Tecnología y Hardware de Computadores. Joaquín Entrialgo Castaño Julio Molleda Meré Rubén Usamentiaga Fernández Juan Carlos Granda Candás

Transcripción

1 Tecnología y Hardware de Computadores Joaquín Entrialgo Castaño Julio Molleda Meré Rubén Usamentiaga Fernández Juan Carlos Granda Candás

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3 Resumen de contenidos I Introducción 1 1. Historia de la tecnología 3 2. Historia del computador 9 3. Visión general del computador 19 II Componentes básicos El procesador El sistema de memoria La placa base 81 III Dispositivos de almacenamiento secundario Discos duros Discos ópticos Otros dispositivos de almacenamiento secundario 157 III

4 IV Resumen de contenidos IV Dispositivos multimedia Gráficos Sonido 219 V Dispositivos de red Redes 243 VI Dispositivos de reprografía Impresoras Escáneres 277 VII Dispositivos de alimentación y refrigeración La fuente de alimentación Gestión de energía/consumo Dispositivos de refrigeración 295 Acrónimos 301

5 Índice general I Introducción 1 1. Historia de la tecnología Qué es tecnología? Orígenes de la tecnología Hitos de la tecnología moderna Historia del computador Automatización del cálculo matemático Primera generación: el tubo de vacío Segunda generación: el transistor Tercera generación: el circuito integrado Cuarta generación: el microprocesador y la memoria de silicio Historia del computador personal Visión general del computador Arquitectura Arquitectura del juego de instrucciones Arquitectura CISC: Complex Instruction Set Computer Arquitectura RISC: Reduced Instruction Set Computer Microarquitectura Arquitectura del sistema Arquitectura von Neumann Arquitectura Harvard Taxonomía de Flynn Componentes V

6 VI Índice general II Componentes básicos El procesador Componentes Registros Unidad aritmético-lógica Unidad de control Principio de funcionamiento Carga de la instrucción Decodificación de la instrucción Ejecución de la instrucción Escritura del resultado de la instrucción Características Ancho Frecuencia de reloj Tecnología de fabricación Memoria caché Paralelismo Paralelismo a nivel de instrucción Paralelismo a nivel de hilo de ejecución Paralelismo a nivel de datos Conexiones Zócalo Bus de datos Bus de direcciones Consumo Virtualización Evolución histórica Orígenes y Intel Pentium La microarquitectura P La microarquitectura NetBurst AMD K6, Athlon y Athlon Intel Core AMD Opteron y Phenom Intel Core i7 y Core i Intel Atom Configuración

7 Índice general VII 5. El sistema de memoria Principio de funcionamiento Jerarquía de memoria Características Tecnología SRAM: Static Random Access Memory DRAM: Dynamic Random Access Memory Flash Comparativa de tecnologías Registros del procesador Memoria caché Memoria principal Memoria ROM Memoria Gráfica Evolución histórica Memoria caché Memoria principal Memoria ROM Memoria gráfica Configuración La placa base Factor de forma Componentes Zócalo del microprocesador Regulador de tensión Conjunto de chips Multiplicador Ranuras de memoria Chip RTC/NVRAM BIOS: Basic Input/Output System POST: Power-On Self Test Conector de alimentación Interfaces PCI: Peripheral Component Interconnect PCI Express ATA: Advanced Technology Attachment USB: Universal Serial Bus FireWire IrDA: Infrared Data Association Proceso de arranque del PC Configuración Parámetros de configuración de la ROM BIOS Actualización de la BIOS Overclocking

8 VIII Índice general III Dispositivos de almacenamiento secundario Discos duros Disco duro magnético Principio de funcionamiento Tecnología de grabación Anatomía de un disco duro magnético Disco duro de estado sólido Principio de funcionamiento Anatomía de un disco de estado sólido Comparativa entre discos duros magnéticos y discos duros de estado sólido Disco duro híbrido Características Capacidad y densidad de almacenamiento Tiempo de acceso Tasa de transferencia Factor de forma Velocidad de rotación Consumo Fiabilidad Interfaces internas PATA: Parallel Advanced Technology Attachment SATA: Serial Advanced Technology Attachment SCSI: Small Computer System Interface SAS: Serial Attached SCSI Interfaces externas Tecnologías orientadas a la mejora de prestaciones SMART: Self-Monitoring, Analysis, and Reporting Technology RAID: Redundant Array of Independent Disks Matrices de discos redundantes Niveles de RAID JBOD: Just a Bunch Of Disks NCQ: Native Command Queueing Configuración Formateo Formateo físico Formateo lógico Particiones Sistemas de archivos

9 Índice general IX 8. Discos ópticos CD: Compact Disc Principio de almacenamiento Tipos de CD CDDA: CD Digital Audio CD-ROM: CD Read Only Memory CD-R: CD Recordable CD-RW: CD Rewritable DVD: Digital Versatile Disc Principio de almacenamiento Tipos de DVD DVD-ROM: DVD Read Only Memory DVD-R, DVD+R: DVD Recordable DVD-RW, DVD+RW: DVD Rewritable DVD-RAM: DVD Random Access Memory BD: Blu-ray Disc Principio de almacenamiento Tipos de BD Otros dispositivos de almacenamiento secundario Cintas magnéticas Dispositivos magneto-ópticos Dispositivos de memoria flash con interfaz USB IV Dispositivos multimedia Gráficos Conceptos sobre la imagen digital Naturaleza Digitalización Muestreo Cuantización Síntesis Rasterización Ray tracing Radiosity Codificación Codificación de imágenes estáticas

10 X Índice general Codificación de vídeo Monitores Características generales Tamaño Relación de aspecto Resolución Ancho del punto Interfaz Tubo de rayos catódicos Pantalla de cristal líquido Tiempo de respuesta Ángulo de visión Brillo y contraste Reproducción del color Matrices Luz de fondo Control de calidad Configuración Tarjetas Gráficas Componentes GPU: Graphics Processing Unit BIOS: Basic Input/Output System Memoria de vídeo RAMDAC: RAM Digital-to-Analog Converter Características Interfaz de conexión con la placa base Interfaz de conexión con el monitor Aceleración 3D Interfaz de programación de aplicaciones Aceleración de vídeo Paralelismo GPGPU: General-Purpose computing on GPU Evolución histórica NVIDIA ATI Intel Configuración

11 Índice general XI 11. Sonido Conceptos sobre el sonido digital Naturaleza Digitalización Síntesis Codificación Formatos para sonido muestreado Formatos para síntesis de sonido Altavoces Principio de funcionamiento Características Sistemas de altavoces Micrófonos Principio de funcionamiento Características Conexión Tarjetas de sonido Características Conexiones Evolución histórica Configuración V Dispositivos de red Redes Protocolos Tecnologías de acceso a Internet RTC: Red Telefónica Conmutada RDSI: Red Digital de Servicios Integrados ADSL: Asymmetric Digital Subscriber Line HFC: Híbrido de Fibra y Coaxial Tecnologías de red local Ethernet Cableado Sistemas intermedios Wi-Fi Seguridad Bluetooth Protocolo IP

12 XII Índice general Direcciones IPv DNS: Domain Name System NAT: Network Address Translation Direcciones IPv Interfaz de red Configuración Protocolo IP Cortafuegos Wake On LAN VI Dispositivos de reprografía Impresoras Tecnología de impresión Características Resolución Velocidad Memoria Lenguajes de descripción de página Configuración Escáneres Tipos Características Configuración VII Dispositivos de alimentación y refrigeración La fuente de alimentación Principio de funcionamiento Factores de forma Fuentes ATX Conectores Características Potencia eléctrica Eficiencia Ruido

13 Índice general XIII 16. Gestión de energía/consumo Estándar ACPI Estados globales Estados de dispositivos Configuración Dispositivos de refrigeración Disipadores Ventiladores Refrigeración líquida Características Acrónimos 301