoun Circuito Controlador de Periféricos o Controladora de Disco.Actua como intermediario entre el ordenador y el periférico.

Cada periférico esta asociado por motivos de fabricación a unadeterminada controladora.

• IDE, Intelligent Drive Electronics y EIDE, Enhaced IDE: El tipomás utilizado en los PC. El controlador suele formar parte delChipset de la placa base.

• SCSI: Bus de periféricos. Permite conectar a él Discos Duros demayores prestaciones y Unidades de gran almacenamiento.

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Dispositicos de Almacenamiento

• Unidades de Cinta Magnética.◦ Cintas de Carrete y Cartuchos.◦ Casetes.

• Discos Magnéticos.◦ Disquetes.◦ Discos Duros.

• Discos Ópticos.◦ Discos CD-ROM.◦ Discos CD-R y CD-RW.◦ DVD.

• Otros Dispositivos, Unidades ZIP, Memorias Flash...

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Unidades de Cintas Magneticas

Se basan en los mismos principios de lectura/grabación que las cintasde audio. Cintas de plástico recubiertas de un óxido magnetizable(óxido de hierro o de cromo)

• Ventajas:Baratas y gran capacidad.• Inconvenientes: Lentas, acceso secuencial.

Tipos de Cintas:• Cintas de Carrete y Cartuchos: Para copias de seguridad de

grandes ordenadores.• Casete: De Audio (ordenadores domésticos), Exabyte de 8 mm (5

y 25 GB), DAT (Digital Audio Tapes)

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Discos Magneticos

Más utilidad que las cintas. Actualmente es el principal medio dealmacenamiento de los sistemas informáticos.

• Ventajas: Rápidos, acceso directo.• Inconvenientes: Más caros que las cintas.

La información se graba sobre discos, en una o en ambas caras. Cadacara se divide en:

• Pistas, circunferencias concéntricas.• Sectores, arcos de igual tamaño.• Bloques (Capacidad de 512 bytes). Intersección Pistas y

Sectores.• Cluster, grupo de Bloques. Unidad mínima de lectura/escritura en

disco. De 4 a 64 bloques por cluster. A mayor tamaño de cluster,mayor rendimiento en velocidad, pero mayor cantidad de huecosa la hora de grabar fichero pequeños.

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Formateo

• de Bajo Nivel:

Definicion. Definir mediante un programa las pistas y sectores que contiene.En cada bloque se graba su direccion e informacion redundante para ladeteccion de bloques danados en el disco.

• de Alto Nivel:

Definicion. Formateo logico, prepara al disco para trabajar con un determinadoSistema Operativo. Tabla o asignacion de archivos.

Discos Magnéticos:• Disquetes.• Discos Duros.

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Disquetes o Floppy Disks

Discos pequeños y flexibles, compuestos por una lámina de plásticorecubierta de un material magnetizable (oxido férrico) y protegida poralgún tipo de cubierta.

• Sistema de Almacenamiento Secundario• Bajo Coste• Velocidad de Acceso Baja• Baja Capacidad de Almacenamiento• Permiten instalar programas en el Disco Duro• Usados para el Intercambio de Ficheros.• Poco Fiables

La unidad lectora se componen de una cabeza lectora por cada caradel disco. Cuando se quiere encontrar un dato, la unidad hace girar eldisquete hasta encontrar la información requerida.

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Tipos de Disquetes

• Según su tamaño: 8, 51/4, 3

1/2, pulgadas.• Según su densidad: Doble Densidad (DD), Alta Densidad (HD),

Densidad Extra (ED).

Disco de 31/2: 2 caras, 80 pistas por cara, 18 bloques por pista.

Capacidad=nopistas×nobloques por pista×nocaras×512bytes/bloqueCapacidad de 1.44MB

Estos discos tienen la posiblidad de protegerse contra la escritura.

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Discos Duros

Formado por un conjunto de discos rígidos montados verticalmenteunos encima de otros y herméticamente cerrados en una carcasametálica. Disponen también de unas cabezas lectoras.

• Principal Sistema de Almacenamiento de Datos• Gran Capacidad (GB)• Acceso de lectura escritura más rápidos• Más caros que los Disquetes• Fijos• Unidad lectora y Soporte Magnético en la misma carcasa• Alta Fiabilidad

Los Discos giran continuamente. Las cabezas lectoras flotan sobre losdiscos, no hay contacto. El tamaño es irrelevante ya que va todointegrado. Se incluye en concepto de Cilindro: pistas de todos losdiscos que están a una discancia del eje.

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Discos Duros

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Discos Opticos

Dispositivos de Almacenamiento Masivo de Datos, cuya lectura serealiza por medios ópticos, mediante un haz de rayo laser.

• Almacenamiento Auxiliar• Gran Capacidad• Muy Baratos

• Unidad Lectora independiente del Disco Óptico• Fáciles de Transportar• Alta Fiabilidad

La información es grabada en Espiral y en las unidades lectoras losdiscos solamente giran cuando se quiere acceder a la información. Lalectura se realiza mediante un haz de rayo laser que accede adistancia, sin contacto físico.

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Discos CD-ROM, Compact Disc-Read Only Memory

Discos de sólo lectura. Aspecto idéntico a CD de música. En ellos sepuede almacenar hasta 700 Mbyte.

• Medio para instalar un programa• Almacenamiento de partes de programas de un gran tamaño.

Enciclopedias, Bases de Datos...• Almacen de Programas o de Datos

Los Bloques son de 2048 bytes (2 KB).

Velocidad de lectura ESTANDAR (para CD de música): 150 KB/s2×=300 KB/s4×=600 KB/s32×=1200 KB/s...32×=4800 KB/s50×=7500 KB/s

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CD-R y CD-RW

• CD-R, Discos Grabables:◦ Permite que se escriban datos, pero sin la posibilidad de

borrarlos◦ Posibilidad de escribir en distintos instantes de tiempo

(Multisesión)◦ Ojo: CD-Audio no soporta Multisesión

• CD-RW, Discos Regrabables:◦ Permite leer y escribir datos de la misma forma que Disquetes

y Discos Duros◦ Permite borrar los datos◦ Útil para Copias de Seguridad

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DVD, Digital Video Device o Digital Versatile Disc

Tamaño externo idéntico a los CD. Leidos mediante un haz de rayolaser.

• El rayo es más fino lo que permite reducir el tamaño del surco a lamitad

• El rayo es más preciso lo que permite leer en diferentes capas• Tienen más capacidad que los CD• Son más vulnerables que los CD ya que su superficie ha de

mantenerse más limpia y sin desperfectos• Dependiendo del número de caras (1 ó 2) y del número de

capas(1 ó 2) su capacidad puede oscilar entre 4.7 GB y 17 GB

Tipos: DVD Video, DVD-ROM, DVD-R, DVD-RAM

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Otros Dispositivos

• Unidades ZIP: Variante de Discos Magnéticos• Memoria Flash: Chip de Memoria, fiable, de bajo consumo

eléctrico, útil para almacenar grandes cantidades de datos deaplicaciones específicas (Cámaras de Fotos, Teléfonos Móviles).

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Perifericos de Entrada/Salida

Son componentes hardware que sirven para conectar la unidadprincipal del ordeandor con el "mundo Exterior".

• ENTRADA: Introducir datos en el Ordenador para que seanprocesados.

• SALIDA: Leer y transmitir la información que genera el ordenador.• ENTRADA Y SALIDA: Ambas cosas.

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Perifericos

Los periféricos más importantes y utilizados son:• Entrada:

◦ Teclado◦ Ratón◦ Escáner◦ Joystic

• Salida◦ Monitor◦ Impresora◦ Altavoces

• Entrada y Salida◦ Módem◦ Pantalla Táctil

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Teclado

Es uno de los periféricos más importantes, utilizado para introducirórdenes y datos.

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Partes de un teclado

• Teclado Alfanumérico• Tecla <ESC>• Teclado Numérico• Teclas de Función• Teclas de Desplazamiento del Cursor• Teclas de Control de Página• Teclas de Acceso Rápido

La conexión se realiza mediante un cable y un conector del tipo PS/2(de color morado).

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Raton

Importante periférico de entrada para trabajar en entornos gráficoscomo Windows. Permite desplazar el cursor gráfico o Puntero delRatón, moviéndose en el mismo sentido y velocidad que nosotros lohagamos.

• Botón Primario: (Izquierdo)◦ Si se pulsa una vez (clic), activa o selecciona el elemento

señalado por el puntero.◦ Si se pulsa dos veces (doble clic), abriremos o ejecutaremos

el elemento señalado.• Botón Secundario

◦ Si se pulsa una vez (clic), activa el menú contextual delelemento señalado por el puntero.

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Raton

El Ratón tiene en su interior una esfera de plástico que con elmovimiento acciona unos rodillos que transmiten las coordenadas alordenador.

La conexión al ordenador, al igual que el teclado se realiza medianteun conector PS/2 (de color verde).

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Monitor

En él se muestran de forma clara e instantanea los datos que senecesitan para trabajar. Es la principal herramienta de salida de lainformación.

Los monitores son normalmente controlados mediante señalesanalógicas las cuales toman infinitos valores dentro de un rangodeterminado, puediéndose así obtener un rango infinito de colores.

Tipos de Monitores:• Monitores de Tubo de Rayos Catódicos (CRT).• TFT.

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Tubo de Rayos Catodicos

La pantalla está formada por una serie de puntos, cada uno llamadopíxel, que en su conjunto permiten formar las imágenes. En losmonitores a color, cada píxel esta formado por tres puntos máspequeños: RGB (Red-Green-Blue)

Características:• Resolución: Número de píxeles de la pantalla• Tamaño: Expresado en pulgadas, diagonal de la pantalla• Tamaño del punto: Diámetro de cada pixel• Frecuencia de Refresco o Barrido: Frecuencia de Repintado• Método de Refresco: Entrelazado o No Entrelazado

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TFT, Thin Film Transistor

• Basados en tecnoclogías de cristal líquido.• Formados por Matrices de TFT.• Toda la superficie es visible, no como en los CRT (diagonal).• Mayor número de pixeles por pulgada que los CRT.• La frecuencia de Refresco no es tan importante ya que las

moléculas de cristal líquido amortiguan el parpadeo.• Menor tamaño que los CRT. Menor peso.• Limitaciones en los ángulos de visión.

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Controlador Grafico

Elemento de hardware encargado de generar las señales quepermiten controlar y visualizar correctamente una imagen en lapantalla. Tan importante es el Monitor, como el Controlador.

Tarjeta a insertar en una ranura de expansión, (AGP o PCI), losvalores de Resolución Máxima, Frecuencia de Barrido y Método deRefresco deben estar en consonancia con las del Monitor.

• Tipo de Bus: AGP (específico para gráficos) o PCI.• Procesador Gráfico.• Tamaño y Tipo de Memoria de Video (medida en MB).• No de bits de la tarjeta. Ancho del Bus.• Acelerador Gráfico.• Controlador de Software.

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Impresoras

Dispositivo de salida de datos. A diferencia del Monitor (temporal) lasalida por Impresora es permanente.

Características de una Impresora:• Resolución: dpi, dots per inch, puntos por pulgada.• Velocidad de impresión: caracteres por segundo o páginas por

minuto.• Tipo de letra o fuentes que pueden manejar.

Incorporan un panel de control desde donde se pueden elegirdeterminadas opciones. Para poder imprimir la impresora ha de estar"en linea"(on-line), en caso contrario no recibe datos del ordenador.

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Impresora Matricial

Impresoras de Impacto.Cabeza formada por varias agujas que configuran las letras. Estasagujas golpean a una cinta impregnada de tinta que imprime las letrassobre el papel.

• Resolución: Calidad Baja, matriciales de 9x9 agujas o de 24x24agujas

• Velocidad: Baja o Media. A más calidad requerida, menorvelocidad.

• Pocos tipos de letras.• Bajo coste de adquisición y mantenimiento.• Alto nivel de ruido.• Únicas que pueden trabajar con calco ya que producen un

contacto físico.

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Impresora Matricial

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Impresora de Chorro o Inyeccion de Tinta

Su cabezal distribuye la tinta contenida en los catuchos sobre el papel.Generando así las letras y los caracteres que se quieren imprimir.Opción a nivel Doméstico y Ofimático.

• Resolución: Calidad Alta.• Velocidad: Baja o Media. Principal desventaja.• Pocos tipos de letras internos.• Bajo coste de adquisición pero Alto coste de mantenimiento.• No generan ruido.• La calidad del papel influye en un alto grado en la calidad del

resultado final (papel satinado).• Posibilidad de color o blanco y negro, según los cartuchos de

tinta.

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Impresora de Chorro o Inyeccion de Tinta

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Impresora Laser

Emplean un rayo Láser que proyecta la imagen de cada línea sobre untambor fotoconductor al que luego se pegará la tinta.Utilizan depósitos de tinta seca llamada tóner, que sólo se pega a lospuntos marcados por el rayo láser.Mediante unos rodillos y aplicando calor, se fija el tóner a la superficiedel papel.

• Resolución: Calidad Muy Alta.• Velocidad: Alta o Muy Alta.• Muchos tipos de letras internos.• Elevado coste de Adquisición pero bajo de Mantenimiento.• Trabajan a temperaturas elevadas y generan algo de ruido.

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Impresora Laser

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Instalar una Impresora

• Instalación de Hardware: Conexión Física. A través del puertoparalelo (LPT1), o del puerto USB.

• Instalación de Software: Programas que reconocen y soncapaces de comunicarse con la impresora instalada.

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Otros Perifericos

• Modem: (MOdulador DEModulador) Dispositivo utilizado paratransmitir datos através de la línea telefónica.

• Escáner: Periférico capáz de crear una imagen digital a partir deuna imagen impresa.

• Cámaras Digitales: Cámaras que capturan imágenes osecuencias de video del mundo real.

• Joystic: Mando para controlar juegos de ordenador.• Tableta Gráfica: Transmite las señales de presión y movimiento

hechas sobre ella al ordenador.• ...

...el periférico más importante no es una unidad, ni una impresora, niun escáner, ni un hub o red. Es uno mismo, el usuario.

- John K. Rizzo y K. Daniel Clarck en How the Mac Works

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