herramientas informáticas i hardware: conceptos básicos · en ésta se empezó a utilizar...

Herramientas Informáticas IHerramientas Informáticas IHardware: Conceptos BásicosHardware: Conceptos Básicos

Facultad de Ciencias Económicas y Jurídicas Facultad de Ciencias Económicas y Jurídicas Universidad Nacional de La PampaUniversidad Nacional de La Pampa

Año 2014Año 2014

Hardware: ConceptosHardware: ConceptosUnidad Central de Proceso.Unidad Central de Proceso.

Hardware: Hardware: (del inglés: Partes Duras o Ferretería).(del inglés: Partes Duras o Ferretería). Es la Parte Tangible del Sistema Informático.Es la Parte Tangible del Sistema Informático.

ContablementeContablemente son Bienes de Uso son Bienes de Uso

ee [email protected] [email protected]

Hardware: Estructura General.Hardware: Estructura General.Una computadora esta compuesta por diversidad de elementos Una computadora esta compuesta por diversidad de elementos encuadrados en dos áreas principales:encuadrados en dos áreas principales:Unidad Central de Proceso (UCP ó CPU).Unidad Central de Proceso (UCP ó CPU).

Procesador/es.Procesador/es.Memoria Principal.Memoria Principal.Placa MadrePlaca Madre

– (Motherboard).(Motherboard).Dispositivos Periféricos.Dispositivos Periféricos.

Entrada.Entrada.Salida.Salida.Entrada/Salida (E/S).Entrada/Salida (E/S).Almacenamiento.Almacenamiento.ComunicaciónComunicación

ArquitecturaArquitecturaVon NeumannVon NeumannArquitecturaArquitectura

Von NeumannVon Neumann

Hardware: Estructura General.Hardware: Estructura General.Elementos Básicos de una Computadora:Elementos Básicos de una Computadora:

1. Monitor1. Monitor2. Placa base2. Placa base3. CPU3. CPU4. Memoria RAM4. Memoria RAM5. Tarjeta de expansión5. Tarjeta de expansión6. Fuente de alimentación6. Fuente de alimentación7. Unidad de disco óptico7. Unidad de disco óptico8. Disco duro,8. Disco duro, Unidad de estado sólidoUnidad de estado sólido9. Teclado9. Teclado10. Ratón/Mouse10. Ratón/Mouse

Esquema General HardwareEsquema General Hardware

Generalidades:Generalidades: La tecnología Informática, duplica su capacidad en un lapso La tecnología Informática, duplica su capacidad en un lapso de 18 a 24 meses (Ley de Moore).de 18 a 24 meses (Ley de Moore).

Eso implica que cada 15 años, por el mismo costo se Eso implica que cada 15 años, por el mismo costo se obtiene 1000 veces mayor capacidad computacional.obtiene 1000 veces mayor capacidad computacional.

En 30 años, las computadoras son En 30 años, las computadoras son UN MILLON DE UN MILLON DE VECESVECES mas potentes a igual volumen, o más baratas, por mas potentes a igual volumen, o más baratas, por unidad de medida de capacidad de procesamiento.unidad de medida de capacidad de procesamiento.

Desde que se fabricó la primera computadora electrónica Desde que se fabricó la primera computadora electrónica ((±±1944) a la fecha, las computadoras son un billón ( 1e12 ) 1944) a la fecha, las computadoras son un billón ( 1e12 ) de veces mas capaces.de veces mas capaces.

La tecnología informática La tecnología informática MilitarMilitar está alrededor de 10 años está alrededor de 10 años adelantada a la Comercial.adelantada a la Comercial.

Hardware: Generaciones Hardware: Generaciones (1)(1)Hay diversos criterios para establecer generaciones, uno sería el Hay diversos criterios para establecer generaciones, uno sería el siguiente, otros autores indican que todavía se esta en la 3ra.siguiente, otros autores indican que todavía se esta en la 3ra. 1ra.1ra. Las computadoras usaban como Las computadoras usaban como elementos de conmutaciónelementos de conmutación (necesarios para las operaciones aritméticas y lógicas y de control, (necesarios para las operaciones aritméticas y lógicas y de control, formados por válvulas electrónicas, de elevado consumo y gran formados por válvulas electrónicas, de elevado consumo y gran generación de calor (1945-1956)generación de calor (1945-1956) 2da.2da. Se Se pasa a pasa a utilizar transistores con lo que su tamaño se redujo utilizar transistores con lo que su tamaño se redujo cientos de veces, aumentando la velocidad en la misma escala. cientos de veces, aumentando la velocidad en la misma escala. (1956-1963)(1956-1963) 3ra.3ra. En ésta se empezó a utilizar circuitos integrados, con otro salto En ésta se empezó a utilizar circuitos integrados, con otro salto en la velocidad y reducción de tamaño, consumo y costos.en la velocidad y reducción de tamaño, consumo y costos. 4ta.4ta. Empezó con el primer microprocesador a principio de los '70, Empezó con el primer microprocesador a principio de los '70, permitiendo que en la década del '80 surgieran los PCs, cuyos permitiendo que en la década del '80 surgieran los PCs, cuyos primeros procesadores contaban con algo mas de primeros procesadores contaban con algo mas de 8500085000 elementos elementos de conmutaciónde conmutación.. 5ta.?5ta.? Con el avance tecnológico (altísima conectividad) puede Con el avance tecnológico (altísima conectividad) puede decirse que se está ante una nueva generación con procesadores decirse que se está ante una nueva generación con procesadores generales con generales con 200 millones200 millones de de elementos de conmutaciónelementos de conmutación..

Hardware: Generaciones Hardware: Generaciones (2)(2)

Primera GeneraciónPrimera Generación

VálvulasVálvulasElectrónicasElectrónicas

(18000)(18000)

TarjetasTarjetasPerforadasPerforadas

LenguajeLenguajeMáquinaMáquina

1945194519561956


Segunda GeneraciónSegunda Generación

TransistoresTransistores

CintasCintasMagnéticasMagnéticas

LenguajeLenguaje

EnsambladorEnsambladorFortranFortranCOBOLCOBOL

1956195619631963


Tercera GeneraciónTercera GeneraciónCircuitos IntegradosCircuitos Integrados

Discos MagnéticosDiscos Magnéticos

Pantallas Tubos Rayos Pantallas Tubos Rayos CatódicosCatódicos Lenguajes Tercera GeneraciónLenguajes Tercera GeneraciónLenguaje C – Sistema Lenguaje C – Sistema Operativo Multi - HardwareOperativo Multi - Hardware

1963 - '701963 - '70


Cuarta GeneraciónCuarta GeneraciónProcesador en un ChipProcesador en un Chip

Discos ÓpticosDiscos Ópticos

Pantallas Planas LCDPantallas Planas LCD

NotebooksNotebooks Lenguajes Cuarta GeneraciónLenguajes Cuarta Generación

Principios '70Principios '70... Fines Siglo XX... Fines Siglo XX


Quinta GeneraciónQuinta Generación

Múltiples Procesadores en un ChipMúltiples Procesadores en un Chip

Discos “Fijos” (sin partes móviles)Discos “Fijos” (sin partes móviles)

Pantallas Planas LEDPantallas Planas LEDy táctiles, holográficas y táctiles, holográficas

Inteligencia ArtificialInteligencia Artificial

Netbooks, TabletsNetbooks, Tablets

Fines Siglo XX … ?Fines Siglo XX … ?

HardwareHardware: Unidades de Medida: Unidades de MedidaLa estructura elemental del Hardware se basa en un modelo binarioLa estructura elemental del Hardware se basa en un modelo binario

– Todo debe convertirse a un matemática base 2.Todo debe convertirse a un matemática base 2.– Solo dos símbolos: 0 (cero) y 1 (uno). Llamados Solo dos símbolos: 0 (cero) y 1 (uno). Llamados BITS.BITS.

→ → Para trabajar se agrupan de a 8 bits (llamado Para trabajar se agrupan de a 8 bits (llamado BYTESBYTES).).

Unidades de información (del Byte)Unidades de información (del Byte)

Sistema Internacional (Decimal)Sistema Internacional (Decimal) ISO/IEC 80000-13 (Binario)ISO/IEC 80000-13 (Binario)

MúltiploMúltiplo (Símbolo)(Símbolo) ValorValor MúltiploMúltiplo (Símbolo)(Símbolo) ValorValor

kilobytekilobyte (kB)(kB) 10^310^3 KibibyteKibibyte (KiB)(KiB) 2^102^10

MegabyteMegabyte (MB)(MB) 10^610^6 MebibyteMebibyte (MiB)(MiB) 2^202^20

GigabyteGigabyte (GB)(GB) 10^910^9 GibibyteGibibyte (GiB)(GiB) 2^302^30

TerabyteTerabyte (TB)(TB) 10^1210^12 TebibyteTebibyte (TiB)(TiB) 2^402^40

PetabytePetabyte (PB)(PB) 10^1510^15 PebibytePebibyte (PiB)(PiB) 2^502^50

ExabyteExabyte (EB)(EB) 10^1810^18 ExbibyteExbibyte (EiB)(EiB) 2^602^60

Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Byte

Clasificando Computadoras...Clasificando Computadoras... Computadoras de uso PersonalComputadoras de uso Personal: :

PCs, Notebooks, Netbooks, Handhelds, PCs, Notebooks, Netbooks, Handhelds, Tablets, Smartfones, Celulares, etc.Tablets, Smartfones, Celulares, etc.

Estaciones de Trabajo:Estaciones de Trabajo: Terminales “bobas” y WorkStationsTerminales “bobas” y WorkStations

Servidores:Servidores:De Hosting (anfitrionamiento) WebDe Hosting (anfitrionamiento) WebDe Archivos (documentos, base de datos, etc.)De Archivos (documentos, base de datos, etc.)De Comunicaciones.De Comunicaciones.Minicomputadoras, Main Frames,Minicomputadoras, Main Frames,

Super-Computadoras.Super-Computadoras.

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

Esquema UCP dentro gabinete.Esquema UCP dentro gabinete.

Procesador/es Procesador/es (1)(1)

Una computadora tiene al menos un procesador principalUna computadora tiene al menos un procesador principal(las hay con +65000) y contar a su vez con uno o más (las hay con +65000) y contar a su vez con uno o más procesadores auxiliares o específicos.procesadores auxiliares o específicos. Cuenta con dos elementos principales:Cuenta con dos elementos principales:

Unidad Aritmético/Lógica (UAL).Unidad Aritmético/Lógica (UAL). Que se encargada de Que se encargada de Procesar los DatosProcesar los Datos..Efectúa lasEfectúa las operaciones matemáticas de las operaciones matemáticas de lasque es capaz su diseño.que es capaz su diseño. Lleva a cabo operaciones lógicas, las cuales son Lleva a cabo operaciones lógicas, las cuales son genéricamentegenéricamente comparaciones de datos.comparaciones de datos. Los procesadores específicos llevan a cabo cómputos especiales Los procesadores específicos llevan a cabo cómputos especiales (gráficos, sonidos, matemáticos, etc.).(gráficos, sonidos, matemáticos, etc.).

Unidad de Control (UC).Unidad de Control (UC). Asume la coordinación de ubicarAsume la coordinación de ubicar datos en la memoria datos en la memoria principal, principal, hacer el seguimiento de instrucciones de programa y sincronización hacer el seguimiento de instrucciones de programa y sincronización de todo el funcionamiento de la computadora.de todo el funcionamiento de la computadora.

Procesador/es Procesador/es (2)(2)

Para medir la capacidad de un procesador,Para medir la capacidad de un procesador,en general se utilizan al menos 3 parámetros:en general se utilizan al menos 3 parámetros: Longitud de Palabra.Longitud de Palabra.

Cantidad de bits que procesa en cadaCantidad de bits que procesa en cadaciclo de trabajo, por ejemplo 16, 32, 64.ciclo de trabajo, por ejemplo 16, 32, 64. También se relaciona con la capacidadTambién se relaciona con la capacidad de direccionamiento.de direccionamiento.

Velocidad de Reloj.Velocidad de Reloj. Cantidad de operaciones elementalesCantidad de operaciones elementalespor segundo (Hertz) que puede llevar a cabo. Desde unos pocos por segundo (Hertz) que puede llevar a cabo. Desde unos pocos Megahertz a a varios miles (aquí es evidente la ley de Moore).Megahertz a a varios miles (aquí es evidente la ley de Moore).

Arquitectura Interna.Arquitectura Interna. CISC ó RISC: Conjunto de Instrucciones de bajo nivel Complejo CISC ó RISC: Conjunto de Instrucciones de bajo nivel Complejo (especializado) o Reducido (ultra rápido).(especializado) o Reducido (ultra rápido). Núcleo Simple o múltiple (1 o más UAL y UC).Núcleo Simple o múltiple (1 o más UAL y UC). Conjuntos de Instrucciones especializado (p.e. Gráficos).Conjuntos de Instrucciones especializado (p.e. Gráficos).

Memoria PrincipalMemoria PrincipalEs elEs el escritorio escritorio donde trabaja el procesador, se Clasifican según:donde trabaja el procesador, se Clasifican según: Características Físicas:Características Físicas:

RAMRAM: Memoria de Acceso Aleatorio. Constituye el principal área de : Memoria de Acceso Aleatorio. Constituye el principal área de trabajo para almacenar Datos y Programas, se borra al apagarse la trabajo para almacenar Datos y Programas, se borra al apagarse la computadora (arquitectura Von computadora (arquitectura Von NewmanNewman).).

ROMROM: Memoria de Solo Lectura. Contiene el programa de arranque : Memoria de Solo Lectura. Contiene el programa de arranque inicial de la computadora.inicial de la computadora.

xxPROMPROM: Memorias especiales, que pueden escribirse pero se : Memorias especiales, que pueden escribirse pero se mantienen aún con la computadora apagada (usan pila).mantienen aún con la computadora apagada (usan pila).

Funcionalidad:Funcionalidad: Principal para Datos y Programas.Principal para Datos y Programas. Dedicadas para Datos de procesos especiales:Dedicadas para Datos de procesos especiales:

→ → Gráficos. Memorias Intermedias. etc.→ →Gráficos. Memorias Intermedias. etc.→ → Se mide en:Se mide en:

Kilobytes (ROM y xPROM).Kilobytes (ROM y xPROM). Megabytes o Gigabytes (crece con Ley de Moore).Megabytes o Gigabytes (crece con Ley de Moore).

Funcionamiento General Funcionamiento General (1)(1)


55

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22

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77

ProgramasProgramasAlmacenadosAlmacenados

44 6633

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1010

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1. Procesador (ALU + 2 + 5 + 9).1. Procesador (ALU + 2 + 5 + 9).

2. Control de Operaciones.2. Control de Operaciones.

3. Memoria Principal (RAM).3. Memoria Principal (RAM).

4. Programas Almacenados (dentro de 3).4. Programas Almacenados (dentro de 3).

5. Registros Internos de Almacenamiento.5. Registros Internos de Almacenamiento.

6. Memoria de Arranque (ROM → BIOS).6. Memoria de Arranque (ROM → BIOS).

7. Medios de Almacenamiento Externo.7. Medios de Almacenamiento Externo.

8. Dispositivos Entrada y de Salida.8. Dispositivos Entrada y de Salida.

9. Comunicaciones Internas.9. Comunicaciones Internas.

10. Comunicaciones Externas (Red).10. Comunicaciones Externas (Red).

11. Sistema de Buses (motherboard).11. Sistema de Buses (motherboard).


1. Procesador (vulgarmente la CPU).1. Procesador (vulgarmente la CPU).Incluye la Unidad Aritmética y Lógica. Es el Incluye la Unidad Aritmética y Lógica. Es el

centro “nervioso” de la computadora. Todo Pasa por el centro “nervioso” de la computadora. Todo Pasa por el Procesador.Procesador.

2. Control de Operaciones2. Control de Operaciones..Todas las operaciones están sincronizadas y el Todas las operaciones están sincronizadas y el

proceso se hace en ciclos de procesador (Megahertz)proceso se hace en ciclos de procesador (Megahertz)

5. Registros Internos de Almacenamiento.5. Registros Internos de Almacenamiento.Todas las operaciones (calcular, direccionar, etc.) Todas las operaciones (calcular, direccionar, etc.)

usan registros internos, el tamaño de estos (palabra del usan registros internos, el tamaño de estos (palabra del procesador) es un factor importante de velocidad.procesador) es un factor importante de velocidad.

9. Comunicaciones Internas.9. Comunicaciones Internas.El microprocesador se conecta a la placa El microprocesador se conecta a la placa

madre para interrelacionar se con la Memoria y madre para interrelacionar se con la Memoria y dispositivos periféricos.dispositivos periféricos.

11

99

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3. Memoria Principal: 3. Memoria Principal: Es el Es el escritorio de trabajo de la computadoraescritorio de trabajo de la computadora, es un , es un elemento muy importante al momento de la compra, a veces se le da elemento muy importante al momento de la compra, a veces se le da prioridad al procesador en desmedro de la RAM.prioridad al procesador en desmedro de la RAM.

4. Programas Almacenados: 4. Programas Almacenados: Los programas al ejecutarse deben cargarse en Los programas al ejecutarse deben cargarse en la RAM, cuando mas programas se tengan corriendo a la vez, más la RAM, cuando mas programas se tengan corriendo a la vez, más memoria sera requerida. Además de los programas, debe preverse el memoria sera requerida. Además de los programas, debe preverse el espacio para los datos que estos manejen. espacio para los datos que estos manejen.

6. Memoria de Arranque: 6. Memoria de Arranque: Al momento de arrancar la computadora, no Al momento de arrancar la computadora, no tiene noción de nada, en la ROM, está el primer programa que corre tiene noción de nada, en la ROM, está el primer programa que corre ((BIOSBIOS) y es el que carga el Sistema Operativo.) y es el que carga el Sistema Operativo.

33 66ProgramasProgramas

AlmacenadosAlmacenados

44Responde a laResponde a laArquitecturaArquitectura


Responde a laResponde a laArquitecturaArquitectura



7. Medios Almacenamiento Externo: 7. Medios Almacenamiento Externo: Conservan los datos cuando la Conservan los datos cuando la computadora esta apagada, o cuando los datos no se están utilizando.computadora esta apagada, o cuando los datos no se están utilizando.

8. Dispositivos Entrada/Salida: 8. Dispositivos Entrada/Salida: Es por donde se ingresan datos dentro de la Es por donde se ingresan datos dentro de la computadora y sus medios de almacenamiento y por donde se muestran computadora y sus medios de almacenamiento y por donde se muestran los resultados del proceso interno.los resultados del proceso interno.

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88

1010

10. Comunicaciones Externas: 10. Comunicaciones Externas: Permite conectar una Permite conectar una computadora con otras (Red).computadora con otras (Red).

11. Sistema de Buses: 11. Sistema de Buses: Todos Todos los elementos de la U.C.P. y los los elementos de la U.C.P. y los periféricos se conectan a la placa periféricos se conectan a la placa madre (motherboard). Hay tres madre (motherboard). Hay tres tipos de buses: tipos de buses: CONTROLCONTROL, , DATOSDATOS y y DIRECCIONESDIRECCIONES..

Fuentes BibliográficasFuentes Bibliográficaswww.es.wikipedia.org/wiki/Hardwarewww.es.wikipedia.org/wiki/Hardware

http://es.wikipedia.org/wiki/Unidad_central_de_procesamientohttp://es.wikipedia.org/wiki/Unidad_central_de_procesamiento

http://es.wikipedia.org/wiki/Arquitectura_de_von_Neumannhttp://es.wikipedia.org/wiki/Arquitectura_de_von_Neumann

http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Moorehttp://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Moore

http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Murphyhttp://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Murphy

Para los que les interese el tema en profundidad:Para los que les interese el tema en profundidad:

http://es.wikipedia.org/wiki/Arquitectura_de_CPUhttp://es.wikipedia.org/wiki/Arquitectura_de_CPU

http://es.wikipedia.org/wiki/Unidad_aritmético_lógicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Unidad_aritmético_lógica

http://es.wikipedia.org/wiki/CISChttp://es.wikipedia.org/wiki/CISC

http://es.wikipedia.org/wiki/RISChttp://es.wikipedia.org/wiki/RISC

http://www.es.wikipedia.org/wiki/Hardware

http://es.wikipedia.org/wiki/Unidad_central_de_procesamiento

http://es.wikipedia.org/wiki/Arquitectura_de_von_Neumann

http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Moore

http://es.wikipedia.org/wiki/Arquitectura_de_CPU

http://es.wikipedia.org/wiki/Unidad_aritm%C3%A9tico_l%C3%B3gica

http://es.wikipedia.org/wiki/CISC

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