TEMA2

HARDWARE

1.DATOS E INFORMACIÓN• INFORMÁTICA : es la ciencia que estudia el tratamiento

automático de la información mediante ordenadores. La palabra informática viene de la unión de dos palabras: información y automática.

Los ordenadores son dispositivos electrónicos configurables mediante programas capaces de procesar la información.

• DATOS: Son información codificada, para ser introducida y procesada por un ordenador (son una forma de representar la información y en sí mismos no tienen significado)

• INFORMACIÓN: Son los datos interpretados, es decir, han sido procesados y se ha mostrado el resultado. (ej datos visualizados en el monitor).

A. CODIFICACIÓN BINARIA

En informática, la codificación de la información se hace mediante dos dígitos 0 y 1 ,se le llama CODIFICACIÓN BINARIA (estado abierto, no pasa corriente y estado cerrado , pasa corriente. Se basa en el sistema de numeración binario , que representa cualquier número con 0 y 1.

B. SISTEMAS DE NUMERACIÓN

Conjunto de reglas y símbolos que permiten representar datos numéricos. Un mismo símbolo tiene distinto valor según la oposición que ocupe.

b.1. SISTEMAS DE NUMERACIÓN DECIMAL

Utiliza diez símbolos o dígitos (0,1,2,3,4,5,6,7,8,9) y cada uno tiene un valor según la posición que ocupe (unidades ,decenas , centenas ,…). Cada dígito está asociado al de una potencia de base 10 y un exponente igual a la posición que ocupa el dígito menos 1. (ver ejemplos de las FOT)

b.2. SISTEMA DE NUMERACIÓN BINARIO

Utiliza solamente dos dígitos (0 y 1), con distinto valor según su posición (potencia de base 2 y exponente igual a su posición menos 1).(Ver ej FOT)

b.3. CONVERSIÓN DE UN NÚMERO DE SISTEMA BINARIO A DECIMAL Y VICECERSA. Ver ej de la FOT

b.4. CÓDIGO ASCII

El ordenador necesita tener sus datos codificados en forma binaria, es

decir , convertidos en 0 y 1. Todos los caracteres (letras, números y símbolos) han de tener codificación binaria, es el Código de caracteres.

Cada carácter está representado por un número binario de ocho dígitos. En el código de caracteres ASCII a cada carácter se le asigna un número decimal entre 0 y 255, que convertido a binario nos da el código del carácter. Ver tabla FOT.

b.5. MEDIDAS DE LA INFORMACIÓN.

La medida más pequeña de la información en un ordenador corresponde a un dígito binario (0 o 1) y se llama bit. Al conjunto de 8 bits se llama byte.Cada carácter está representado por un byte, es decir, por 8 bits.

Estas unidades de medida son muy pequeñas, así que se usan múltiplos del byte: Kilobyte, Megabyte, Gigabyte, etc. Ver tabla FOT.

EJ 1: Completar la FOT.

2.ARQUITECTURA DE

ORDENADORESLos ordenadores son máquinas ,están constituidos por elementos físicos

aunque también necesitan una serie de instrucciones que lo hagan funcionar.

Un ordenador está compuesto por un hardware y un software.

El Hardware (parte física), es el conjunto de todos los elementos físicos que componen el ordenador. Cables ,componentes electrónicos, periféricos, …

El Software (parte lógica), es el conjunto de programas e instrucciones que sirven para ejecutar ciertas tareas en el ordenador. El S.O y los programas.

Ordenador = Hardware + Software

El software y el hardware están evolucionando rápidamente. El hardware orientado a conseguir máquinas más rápidas y que procesen más información. El software orientado al desarrollo de nuevas aplicaciones o programas.

Tipos : O. Portátil (netbook , tabletas), O. de sobremesa, O. bolsillo (PDA, Tf), Servidor (provee se servicios a otros ordenadores sobre una red local o Internet)

2.1.ARQUITECTURA BÁSICA

Un ordenador está constituido básicamente por la :- Unidad Central de Procesos (CPU): procesa los datos (caracteres alfabéticos ynuméricos) e interpreta las instrucciones. Es el microprocesador si estáfabricado con circuitos integrados. Han evolucionado enormemente.- Memoria (almacenamiento primario): que almacena la información (datosinformáticos) durante un periodo de tiempo y está conectada directamente a laCPU del ordenador para que este funcione correctamente. Forman parte:Registros del Procesador, Memoria Caché y Memoria Principal (RAM)

-Periféricos de Entrada y Salida: intercambian datos e información con elexterior. Entrada (teclado, ratón, micrófono, …) y Salida (monitor, impresora,altavoces, ….)- Dispositivos de almacenamiento (almacenamiento secundario): guardan lainformación de forma permanente y masiva. Discos duros (internos y externos),CD, DVD, … Son mucho mas lentos que la memoria principal.- Buses: permiten la interconexión de todos los dispositivos, son auténticoscanales por los que circula la información. (Buses de datos e instrucciones)

Ejercicio 2: Busca en Internet un esquema de laarquitectura de un ordenador y en el que aparezcan loselementos que hemos visto. Cópialo en un documento detexto y envíalo por email.

3.DISPOSITIVOS CON ARQUITECTURA DE

ORDENADOR

• TELÉFONO MÓVIL: han evolucionado en tamaño y en funcionalidad. Se

puede escuchar música en MP3, realizar fotografías de calidad, sintonizar

emisoras de radio, navegar por Internet, enviar y recibir correos

electrónicos, realizar videollamadas, ver la televisión, etc. Tienen su propio

Sistema Operativo (Symbian,Android,Apple, Windows Mobile,…)

• REPRODUCTORES MULTIMEDIA: Con la aparición de la memoria

flash aparecen nuevos dispositivos que almacenan mucha información en

muy poco espacio. Los primeros MP3, MP4, el Ipod es el ejemplo más

destacado con gran cantidad de almacenamiento (hasta 30ghz)y

prestaciones.

• PDA: Es un miniordenador que en sus orígenes comenzó como agenda

electrónica. Tienen un SO propios con múltiples aplicaciones (sonido,

video, documentos, navegar por Internet …).Se pueden clasificar según su

SO (Palm, con SO Palm OS; Pocket PC, con SO Windows Mobile; las

BlackBerry que se utilizan también en telefonía)

•NAVEGADORES GPS: El GPS (Global Positioning System), es un sistema que

permite determinar la posición de una persona o de un objeto en cualquier punto del

mundo con una posición que varía según la tecnología utilizada (precisión estándar de

unos metros). La tecnología GPS está basada en la utilización de 24 satélites con

órbitas sincronizadas y que cubren toda la superficie del planeta.

Los navegadores GPS disponen de un receptor GPS que puede recibir las señales de los satélites, ha de recibir la señal de al menos 4 satélites para que así por triangulación sea capaz de determinar su posición (y la altura con respecto el nivel del mar , en algunos). Los navegadores disponen de mapas y un software capaz de indicar la posición sobre un mapa, trazar rutas, hacer correcciones sobre la marcha, …Los navegadores más extendidos en el mercado son el Navman y el Tom TomNavigator. Ahora también encontramos navegadores en teléfonos y PDA.

• VIDEOCONSOLAS: Son dispositivos cuyo objetivo principal es jugar a videojuegos, ahora también ofrecen lectura de CD y DVD, conectarse a Internet, etc. Entre la gran variedad en el mercado podemos destacar:

- Videoconsolas portátiles: Gameboy (Nintendo), Nintendo DS y Sony PlayStation Portable (PSP)

- Videoconsolas no portátiles: Microsoft Xbox 360, Wii de Nintendo y Sony PlayStation 3

4. PLACA BASE,CHIPSET Y

MICROPROCESADORA) PLACA BASE:

Al abrir un ordenador, vemos la placa base o placa madre, es el componenteprincipal del ordenador. A ella se conectan directamente o a través de “ranuras deexpansión” (Slots) los distintos dispositivos: teclado ,monitor, impresora, ratón, etc.En las ranuras de expansión se introducen otras placas menores “tarjetas deexpansión” para la tarjeta de sonido, de video, … Entre otros muchos, en la placabase se acoplarán:

* El microprocesador ( en su zócalo correspondiente)

* Memoria RAM (en forma de módulos de memoria)

* Chips de control, entre ellos la BIOS (reconoce dispositivos y carga el SO)

* Fuente de alimentación (proporciona energía eléctrica a los circuitos)

* Buses (de control, de direcciones y de datos),son los canales por donde circulatoda la información del ordenador. (Ver FOT)

*Puertos E/S (puertos PS2, serie, paralelo, USB,..) y conectores (RJ45, VGA, audio,..)

* Ranuras de expansión (slots): para tarjetas de expansión que mejoran elrendimiento del ordenador: Ranuras ISA (para antiguas tarjetas de red o de sonido,actualmente 1 ó 2, transfieren lento 18KB/s) ; Ranuras PCI (para tarjetas masactuales de video y red, son varias y transfieren a 132KB/s) ; Ranura AGP (unaranura para tarjeta gráfica en 3D, transfiere a gran velocidad hasta 528KB/s)

EJ 3: Hacer el Ej 8 página 50 de la FOT

B) MICROPROCESADOR

El microprocesador o CPU es un CI (millones de transistores integrados) y es el auténtico

cerebro del ordenador, ya que procesa datos e instrucciones y controla el funcionamiento de

todos los dispositivos. La CPU procesa todas las acciones de la computadora, para ello debe

conocer las instrucciones del proceso (se las da el programa que esté utilizando) como los

datos. Dicha información debe estar disponible en la memoria RAM (La información

previamente se carga en ésta) Ha de disponer de un sistema de refrigeración (ventilador) para

su correcto funcionamiento. Su velocidad se determina por la cantidad de operaciones por ciclo

que puede realizar y los ciclos por segundo que desarrolla (Ghz) La CPU se compone de varias

partes:

* Encapsulado: protege al chip de silicio

*Memoria Caché: memoria ultrarrápida que copia ciertos datos de la RAM y serán utilizados

por el micro acelerando el proceso .

* Unidad de Control (UC) :Dirige la secuencia de pasos para que el ordenador ejecute una

instrucción (dirige las operaciones con las instrucciones dadas por los programas)

*ALU: Circuito digital que realiza operaciones aritméticas y lógicas entre los datos de la

memoria principal.

* Bus del micro: determina el número de bits que puede transmitir simultáneamente, en la

actualidad tienen un ancho de 64 bits.

EJ 4: Busca información en Google sobre la evolución de los Microprocesadores desde 1971

hasta 2011 (Anota los resultados más relevantes). EJ 5: Hacer el EJ 10 de la página 50.

C ) CHIPSET

Conjunto de chips situados en la placa base. Componente fundamental para el

ordenador (gestiona los periféricos externos a través de los puertos de comunicación y

de las ranuras de expansión y controla la transferencia de datos entre el micro y la

RAM)

D) EL RELOJ Y LA VELOCIDAD DEL ORDENADOR

El generador del reloj es un componente muy importante ya que está estrechamente

relacionado con la velocidad del PC. La velocidad de un PC se mide en Hz

(frecuencia), 1Hz = 1 ciclo/sg. El reloj dará la pauta del tiempo. Además de la

velocidad del micro (3Ghz en la actualidad) también será importante la velocidad del

bus, de la memoria RAM, etc.

5. MEMORIALa memoria es un componente fundamental para los ordenadores.. En un ordenador

tenemos distintas memorias, RAM, ROM, Caché,.. Incluso cada dispositivo lleva asociada su propia memoria (impresora, tarjeta de video, micro, disco duro,…)

A) MEMORIA RAM: (Random Access Memory):Es la memoria desde donde el micro recibe las instrucciones y guarda los resultados. Se

almacenan temporalmente los datos que el ordenador necesita para operar correctamente.- Es un componente imprescindible del ordenador.- Su misión consiste en tener preparados las instrucciones y los datos para que la CPU pueda procesarlos y en almacenar temporalmente el resultado de las operaciones realizadas por la CPU.- Es una memoria de acceso aleatorio (la información no se distribuye de forma secuencial) pues se puede acceder a cualquier byte de la memoria de forma aleatoria (sin acceder a los bytes precedentes)- Se puede leer y escribir información.- Es volátil por lo que se pierde su contenido al apagar el ordenador al no disponer de energía eléctrica.- Está formada por casillas (posiciones de memoria) donde se almacenan los datos. El micro debe saber exactamente la posición de memoria de cada dato, así que cada posición tiene una dirección de memoria. Cada posición de memoria almacena un byte, así que se necesitan muchísimas posiciones para almacenar los datos e instrucciones.- Los nuevos sistemas operativos requieren una gran cantidad de memoria, como mínimo de 1GB.

- Se puede ampliar la cantidad de Memoria RAM, mediante módulos de memoria

(64MB, 128MB, 256MB, 512MB, 1024MB,...).

- Existen otras memorias: memoria caché, memoria ROM, ....

MODULOS DE MEMORIA RAM

Se clasifican según su tipo de conector:

• Módulos SIMM: Hasta 64 MB, ya en desuso.

• Módulos DIMM: De 128MB y de 256MB.

• Módulos DDR: Son los que se utilizan en la actualidad. Elevada capacidad 256MB, 512MB, 1GB, …

EJ 6: Busca información sobre MEMORIA CACHÉ, MEMORIA VIRTUAL, MEMORIA ROM.

B) BIOS (Basic Input Output System)

Fundamental para el funcionamiento inicial. Contiene las instrucciones para el chequeo inicial del equipo . Cuando se arranca el ordenador la BIOS chequea: la CPU , el bus del sistema que comprueba que todos los periféricos funcionan correctamente, el reloj del sistema , RAM ,teclado y unidades de disco. La información obtenida se compara con la almacenada en memoria CMOS (Un tipo de memoria RAM que tiene que estar siempre alimentada por una pila), si todo es correcto se carga el SO en la RAM, si no es se emitirán unos pitidos informando del problema.

6. CONECTORES Y PUERTOS DE

COMUNICACIÓNTodos los dispositivos que forman parte del ordenador han de estar

conectados. No hay que olvidar la conexión a la fuente de alimentación. Muchos de los dispositivos (sobre todo los internoscomo el microprocesador, ranuras RAM, Ranuras de expansión, BIOS, ..) se conectan a la placa base mediante conectores internosespecíficos. La mayoría de los externos ,al estar fuera de la CPU, deben conectarse a través de conectores externos o puertos (permiten la conexión al computador de los periféricos),habitualmente situados en la parte posterior del

ordenador.• CONECTORES ESPECÍFICOS

Hay dispositivos como el teclado, ratón ,etc se conectan al ordenador a través de unos conectores específicos implementados en la placa base ,éstos ya los encontramos con conexión USB e inalámbricos.

•PUERTOS DE COMUNICACIÓNSon algunos de los conectores existentes en el ordenador. Engloba a un conjunto de

conectores genéricos que pueden asumir diferentes dispositivos externos . Antiguamente los proporcionaba una tarjeta de expansión conectada a la placa madre ,actualmente los incorporan las placas base. Existen distintos puertos:- Puerto serie: Transfieren la información de forma lenta (bit a bit), ya no se usa. Para ratón. Se nombraban como COM1 y COM2.- Puerto PS2 : Para ratón y teclado- Puerto paralelo: Transfieren mas información que el puerto serie (8 bits a la vez). Los cables de conexión no pueden ser muy largos por las interferencias. Un ordenador suele tener un puerto paralelo, LPT1. Usado en impresoras.- Puerto VGA: Puerto para la salida de video, puerto estandarizado para conexión del monitor o videoproyector al PC.- Puertos USB: Son puertos serie de gran velocidad, permiten conectar varios dispositivos en cadena. Se pueden conectar y desconectar sin apagar el ordenador. Tenemos USB2.0 y USB 3.0.- Puertos IEEE1394, Firewire: Se suelen utilizar para transmitir imágenes, video, desde una cámara digital. Se pueden conectar y desconectar sin apagar el ordenador.- Puerto para RJ45: Para conectarse a una tarjeta de red (Ethernet), que permitirá conectarnos a Internet a través de un modem.- Puerto para infrarrojos (IrDA): Conectan dispositivos sin necesidad de hacerlo mediante cable. Velocidad de transferencia más lenta que USB y Firewire.

CONECTORES Y PUERTOS DE COMUNICACIÓN

1. Puertos PS2

2. Puertos VGA

3. Puertos paralelo LPT

4. Puertos USB

5. Puertos IEEE1394, Firewire

6. Puerto RJ45

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•TARJETAS DE EXPANSIÓN

Ciertos dispositivos externos necesitan conectores especiales que la placa base no posee (cada vez menos porque las placas base ya los incorporan), por lo que deben de ser proporcionados por las tarjetas de expansión , que se colocarán en las ranuras de expansión (Slots) de la placa base. Tendremos:

- Tarjeta de video o tarjeta gráfica: para el monitor cuya conexión se realiza a través de un conector VGA , a través de dos ranuras:

* Ranuras PCI : Transmiten datos a 132 Mb/sg (puede haber varias)* Ranura AGP : Específica para la tarjeta de video. Admite tarjeta

gráfica en 3D. Transmiten a mayor velocidad que las PCI, unos 528 Mb/sg

- Tarjeta de sonido: para conectar altavoces y micrófono.

*Ranuras ISA (muy antiguas), transmitían a menor velocidad que las PCI.

* Ranuras PCI

- Tarjeta de red, del modem interno, ... (Ranuras PCI)

•CONECTORES: Permiten conectar el periférico a la CPU a través de su puerto específico

Conector PS2 Conector y puerto VGA

Conector Paralelo

Conector y puerto firewire

Conector RJ45

Conector serie y PS2 para ratón

7. DISPOSITIVOS DE ENTRADA Y

SALIDAA) PERIFÉRICOS DE ENTRADA : son dispositivos independientes

que conectados a la CPU permiten introducir información desde el exterior al ordenador.- Ratón: Los hay de bola (mecánicos) ,ópticos (LED) ,láser. Existen ratones conectados a puertos PS2 , USB e inalámbricos.- Teclado :Compuesto por una serie de teclas que representan letras, números y otros caracteres especiales. Pueden ser alámbricos e inalámbricos.- Escáner: Introducen información desde documentos en papel. Permiten convertir información gráfica en una imagen digitalizada (mapa de bits)- Micrófono: Transforma una señal sonora en una señal eléctrica digital.-Cámara Digital: Introducen tanto imágenes como video en el ordenador.

B) PERIFÉRICOS DE SALIDA

Son dispositivos que permiten la transferencia de la información desde la CPU hasta el exterior.

- Monitores : permiten visualizar las operaciones que se realizan con el ordenador. Tendremos: Monitores Convencionales (CRT), Pantallas planas de cristal líquido (LCD) , Pantallas planas (TFT) , Monitores planos de plasma.

Ej 7: Haz una breve descripción de los monitores mencionados y busca una imagen de cada uno de ellos.

-Impresora: Representan la información en el papel en forma de gráficos, listados, dibujos , … . Tendremos: Impresoras matriciales, Impresoras térmicas, Impresoras láser e Impresoras de chorro de tinta.

Ej 8: Haz una breve descripción de las impresoras mencionadas y Averigua cual es el coste económico de una impresora láser color, chorro de tinta y matricial ¿qué características técnicas tienen?.

.

8. DISPOSITIVOS DE ALMACENAMIENTOLa CPU trabaja directamente con la memoria RAM, pero esta memoria es volátil y su contenido

desaparece al apagar el ordenador. Es imprescindible disponer de un sistema dealmacenamiento de la información, que permita guardarla de forma permanente y evitarsu pérdida. Los D.A. son aquellos que leen o escriben datos en los soportes dealmacenamiento formando la memoria o almacenamiento secundario del ordenador.Estos dispositivos se pueden considerar de E/S. Dependiendo de su tecnología:

A) Discos Magnéticos: Guardan gran cantidad de información y ésta se puede modificar

-Discos flexible (disquete): con una capacidad de 1,44MB. Ya en desuso

- Disco duro: también llamados discos fijos, pero ya los hay extraíbles y externos.Capacidades de 200, 400, 500GB,..

B) Discos ópticos : Utilizan tecnología óptica (láser), la información se guarda pero no se modifica(solo puede ser leída). Pueden almacenar archivos de distinta naturaleza (sonido,video,..)

- CD-ROM: capacidades de 700 , 800 y 900MB. La información una vez grabada solo sepuede leer y no modificar. Dentro de estos encontramos los CD grabables (permiten unaúnica grabación) y discos regrabables (permiten varias grabaciones).

-DVD-ROM: semejantes pero capacidad mucho mayor que los CD-ROM , hasta 17 GB.Encontramos los DVD grabables y regrabables

C) Discos magneto – ópticos: utilizan tecnología mixta (pueden almacenar mucha informaciónmediante técnica óptica y ser modificada mediante técnica magnética) .

D) Dispositivos de almacenamiento basados en la memoria FLASH: Son los llamados Pendrive ,Memory stick , etc. Se utilizan en dispositivos informáticos, cámaras de fotos,.. Suelenconectarse a un puerto USB. Tienen grandes capacidades 1, 2,..GB.

Ej. 9: Realiza una tabla que indique la capacidad e imágenes de los cuatro tiposde memoria secundaria con sus subtipos.

9. DISPOSITIVOS DE COMUNICACIÓN .REDES

• A)REDES LOCALES

Una red de área local (LAN) es un conjunto de ordenadores conectados entre sí con el fin de compartir recursos e información. Los ordenadores y dispositivos (impresoras, hub, ..) están conectados mediante un cableado que los recorre uno a uno, se necesitará una tarjeta de red y su software de red.

• B) TOPOLOGÍA DE UNA RED

Una LAN se puede instalar de varias maneras según se cableado:

a) Red en anillo: Es una red cerrada en la que todos los ordenadores están conectados a ella. La información circula en un sentido. Cada ordenador analiza si es el destinatario de la información ,pasándolo al siguiente si no lo fuera.

Es una red estable pero algo lenta.

b) Red en estrella

Los ordenadores no están unidos directamente entre ellos, sino que lo hacen a

través de un dispositivo específico. Red estable y segura con gran

velocidad de transmisión . Los dispositivos utilizados en esta red son:

* Concentrador o Hub: Es un dispositivo don de llegan todos los cables

de la red (ordenadores y dispositivos). Hace de puente entre todos ya que la

información que le llega de un ordenador la reenvía a todos para que el

destinatario la tome y el resto la rechace.

* Conmutador o Switch: Es como un Hub pero más inteligente pues es

capaz de identificar cada dispositivo conectado e enviar la información al

dispositivo destinatario evitando sobrecargar la red.

c) Red en bus

Es una red ya en desuso, se unían los equipos de forma lineal y en los

extremos se colocaban terminales. Red lenta e inestable.

d) Red inalámbrica

No utilizan cableado para unir sus dispositivos , se comunican por ondas de

radio. Se denominan WiFi

C) CABLEADO DE UNA RED LOCAL

Hay distintos cableados según el tipo de red.

*Cableado coaxial: Formado por un hilo conductor central, rodeado por una

malla de cobre. Económico y velocidad de transmisión media , utilizado en

redes de bus, actualmente en desuso.

* Cableado UTP: Cuatro pares de hilo trenzados. Económico y buena

velocidad de transmisión ,necesita conectores RJ45. Se usa en redes en

estrella.

• Cableado de fibra óptica: Son hilos de fibra de vidrio por los que circulan

pulsos de luz que transportan la información. Su coste es elevado y

permiten velocidades de transmisión muy altas.

EJ 10: Busca una imagen de cada uno de los cables utilizados en las redes.

D) REDES EXTERNAS. INTERNET

Conjunto de ordenadores conectados entre sí y ubicados en distintos sitios

(localidades ,países ,etc) se la considera como una red global como es el

caso de internet. La forma de conexión más frecuente es a través de una

línea telefónica.

E) REDES PRIVADAS VIRTUALES

Son un tipo de redes especiales, que utilizan la infraestructura de la red de

Internet, siendo una red privada y agregando ciertas medidas de seguridad

(autentificación ,..). Ej: dos o más sucursales de una empresa utilizando como vínculo Internet,

F) CONEXIÓN A TRAVÉS DE UNA LÍNEA TELEFÓNICA

Los dispositivos para conectarnos a Internet a través de una línea telefónica:

• Módems: Envían o reciben información (analógica) a través de la RTB

(RTC). Pueden ser externos e internos.

• Tarjetas RDSI: Envían o reciben información (digital) a través de la

RDSI, no será necesario un modem convencional.

• Módems ADSL: Permiten conectarse a Internet a través de una línea

ADSL. Transmiten datos a elevada velocidad y permiten varios servicios

(Internet ,televisión digital,…)

• Router o enrutador: permiten unir ordenadores a través de un conector

RJ45 como si fuera un switch o un hub y conectarse éstos a su vez a

Internet a través de una línea telefónica.

EJ 11: Hacer los ejercicios 19 y 20 de la página 50.