Herramientas Informáticas I Hardware: Conceptos Básicos

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1 Herramientas Informáticas I Hardware: Conceptos Básicos Facultad de Ciencias Económicas y Jurídicas Universidad Nacional de La Pampa Año 2013 Hardware: Conceptos Unidad Central de Proceso. Hardware: (del inglés: Partes Duras o Ferretería). Hardware: (del inglés: Partes Duras o Ferretería). Es la Parte Tangible del Sistema Informático. Contablemente son Bienes de Uso

2 Hardware: Estructura General. Una computadora esta compuesta por diversidad de elementos encuadrados en dos áreas principales: Unidad Central de Proceso (UCP ó CPU). Procesador/es. Memoria Principal. Placa Madre (Motherboard). Dispositivos Periféricos. Entrada. Salida. Entrada/Salida (E/S). Almacenamiento. Comunicación Arquitectura Von Neumann

3 Esquema General Hardware

4 Generalidades: La tecnología Informática, duplica su capacidad en un lapso de 18 a 24 meses (Ley de Moore). Eso implica que cada 15 años, por el mismo costo se obtiene 1000 veces mayor capacidad computacional. En 30 años, las computadoras son UN MILLON DE VECES mas potentes a igual volumen, o más baratas, por unidad de medida de capacidad de procesamiento. Desde que se fabricó la primera computadora electrónica (±1944) a la fecha, las computadoras son un billón ( 1e12 ) de veces mas capaces. La tecnología informática Militar está alrededor de 10 años adelantada a la Comercial.

5 Hardware: Generaciones (1) Hay diversos criterios para establecer generaciones, uno sería el siguiente, otros autores indican que todavía se esta en la 3ra. 1ra. Las computadoras usaban como elementos de conmutación (necesarios para las operaciones aritméticas y lógicas y de control, formados por válvulas electrónicas, de elevado consumo y gran generación de calor ( ) 2da. Se pasa a utilizar transistores con lo que su tamaño se redujo cientos de veces, aumentando la velocidad en la misma escala. ( ) 3ra. En ésta se empezó a utilizar circuitos integrados, con otro salto en la velocidad y reducción de tamaño, consumo y costos. 4ta. Empezó con el primer microprocesador a principio de los '70, permitiendo que en la década del '80 surgieran los PCs, cuyos primeros procesadores contaban con algo mas de elementos de conmutación. 5ta.? Con el avance tecnológico (altísima conectividad) puede decirse que se está ante una nueva generación con procesadores generales con 200 millones de elementos de conmutación.

6 Hardware: Generaciones (2) Primera Generación Válvulas Electrónicas (18000) Tarjetas Perforadas Lenguaje Máquina

7 Hardware: Generaciones (3) Segunda Generación Transistores Cintas Magnéticas Lenguaje Ensamblador Fortran COBOL

8 Hardware: Generaciones (4) Tercera Generación Circuitos Integrados Discos Magnéticos Pantallas Tubos Rayos Catódicos Lenguajes Tercera Generación Lenguaje C Sistema Operativo Multi - Hardware '70

9 Hardware: Generaciones (5) Cuarta Generación Procesador en un Chip Discos Ópticos Pantallas Planas LCD Notebooks Lenguajes Cuarta Generación Principios '70... Fines Siglo XX

10 Hardware: Generaciones (6) Quinta Generación Múltiples Procesadores en un Chip Discos Fijos (sin partes móviles) Pantallas Planas LED y táctiles Inteligencia Artificial Netbooks, Tablets Fines Siglo XX?

11 Hardware: : Unidades de Medida La estructura elemental del Hardware se basa en un modelo binario Todo debe convertirse a un matemática base 2. Solo dos símbolos: 0 (cero) y 1 (uno). Llamados BITS. Para trabajar se agrupan de a 8 bits (llamado BYTES). Unidades de información (del Byte) Sistema Internacional (Decimal) Múltiplo kilobyte Megabyte Gigabyte Terabyte Petabyte Exabyte (Símbolo) (kb) (MB) (GB) (TB) (PB) (EB) Valor 10^3 10^6 10^9 10^12 10^15 10^18 Fuente: ISO/IEC (Binario) Múltiplo (Símbolo) Kibibyte (KiB) Mebibyte Gibibyte Tebibyte Pebibyte Exbibyte (MiB) (GiB) (TiB) (PiB) (EiB) Valor 2^10 2^20 2^30 2^40 2^50 2^60

12 Clasificando Computadoras... Computadoras de uso Personal: PCs, Notebooks, Netbooks, Handhelds, Tablets, Smartfones, Celulares, etc. Estaciones de Trabajo: Terminales bobas y WorkStations Servidores: De Hosting (anfitrionamiento) Web De Archivos (documentos, base de datos, etc.) De Comunicaciones. Minicomputadoras, Main Frames, Super-Computadoras.

13 Unidad Central de Proceso La UCP ó CPU es el Cerebro de la Computadora, no podría existir una computadora sin CPU, aunque no tendría sentido que no contase con al menos un dispositivo periférico. En una PC (Personal Computers Có Computadoras Personales), el gabinete que contiene la UCP, incluye además varios dispositivos periféricos. En una Notebook, tanto UCP como dispositivos periféricos están integrados en la misma caja o libro. Las supercomputadoras, generalmente tienen la UCP en un gabinete separado o puede distribuirse en varios gabinetes interconectados.

14 Esquema UCP dentro gabinete.

15 Procesador/es (1) Una computadora tiene al menos un procesador principal (las hay con ) y contar a su vez con uno o más procesadores auxiliares o específicos. Cuenta con dos elementos principales: Unidad Aritmético/Lógica (UAL). Que se encargada de Procesar los Datos. Efectúa las operaciones matemáticas de las que es capaz su diseño. Lleva a cabo operaciones lógicas, las cuales son genéricamente comparaciones de datos. Los procesadores específicos llevan a cabo cómputos especiales (gráficos, sonidos, matemáticos, etc.). Unidad de Control (UC). Asume la coordinación de ubicar datos en la memoria principal, hacer el seguimiento de instrucciones de programa y sincronización de todo el funcionamiento de la computadora.

16 Procesador/es (2) Para medir la capacidad de un procesador, en general se utilizan al menos 3 parámetros: Longitud de Palabra. Cantidad de bits que procesa en cada ciclo de trabajo, por ejemplo 16, 32, 64. También se relaciona con la capacidad de direccionamiento. Velocidad de Reloj. Cantidad de operaciones elementales por segundo (Hertz) que puede llevar a cabo. Desde unos pocos Megahertz a a varios miles (aquí es evidente la ley de Moore). Arquitectura Interna. CISC ó RISC: Conjunto de Instrucciones de bajo nivel Complejo (especializado) o Reducido (ultra rápido). Núcleo Simple o múltiple (1 o más UAL y UC). Conjuntos de Instrucciones especializado (p.e. Gráficos).

17 Memoria Principal Es el escritorio donde trabaja el procesador, se Clasifican según: Características Físicas: RAM: : Memoria de Acceso Aleatorio. Constituye el principal área de trabajo para almacenar Datos y Programas, se borra al apagarse la computadora (arquitectura Von Newman). ROM: : Memoria de Solo Lectura. Contiene el programa de arranque inicial de la computadora. xprom: : Memorias especiales, que pueden escribirse pero se mantienen aún con la computadora apagada (usan pila). Funcionalidad: Principal para Datos y Programas. Dedicadas para Datos de procesos especiales: Gráficos. Memorias Intermedias. etc. Se mide en: Kilobytes (ROM y xprom). Megabytes o Gigabytes (crece con Ley de Moore).

18 Funcionamiento General (1)

19 Funcionamiento General (2) Programas Almacenados

20 Funcionamiento General (3) 1. Procesador (ALU ). 2. Control de Operaciones. 3. Memoria Principal (RAM). 4. Programas Almacenados (dentro de 3). 5. Registros Internos de Almacenamiento. 6. Memoria de Arranque (ROM BIOS). 7. Medios de Almacenamiento Externo. 8. Dispositivos Entrada y de Salida. 9. Comunicaciones Internas. 10. Comunicaciones Externas (Red). 11. Sistema de Buses (motherboard).

21 Funcionamiento General (4) 1. Procesador (vulgarmente la CPU). Incluye la Unidad Aritmética y Lógica. Es el centro nervioso de la computadora. Todo Pasa por el Procesador. 2. Control de Operaciones. Todas las operaciones están sincronizadas y el proceso se hace en ciclos de procesador (Megahertz) 5. Registros Internos de Almacenamiento. Todas las operaciones (calcular, direccionar, etc.) usan registros internos, el tamaño de estos (palabra del procesador) es un factor importante de velocidad. 9. Comunicaciones Internas. El microprocesador se conecta a la placa madre para interrelacionar se con la Memoria y dispositivos periféricos

22 Funcionamiento General (5) 3. Memoria Principal: Es el escritorio de trabajo de la computadora,, es un elemento muy importante al momento de la compra, a veces se le da prioridad al procesador en desmedro de la RAM. 4. Programas Almacenados: Los programas al ejecutarse deben cargarse en la RAM, cuando mas programas se tengan corriendo a la vez, más memoria sera requerida. Además de los programas, debe preverse el espacio para los datos que estos manejen. 6. Memoria de Arranque: Al momento de arrancar la computadora, no tiene noción de nada, en la ROM, está el primer programa que corre (BIOS)) y es el que carga el Sistema Operativo. Responde a la la Arquitectura Von Neumann 3 4 Programas 6 Almacenados

23 Funcionamiento General (6) 7. Medios Almacenamiento Externo: Conservan los datos cuando la computadora esta apagada, o cuando los datos no se están utilizando. 8. Dispositivos Entrada/Salida: Es por donde se ingresan datos dentro de la computadora y sus medios de almacenamiento y por donde se muestran los resultados del proceso interno. 10. Comunicaciones Externas: Permite conectar una computadora con otras (Red). 11. Sistema de Buses: Todos los elementos de la U.C.P. y los periféricos se conectan a la placa madre (motherboard). Hay tres tipos de buses: CONTROL, DATOS y DIRECCIONES

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