Tema 2: Hardware. Informática Básica. Licesio J. Rodríguez-Aragón Departamento de Informática, Estadística y Telemática. Universidad Rey Juan Carlos

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1 Tema 2: Hardware Informática Básica Licesio J. Rodríguez-Aragón Departamento de Informática, Estadística y Telemática 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

2 Modelo de von Neumann Tema 2: Hardware p. 3/52 Ordenador Definición. Un Ordenador es una máquina capaz de procesar unos datos de entrada y generar una información de salida utilizando una serie de instrucciones previamente alamcenadas. Dispositivos electrónicos interconectados que se pueden usar para controlar las operaciones de tratamiento de los datos así como para controlar la entrada, almacenamiento y salida de estos en el ordenador. Tema 2: Hardware p. 4/52

3 Tipos de Ordenadores Superordenadores: Muy rápidos, muchos datos. Varios Procesadores (CPU). Aplicaciones científicas, militares. Macroordenadores o Mainframes: Grandes ordenadores. Muchos usuarios a la vez. Usados por grandes empresas en gestión. Microordenadores o servidores: Más de un usuario. Empresas de menor tamaño. Ordenadores personales:monousuario. Los más comunes. PC, Macintosh. Ordenadores portátiles:ordenadores personales. Adaptados al transporte. Ordenadores de mano o Palmtop: Tamaño reducido. Menores prestaciones. Tema 2: Hardware p. 5/52 Composición de un Ordenador Placa Base:Circuitería básica. Dispositivos Internos: Almacenamiento de datos. Tarjetas auxiliares. Fuente de Alimentación: Corriente eléctrica adecuada a cada componente. Tamaño considerable. Ruido. Tema 2: Hardware p. 6/52

4 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. Tema 2: Hardware p. 7/52 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. Tema 2: Hardware p. 8/52

5 Microprocesadores de PC Procesadores Intel, familia compatible (juego de instrucciones). Modelo Fecha Rango de Longitud CPU de aparición velocidades palabra a 8 Mhz. 16 bits a 20 Mhz. 16 bits a 33 Mhz. 32 bits a 50 Mhz. 32 bits Pentium a 200 Mhz. 32 bits Pentium II a 450 Mhz. 32 bits Pentium III Mhz. a 1 Ghz. 32 bits Pentium a 2.5 Ghz bits Tema 2: Hardware p. 9/52 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 un ordenador, pero el rendimiento final del ordenador no sólo depende del modelo y velocidad del Microprocesador. Elementos como el chipset, el tipo y cantidad de memoria, etc. pueden influir decisivamente en su velocidad. Tema 2: Hardware p. 10/52

6 Chipset Agrupación de diversos componentes fundamentales para el funcionamiento del Microprocesador. Controlan el tráfico de información. Un tráfico optimizado = Máxima velocidad. Reloj generador de Pulsos: Marca el ritmo con el que se ejecutan todas las operaciones. Controlador Interrupciones: Elemento encargado de gestionar las tareas pendientes. Acceso Directo a Memoria (DMA): Gestión de la memoria principal sin pasar por el procesador. Tema 2: Hardware p. 11/52 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 el Microprocesador han de ser almacenados en esta memoria. Diferente a los dispositivos externos de almacenamiento masivo de datos (discos duros, CDROM,...). Tema 2: Hardware p. 12/52

7 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. Tema 2: Hardware p. 13/52 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. Tema 2: Hardware p. 14/52

8 BUSES Conexión de los diferentes elementos que contiene la placa base. Definición. Conjunto de líneas de comunicación cuyo objetivo es transmitir información entre componentes de forma simultanea. Por cada línea viaja un bit (cero o 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) Tema 2: Hardware p. 15/52 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. Tema 2: Hardware p. 16/52

9 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. Topología de estrella, pudiendo conectar hasta 127 dispositivos. Tema 2: Hardware p. 17/52 Ampliación del Ordenador Conectar a un puerto normalizado: Unimos el nuevo dispositivo (Impresora, Ratón, Escáner) al ordenador mediante conectores estandarizados (Puerto serie, Puerto paralelo, USB). Conectar a una ranura de expansión: Insertamos en la placa base una tarjeta en alguna de las ranuras de ampliación libres (Controlador de Video, Tarjetas de Sonido, Tarjetas de Red, Modem). Tema 2: Hardware p. 18/52

10 Periféricos de Almacenamiento Masivo de Datos Se utilizan para guardar grandes cantidades de información de forma permanente, con el objetivo de poder recuperarla de forma automática. Soporte: Material en el que se graban los datos (Magnético u Óptico). Medio: Elemento físico que contiene el soporte (Cinta o Disquete). Periférico: Dispositivo que manipula (graba/lee) la información almacenada en el medio (Unidades de Disquete, Grabadoras de CD) Tema 2: Hardware p. 19/52 Controlador de Dispositivos de Almacenamiento Para que una unidad de Disquetes, de Cinta, un Disco Duro, un CD-ROM, pueda utilizarse en un ordenador, hace falta tener instalado un 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 una determinada controladora. IDE, Intelligent Drive Electronics y EIDE, Enhaced IDE: El tipo más utilizado en los PC. El controlador suele formar parte del Chipset de la placa base. SCSI: Bus de periféricos. Permite conectar a él Discos Duros de mayores prestaciones y Unidades de gran almacenamiento. Tema 2: Hardware p. 20/52

11 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... Tema 2: Hardware p. 21/52 Unidades de Cintas Magnéticas Se basan en los mismos principios de lectura/grabación que las cintas de 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) Tema 2: Hardware p. 22/52

12 Discos Magnéticos Más utilidad que las cintas. Actualmente es el principal medio de almacenamiento 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. Cada cara 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 huecos a la hora de grabar fichero pequeños. Tema 2: Hardware p. 23/52 Formateo de Bajo Nivel: Definición. Definir mediante un programa las pistas y sectores que contiene. En cada bloque se graba su dirección e información redundante para la detección de bloques dañados en el disco. de Alto Nivel: Definición. Formateo lógico, prepara al disco para trabajar con un determinado Sistema Operativo. Tabla o asignación de archivos. Discos Magnéticos: Disquetes. Discos Duros. Tema 2: Hardware p. 24/52

13 Disquetes o Floppy Disks Discos pequeños y flexibles, compuestos por una lámina de plástico recubierta de un material magnetizable (oxido férrico) y protegida por algún 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 cara del disco. Cuando se quiere encontrar un dato, la unidad hace girar el disquete hasta encontrar la información requerida. Tema 2: Hardware p. 25/52 Tipos de Disquetes Según su tamaño: 8, 5 1/4, 3 1/2, pulgadas. Según su densidad: Doble Densidad (DD), Alta Densidad (HD), Densidad Extra (ED). Disco de 3 1/2 : 2 caras, 80 pistas por cara, 18 bloques por pista. Capacidad=n o pistas n o bloques por pista n o caras 512bytes/bloque Capacidad de 1.44MB Estos discos tienen la posiblidad de protegerse contra la escritura. Tema 2: Hardware p. 26/52

14 Discos Duros Formado por un conjunto de discos rígidos montados verticalmente unos encima de otros y herméticamente cerrados en una carcasa metálica. 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 los discos, no hay contacto. El tamaño es irrelevante ya que va todo integrado. Se incluye en concepto de Cilindro: pistas de todos los discos que están a una discancia del eje. Tema 2: Hardware p. 27/52 Discos Duros Tema 2: Hardware p. 28/52

15 Discos Ópticos Dispositivos de Almacenamiento Masivo de Datos, cuya lectura se realiza 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 los discos solamente giran cuando se quiere acceder a la información. La lectura se realiza mediante un haz de rayo laser que accede a distancia, sin contacto físico. Tema 2: Hardware p. 29/52 Discos CD-ROM, Compact Disc-Read Only Memory Discos de sólo lectura. Aspecto idéntico a CD de música. En ellos se puede 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/s 2 =300 KB/s 4 =600 KB/s 32 =1200 KB/s =4800 KB/s 50 =7500 KB/s Tema 2: Hardware p. 30/52

16 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 ydiscosduros Permite borrar los datos Útil para Copias de Seguridad Tema 2: Hardware p. 31/52 DVD, Digital Video Device ó Digital Versatile Disc Tamaño externo idéntico a los CD. Leidos mediante un haz de rayo laser. El rayo es más fino lo que permite reducir el tamaño del surco a la mitad 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 Tema 2: Hardware p. 32/52

17 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 de aplicaciones específicas (Cámaras de Fotos, Teléfonos Móviles). Tema 2: Hardware p. 33/52 Periféricos de Entrada/Salida Son componentes hardware que sirven para conectar la unidad principal del ordeandor con el "mundo Exterior". ENTRADA: Introducir datos en el Ordenador para que sean procesados. SALIDA: Leer y transmitir la información que genera el ordenador. ENTRADA Y SALIDA: Ambas cosas. Tema 2: Hardware p. 34/52

18 Periféricos Los periféricos más importantes y utilizados son: Entrada: Teclado Ratón Escáner Joystic Salida Monitor Impresora Altavoces Entrada y Salida Módem Pantalla Táctil Tema 2: Hardware p. 35/52 Teclado Es uno de los periféricos más importantes, utilizado para introducir órdenes y datos. Tema 2: Hardware p. 36/52

19 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). Tema 2: Hardware p. 37/52 Ratón Importante periférico de entrada para trabajar en entornos gráficos como Windows. Permite desplazar el cursor gráfico o Puntero del Ratón, moviéndose en el mismo sentido y velocidad que nosotros lo hagamos. 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 del elemento señalado por el puntero. Tema 2: Hardware p. 38/52

20 Ratón El Ratón tiene en su interior una esfera de plástico que con el movimiento acciona unos rodillos que transmiten las coordenadas al ordenador. La conexión al ordenador, al igual que el teclado se realiza mediante un conector PS/2 (de color verde). Tema 2: Hardware p. 39/52 Monitor En él se muestran de forma clara e instantanea los datos que se necesitan para trabajar. Es la principal herramienta de salida de la información. Los monitores son normalmente controlados mediante señales analógicas las cuales toman infinitos valores dentro de un rango determinado, puediéndose así obtener un rango infinito de colores. Tipos de Monitores: Monitores de Tubo de Rayos Catódicos (CRT). TFT. Tema 2: Hardware p. 40/52

21 Tubo de Rayos Catódicos La pantalla está formada por una serie de puntos, cada uno llamado píxel, que en su conjunto permiten formar las imágenes. En los monitores a color, cada píxel esta formado por tres puntos más pequeños: 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 Tema 2: Hardware p. 41/52 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. Tema 2: Hardware p. 42/52

22 Controlador Gráfico Elemento de hardware encargado de generar las señales que permiten controlar y visualizar correctamente una imagen en la pantalla. Tan importante es el Monitor, como el Controlador. Tarjeta a insertar en una ranura de expansión, (AGP o PCI), los valores de Resolución Máxima, Frecuencia de Barrido y Método de Refresco 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). N o de bits de la tarjeta. Ancho del Bus. Acelerador Gráfico. Controlador de Software. Tema 2: Hardware p. 43/52 Impresoras Dispositivo de salida de datos. A diferencia del Monitor (temporal) la salida 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 elegir determinadas opciones. Para poder imprimir la impresora ha de estar "en linea"(on-line), en caso contrario no recibe datos del ordenador. Tema 2: Hardware p. 44/52

23 Impresora Matricial Impresoras de Impacto. Cabeza formada por varias agujas que configuran las letras. Estas agujas golpean a una cinta impregnada de tinta que imprime las letras sobre el papel. Resolución: Calidad Baja, matriciales de 9x9 agujas o de 24x24 agujas Velocidad: Baja o Media. A más calidad requerida, menor velocidad. 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. Tema 2: Hardware p. 45/52 Impresora Matricial Tema 2: Hardware p. 46/52

24 Impresora de Chorro o Inyección 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. Tema 2: Hardware p. 47/52 Impresora de Chorro o Inyección de Tinta Tema 2: Hardware p. 48/52

25 Impresora Láser Emplean un rayo Láser que proyecta la imagen de cada línea sobre un tambor fotoconductor al que luego se pegará la tinta. Utilizan depósitos de tinta seca llamada tóner, que sólo se pega a los puntos marcados por el rayo láser. Mediante unos rodillos y aplicando calor, se fija el tóner a la superficie del 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. Tema 2: Hardware p. 49/52 Impresora Láser Tema 2: Hardware p. 50/52

26 Instalar una Impresora Instalación de Hardware: Conexión Física. A través del puerto paralelo (LPT1), o del puerto USB. Instalación de Software: Programas que reconocen y son capaces de comunicarse con la impresora instalada. Tema 2: Hardware p. 51/52 Otros Periféricos Modem: (MOdulador DEModulador) Dispositivo utilizado para transmitir datos através de la línea telefónica. Escáner: Periférico capáz de crear una imagen digital a partir de una imagen impresa. Cámaras Digitales: Cámaras que capturan imágenes o secuencias 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, ni un escáner, ni un hub o red. Es uno mismo, el usuario. - John K. Rizzo y K. Daniel Clarck en How the Mac Works Tema 2: Hardware p. 52/52