Trabajo de Hardware

Un hardware es la parte física del ordenador , es tanto la caja y los componentes internos como los elementos conectados a él.

Firmware es el software con el que está configurado el hardware

Arquitectura de Von Neumann , sigue vigente de hoy en día y divide los dispositivos en los bloques siguientes :

CPU :que se compone de :1. Unidad de control :determina el envío de

instrucciones desde la memoria hasta la CPU.2. Unidad aritmético-lógica: interpreta las instrucciones. Memoria Principal: en ella se encuentran las

instrucciones y los datos. Unidad de entrada/salida: consta de módulos que se

encargan de obtener datos de los periféricos o mostrarlos al exterior.

Funcionamiento interno del ordenador:La unidad de control determina el envío de

instrucciones desde la memoria hasta la CPU. La ALU interpreta las instrucciones mediante un conjunto de operaciones aritméticas , lógicas o de transferencia. Los resultados obtenidos son enviados a los periféricos a través de los módulos de entrada/salida.

Definición de Bus :Los buses son los cables por los que circula la información.

Tipos de Buses1. Bus de datos :Son los cables

por los cuales circula la información . Es bidireccional, es el único en que los datos entran en la CPU y salen de ella.

2. Bus de direcciones : La CPU utiliza las líneas del bus de direcciones para determinar a dónde debe de ir la información : a la memoria o a la unidad de entrada /salida . Es unidireccional, ya que sólo la CPU fija la selección.

3. Bus de control : Es el conjunto de líneas para las señales auxiliares de gobierno y sincronización como por ejemplo el reloj.

Características principales de los buses:1. Ancho del bus : es el número de líneas en

paralelo que es capaz de transmitir. Cada línea es capaz de transmitir un bit a la vez , cuantas más líneas tengamos mayor número de bits será capaz de transmitir.

2. Frecuencia del bus : es la velocidad de transmisión . Si tenemos un microprocesador muy rápido pero el bus no es capaz de transmitir los datos a esa velocidad , no estaremos aprovechando la velocidad.

Codificación de la información:El lenguaje que entiende el ordenador es el lenguaje de

máquina en el que la información está codificada en forma de ceros y unos. Este leguaje se conoce como lenguaje de bajo nivel. Las señales que se transmiten por los cables son señales eléctricas: cuando tiene un cierto voltaje se entienden como unos , cuando el voltaje es inferior se codifican como ceros y si al ordenador no llega ningún voltaje es que ha ocurrido un error o que la línea está cortada.

El de alto nivel es el que utilizan los programas o el sistema operativo como interfaz con las personas

Clases de codificación de datos

1. El sistema decimal (base 10)

2. El sistema binario (base 2)

3. El sistema hexadecimal (base 16)

4. El sistema octal (base 8)

5. El sistema ASCII

6. El sistema EBCDIC

Unidades de medida de la informaciónLa unidad mínima de información es el bit que

representa un 1 o un 0.Los múltiplos del bit son potencias de base 2:2Byte : 8bitsKilobyte:1024 bytesMegabyte:2048 bytesGigabyte: 4096 bytesTerabyte:8192 bytesPetabyte: 16384 bytes

Placa base : es la tarjeta con el circuito impreso mas grande de las que podemos ver al abrir un ordenador. Entre los principales circuitos insertados están el microprocesador, el chipset , la RAM , los conectores de expansión…

Los diseños de placa base más importantes están basados en los formatos ATX y AT.

Microprocesador : es la parte más importante del ordenador. Se encarga de procesar los datos y realizar las operaciones aritmético-lógicas para después enviarlas al exterior.

Características de los microprocesadores:1. Velocidad interna : es el número de instrucciones

que es capaz de procesar , internamente, por segundo. Se mide en hercios (Hz).

2. Velocidad externa : es aquella a la que el microprocesador se comunica con la placa base.

3. Memoria caché : existe un desajuste entre la velocidad del microprocesador y la velocidad de acceso a la memoria principal , ya que el microprocesador se ha desarrollado mas rápidamente que las memorias y alcanza velocidades muy superiores . La solución es introducir entre el microprocesador y la memoria principal una memoria pequeña pero muy rápida que es la llamada la memoria caché

1. Sistemas multiprocesador : están formados por varios microprocesadores que se comunican a través de la memoria con un único sistema operativo.

2. Microprocesadores de doble núcleo : consisten en un chip con dos microprocesadores físicos en su interior.

3. Chipset : es un conjunto de circuitos integrados sobre la placa base que controla el modo de operación de la placa e integra todas sus funciones . Se encarga de controlar todas las comunicaciones entre el microprocesador, la memoria, los periféricos y el control de los puertos y slots ISA, PCI, AGP Y USB.

1. Memoria principal : Memoria RAM: memoria de acceso aleatorio. Permite la

lectura y la escritura. Es volátil : cuando se apaga la alimentación la información se pierde. Se clasifica en dinámicas y estáticas.

Memoria DRAM: tiene gran capacidad y bajo coste. Está constituida en forma de matriz . Aparece físicamente como un conector DIMM o SIMM de 30 contactos. Dos tipos :FO DRAM y EDO RAM .

Memoria SRAM: no necesita que se refresque la carga de la memoria. Tiene menos capacidad que las de DRAM pero es más rápida (y más cara). Exiten varios tipos (que se diferencian en la forma de trabajar, de consumo, de velocidad, si tienen o no un buffer, etc.): SDRAM, DDR SDRAM, RDRAM, SLDRAM…

Memoria ROM: memoria de solo lectura. No es volátil: la información no se pierde al apagar el ordenador. Es ideal para almacenar las rutinas básicas del hardware, como el programa de arranque del ordenador (BIOS), el chequeo de la memoria y otros. Memoria EPROM: permite ser borrada por rayos ultravioletas

y volver a ser grabada de nuevo. Memoria Flash: se utiliza mucho en dispositivos móviles,

cámaras, teléfonos, etc. Es fácil de borrar y de utilizar, y muy útil como BIOS.

2.Conectores internos.Son todas aquellas ranuras de expansión, o slots, que se conectan a

la placa base, además de los puertos internos o interfaces. Su uso no está predefinido, de modo que permiten añadir nuevos componentes, como tarjetas de video, de sonido, de red, etc. Existen varios tipos de slots.

IDE o ATA: controla los dispositivos de almacenamiento masivo de datos, como los discos duros, CD-ROM, DVD, etc.

PCI: puede tener un ancho de 32 bits para la transferencia de datos y una tasa de transferencia de 133 MB/s (megabytes por segundo). Es asíncrono, es decir, la CPU envía sus instrucciones sin necesidad de obtener respuesta. Los actuales PCI-Express (PCI-E) tienen una velocidad de 8 GB/s.

AGP: tiene como objetivo los gráficos y la conectividad. Su tasa de transferencia puede alcanzar los 2 GB/s.

SATA: es una interfaz (Conjunto de comandos , métodos y soporte físico) de transmisión entre la placa base y algunos dispositivos, como el disco duro. Las últimas versiones, SATA III, permiten la transmisión a gigabytes por segundo. Existe eSATA para discos externos y otros componentes

3.Los puertos : sirven para conectar los periféricos de entrada/salida a la placa base:

Paralelo : transmite los datos en paralelo y se usa para impresoras y escáneres , pero está siendo desplazado por el USB.

USB: permite la interconexión de cualquier dispositivo. La conexión y el reconocimiento se realizan sin necesidad de reiniciar el dispositivo.

IEE 1394 : es un interfaz que permite la interconexión de cámaras, videos, teléfonos, discos duros externos, impresoras y escáneres al ordenador.

Puerto infrarrojos IrDA : la transmisión de datos se realiza sin soporte físico por rayos infrarrojos.

IDE PCI SATA

Puerto Paralelo Puerto USB

Puerto Infrarrojos

Puerto IEE 1394

Unidades de almacenamiento internas :

1. Disco duro magnético: se compone de las siguientes partes:

Plato: es cada uno de los discos que hay dentro del disco duro.

Cara: cada uno de los lados del plato.

Pista: cada una de las circunferencias concéntricas sobre las cuales se disponen en línea los datos.

Sectores: cada una de las partes de igual tamaño en que se divide la circunferencia de una pista.

Unidades de almacenamiento externas : CD-ROM: es un disco compacto que permite almacenar la

información de forma óptica. Está compuesto de una superficie de policarbonato y otra de aluminio reflectante recubierta de plástico protector. La información se graba en una sola cara, en una pista en espiral a lo largo de todo el plástico. Los datos se almacenan en formato digital codificado por medio del láser, que va deformando la pista de material fotosensible creando hendiduras y salientes. En el proceso de lectura se enfoca con un láser que va deformando la pista de material fotosensible creando hendiduras y salientes. Normalmente los CD se graban una sola vez.

DVD: su capacidad de almacenamiento es superior a la de los CD.

Blue Ray: es uno de los últimos formatos de disco óptico. Desarrollado por Sony.

Memoria USB, pendrive o USB flash drive: ha desplazado a los CD y DVD como método de almacenamiento y transporte de información. Su memoria es de tipo EEPROM.

CD-ROM

Periféricos de entrada: Teclado: Cada tecla se encuentra en el cruce de un

cable vertical y un cable horizontal. Cuando se pulsa una tecla el interruptor se cierra y circula una pequeña cantidad de corriente. Un microcontrolador situado en un chip del teclado detecta los circuitos que han sido cerrados e identifica al tecla que se ha pulsado mediante la asignación de coordenadas.El microcontrolador va a una tabla (slmacenada en la memoria ROM ubicada en el teclado) y calcula un código, que es enviado al microprocesador para que lo interprete. Hay dos tipos principales de teclados: de rsorte y de membrana.

Ratón: Existen básicamente los siguientes tipos: Ratón mecánico: una bola situada en su interior mueve

dos rodillos (uno para el eje X y otro para el eje Y). En el extremo de los rodillos exite una rueda con ranuras y a cada lado de ambas hay un emisor de luz y un receptor, de forma que, al girar, el movimiento es recogido por los sensores.

Ratón óptico: un sensor fotografía la superficie y detecta las variaciones entre sucesivas fotografías, con lo cual determina si el ratón ha cambiado de posición. Puede alcanzar una resolución de 800 ppp. Si sustituimos el haz de luz óptica por un diodo láser, se pueden obtener resoluciones de 2000 ppp (este modelo es conocido como ratón láser).

Trackball: solamente necesitamos mover con los dedos una bola situada dentro del ratón. Su tecnología es la misma que la de los ratones ópticos.

Ratón mecánico Ratón óptico o ratón láser

trackball

Escáner: Sirve para introducir imágenes o texto en el ordenador. Después de colocar el papel en un cristal transparente, una fuente de luz barre el documento línea a línea y recoge los rayos reflejados mediante un sensor, que convertirá los datos analógicos en datos digitales para que los interprete el ordenador . Los principales parámetros de un escáner son la resolución (puntos por pulgada), la profundidad de color y la velocidad.

Otros tipos de escáneres son el lector de códigos de barras, el lector de huellas dactilares, la tableta digitalizadora y el lápiz óptico.

Otros dispositivos de entrada: micrófono, tablet PC, pantalla táctil, etc.

Periféricos de salida: Monitor: Las características principales del monitor son la resolución y

la velocidad de creación de imágenes. Los datos que salen de ka CPU deben pasar por la tarjeta de vídeo (generalmente pinchada en las ranuras de expansión) para ser convertidos en información capaz de ser interpretada por la pantalla. Existen varios tipos:

- CRT (Tubo de rayos catódicos). Es similar a un televisor convencional: tres cañones (rojo, azul, verde) disparan un haz de electrones contra una pantalla de material fosforescente que está dividida en celdas (píxeles). El haz de electrones va realizando un barrido de todos los píxeles de la pantalla y al impactar sobre cada uno de ellos hace que se iluminen. Este monitor ocupa mucho espacio y la imagen vibra, pero permite una gran variedad cromática.

- LCD (pantalla de cristal líquido). Es una pantalla formada por un líquido situado entre dos placas de vidrio paralelas con una separación de micrones. Cuando se aplica la polarización adecuada, las moléculas del líquido se agrupan de forma que el LCD refleja o absorbe más o menos luz, lo cual provoca que la pantalla aparezca como un segmento oscuro. Los monitores de este tipo son mucho más finos que los CRT y tienen un menos consumo. Las pantallas TFT son una variante de las LCD formadas por transistores.

- Plasma. Los píxeles de una pantalla contienen neón y xenón, y además tanto delante como detrás del píxel se sitúan unos electrodos que al cargarse provocan que el gas se ionice y forme el plasma. Los iones del gas se desplazan hacia los electrodos y al colisionar emiten fotones. Estas pantallas reproducen mejor los colores, aunque son más caras.

CRTLCD

Plasma

Impresora. Sus principales características son la resolución, medida en puntos por pulgada (dpi), y la velocidad de impresión, medida en páginas por minuto (ppm). Pueden ser:

- Matriciales (aguja y margarita). Una aguja o rueda golpea contra una cinta con tinta y el resulta es una impresión de un punto o un carácter en el papel que está detrás de la cinta. Aunque están en desuso, las podemos encontrar en algunos supermercados y cajeros.

- De inyección de chorro de tinta. Mediante unos inyectores de tinta se producen unas minúsculas burbujas de tinta (calentando el inyector o con un efecto piezoeléctrico) que son expulsadas hacia el papel. Son más baratas que las láser, aunque de peor resolución.

- Láser. La luz de un láser incide sobre un tambor fotosensible que crea en el rodillo una imagen electroestática del documento a imprimir; al pasar por el depósito donde está el tóner, este queda adherido al tambor, que luego será transferido al papel por presión y calor. Permiten una alta calidad de impresión y velocidad, aunque resultan más caras.

- Térmica. Una serie de agujas calientes van recorriendo un papel especial (termosensible) que al contacto se vuelve de color negro. Son muy usadas en los cajeros y supermercados por su bajo coste.

- Otras impresoras: las hay de tinta sólida, de sublimación de tinta, de cera, trazadores (plotters), etc.

Matricial

Impresoras

de inyección de chorro de tinta

Láser

térmica