Tema 2. Hardware. Introducción

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1 Tema 2. Hardware Ofimática Relaciones Laborales Introducción Hardware: soporte físico de un computador. Posibilidades de cómputo Posibilidades de expansión

2 Sistema informático Introducción Entradas Salida Arquitectura Von Neumann (1945) CPU o procesador Disp. Entrada Unidad de Control Disp. Salida Memoria principal ALU

3 Memoria principal Arquitectura Almacenamiento de datos e instrucciones Conjunto de celdas Dirección de la celda. Arquitectura A.L.U.: Unidad Aritmético-Lógica Unidad para realizar operaciones aritméticas y lógicas básicas. Sumar, restar, multiplicar, dividir, desplazar AND, OR, XOR, NOT AND Verdad Falso Verdad Falso Verdad Falso Falso Falso OR Verdad Verdad Verdad Falso Verdad Falso Verdad Falso

4 Arquitectura A.L.U.: Unidad Aritmético-Lógica Los datos los toma y los lee de la memoria principal Disp. Entrada Disp. Salida Memoria principal ALU Unidad de Control: Arquitectura Lee una a una las instrucciones. Manda las señales de control para se ejecuten Disp. Entrada Unidad de Control + Disp. Salida 37 Memoria principal ALU 37

5 Funcionamiento: Arquitectura Se carga el programa y los datos en memoria La U.C. lee cada instrucción y manda las señales correspondientes La ALU opera según indica U.C. El resultado vuelve a memoria La U.C. lee la siguiente instrucción Arquitectura Dispositivos de entrada/salida Realizan la transferencia de datos con el exterior (ej: cargar datos y programas, mostrar resultados, etc). Todas esta unidades se unen mediante unos caminos o buses.

6 Clasificación Medidas de prestaciones: Potencia MIPS: Millones de instrucciones por segundo. Tipos de procesadores: RISC: procesadores con un conjunto reducido de instrucciones. Cada operación requiere muchas instrucciones muy simples (- menos tiempo para cada instrucción). CISC: procesadores con un conjunto amplio de instrucciones Cada operación requiere muy pocas instrucciones pero muy complejas (+ tiempo para cada instrucción) Potencia Clasificación MIPS no es una buena medida de potencia MFLOPS: Millones de instrucciones en coma flotante por segundo

7 Clasificación Supercomputadores: Computadores muy potentes para realizar cálculos muy complejos: Simulaciones (ej: explosiones nucleares) Predicciones (ej: meteorología) Bioinformática (ej: predicción secundaria de proteínas) Supercomputadores Clasificación Top 500: Mare Nostrum: 4º Computador del mundo Centro de Computación de Barcelona Potencia: GFLOPS (20 billones de operaciones en coma flotante por segundo) Cluster IBM: nodos con 2 procesadores cada uno (4536 procesadores) PowerPC 2.2 GHz

8 Clasificación Computadores medianos o mainframes Computadores de uso general Instituciones que procesan gran cantidad de datos (ej: bancos) Pensados para que muchos usuarios trabajen a la vez con ellos. Clasificación Computadores medianos o minicomputadores Computadores de uso general Pequeñas instituciones que procesen un número alto de datos. Servidores departamentales Dar servicio de cómputo y/o almacenamiento para un conjunto reducido de personas.

9 Clasificación Estaciones de trabajo (Workstations) Uso individual que requiera potencia de cálculo (ej: diseño asistido por computador, informática gráfica). Actualmente: Computadores con 1 procesador muy potente o varios normales (normalmente 2). Clasificación Computadores Profesionales/Personales (PC) Uso general. Pensados para un usuario (simultáneo). Potencia reducida: Pentium GHz: 4642 MFLOPS (4 6 GFLOPS) Pentium M 1 7 GHz: 2037 MFLOPS (2 0 GFLOPS) AMD Athlon : 3699 MFLOPS (3 7 GFLOPS)

10 Placa Base Todos los componentes de un ordenador se integran en la placa base. Tiene: Los buses entre unidades Controladoras de periféricos Algunos periféricos integrados Los slots para la memoria y el procesador Unos chips (chipset) para controlarlo todo. Placa Madre o motherboard Placa Base

11 Placa Base Tipos de Placas: AT: Antiguas Baby-AT: de los 286 a primeros Pentium ATX: Otra disposición y más conectores Fabricantes: QDI Asus MSI etc Placa Base Tecnología centrino (intel) Integrar en la placa base la comunicación inalámbrica. Pensado para ordenadores portátiles Incluye: Procesadores Chipsets Tarjetas inalámbricas

12 Chipset Definición: El chipset es el conjunto de chips que se encargan de controlar determinadas funciones del ordenador, como la forma en que interacciona el microprocesador con la memoria, control de los puertos y slots ISA, PCI, AGP, USB... Parte fundamental de una placa base. Las posibilidades de la placa base dependen del chipset (frecuencias de reloj, tipo de procesadores, etc). Placa Base

13 Chipset Fabricantes: Intel AMD Via SiS nvidia Procesadores Procesadores o CPU Unidad de control + Unidad Aritmético-Lógica La frecuencia de reloj da una idea de la potencia: 3GHz significa que realiza 3x10 9 ciclos por segundo. Una instrucciones requiere varios ciclos para completarse. Una misma instrucción puede necesitar más ciclos si necesita acceder a los datos que precisa (traerlos de memoria).

14 Procesadores Diferentes procesadores necesitan diferentes números de ciclos para una misma instrucción. Símil: Centímetros cúbicos de un motor Diferentes motores con mismos centímetros cúbicos tiene diferente potencia. Depende de la arquitectura (de cómo funcionen): diesel, gasolina, turbo, inyección, etc. Procesadores No todos los procesadores entienden las mismas instrucciones Arquitectura x86: Intel y AMD Arquitectura PowerPC: IBM Arquitectura UltraSparc: SUN Microsystems Arquitectura MIPS: MIPS Computer Systems Inc. Etc.

15 Procesadores Fabricantes (PC): Procesadores Intel: PC: Pentium 4 HT, Prescot y Celeron Servidores y WorkStations: Xeon AMD AthlonXP Athlon64

16 Memoria principal De su velocidad depende en parte la velocidad del sistema Disp. Entrada Unidad de Control Disp. Salida 37 + Memoria principal ALU 37 Memoria principal Para mejorar la eficiencia hay diferentes niveles de memoria Memoria interna al procesador Registro: muy pocos y muy muy rápidos. A la misma velocidad que el procesador Caché: entorno a 1 MB, muy rápida. A la mitad de la velocidad del procesador (+ ó -)

17 Memoria principal Externa: BIOS (ROM = Read Only Memory): De tipo sólo lectura. Funciones básicas del ordenador Se puede actualizar Pequeña. RAM Memoria para datos y programas Rápida Volátil Memoria principal RAM (Memoria de Acceso Aleatorio): Diferentes tipos. Actualmente DDR y DDR2 (4,3 GB/s) Actualmente se suele montar 512 MB ó 1 GB

18 Memoria principal Buses Diferentes tipos: Bus de sistema: Conecta las unidades de la placa base Procesador Memoria Controladores de periférico La frecuencia (número de ciclos por segundo) influye en la velocidad: Cuando el procesador necesite datos y/o instrucciones Actualmente: (FB) 800 MHz, 400 MHz, 333 MHz Ha de soportarlo el chipset y el procesador

19 Buses Expansión Añadir nuevas funcionalidades o unidades al sistema Tarjetas gráficas Ratón, teclado Discos duros Impresoras Específicos: Buses Ratón y teclado (PS2) AGP: Tarjeta gráfica IDE, S-ATA: Discos (HD, CD, DVD, Floppy) Genéricos Paralelo y Serie: Antiguos Se utilizaban para impresoras y otros periféricos (ratón, teclado, scanners).

20 Buses Serie y paralelo PS2 AGP IDE Buses Genéricos: PCI: Mayoría del hardware actual Modems internos Tarjetas de red Tarjetas sintonizadoras de TV, radio o satélite Tarjetas de sonido Etc. En general: añadir nuevas unidades al ordenador Para portátiles: minipci En el futuro: PCI Express

21 Buses PCI Genéricos SCSI: Buses Conexión de dispositivos de alta velocidad Muy utilizada para discos duros en servidores (se supone que se evolucionará a utilizar S-ATA) PCMCIA: Añadir dispositivos a portátiles Tarjetas de red (ej: WiFi) Modems Otros tipos de conexiones (USB, FireWire, etc)

22 Genéricos IrDA Buses Conexión mediante infrarrojos con dispositivos u otros equipos Teléfonos móviles o PDA s Transferir ficheros con otros equipos Conexión sin cables que requiere que los dos equipos/dispositivos tengan contacto visual. Genéricos Buses FireWire (IEEE 1394): Conexión de dispositivos externos de alta velocidad (400 Mb/s = 50 MB/s teóricos) Muy utilizado en cámaras de video digitales (se denomina conexión DV). Rivaliza con las conexiones USB 2.0

23 USB Buses Conexión de dispositivos externos 1.1: Velocidad moderada (12 Mb/s = 1,5 MB/s teóricos) 2.0: Alta velocidad (480 Mb/s = 60 MB/s teóricos) Actualmente para todo tipo de dispositivos Ratones, teclados, impresoras Tarjetas de sonido, TV, impresoras, scanners Discos duros, lectoras/grabadoras de CD y DVD Casi cualquier dispositivo lo han portado. Tarjetas de red, inalámbricas Otras conexiones Buses Para cada tipo de los que hemos visto la placa base tiene unidades de control.

24 Definición Dispositivos Unidades o dispositivos a través de los cuales la CPU se comunica con el mundo exterior, y a los sistemas que almacenan información (actuando de memoria auxiliar). Dos tipos Dispositivos de E/S Dispositivos de almacenamiento Qué hacen: Dispositivos E/S Transforman información externa en señales eléctricas codificadas permitiendo su transmisión, detección, interpretación, procesamiento y almacenamiento de forma automática (y viceversa). En un lugar de la Mancha de cuyo nombre no quiero acordarme Dispositivo Entrada

25 Dispositivos E/S Todos los dispositivos tienen dos partes: La mecánica El controlador del periférico o driver Interpreta las órdenes de la CPU y genera las señales de control para que las entienda el dispositivo. Dispositivos E/S Dispositivos de salida Transforman datos del lenguaje del ordenador a otro externo

26 Monitores Dispositivos de Salida CRT TFT Monitor Dispositivos de Salida El color se obtiene como combinación de tres color rojo, verde y azul (RGB).

27 Parámetros: Dispositivos de Salida Tamaño de la pantalla (pulgadas) 17 Parámetros: Dispositivos de Salida Relación de aspecto. 4/3 Ancho/Alto 16/9

28 Parámetros: Dispositivos de Salida Número de puntos = resolución que soporta el monitor x x x 1050 Parámetros Dispositivos de Salida Relación de contraste: relación entre el brillo de la parte más clara con la más oscura. Ángulo de visión (suele ser menor en monitores TFT). Ángulo desde la perpendicularidad

29 Dispositivos de Salida Parámetros Densidad de puntos de imagen Número de puntos por pulgada (ojo humano es capaz de resolver 380 d/i a 45 cm.) Cuanto mayor sea la densidad mayor sensación de continuidad en la imagen (mejor calidad). Tamaño del punto = más o menos la inversa de la densidad (cuánto espacio ocupa cada punto). Frecuencia de refresco. Cada cuanto se actualiza la imagen del monitor (a mayor velocidad menor cansancio de los ojos) Dispositivos de Salida Controladores de video o tarjetas gráficas Generan las imágenes que muestran los monitores. Actualmente liberan al procesar de realizar cálculos sobre las imágenes. Texturas Iluminación Existen estándares de procesamiento: OpenGL DirectX

30 Dispositivos de Salida Dispositivos de Salida Las capacidades de visualización gráfica de un ordenador dependen de: La tarjeta gráfica Procesa imágenes y las manda al monitor a una determinada resolución y velocidad de refresco El monitor Debe de soportar el modo gráfico que utilice la tarjeta gráfica

31 Dispositivos de Salida Proyectores Actúan sustituyendo a los monitores Proyectan imágenes (normalmente con menor resolución que los monitores) Impresoras Dispositivos de Salida Obtener una imagen impresa de los datos existentes en el ordenador

32 Impresoras Dispositivos de Salida Antes: conexión mediante puerto paralelo Actualmente: conexión USB aunque siguen manteniendo algunas la conexión paralelo. Diferentes tipos según la tecnología que utilizan Dispositivos de Salida Impresoras Tipos: Matriciales: funcionamiento similar a las máquinas de escribir (conjunto de 9 ó 24 agujas que forman los caracteres martilleando sobre una cinta con tinta)

33 Impresoras Dispositivos de Salida Matriciales Características: Lentas Muy baratas (sobre todo los recambios) Permiten utilizar papel autocopia Poca calidad Antiguas pero se siguen utilizando. Impresoras Dispositivos de Salida Inyección de tinta: Lanzan gotas de tinta sobre el papel Combinan tintas de tres colores + negro (opcional)

34 Impresoras Dispositivos de Salida Inyección de tinta Características Impresora barata pero cartuchos suelen ser caros (incluyen cabezal) En los últimos años mejora considerable en velocidad y calidad (2400 dpi). Admiten papel fotográfico (algunas tienen cartuchos especiales). Opción actual más común. Impresoras Dispositivos de Salida Impresoras láser Funcionamiento similar a las fotocopiadoras Tóner Papel Láser Tambor

35 Impresoras Dispositivos de Salida Impresoras láser Características Hay en color y en blanco y negro Últimamente algo más baratas (las de color son más caras) Cambio de tóner es caro Calidad de impresión media Alta velocidad Impresoras Dispositivos de Salida Existen estándares para los datos mandados a las impresoras (lenguajes comunes) PostScript (PS) PCL (HP) Hay programas para poder ver ficheros con datos de estos tipos (GhostView para PS, etc.)

36 Dispositivos E/S Dispositivos de entrada Transforman datos externos al lenguaje del ordenador (codificación) Teclado Dispositivos de Entrada Principal interfaz de los usuario ante un ordenador.

37 Teclado Dispositivos de Entrada Conexión PS2: lo más habitual USB: cada vez más Inalámbricos. Dos partes: Ondas de radio PS2 o USB Receptor Teclado Dispositivos de Entrada Dos tipos según funcionamiento de teclas De membrana Son los más habituales Más baratos Se estropean más Mecánicos Más caros Se estropean menos

38 Dispositivos de Entrada Teclado natural En teoría son más cómodos de utilizar (ergonómicos) Teclado multimedia Más teclas con funcionalidades extra (normalmente multimedia) Ratón Dispositivos de Entrada Su uso se extendió con el uso de las interfaces gráficas.

39 Ratón: Dispositivos de Entrada Conexión PS2: lo más habitual USB: cada vez más Inalámbricos. Dos partes: Ondas de radio PS2 o USB Receptor Ratón: Dispositivos de Entrada Tipos: Mecánicos Detectan el movimiento mediante dos rodamientos en contacto con una bola que gira libremente

40 Ratón: Tipos: Dispositivos de Entrada Mecánicos: pueden ser Ratón normal Trackball Dispositivos de Entrada Ratón: Tipos: Mecánicos: si se ensucian los rodamientos pierden precisión y puede llegar a no funcionar ( da saltos ) Ópticos: se basan en la reflexión de luz para detectar movimientos. No funcionan bien en todas las superficies (en las que reflejan suelen fallar) Menor mantenimiento y se estropean menos Al principio necesitaban superficies especiales (cuadriculadas). Ahora funcionan sobre superficies normales (folios, madera, etc).

41 Ratón: Tipos: Dispositivos de Entrada Para los portátiles: Touchpad:» Superficie sensible al tacto.» El movimiento se consigue desplazando un dedo sobre la superficie. Escáner: Dispositivos de Entrada Sirven para digitalizar imágenes = obtener una imagen de un documento en formato electrónico.

42 Escáner: Dispositivos de Entrada Funcionamiento similar a las fotocopiadoras: Emiten luz y según la luz que reflejen (el color) a cada punto le dan un color u otro. La resolución depende de la cantidad de sensores que tengan: Cada sensor de el valor de un punto Escáner: Dispositivos de Entrada El resultado es una imagen digital. Existen programa para intentar reconocer caracteres sobre las imágenes y así obtener documentos de texto. Estos programas se denominan OCR (Reconocimiento Óptico de Caracteres)

43 Escáner Dispositivos de Entrada Los lectores de códigos de barras son escáneres pequeños con los programas para reconocer los códigos de barras. Multifunción (E/S) Dispositivos Unión de scanner e impresora que se utiliza también de fotocopiadora y fax.

44 Dispositivos de Entrada Cámaras digitales Dispositivos de Entrada Cámaras digitales Funcionamiento similar a scanner Tomas muestras con sensores Cuantos más sensores tengan mayor será la calidad de las imágenes MEGAPIXELS: número de puntos (pixels) que tomará para obtener una imagen MegaPixels ópticos: Número de puntos reales que toma» Son los realmente importantes MegaPixels interpolados: Número de puntos que crea a partir de los puntos reales que toma.

45 Dispositivos de Entrada Cámaras digitales También influye la óptica (el juego de lentes para el objetivo) Ajustar una imagen (nitidez) Zoom Almacenamiento de las fotografías: tarjetas de memoria Secure Digital Compact Flash xd Dispositivos de Entrada WEBCams Funcionan como las cámaras digitales Pensadas para hacer videoconferencia Calidad necesaria de imágenes no muy alta 640x x240 Frecuencia de imágenes baja 15 imágenes por segundo

46 Dispositivos de Almacenamiento Definición: Periféricos que sirven para almacenar la información permanente y poder recuperarla de forma automática y eficiente. Necesidad: Memoria del ordenador es pequeña Y es volátil (necesita electricidad para mantener la información) Intercambio de información entre ordenadores no conectados. Tipos Dispositivos de Almacenamiento Magnéticos Discos duros Disquetes Cintas magnéticas Ópticos Discos compactos (CD-ROM, CD-R, CD-RW) DVD (DVD, DVD-R, DVD+R, ) Discos magneto-ópticos

47 Dispositivos de Almacenamiento Magnéticos Discos duros Dispositivos de Almacenamiento Magnéticos Discos duros Principal dispositivo de almacenamiento en los ordenadores (unidades de disco C:, ) Se basan en magnetizar una superficie (para almacenar la información) y en determinar el sentido del magnetismo (leer información).

48 Dispositivos de Almacenamiento Magnéticos Discos duros Interfaz de conexión con el ordenador IDE (ATA MB/s, ATA MB/s, en realidad suelen dar unos MB/s)» Los más habituales actualmente» Montan unos 80, 100 ó 120 GB SCSI (Ultra 160 SCSI entorno 160 MB/s ó 320 MB/s) S-ATA (S-ATA150 entorno 150 MB/s) Dispositivos de Almacenamiento Magnéticos Discos duros

49 Dispositivos de Almacenamiento Magnéticos Discos duros El tamaño lo dan en base GB son realmente 74,5 GB 120 GB son realmente 111,76 GB Dispositivos de Almacenamiento Magnéticos Disquetes

50 Dispositivos de Almacenamiento Magnéticos Disquetes Diferentes tamaños 3 ½ : son los más habituales (capacidad 720 KB los primeros, ahora 1 44 MB) 5 ¼ : más antiguos, ya no se encuentran (capacidad 320 KB) Unidades ZIP: se popularizaron en los 90 (capacidad 100 MB). Han perdido protagonismo debido a lo barato de los CD-R Unidades JAZZ: Sucesoras a las anteriores (capacidad 1 GB). Le pasa lo mismo pero en este caso con los DVD. Dispositivos de Almacenamiento Magnéticos Disquetes

51 Dispositivos de Almacenamiento Magnéticos Cintas magnéticas Dispositivos de Almacenamiento Magnéticos Cintas magnéticas Son más lentas Lectura secuencial Grandes capacidades 400 GB, 600 GB o más. No se suelen utilizar en la informática doméstica. Su mercado: empresas (realizar copias de seguridad de gran cantidad de datos).

52 Dispositivos de Almacenamiento Ópticos Basados en la reflexión de la luz Dispositivos de Almacenamiento Ópticos Compact Disc (CD) Diferentes tipos CD-ROM: Se fabrican con la información. Sólo se pueden leer (vida: muchos años) CD-R: Se pueden grabar una vez y leer múltiples veces. Se basan en modificar un pigmento con un láser para marcar las zonas que reflejan y las que no. Vida útil: unos 6 años, después empieza a degradarse. Se puede prolongar si se cuida bien. CD-RW: Se pueden grabar y leer múltiples veces. Funcionamiento igual a los CD-R.

53 Dispositivos de Almacenamiento Ópticos Compact Disc Capacidad: 650 MB ó 74 min. 700 MB ó 80 min. 800 MB ó 90 min. 900 MB ó 100 min. Dispositivos de Almacenamiento Ópticos Digital video disc/digital versatile disc (DVD) Similares a los CD s pero con mayor densidad de datos (más datos en menos espacio) Tipos DVD-ROM: se escriben los datos en fábrica DVD-R, DVD+R: Se escriben una vez se leen múltiples DVD-RW, DVD+RW: Se escriben y leen muchas veces. Capacidad Una capa 4 7 GB ó dos capas 9 4 GB (el estandar de mayor capacidad DVD-18 son 17 GB, aún no disponibles).

54 Dispositivos de Almacenamiento Ópticos Discos magneto-ópticos Mezcla de las dos tecnologías Se escribe polarizando la superficie (se magnetiza) Se lee con un láser (según la polarización reflejará de una manera u otra). Discos de 3 5 pulgadas de unos 130 MB de capacidad. No muy populares (probablemente debido al éxito de los CD s). Dispositivos de Almacenamiento Nuevas tecnologías: Memorias flash Surgen como necesidad de almacenar gran cantidad de información en dispositivos portátiles (lo que implica bajo consume eléctrico). Muy comunes en cámaras digitales (MMC, SD, Compact Flash, etc.) Capacidades variables: actualmente se pueden comprar de 1 GB (prototipos de 4 GB)

55 Dispositivos de Almacenamiento Memorias Flash Pen Drive o unidades USB. Pequeños discos portátiles que se conectan al ordenador (normalmente USB). Muy ligeros Últimamente bastante rápidos (USB 2.0 y FireWire). Capacidades: empezaron con 4 u 8 MB, actualmente es barato comprar de 1 GB. Muy de moda los reproductores MP3: Pen Drive + Software/hardware para reproducir música. Hardware Ordenadores PC, de marca Vs. Clónicos PC: Sólo serían los de IBM ya que fueron los primeros en comercializar ordenadores personales Tenían su propio hardware (sobre todo memorias y algunos dispositivos). No compatibles con otros equipos. De marca Montan hardware suyo y/o de varios fabricantes. Dan garantía de todo el equipo (HP, Dell, Siemens, ). Clónicos Montan hardware de varios fabricantes y la garantía la da cada fabricante de su pieza Por eso son más baratos. La mayoría de los que venden las tiendas

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