Introducción a los Sistemas Informáticos

Introducción a los
Sistemas Informáticos
Tema de introducción en el que se estudiará los elementos
principales de un sistema informático: el hardware y el software.
Veremos la estrecha relación entre ambos y los principales
componentes de cada uno de ellos.
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Tabla de contenidos
Tabla de contenido
1 Introducción........................................................................................................................................ 1
2 El Sistema Informático.......................................................................................................................2
2.1 Esquema de funcionamiento....................................................................................................................3
2.2 Tipos de ordenadores................................................................................................................................3
3 Hardware.............................................................................................................................................. 4
3.1 La placa base................................................................................................................................................4
3.1.1 Componentes de la placa base.............................................................................................................. 6
3.2 El microprocesador.....................................................................................................................................7
3.2.1 Unidades funcionales de un microprocesador..................................................................................7
3.2.2 Arquitecturas de 32 y 64 bits.................................................................................................................. 8
3.2.3 Procesadores multinúcleo....................................................................................................................... 8
3.3 El Chipset.......................................................................................................................................................9
3.4 FSB.................................................................................................................................................................10
3.4.1 Alternativas al FSB................................................................................................................................... 10
3.5 El reloj...........................................................................................................................................................11
3.6 Memoria caché..........................................................................................................................................11
3.6.1 Niveles de caché...................................................................................................................................... 12
3.7 Ranuras de expansión.............................................................................................................................13
3.8 La memoria RAM.......................................................................................................................................13
3.8.1 Memoria buffered y unbuffered.......................................................................................................... 14
3.8.2 Tipos de memoria.................................................................................................................................... 14
3.8.3 Módulos de memoria............................................................................................................................. 15
3.9 Memorias de solo lectura........................................................................................................................17
3.10 Dispositivos periféricos.........................................................................................................................19
3.10.1 Puertos de comunicaciones............................................................................................................... 19
3.10.2 Dispositivos de entrada....................................................................................................................... 21
3.10.3 Dispositivos de salida........................................................................................................................... 22
3.11 Dispositivos de almacenamiento........................................................................................................23
3.11.1 Disco duro............................................................................................................................................... 23
3.11.2 Disco duro externo............................................................................................................................... 24
3.11.3 Dispositivos ópticos.............................................................................................................................. 25
3.11.4 Memoria Flash........................................................................................................................................ 27
3.11.5 Disco duro de estado sólido (SSD).................................................................................................... 27
4 Software............................................................................................................................................. 28
4.1 Tipos de software......................................................................................................................................28
4.1.1 Software de sistema................................................................................................................................ 28
4.1.2 Software de aplicación............................................................................................................................ 29
4.2 Licencias software.....................................................................................................................................29
4.3 Lenguajes de programación...................................................................................................................29
5 Bibliografía......................................................................................................................................... 31
Índice I
Índice II
Rafael Lozano
Introducción a los Sistemas Informáticos
Introducción a los
Sistemas Informáticos
1 Introducción
La información ha sido utilizada y tratada de múltiples formas a lo largo de los tiempos. La más
revolucionaria es la realizada por las máquinas electrónicas, con las que se consigue una eficiencia y
una precisión casi ilimitadas. La informática proporciona, por medio del uso de máquinas de
computación, una valiosa ayuda en aquellos trabajos rutinarios y repetitivos en multitud de contextos,
desde la gestión de una empresa a los cálculos que los científicos deben llevar a cabo en sus
investigaciones.
Informática es la ciencia del tratamiento automático y racional de la información.
El término informática está formado por la contracción de las palabras información automática.
En general, cuando se emplean herramientas informáticas, se dice que el tratamiento de la
información es automático porque se lleva a cabo con máquinas electrónicas y, además, es racional
porque los trabajos están controlados mediante órdenes que siguen las mismas leyes y tienen la
misma estructura que el razonamiento humano.
La ciencia informática se ocupa de las siguientes áreas:
✔
Del desarrollo de nuevos ordenadores y elementos afines a los mismos. La evolución tanto de
los ordenadores como de los dispositivos que se pueden conectar a al mismo es constante; a
menudo aparecen nuevos periféricos, que amplían las posibilidades del ordenador y, por otra
parte, los ya existentes son mejorados gracias a los avances tecnológicos con lo que se
aumenta el rendimiento global del equipo.
✔
Del desarrollo de nuevos sistemas operativos con el objeto de que los usuarios puedan utilizar
los avances tecnológicos que se producen en los nuevos ordenadores y dispositivos que se
conectan..
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✔
Introducción a los Sistemas Informáticos
Del diseño y desarrollo de aplicaciones informáticas que los usuarios utilizan.
2 El Sistema Informático
Podemos definir un sistema informático como un conjunto de elementos que interactúan entre
sí para realizar el tratamiento automático de la información. Un sistema informático está constituido
por los siguientes componentes:
✔
Parte física o hardware.
✔
Parte lógica o software.
✔
Recursos humanos
Se denomina hardware al conjunto de dispositivos físicos que integran el ordenador, como por
ejemplo la CPU, el teclado, la impresora, el monitor, etc. Está formado por el ordenador y todo lo que
se conecta a él.
Un ordenador es una máquina digital y electrónica que bajo el control de un programa
almacenado realiza el tratamiento de la información.
Software es el conjunto de órdenes que ejecutan los distintos componentes del ordenador para
que realicen las distintas tareas que tienen asignadas. El elemento principal del software es el
programa o aplicación.
Un programa es un conjunto finito de instrucciones que realizan una tarea concreta.
El software a su vez se divide en dos tipos:
✔
Software de sistema.- Es el conjunto de programas que coordinan, controlan y dirigen el uso
de los recursos hardware del ordenador. Se le conoce como sistema operativo, por ejemplo
Windows XP, Windows 7, Windows 8, Linux, Mac OS X, etc.
✔
Software de aplicación.- Es el conjunto de programas que resuelven problemas cotidianos de
los usuarios, como un procesador de texto, una hoja de cálculo, un programa de diseño
gráfico, etc.
El software y el hardware evolucionan rápidamente; la evolución del hardware está orientada a
conseguir máquinas, cada vez más rápidas, que sean capaces de procesar y almacenar más cantidad
de información. La evolución del software está orientada al desarrollo de nuevas aplicaciones o
programas que aprovechen mejor el hardware existente.
Las personas son las encargadas de redactar las órdenes con las que el ordenador va a ejecutar
las acciones que se desee o bien aquellas otras que, disponiendo de un ordenador, realizan con él
determinados trabajos de gestión, técnicos o científicos. Con este personal humano pueden hacerse
dos grupos:
✔
El técnico informático. Son las personas encargadas de controlar y configurar el sistema
informático para que presten el servicio adecuado a aquellas otras que necesitan usarlo para
sus propios trabajos.
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✔
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El usuario. Se denomina así a toda persona que emplea el sistema informático para realizar su
trabajo o cubrir su tiempo de ocio.
2.1 Esquema de funcionamiento
Los ordenadores son máquinas y, como tales, están constituidos por elementos físicos; sin
embargo, estos componentes no constituyen por sí mismos un ordenador, sino que necesitan una
serie de instrucciones que les hagan funcionar. Como hemos dicho anteriormente, el ordenador
procesa información y lo hace tomando datos, o información aún no procesada, como punto de
partida. Procesados esos datos por medio de un conjunto de órdenes o instrucciones, (programa), se
convierten en información elaborada o resultados. Este proceso recibe en informática el nombre de
tratamiento de la información o proceso de la información.
Figura 1.- Proceso de la información
Según todo lo dicho anteriormente, las principales operaciones que un ordenador puede
realizar sobre la información son las siguientes:
✔
Entrada de datos.- Consiste en suministrar datos al ordenador para realizar algún tipo de
tratamiento sobre los mismos.
✔
Salida de datos.- Obtener información de un ordenador. Normalmente la información
obtenida es el resultado de algún proceso realizado sobre los datos de entrada.
✔
Proceso.- Cualquier operación sobre la información que implique una transformación de la
misma. Estas pueden ser: ordenación, selección, combinación, etc.
A cada operación es llevada a cabo por un componente físico del ordenador, por ejemplo, los
datos se introducen a través del teclado. En el proceso intervienen la memoria, procesador, etc. La
salida de la información se realiza a la pantalla o por la impresora.
2.2 Tipos de ordenadores
En función de su capacidad de computo y prestaciones podemos clasificar los ordenadores en:
✔
Superordenador.- Ordenador de gran capacidad, muy rápido y de coste elevado, utilizada en
cálculos complejos o tareas muy especiales. Normalmente se trata de una máquina capaz de
distribuir el procesamiento de instrucciones y que puede utilizar instrucciones vectoriales. Los
superordenadores se usan, por ejemplo, para hacer el enorme número de cálculos que se
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necesitan para hacer las previsiones meteorológicas, para construir modelos científicos a gran
escala y en los cálculos de las prospecciones petrolíferas.
✔
Mainframe.- Son ordenadores de gran potencia, pero de propósito general. Debido a ello
también se les suele llamar servidor corporativo. Se utilizan para trabajos de almacenamiento y
proceso de grandes volúmenes de información en grandes empresas.
✔
Miniordenador.- Son ordenadores con menos capacidades que los anteriores aunque con una
potencia muy superior al de los ordenadores domésticos. Se suelen emplear como servidores
en pequeñas y medianas empresas.
✔
Microordenador.- Es el nombre genérico que recibe la familia más popular de ordenadores,
entre los que se encuentran los ordenadores personales. En general, son ordenadores de
bajo precio y de propósito general, con unas prestaciones suficientes para realizar tareas a
nivel doméstico o empresarial. También se le conoce como ordenador de escritorio.
✔
Ordenador portátil.-Los ordenadores portátiles son capaces de realizar la mayor parte de las
tareas que realizan los ordenadores de escritorio, con similar capacidad y con la ventaja de su
peso y tamaño reducidos; sumado también a que tienen la capacidad de operar por un
período determinado sin estar conectadas a una red eléctrica.
✔
Tablet.- Es un tipo de ordenador portátil muy ligero, integrado en una pantalla táctil con la que
se interactúa con los dedos, sin necesidad de teclado físico que se reemplaza con un teclado
virtual.
✔
PDA.- (Personal Digital Assistant) Es un ordenador de bolsillo originalmente diseñada como
agenda electrónica ( con calendario, lista de contactos, bloc de notas y recordatorios) con un
sistema de reconocimiento de escritura.
✔
Smartphone.- Es un teléfono móvil construido sobre una plataforma informática móvil, con
una mayor capacidad de computación y conectividad que un teléfono móvil convencional. El
término «inteligente» hace referencia a la capacidad de usarse como un ordenador de bolsillo,
llegando incluso a remplazar a un ordenador personal en algunos casos.
3 Hardware
Básicamente, el hardware de un ordenador está constituido por la Unidad Central de Proceso
(CPU), que se encarga de procesar los datos, la memoria, que almacena la información, y los
periféricos de entrada y/o salida, que permiten el intercambio de datos o información con el exterior,
así como su almacenamiento.
Todos los dispositivos deben estar interconectados para que la información fluya de unos a
otros cuando sea necesario; esa es la misión de los buses, auténticos canales por los que circula la
información desde un componente a otro.
3.1 La placa base
La placa base es el componente principal de un PC ya que el resto de componentes se conectan
sobre esta y se comunican a través de ella. Además, la placa base determina el tipo del resto de
componentes que se pueden montar en el PC y la caja que la albergará. Por otro lado, las
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posibilidades de ampliar las capacidades del PC dependerán del tipo de placa base.
Consiste en una lámina fina con forma rectangular fabricada con materiales sintéticos. Dicha
lámina contiene circuitos impresos con chips, conectores, etc. para los distintos dispositivos. La placa
base dispone también de una serie de ranuras o zócalos para encastrar los componentes internos del
ordenador. Al ser estos de varios tipos, los componentes que se pueden encastrar tienen que ser del
mismo tipo que del zócalo. En la documentación técnica de los ordenadores la placa base también se
la conoce como mainboard o motherboard.
El factor de forma es un conjunto de reglas estandarizadas que definen las características físicas
de las placas base de los PC's. Determina la distribución de diversos componentes, el tamaño ,la
posición de los agujeros de sujeción a la caja y las características de los conectores.
Figura 2.- Placa base ATX
Un factor de forma define características muy básicas de una placa base para que pueda
integrarse con los dispositivos de un PC, al menos, física y eléctricamente. Naturalmente, éste no es
suficiente para garantizar la interconexión de dos componentes, pero es el mínimo necesario. Las
características definidas en un factor de forma son:
✔
La forma de la placa base: cuadrada o rectangular.
✔
Las dimensiones físicas: ancho y largo.
✔
La posición de los anclajes. Es decir, las coordenadas donde se sitúan los tornillos de sujeción
a la caja.
✔
Las áreas donde se sitúan ciertos componentes. En concreto, las ranuras de expansión y los
conectores de la parte trasera para dispositivos periféricos (teclado, ratón, USB, etc.)
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✔
La forma física del conector de la fuente de alimentación.
✔
Las conexiones eléctricas de la fuente de alimentación es decir, cuantos cables requiere la
placa base de la fuente de alimentación, sus voltajes y su función. Un conector de la fuente de
alimentación se conoce como Molex.
Hasta la fecha se han definido diversos factores de forma. Éstos evolucionan a medida que los
componentes tienen más requerimientos de interoperabilidad. El factor de forma de mayor éxito es el
ATX que después de su aparición en 1995 aún continúa en vigor y la mayoría de los ordenadores de
sobremesa disponen de una placa base con este factor de forma.
3.1.1 Componentes de la placa base
Los componentes de una placa base pueden variar de un fabricante a otro, pero en general los
más habituales son los siguientes:
✔
Conectores de alimentación.- Los molex de la fuente de alimentación se conectan a la placa
base para proporcionar suministro eléctrico con diferentes voltajes e intensidades para su
funcionamiento.
✔
Zócalo del microprocesador.- Donde se conecta la CPU o microprocesador.
✔
Ranuras de memoria.- Para insertar los módulos de memoria RAM. El número de ranuras
depende del factor de forma, pero habitualmente son entre dos y cuatro. Conocidos también
como bancos de memoria.
✔
Chipset.- Es un conjunto de chips, generalmente dos, que gestionan las transferencias de
datos entre los diferentes componentes del PC: CPU, memoria, tarjeta gráfica, unidad de
almacenamiento secundario, etc.).
✔
La BIOS (Basic Input Output System).- Es un un programa almacenado en una memoria flash
no volátil y que controla el funcionamiento de la placa base y de sus componentes. También
realiza funciones básicas de configuración del ordenador.
✔
La CMOS.- Es un pequeño chip de memoria que almacena información importante de bajo
nivel, como la configuración del equipo, fecha y hora.
✔
La batería.- Proporciona energía necesaria para que la CMOS no pierda la información que
almacena cuando el ordenador se apaga el ordenador .
✔
FSB (Front Side Bus).-. Bus o canal de comunicación del microprocesador con el chipset.
✔
Ranuras de expansión.- Son unos receptáculos donde se introducen las tarjetas de expansión
para agregar características o aumentar el rendimiento de un ordenador. Estas ranuras
pueden ser PCI, AGP o PCI Express.
✔
Conectores internos.- Estos conectores se emplean para conectar dispositivos internos como
las unidades de disco duro o las unidades ópticas. Los más habituales son los conectores IDE
y SATA.
✔
Conectores externos.- Los puertos de entrada/salida para conectar dispositivos periféricos
como el serie, paralelo, USB, RJ45, VGA, audio, etc.
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3.2 El microprocesador
Figura 3.- Microprocesador
El microprocesador es el circuito integrado central y más complejo de un sistema informático.
Compuesto por millones de componentes electrónicos constituye la unidad central de procesamiento
(CPU) de un PC.
Su función principal es ejecutar los programas, desde el sistema operativo hasta las aplicaciones
de usuario; sólo ejecuta instrucciones programadas en lenguaje de bajo nivel, realizando operaciones
aritméticas (como sumar, restar, multiplicar, dividir), lógicas simples, las lógicas binarias y accesos a
memoria.
El microprocesador está conectado generalmente mediante un zócalo específico de la placa
base del ordenador; normalmente para su correcto y estable funcionamiento, se le incorpora un
sistema de refrigeración que consta de un disipador de calor fabricado en algún material de alta
conductividad térmica, como cobre o aluminio, y de uno o más ventiladores que eliminan el exceso
del calor absorbido por el disipador.
3.2.1 Unidades funcionales de un microprocesador
Los principales componentes de la CPU son:
✔
La Unidad de Control.- Su función es controlar, coordinar y dirigir la ejecución de las
instrucciones de un programa. Comienza buscando la instrucción en la memoria principal,
posteriormente la decodifica (interpretar) y finalmente ordena a la unidad de proceso que la
ejecute. Para ello, la unidad de control emite señales de control (ordenes) externas a la CPU
para producir el intercambio de datos con la memoria y los módulos de E/S. También emite
señales de control internas para transferir datos entre registros, hacer que la ALU ejecute una
función concreta y regular otras operaciones internas.
✔
La Unidad Aritmético Lógica.- La ALU (Arithmetic Logic Unit) es el componente de la CPU que
realiza las operaciones aritméticas, como suma, resta, multiplicación, etc. y operaciones
lógicas, como AND, OR, etc., entre dos números. Para ello necesita tener disponibles los
operandos en los registros adecuados y recibirá la señal para que ejecute la operación desde
la Unidad de Control. Cuando termine, el resultado quedará depositado en un registro y se
activarán los códigos de condición necesarios como resultado de la operación.
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✔
Registros.- Un registro de la CPU es un dispositivo de almacenamiento que almacena los datos
que la CPU está utilizando en un instante dado. Para ejecutar las instrucciones la CPU necesita
almacenar algunos datos temporalmente. Debe recordar la posición de memoria de la última
instrucción del programa que se está ejecutando de forma que sepa dónde ir a buscar la
siguiente. Necesita almacenar instrucciones y datos temporalmente mientras una instrucción
está siendo ejecutada. En otras palabras, la CPU necesita una pequeña memoria interna para
almacenar estos datos.
✔
Unidad en coma flotante.- Una unidad de coma flotante (FPU o Floating Point Unit) también
conocida como coprocesador matemático, es un componente de la CPU especializado en el
cálculo de operaciones en coma flotante. Las operaciones básicas que toda FPU puede
realizar son la suma y multiplicación usuales, si bien algunos sistemas más complejos son
capaces también de realizar cálculos trigonométricos o exponenciales. En algunas
arquitecturas, las operaciones en coma flotante se tratan de forma completamente distinta a
las operaciones enteras, con registros dedicados y tiempo de ciclo diferentes.
3.2.2 Arquitecturas de 32 y 64 bits
La arquitectura de un microprocesador hace referencia al diseño de sus elementos y como
estos se interconectan. Cuando hablamos de microprocesadores de 32 bits o de 64 bits hacemos
referencia la cantidad de bits que puede almacenar sus registros, al ancho de bus de direcciones y al
ancho del bus de datos.
Para los procesadores de 64 bits, esto significa que pueden trabajar el doble de información en
el mismo ciclo de reloj, pueden acceder a mayor capacidad de memoria y procesar archivos más
grandes. Actualmente un procesador de 32 bits puede controlar un máximo de 4 GB de memoria
RAM; mientras que un procesador de 64 bits tiene la capacidad de controlar 16 EB de memoria.
En cuanto a los cálculos matemáticos también habrá ventajas, ya que un procesador de 32 bits
puede representar números desde 0 hasta 4,294,967,295; y uno de 64 bits incrementará la capacidad
logrando que se puedan representar números desde 0 hasta 18,446,744,073,709,551,615.
Obviamente esto significa que los ordenadores podrán hacer operaciones con cantidades mayores y
que los cálculos con cantidades pequeñas sean más eficientes.
Debido a esto muchos usuarios instalan sistemas operativos de 64 bits en ordenadores con
procesadores de 32 bits. Aunque el procesador tenga registros de 32 bits, dispone de bus de datos y
direcciones de 64 bits, lo que permite instalar un sistema operativo de 64 bits. Sin embargo, esto no
puede hacerse en muchos procesadores.
3.2.3 Procesadores multinúcleo
Un procesador multinúcleo es aquel que combina dos o más microprocesadores (conocidos
como núcleos) independientes en un solo circuito integrado. Por ejemplo, microprocesador de doble
núcleo contiene dos microprocesadores independientes.
La mejora de las tecnologías de fabricación de los microprocesadores ha permitido tanto a Intel
como AMD, poder integrar una mayor cantidad de transistores en el mismo área. Esto significa que se
pueden incluir más elementos funcionales en los micros y, al menos en un primer momento, han
optado por incluir varios núcleos en un microprocesador.
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Un núcleo, simplificando, no es más que un pequeño procesador. Al replicarlos se busca poder
realizar varias tareas al mismo tiempo. Por desgracia, el tener varios núcleos no significa que se
puedan usar todos a la vez. Sólo se benefician ciertas aplicaciones, aquellas que están diseñadas y
programadas para poder ejecutarse con varios núcleos. Además, tanto las aplicaciones como los
sistemas operativos, necesitan reescribir su código para sacarle partido a ese aumento de núcleos.
Por suerte, cada vez más aplicaciones tienen soporte multinúcleo, pero existen otras que por su
naturaleza no sacaran provecho nunca de esta característica.
3.3 El Chipset
Un chipset es un conjunto de circuitos integrados, generalmente dos, diseñados en base a la
arquitectura de un procesador para que trabaje conjuntamente con este . Actúan como puente de
comunicación con el resto de componentes de la placa, como son la memoria, las tarjetas de
expansión, los puertos USB, ratón, teclado, etc.
Las placas base modernas suelen incluir dos chips integrados, denominados puente norte y
puente sur, y suelen ser los chips más grandes después del microprocesador. Las últimas placa base
carecen de puente norte, ya que los procesadores de última generación lo llevan integrado.
El chipset determina muchas de las características de una placa base y por lo general la
referencia de la misma está relacionada con la del chipset, es decir, en el modelo de la placa base se
suele incluir el modelo del chipset.
Los primero ordenadores utilizaban muchos chips auxiliares para manejar la memoria, el
sonido, los gráficos, liberando al microprocesador de estas tareas. Sin embargo, la necesidad de
ahorrar costes obligó a la integración de todos los chips auxiliares en solo dos que tienen las
siguientes funciones:
Figura 4.- Chipset
✔
Puente Norte (Northbridge), se usa como puente de enlace entre el microprocesador y la
memoria, de hecho está colocado muy cerca de estos. Controla las funciones de acceso entre
el microprocesador y la memoria RAM, el puerto gráfico AGP o el PCI-Express de gráficos, y las
comunicaciones con el puente sur. Al principio tenía también el control de PCI, pero esa
funcionalidad ha pasado al puente sur. Generalmente tiene un disipador de calor.
✔
El puente sur, (Southbridge) o ICH (Input Controller Hub), controla los dispositivos como son la
controladora de discos IDE y SATA, puertos USB, ranuras PCI y PCI-Express, etc. Es el
encargado de comunicar el procesador con el resto de los periféricos.
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3.4 FSB
El bus frontal del sistema o FSB (Front-Side Bus) es el canal por el que el microprocesador y el
chipset se comunican e intercambian información. Este tipo de bus se usa como bus principal en
algunos de los antiguos microprocesadores Intel para comunicarse con el chipset. Este bus incluye
señales de datos, direcciones y control, así como señales de reloj que sincronizan su funcionamiento.
Actualmente se está sustituyendo por otro tipo de buses como el Quickpath de Intel o el
HyperTransport de AMD. El ancho de banda del FSB depende tres factores:
✔
Tamaño de palabra o ancho del bus.- Cantidad de bits que es capaz de transferirse en una
operación.
✔
Su frecuencia de reloj medida en megahercios.
✔
El número de transferencias que realiza por ciclo de reloj.
3.4.1 Alternativas al FSB
Hemos visto que el FSB es el bus que utilizan los procesadores para comunicarse con los demás
elementos de la placa base. El microprocesador se conecta con la memoria RAM, la tarjeta gráfica, el
disco duro, etc. Al ser compartido por estos elementos, tiene el inconveniente de que cada uno de
ellos tiene que esperar a que los otros acaben sus comunicaciones para poder usarlo. Conforme las
velocidades de las memorias RAM y de las tarjetas gráficas empezaron a subir, las caídas de
rendimiento debidas a cuellos de botellas se fueron haciendo mayores.
Tradicionalmente, el puente norte y el puente sur compartían el mismo bus de datos que las
ranuras de expansión PCI. Con este tipo de conexión y la aparición de las tarjetas gráficas y discos
duros de alta velocidad surgió un cuello de botella. Para las tarjetas gráficas se desarrollo un nuevo
bus llamado AGP para no tener que conectar estas al bus anterior. Sin embargo, esto no ha sido
suficiente con las actuales tecnologías y los fabricantes de chipsets emplearon un nuevo enfoque que
consiste en utilizar una conexión dedicada entre el puente norte y el puente sur, y conectar los
dispositivos PCI al puente sur. Con este esquema, los dispositivos que necesitan más velocidad, como
las tarjetas gráficas PCI-E, se conectan al puente norte, mientras que los dispositivos más lentos se
conectan al puente sur.
La tecnología del bus no ha parado de evolucionar, tratando siempre de que no se convierta en
un cuello de botella que reduzca el rendimiento del PC. Para aumentar este rendimiento, los
microprocesadores, memorias, tarjetas gráficas, etc. han evolucionado, pero el propio diseño del
sistema con un FSB compartido por todos ellos continuaba siendo un obstáculo.
Los grandes fabricantes de microprocesadores, AMD e Intel, han desarrollado por separado dos
tecnologías que sustituyen al FSB para aumentar la rapidez de los microprocesadores en el acceso a
la información. Entre estas están
✔
HyperTransport.- HT consiste en un nuevo tipo de bus que sustituye al FSB. La tecnología
HyperTransport (HT) fue desarrollada por AMD, Nvidia y Apple para aumentar la velocidad de
las comunicaciones entre los circuitos integrados o chips en ordenadores, servidores,
sistemas integrados, equipos de redes y telecomunicaciones. El desarrollo de HT se hizo sobre
la base de querer eliminar el FSB. No fue hasta la versión 3.0 cuando varios fabricantes de
chipsets decidieron utilizar HT para sustituir el FSB con excelentes resultados. En ordenadores
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de escritorio solo hay un bus de este tipo para comunicar al procesador con la memoria. Este
bus tiene canales separados para poder recibir y enviar datos al mismo tiempo entre memoria
y procesador.
✔
QuickPath.- El Intel QuickPath Interconnect (QPI) es una conexión con el procesador
desarrollado por Intel para competir con HyperTransport y sustituir el FSB. En su forma más
simple conecta el microprocesador con un chip que sustituye al puente norte.
3.5 El reloj
Los microprocesadores y otros componentes de la placa base, son de naturaleza síncrona. Esto
significa que están diseñados y operan en función de una señal de sincronización. Esta señal,
conocida como señal de reloj, usualmente toma la forma de una onda cuadrada periódica. El reloj
emite una pequeña señal eléctrica a intervalos de tiempo iguales y esta señal dura un tiempo, siempre
el mismo. A la señal se le conoce como un pulso de reloj y el tiempo entre un pulso y el siguiente se
conoce como ciclo del reloj.
Figura 5.- Pulso y ciclo del reloj
Para medir la frecuencia del reloj se emplea el Hertzio (Hz) o, generalmente, múltiplos de este.
Una frecuencia medida en Megahercios (Mhz) significa frecuencias de reloj del orden de 100.000.000
de ciclos en un segundo. Si hablamos de Gigahercios (Ghz) entonces la frecuencia del reloj es del
orden de 1.000.000.000 de ciclos en un segundo. Por ejemplo, un procesador Intel i5 -2500K tiene un
reloj con una frecuencia de 3,3 Ghz lo que significa que emite 3.300.000.000 ciclos en un segundo.
Un problema cuando la velocidad del reloj aumenta dramáticamente, es la cantidad de calor
que se genera. La señal del reloj cambia constantemente, provocando la conmutación de muchos
componentes sin importar si están siendo usados en ese momento. En general, un componente que
está cambiando de estado, usa más energía que un elemento en un estado estático. Por lo tanto, a
medida que la velocidad del reloj aumenta, también lo hace el calor que genera. Si un
microprocesador genera más calor de lo que su sistema de refrigerado puede disipar, entonces deja
de funcionar y el ordenador se apaga.
3.6 Memoria caché
La caché de la CPU, es una memoria de menor tamaño que la memoria RAM pero de acceso
mucho más rápido. Es usado por la CPU para reducir el tiempo de acceso a datos ubicados en la
memoria principal que se utilizan con más frecuencia.
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Cuando se accede por primera vez a un dato, se hace una copia en el caché; los accesos
siguientes se realizan a dicha copia, haciendo que el tiempo de acceso al dato sea mucho menor.
Cuando el procesador necesita leer o escribir en una ubicación en memoria principal, primero verifica
si una copia de los datos está en el caché. Si es así, el procesador de inmediato lee o escribe en la
memoria caché, que es mucho más rápido que de la lectura o la escritura a la memoria principal.
Para construir las memorias caché se emplean memorias RAM estáticas (SRAM) de alta
velocidad, mucho más rápida que la RAM dinámica (DRAM) habitualmente utilizada para construir la
memoria principal. La memoria caché es efectiva dado que los programas acceden una y otra vez a
los mismos datos o instrucciones. Guardando esta información en la caché SRAM, el ordenador evita
acceder a la lenta DRAM.
Cuando se encuentra un dato en el caché, se dice que se ha producido un acierto, siendo una
caché juzgado por su tasa de aciertos. Los sistemas de memoria caché usan una tecnología conocida
por caché inteligente en la cual el sistema puede reconocer cierto tipo de datos usados
frecuentemente.
3.6.1 Niveles de caché
Hay tres tipos diferentes de memoria caché para procesadores:
✔
Caché de 1er nivel (L1).- Esta caché está integrada en el núcleo del procesador, trabajando a la
misma velocidad que este. La cantidad de memoria caché L1 varía de un procesador a otro,
estando normalmente entra los 64KB y los 256KB. Esta memoria suele a su vez estar dividida
en dos partes dedicadas, una para instrucciones y otra para datos.
✔
Caché de 2º nivel (L2).- Integrada también en el procesador, aunque no directamente en el
núcleo de este, tiene las mismas ventajas que la caché L1, aunque es algo más lenta que esta.
La caché L2 suele ser mayor que la caché L1, pudiendo llegar a superar los 2MB. A diferencia
de la caché L1, esta no está dividida, y su utilización está más encaminada a programas que al
sistema.
✔
Caché de 3er nivel (L3).- Es un tipo de memoria caché más lenta que la L2, muy poco utilizada
en la actualidad. En un principio esta caché está incorporada en la placa base, no al
procesador, y su velocidad de acceso era bastante más lenta que una caché de nivel 2 o 1, ya
que si bien sigue siendo una memoria de una gran rapidez.
Las memorias caché son extremadamente rápidas (su velocidad es unas 5 veces superior a la
de una RAM de las más rápidas), con la ventaja añadida de no tener latencia, por lo que su acceso no
tiene ninguna demora, pero es un tipo de memoria muy cara. Esto, unido a su integración en el
procesador, ya sea directamente en el núcleo o no, limita bastante el tamaño, por un lado por lo que
encarece al procesador y por otro por el espacio disponible.
En cuanto a la utilización de la caché L2 en procesadores de varios núcleos, existen dos tipos
diferentes de tecnologías a aplicar. Por un lado está la habitualmente utilizada por Intel, que consiste
en que el total de la caché L2 está accesible para ambos núcleos y por otro está la utilizada por AMD,
en la que cada núcleo tiene su propia caché L2 dedicada solo para ese núcleo. La caché L2 apareció
por primera vez en los Intel Pentium Pro, siendo incorporada a continuación por los Intel Pentium II,
aunque en ese caso no en el encapsulado del procesador, sino externamente, aunque dentro del
procesador.
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3.7 Ranuras de expansión
Una ranura de expansión, también llamada slot, es un elemento de la placa base, que permite
conectar a esta una tarjeta de expansión, la cual suele realizar funciones de control de dispositivos
periféricos adicionales que no están integrados en la placa base. Las principales ranuras de expansión
que podemos encontrar en un ordenador son:
✔
PCI.- Es un bus de estándar para conectar dispositivos periféricos directamente a la placa
base. El bus PCI permite la configuración dinámica de un dispositivo periférico mediante Plug
& Play. La última versión de PCI es la 3.0 y soporta 32 bits a 66 Mhz, con una velocidad de
transferencia máxima de 533 MB/s.
✔
AGP.- (Accelerated Graphics Port) es una especificación de bus de 32 bits que proporciona una
conexión directa entre la tarjeta gráfica y la memoria. Es un puerto desarrollado por Intel en
1996 como solución a los cuellos de botella que se producían en las tarjetas gráficas que
usaban el bus PCI. El puerto AGP se utiliza exclusivamente para conectar tarjetas gráficas, y
debido a su arquitectura sólo puede haber una ranura. La última versión es AGPx8 que
permite una tasa de transferencia de 2Gbps.
✔
PCI-Express.- Es una evolución de PCI. Este bus lo forman un conjunto de canales donde cada
ranura puede tener 1, 2, 4, 8, 16 o 32 canales. En PCIe 1.1 cada canal transporta 250 MB/s en
cada dirección. PCIe 2.0 dobla esta tasa a 500 MB/s y PCIe 3.0 la dobla de nuevo hasta 1 GB/s.
3.8 La memoria RAM
La memoria RAM (Random Access Memory) de un ordenador es el dispositivo que almacena los
programas en ejecución y los datos asociados. Un programa es ejecutado por el procesador y éste
obtiene las instrucciones que tiene que ejecutar desde la memoria y los datos que manipulan esas
instrucciones.
Físicamente, la memoria RAM consiste en un conjunto de módulos (entre 1 y 4) que están
conectados en los zócalos de memoria de la placa base.
La tecnología con la que se fabrican los módulos de memoria ha variado a lo largo del tiempo,
siempre con el objetivo de conseguir memorias con mayor capacidad y más rápidas. Hoy en día, todos
los tipos de módulos de memoria son síncronos, lo que significa que utilizan una señal de
sincronización para realizar las operaciones de lectura y escritura. Es decir, disponen de un reloj del
bus de memoria cuya frecuencia determina el número de transferencias que puede realizar la
memoria. Estas memorias se las conoce como SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory).
Hay una serie de parámetros que definen las características de una memoria:
✔
Frecuencia del reloj.- Nº de operaciones que una memoria puede realizar por segundo. Se
mide en Mhz.
✔
Ancho de banda o tasa de transferencia de datos.- Cantidad de información que la memoria
puede transferir en un segundo. Se mide en Megabytes por segundo (MB/s) o también en
millones de transferencias por segundo (MT/s). Si solamente se puede hacer una transferencia
de datos por ciclo de reloj, entonces la frecuencia y el ancho de banda coinciden. Sin embargo,
si en un ciclo de reloj se pueden hacer más de una transferencia de datos, entonces el ancho
de banda suele ser el resultado de la multiplicación de diversos factores, como el número de
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transferencias de datos, el factor multiplicador de la frecuencia, etc.
✔
Tiempo de acceso.- Cantidad de tiempo que se tarda desde que se solicita un dato a la
memoria hasta que se obtiene.
✔
Voltaje.- Cantidad de energía que necesita una memoria para almacenar los datos. Se mide en
Voltios (V).
✔
ECC (Error Checking and Correction).- Una memoria que implemente ECC tiene capacidad para
detectar errores y corregirlos.
✔
Latencia.- Una memoria se estructura en una matriz de filas por columnas donde a la
intersección de una fila con una columna se le denomina celda. La latencia indica el tiempo
que tarda una memoria y situarse en una celda para su lectura o escritura.
3.8.1 Memoria buffered y unbuffered
Los módulos de memoria del tipo buffered (también conocidos como registered) tienen registros
incorporados en sus líneas de dirección y del control. Un registro es un área de acción temporal muy
pequeña (generalmente de 64 bits) para los datos, es una memoria intermedia entre la CPU y la
memoria para ayudar al chipset a enfrentarse con las grandes cargas eléctricas requeridas para
grandes cantidades de memoria.
El uso de la memoria buffered aumenta la fiabilidad del sistema, pero también lo retarda. Este
tipo de memoria se suele usar sobre todo en servidores y no todas las placas suelen soportar estos
módulos.
La memoria unregistered (también conocida como unbuffered) se comunica directamente con el
puente norte de la placa base, en vez de usar un sistema store-and-forward como hace la memoria
registered. Esto hace que la memoria sea mas rápida, aunque menos segura que la registered.
El diseño del controlador de la memoria del ordenador dicta que tipo de RAM se debe usar y si
es buffered o unbuffered y no se pueden mezclar. Las memorias unbuffered son la más comunes.
La mayoría de los módulos buffered tienen también ECC y se usan en sistemas dónde es
extremadamente importante que los datos se manejen apropiadamente.
3.8.2 Tipos de memoria
En función de la construcción de la memoria podemos encontrar los siguientes tipos principales
✔
DRAM.- (Dinamic Read Aleatory Memory) ó RAM dinámica. Se denomina dinámica, ya que para
mantener almacenado un dato, se requiere recargarlo cada cierto período de tiempo, debido
al uso de condensadores en su construcción. Entre sus ventajas están la posibilidad de
construir memorias con alta capacidad a bajo precio y que funcionan a una velocidad alta.
Desarrollada a finales de los sesenta, es una de las memorias más usadas en la actualidad en
PC's.
✔
SRAM.- (Static Random Access Memory), o RAM estática es un tipo de memoria basada en
semiconductores (transistores) que a diferencia de la memoria DRAM, es capaz de mantener
los datos, mientras esté alimentada, sin necesidad de refrescarlos, lo contrario que ocurre con
la memoria DRAM, construida con condensadores. La característica mas importante de la
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memoria SRAM es que por las propiedades electrónicas del transistor, este no necesita
estarse cargando constantemente de electricidad, a diferencia del condensador de la DRAM, el
cuál necesita constantemente recargarse, porque en caso contrario pierde el dato
almacenado. Por ello tienden a ser memorias sumamente rápidas y también costosas, ya que
es mas caro fabricar un transistor que un condensador. Se suelen emplear para construir las
memorias caché, tanto en el procesador (L1 y L2) como en la placa base (L3).
✔
SDRAM.- (Sincronous DRAM) es una memoria dinámica de acceso aleatorio que tiene una
interfaz síncrona. Esto significa que se espera una señal de reloj antes de responder a las
entradas de control y por lo tanto está sincronizada con el bus de sistema, a diferencia de la
DRAM que tiene una interfaz asíncrona lo que significa que responde lo antes posible a los
cambios en las entradas de control.
3.8.3 Módulos de memoria
Un módulo de memoria consta de una pequeña placa con varios chips de memoria integrados.
En la parte inferior del módulo están los contactos que se introducen en la ranura de la placa base.
Antiguamente, los chips de RAM se colocaban uno a uno sobre la placa, de la forma en que aún
se hace en las tarjetas gráficas, lo cual no era una buena idea debido al número de chips que podía
llegar a ser necesario y a la delicadeza de los mismos; por ello, se agruparon varios chips de memoria
soldados a una placa, dando lugar a lo que se conoce como módulo. Se diferencian en frecuencia de
trabajo, ancho de bus, tasa de transferencia, número de pines, longitud, color y muescas para su
fijación a la placa base. Existen los siguientes tipos principales:
✔
SIMM.- Los contactos en ambas caras de módulo están interconectados, esta es la mayor
diferencia respecto de sus sucesores los DIMMs. Existen módulos de 30 y 72 contactos. Los
de 30 contactos pueden manejar 8 bits cada vez, por lo que en un PC con un microprocesador
386 ó 486, que tiene un bus de datos de 32 bits, necesitamos usarlos de 4 en 4 módulos
iguales. Miden unos 8,5 cm (30 c.) ó 10,5 cm (72 c.) y sus zócalos suelen ser de color blanco.
Los SIMMs de 72 contactos, posteriores a los SIMM de 30 contactos, manejan 32 bits, por lo
que se usan de 1 en 1 en los PC's con microprocesadores 486, y de 2 en 2 módulos (iguales)
en los PC's con microprocesadores Pentium ya que su bus de datos es de 64 bits.
Figura 6.- Módulos SIMM de 30 y 72 contactos
✔
DIMM SDR.- Los módulos SDR (Single Data Rate) son más alargados (unos 13 cm) que los
anteriores, cuentan con 168 contactos y se insertan en zócalos generalmente negros; llevan
dos muescas para facilitar su correcta colocación. Pueden manejar 64 bits de una vez, por lo
que pueden usarse de 1 en 1 en los PC's con microprocesador Pentium o Pentium II. Los
módulos DIMM son reconocibles externamente por poseer sus contactos (o pines) separados
en ambos lados, a diferencia de los SIMM que poseen los contactos de modo que los de un
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lado están unidos con los del otro. Los módulos DIMM comenzaron a reemplazar a los SIMM
como el tipo predominante de memoria cuando los microprocesadores Intel Pentium
tomaron dominio del mercado.
Figura 7.- Módulo DIMM SDR
✔
DIMM DDR.- Los módulos DDR (Double Data Rate). tienen la capacidad de transferir datos en el
flanco de subida y de bajada de un ciclo del reloj, es decir, envía los datos dos veces por cada
ciclo de reloj. De este modo trabaja al doble de velocidad del bus del sistema, sin necesidad de
aumentar la frecuencia de reloj. Solo tiene una muesca, y cuenta con 184 contactos. El módulo
DDR tiene chips en ambas caras y
también los conectores de ambas caras son
independientes . Esta memoria se presenta en módulos con capacidades de 128, 256, 512 MB
y 1 GB.
Figura 8.- Módulo DIMM DDR
✔
DDR2.- Los módulos DDR2 son capaces de transferir el doble de datos que una DDR por ciclo
del reloj. Este sistema funciona debido a que dentro de las memorias hay un pequeño buffer
que es el que guarda la información para luego transmitirla. En el caso de la DDR convencional
este buffer trabajaba tomando los 2 bits para transmitirlos en 1 sólo ciclo, lo que aumenta la
frecuencia final. En las DDR2, el buffer almacena 4 bits para luego enviarlos, lo que a su vez
redobla la frecuencia nominal sin necesidad de aumentar la frecuencia real de los módulos de
memoria. Los módulos cuentan con 240 contactos y se identifican por su ancho de banda. Su
capacidad máxima es de 2 GB.
Figura 9.- Módulo DIMM DDR2
✔
DDR3.- Los módulos DDR3, al igual que los DDR2, tienen 240 contactos. Sin embargo no son
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compatibles ya que difieren en la ubicación de la muesca. Además, utilizan un 30% menos de
energía (1,5V en lugar de 1,8V y 2,5V de DDR2). Puede transferir datos al doble de la velocidad
de DDR2, ya que almacena en el buffer 8 bits en lugar de 4, como lo hace DDR2. Su capacidad
máxima llega a los 8 GB. Con dos transferencias de datos por cada ciclo de un reloj con una
frecuencia cuadriplicada con respecto a DDR, DDR3 puede lograr tasas de transferencia de
hasta 64 veces la frecuencia del reloj. Si cada transferencia de datos es de 64 bits (8 bytes),
DDR3 ofrece una tasa de transferencia de frecuencia de reloj de memoria x 4 (multiplicador de
la frecuencia del reloj del bus) x 2 (tasa de datos) x 8 bytes (64 bits en cada transferencia). Por
ejemplo, con una frecuencia de reloj de memoria de 150 Mhz, DDR3 da una transferencia
máxima de 9600 MB/s.
✔
DDR4.- Es la cuarta generación de memoria DDR desarrollada por Samsung y que se espera
sustituya a DDR3 en el 2013. Los módulos de memoria DDR4 SDRAM tienen un total de 288
pines. Sus principales ventajas en comparación con DDR2 y DDR3 son frecuencias de reloj y
tasas de transferencias de datos más altas. Además, consume menos energía (de 1,2V a
1,05V). Hasta el momento, solo se han anunciado módulos DDR4 a 2166 Mhz por varios
fabricantes, pero se esperan que haya módulos con frecuencias a 2667 y 3200 Mhz.
Figura 10.- Módulo DIMM DDR3
✔
SO DIMM.- Las memorias SO-DIMM (Small Outline DIMM) consisten en una versión compacta
de los módulos DIMM convencionales. Debido a su tamaño tan compacto, estos módulos de
memoria suelen emplearse en ordenadores portátiles y ordenadores de escritorio con placa
base Mini-ITX. Existen módulos SO-DIMM en DDR, DDR2, DDR3 y DDR4 con aproximadamente
las mismas características en voltaje y potencia que los módulos DIMM. Los módulos SODIMM tienen 72, 100, 144, 200 (DDR2), 204 (DDR3) y 256 (DDR4) contactos. Los de 72 y 100
contactos soportan transferencias de datos de 32 bits, mientras que los de 144 y 200 lo hacen
a 64 bits.
Figura 11.- Módulo SO-DIMM DDR3
3.9 Memorias de solo lectura
La memoria de sólo lectura, llamada ROM, es un tipo de memoria que permite guardar la
información contenida en ella aun cuando la memoria no recibe energía. Básicamente, este tipo de
memoria tiene únicamente acceso de sólo lectura. Sin embargo, es posible guardar información en
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algunos tipos de memoria ROM. Según la tecnología utilizada, podemos distinguir los siguientes tipos
de memoria ROM:
✔
MASK ROM (Memoria de Máscara).- Llegan del fabricante ya grabadas. El proceso de grabación
se hace en el mismo momento de la producción de la memoria, por medio de unas máscaras
litográficas. Una vez creada esta máscara o “molde” se emplean en la producción de grandes
series. La máscara es muy costosa. Además, cualquier cambio en los datos que se van a
grabar supone la realización de una nueva máscara, por lo que los retoques posteriores a la
producción de la máscara son muy caros.
✔
PROM (Programmable ROM). La grabación de la memoria se realiza después de la fabricación
de la misma, pero una vez grabada ya no puede ser modificada.
✔
EPROM (Erasable Programmable ROM). Permiten el borrado y posterior regrabado de los datos
por parte del usuario. Estas memorias utilizan un tipo de transistor especial como elemento
de almacenamiento, que es sensible a la carga eléctrica. Se borran mediante radiaciones de
lámparas ultravioletas. Estas radiaciones ultravioletas las producen tubos fluorescentes
especiales que proyectan la luz sobre los transistores a través de una ventana transparente
habilitada en la memoria. Una vez grabada la memoria, la ventana de borrado se tapa con una
pieza opaca de papel metalizado, para que no se borre paulatinamente. A la luz del sol y sin
ninguna protección, tarda aproximadamente un mes en perder la información. Estas
memorias se utilizan durante la puesta a punto del equipo. Estas memorias son más caras
que las de otro tipo, debido al proceso de colocación de la ventana transparente de cuarzo en
el circuito integrado. Se empleaba en placas antiguas para guardar la BIOS del ordenador.
✔
EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM). Conceptualmente son similares a las
EPROM, pero el borrado se efectúa por medio de un circuito electrónico en vez de mediante
luz ultravioleta. La particularidad principal es que, desde el procesador, sin extraer la memoria
de su sitio, se puede borrar todo su contenido de una vez o bien puede borrarse cada
posición de memoria (byte) independientemente de las demás. Los ciclos de lectura son de
duración similar al resto de memorias, pero los ciclos de escritura y, por tanto, de borrado,
son mucho más lentos que en las memorias DRAM, SRAM.
✔
Memoria Flash. La memoria flash es un punto intermedio entre las memorias de tipo RAM y
ROM. La memoria flash posee la no volatilidad de las memorias ROM mientras que provee
acceso a la lectura y escritura. En contrapartida, los tiempos de acceso de las memorias flash
son más prolongados que los de RAM. La memoria flash es una forma evolucionada de la
memoria EEPROM que permite que múltiples posiciones de memoria sean escritas o borradas
en una misma operación de programación mediante impulsos eléctricos, frente a las
anteriores que sólo permite escribir o borrar una única celda cada vez, o sea no permiten
borrar a nivel de bytes, aunque sí a nivel de bloque. Por ello, flash permite funcionar a
velocidades muy superiores cuando los sistemas emplean lectura y escritura en diferentes
puntos de esta memoria al mismo tiempo. Este tipo de memoria se utiliza como soporte de
almacenamiento externo, como por ejemplo, en los lápices de memoria USB. Debido a su alta
velocidad, durabilidad y bajo consumo de energía, la memoria flash resulta ideal para muchos
usos, como por ejemplo en cámaras digitales, teléfonos móviles, impresoras, PDA,
ordenadores portátiles y dispositivos que puedan almacenar y reproducir sonido, como los
reproductores de MP3. Además, este tipo de memoria no tiene partes móviles, lo que la hace
más resistente a eventuales golpes.
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La mayoría de las placas madre tienen memorias flash, que pueden modificarse directamente
por medio de software. Los BIOS instalados en placas base que tienen este tipo de memoria pueden
mejorarse con un programa llamado firmware, que el fabricante provee. Este reemplaza al BIOS
antiguo por uno más reciente. Sin embargo, el problema radicaba en la obtención de actualizaciones
para el BIOS que tenía la máquina (problema que ahora se resolvió gracias a Internet). Estas
actualizaciones están disponibles en la forma de archivos binarios que contienen una imagen del BIOS
que se transfiere a la memoria flash mediante un firmware.
Por consiguiente, la actualización del flash BIOS es la actualización del BIOS mediante un
software, es decir, el reemplazo de la versión antigua del BIOS mediante el uso de un programa.
3.10 Dispositivos periféricos
Un periférico es cualquier dispositivo que se conecta a un ordenador para suministrarle
información o recibirla de él. También se le conoce como unidades de entrada/salida (E/S) y permiten
el intercambio de datos o información con el exterior. Estos dispositivos actúan como intermediarios
entre el sistema informático y el usuario. Dependiendo de su función pueden ser:
✔
Periférico de entrada.- Se emplean para introducir información en el ordenador, como el
teclado, el ratón, etc.
✔
Periférico de salida.- Se emplean para enviar información al exterior en una forma entendible
por el usuario, como el monitor y la impresora.
✔
Periférico de E/S.- Realizan ambas funciones, se pueden utilizar para introducir información y
también para enviarla al exterior, como una pantalla táctil.
Los dispositivos de almacenamiento, como los discos duros o memorias flash se consideran
periféricos de E/S y merecen una atención especial por lo que se verán en detalle posteriormente.
3.10.1 Puertos de comunicaciones
Los dispositivos periféricos conectados al ordenador se comunican con la placa base a través
de los conectores externos o puertos de comunicaciones. Éstos permiten conectar físicamente
distintos tipos de dispositivos, el monitor, el ratón, el teclado, la impresora, discos duros externos y
pendrives entre otros. Por lo normal, se los puede encontrar en la parte trasera de la carcasa del
ordenador, aunque actualmente muchos incorporan puertos de audio y USB en la parte delantera, o
bien en los laterales.
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Figura 12.- Conectores externos en una placa base
Una placa con factor de forma ATX suele tener los siguientes puertos:
✔
PS2.- La placa base dispone de dos puertos de este tipo, que se emplean para conectar el
ratón (conector verde) y el teclado (conector violeta). Ambos son hembra, y cada uno cuenta
con 6 pines. Resulta conveniente utilizarlos en lugar de conectar el teclado y el ratón a los
puertos USB, los cuales pueden quedar libres para otro tipo de dispositivos.
✔
COM.- Un puerto COM se encuentra en desuso ya que son puertos muy lentos en los que la
información se transmite en serie bit a bit., pero algunas placas base continúan
incorporándolo. Este puerto se usa para conectar terminales de impresoras, módems, e
incluso ratones. Es un conector macho, y se compone de 9 pines en dos filas.
✔
USB.- Este conector es plug & play, por lo que nos permite conectar el dispositivo con el
ordenador encendido y el sistema operativo instala el controlador del dispositivo
automáticamente para poder usarlo a continuación. De la misma forma se puede
desconectar: no hace falta apagar el equipo. Está formado por cuatro pines de los cuales uno
de ellos suministra alimentación eléctrica al periférico y, en algunos casos, no es necesario
instalar drivers. Existen tres versiones de este puerto, cada una con diferentes velocidades
máximas de transmisión: USB 1.1 con 12 Mbps, USB 2.0 con 480 Mbps y USB 3.0 con 4.8
Gbps. Sobre éste último vale aclarar que es la más reciente revisión del USB, que además de
llevar la velocidad de transmisión a casi 5Gbps, reduce el tiempo de la misma, así como
también el consumo de energía. Además, es compatible con USB 2.0. Podemos distinguir un
puerto USB 2.0 de otro 3.0 por el color. Los puertos USB 2.0 son blancos o negros mientras
que los 3.0 son azules.
Figura 13.- Conectores
USB 2.0 y 3.0
✔
LPT.- También llamado puerto de impresión, ya que su uso más extendido ha sido el de
conectar la impresora al ordenador. Asimismo, se lo ha utilizado para unidades removibles,
como unidades ZIP y escáneres entre otros. Su principal característica es que los bits de datos
viajan en paralelo, enviando un paquete de 1 byte a la vez. Es un conector hembra con 25
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pines agrupados en dos hileras.
✔
Firewire.- Este conector es un estándar multiplataforma para la entrada y salida de datos en
serie a gran velocidad. En general, se lo usa para conectar dispositivos digitales, como
videocámaras, interfaces de audio y discos externos. Trabaja a una velocidad de hasta 400
Mbps. Es un conector hembra y está formado por 6 pines que transmiten tanto datos como
alimentación.
✔
VGA, DVI, HDMI.- Hay tres puertos diferentes para conectar un monitor o proyector al
ordenador. El puerto VGA es el más común y está formado por tres hileras con 5 pines cada
una, es decir, 15 en total. El puerto DVI un conector de vídeo diseñado para maximizar la
calidad visual de los monitores digitales, sustituto del puerto VGA. Es semirrectangular
hembra, con 24 a 29 terminales. Por último, el puerto HDMI los hay de dos tipos: el estándar
tipo A con 19 pines, y el B con 29 pines. Este último permite llevar un canal de vídeo
expandido para pantallas de alta resolución.
Figura 14.- Puertos HDMI, VGA y DVI
✔
eSATA.- Es un puerto de forma espacial con 7 contactos, de reciente aparición en el mercado,
basado en tecnología para discos duros SATA. Se emplea para conectar discos duros externos
con tecnología SATA. Podemos encontrar puertos eSATA integrados en la placa base y
también por medio de tarjetas de expansión PCI.
Figura 15.- Puerto
eSATA
✔
RJ45.- Las placas base incluyen un conector RJ45 para la tarjeta de red integrada. Este
conector es el más común para redes Ethernet y los hay a dos velocidades: 100 Mbps o
1Gbps.
3.10.2 Dispositivos de entrada
Los dispositivos o periféricos de entrada permiten introducir información desde el exterior al
ordenador. Entre los dispositivos de entrada más habituales están:
✔
Ratón. Este dispositivo, permite transmitir información al ordenador de dos modos:
desplazándolo por una superficie para provocar el movimiento de su indicador en la pantalla,
y pulsando sus botones para realizar ciertas acciones en función de dónde esté colocado el
indicador.
✔
Teclado. Es el modo más frecuente de introducir información al ordenador. Existen gran
variedad de teclados, con posibilidad de conectarlos a distintos puertos e incluso con
transmisión de datos por infrarrojos.
✔
Escáner. Es un dispositivo que permite introducir información desde documentos ya escritos:
imágenes, dibujos, fotografías... e incluso caracteres. La calidad de un escáner se mide en ppp
o dpi, unidad que indica el número de puntos que toma de cada pulgada.
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3.10.3 Dispositivos de salida
Los dispositivos de salida permiten obtener los resultados de distintas maneras: visibles en una
pantalla, impresos en papel, etc. Los principales son:
✔
✔
Monitor.- Este dispositivo permite visualizar el resultado de la información procesada; pero,
además, el ordenador lo utiliza para mostrar al usuario los mensajes y las opciones que le
permitirán a este tomar decisiones. El monitor se conecta a través del puerto VGA, DVI o HDMI
a la tarjeta gráfica del ordenador. La imagen que podemos observar en la pantalla se forma
por una matriz de puntos de luz o píxel. Los más habituales son:
✗
CRT.- Su funcionamiento es similar al de un televisor, basado en la utilización de un tubo
de rayos catódicos que envía, desde el fondo hacia la pantalla, una corriente de electrones
que al chocar con una superficie de material fosforescente situada en la parte interior de
la pantalla, la ilumina, formándose las imágenes. Las imágenes están formadas por un
número determinado de puntos, que reciben el nombre de píxeles. Cuenta con píxeles
que están compuestos por fósforo rojo, azul y verde, y de esta manera iluminando
cualquier punto con diferentes intensidades puedes obtener cualquier color.
✗
LCD.- Cuentan con una pantalla de cristal líquido, delgada y plana que es formada por un
número de píxeles que están colocados delante de una fuente de luz o reflectora. Poseen
un fondo entre 4 y 6 centímetros. Además, incorporan un filtro para no cansar la vista.
Estos tipos de monitores son perfectos para lugares donde hay poco espacio y para tareas
que exigen más nitidez. Por tanto, este tipo de monitor ocupa menos espacio, consumen
menos energía y son más confortables para la vista.
✗
LED.- Un monitor LED es una mejora de un monitor LCD. Consiste en añadir a una pantalla
LCD una capa posterior formada por paneles o módulos de LEDs (Light Emitting Diode).
Esta capa es necesaria para mejorar el contraste y la visibilidad de las imágenes. Es
además indispensable para poder usar los monitores, en entornos con muy poca luz. Los
monitores LED son más eficientes energéticamente.
Impresora.- Las impresoras permiten obtener la información impresa en distintos soportes
físicos: papel, transparencia, etc. Aunque tradicionalmente se conectaban al ordenador a
través de un puerto paralelo, cada vez es más frecuente la conexión a través de otros puertos,
sobre todo USB. La calidad de una impresora se mide en ppp (puntos por pulgada) o dpi (dots
per inch), medida que indica el número de puntos que puede dibujar en una pulgada. En
cuanto a la velocidad, se puede medir en cps (caracteres por segundo) o, lo que es más
frecuente hoy en día, en ppm (páginas por minuto). En función de su tecnología, las
impresoras se clasifican en:
✗
Impresoras de margarita o matriciales.- Estas impresoras, ya en desuso, basaban la
impresión en el golpeo sobre una cinta impregnada de tinta que, al tomar contacto con el
papel, marcaba en él la información.
✗
Impresoras térmicas.- Este tipo de impresoras basa su funcionamiento en el teñido del
papel mediante un proceso térmico; suelen ser impresoras a color, de coste económico
no muy alto pero lentas.
✗
Impresoras láser.- Utilizan una tecnología similar a la de las fotocopiadoras. Son bastante
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más rápidas y permiten obtener resultados de alta calidad; cada vez son más frecuentes
las impresoras láser en color.
✗
Impresoras de chorro de tinta.- Dada su buena relación calidad/precio, estas son las más
utilizadas entre los usuarios de ordenadores personales. Se trata de impresoras a color
(inicialmente solo imprimían en blanco y negro), que obtienen la impresión por la inyección
de tinta líquida a través de cabezales.
✗
Impresoras multifunción.- Existen unos dispositivos que combinan una impresora de
chorro de tinta con un escáner, una fotocopiadora, fax. Algunas llevan disco duro para
almacenar documentos e imágenes e incluso lectora de tarjetas de memoria.
3.11 Dispositivos de almacenamiento
Una de las características de la memoria RAM es su volatilidad. Esto significa que mantendrá la
información que almacena mientras tenga suministro eléctrico. Cuando éste cese, su contenido se
pierde. Por tanto, si se quiere mantener el resultado del proceso de la información entre sesiones de
trabajo con el ordenador se necesita algún sistema que permita almacenar información de forma
permanente.
Básicamente, una unidad de almacenamiento es un dispositivo capaz de leer y escribir
información con el propósito de almacenarla permanentemente. En la actualidad contamos con
muchas clases y categorías de unidades de almacenamiento, pudiendo encontrar en el mercado una
amplia variedad de dispositivos internos o externos capaces de almacenar un gran volumen de datos.
A los dispositivos de almacenamiento se les conoce como memoria secundaria, ya que
tradicionalmente la memoria RAM es considerada la memoria principal. El principal inconveniente
respecto a esta es su lentitud. La transferencia de información hacia o desde la memoria RAM es
mucho mayor que la de cualquier dispositivo de almacenamiento. Esto es debido a que el
almacenamiento de la información en la memoria RAM es intrínsecamente eléctrica, es decir, son
cargas y señales eléctricas que se mueven por los canales de datos a la velocidad de una corriente
eléctrica; mientras que los dispositivos de almacenamiento disponen de partes mecánicas cuyo
movimiento o giro implica tiempo.
3.11.1 Disco duro
Un disco duro o disco rígido (HDD Hard Disk Drive) es un dispositivo de almacenamiento
permanente que emplea un sistema de grabación magnética para almacenar datos de naturaleza
digital.
Un disco duro está formado por varias superficies giratorias, generalmente entre 2 y 4, de
aluminio o vidrio en forma de disco llamadas platos los cuales están recubiertos de material
magnetizable. Todos los platos giran a gran velocidad en torno a un mismo eje y los datos se
almacenan en este medio mediante cambios en el sentido de la magnetización de la superficie.
El cabezal o dispositivo de lectura y escritura está formado por un conjunto de brazos paralelos
a los platos, alineados verticalmente y que también se desplazan de forma simultánea, en cuya punta
están las cabezas de lectura/escritura. Por norma general hay una cabeza de lectura/escritura para
cada cara de cada plato. Los cabezales se mueven hacia el interior o el exterior de los platos, lo cual
combinado con la rotación de los mismos permite que los cabezales puedan alcanzar cualquier
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posición de la superficie de los platos.
Cada plato tiene dos cabezas de lectura/escritura, una por cara del plato, que son las
encargadas de provocar la magnetización para grabar la información en el disco en el proceso de
escritura, y de interpretar la magnetización del disco en el proceso de lectura. Cada brazo sostiene
dos cabezas, una para leer la cara superior del plato que tiene debajo, y otra para leer la cara inferior
del plato que tiene encima.
Las cabezas de lectura/escritura nunca tocan el disco,
sino que pasan muy cerca (hasta a 3 nanómetros), debido a
una finísima película de aire que se forma entre éstas y los
platos cuando giran. Algunos discos incluyen un sistema
que impide que los cabezales pasen por encima de los
platos hasta que alcancen una velocidad de giro que
garantice la formación de esta película. Si alguna de las
cabezas llega a tocar una superficie de un plato lo rayaría
dañándolo gravemente, debido a lo rápido que giran los
platos (uno de 7.200 revoluciones por minuto se mueve a
129 km/h en el borde de un disco de 3,5 pulgadas).
Los platos almacenan datos por las dos caras. En
cada cara los datos se disponen en anillos concéntricos
denominados pistas cuyo número depende del diámetro
Figura 16.- Pistas, cilindros y sectores
de los platos, que varía dependiendo del dispositivo físico
concreto del que se trate, y estas a su vez se dividen en sectores. Cada sector almacena 512 bytes y
es la cantidad mínima de información que se puede leer o escribir en un disco duro.
Al existir varios discos que giran sobre el mismo eje (diskpack), las pistas de todos los discos que
se encuentran a una misma distancia del eje forman lo que se denomina un cilindro. En estos
paquetes de discos existe una cabeza lectora/grabadora en cada cara de cada uno de los platos.
Todas las cabezas se encuentran sostenidas por un brazo que las mantiene a todas a una misma
distancia del eje, con lo cual todos los datos almacenados en un mismo cilindro pueden ser accedidos
por las cabezas lectoras/grabadoras sin la necesidad de cambiar su posición respecto del eje,
operación que es muy costosa en tiempo, por lo que para mejorar el rendimiento, los datos de un
mismo fichero tienden a almacenarse en pistas de un mismo cilindro.
Para leer un dato las cabezas de lectura y escritura se sitúan en la pista/cilindro necesaria y
posteriormente el disco gira hasta que el sector a leer se sitúa debajo de la cabeza.
Leer un sector del disco duro es una operación costosa en tiempo, por los componentes
electromecánicos que lo componen. Debido a ello, la mayoría de los sistemas operativos utilizan el
cluster como unidad mínima de información que se lee o almacena en un disco. El tamaño del cluster
depende del sistema de archivos que utiliza el sistema operativo y siempre es múltiplo de 512 bytes.
Un tamaño habitual de cluster es de 4KB u 8 sectores.
3.11.2 Disco duro externo
Un disco duro externo es un dispositivo de almacenamiento portátil que se conecta a un puerto
del ordenador, generalmente USB, Firewire o eSATA, y que no se encuentra conectado a la placa base
dentro de la carcasa del ordenador. Su tamaño habitual es 2,5 pulgadas, aunque los hay de 1,8 y 3,5.
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Los discos duros portátiles se pueden usar fácilmente en múltiples PC para compartir archivos y
algunos incluyen herramientas software para realizar copias de seguridad y cifrado de archivos.
Estos discos funcionan con la misma tecnología que los discos duros internos, pero al contrario
que estos, están expuestos a fallos por golpes o manejo brusco. La gran ventaja que tienen hoy en día
sobre las memorias flash son la gran capacidad de almacenamiento, llegando a tener hasta 2 TB.
La mayoría de ellos pueden obtener su alimentación eléctrica mediante la conexión USB,
aunque algunas veces no es suficiente y requieren ser enchufados a dos puertos USB a la vez. Los
que se conectan mediante puerto firewire se alimentan de la conexión, pero los SCSI y ATA no pueden
suministrar corriente para alimentación por lo que siempre requieren un transformador para ellos.
Un caso especial de disco duro externo es el
disco duro multimedia que consiste en un
dispositivo externo en el cual se pueden introducir
archivos multimedia y visualizarlos en la pantalla de
un televisor. Se conecta a él mediante unos cables
de entrada y salida de audio y vídeo, y al ordenador
por un puerto USB de alta velocidad. Realmente, es
un disco duro tradicional con interfaz SATA el cual se
ha introducido en una caja especialmente diseñada y
con un firmware que permite la lectura de archivos
multimedia.
Figura 17.- Disco duro portátil
3.11.3 Dispositivos ópticos
Bajo el término de dispositivos ópticos de almacenamiento se engloban todos aquellos cuya
tecnología está basada principalmente en la utilización del láser para leer o escribir datos sobre un
determinado soporte de información.
Un disco óptico está construido con policarbonato y recubiertos por una capa de aluminio
reflectante. La información se graba mediante un láser que creará unos huecos sobre la superficie del
disco, denominados pits, dejando unos espacios, denominados lands, entre estos huecos. Una vez
registrada la información, ésta es
protegida mediante una nueva capa
acrílica formada por lacas y plásticos
que intentan evitar que las marcas se
borren o que se creen nuevos huecos.
La lectura de la información en
un disco óptico consiste en proyectar
un haz de luz láser sobre la superficie
del disco en rotación y captar las
variaciones de intensidad en el reflejo
de la misma. Cuando el láser de
lectura incide en una zona donde no
hay pit, es decir en una zona land, este
se refleja, mientras que cuando
encuentra un pit, se dispersa y la
Figura 18.- Pits y lands
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intensidad de la luz devuelta es mucho menor.
La luz del láser que se proyecta sobre la superficie del disco se refleja y es enviada a un
fotodiodo que interpreta los pits y lands en función de como se ha reflejado la luz. Esto permite al
fotodiodo convertir la información óptica al código binario y traducirla en datos los cuales se envían al
microprocesador.
Los datos en un disco óptico se graban en una única pista en espiral la cual comienza en el
centro y termina en el exterior del disco. Existen diferentes formatos de grabación de un disco óptico,
como resultado del desarrollo experimentado para aumentar su capacidad. Dependiendo del formato
de grabación tenemos tres tipos de discos ópticos:
✔
CD.- Para almacenamiento de audio y datos.
✔
DVD.- Destinado a almacenar datos, audio y video.
✔
Blu-ray.- Almacena datos y vídeo de alta definición
Todos ellos tienen el mismo tamaño físico, 12 cm, pero la diferencia entre ellos es la capacidad
de almacenamiento, lo cual los hacen adecuados para almacenar diferente tipo de información. La
siguiente tabla muestra las capacidades de cada tipo de disco.
Disco
Caras
Capas
Capacidad
CD
1
1
700 MB
DVD-5
1
1
4,7 GB
DVD-9
1
2
8,5 GB
DVD-10
2
1
9,4 GB
DVD-18
2
2
17,1 GB
Blu-ray
1
1
27 GB
1
2
54 GB
Las enormes diferencias en cuanto al almacenamiento entre ellos se consigue disminuyendo la
longitud de los pits y lands, además del espacio entre ellos. Estas medidas son:
✔
En un CD, la longitud mínima de pit es de 0,83 μm y el espacio entre ellos es de 1,6 μm.
✔
En un DVD, la longitud mínima de pit es de 0,4 μm y el espacio entre ellos es de 0,74 μm.
✔
En un Blu ray, la longitud mínima de pit es de 0,15 μm y el espacio entre ellos es de 0,32 μm.
Dentro de cada formato tenemos varios tipos de discos en función de sus capacidades de
lectura y/o grabación de datos.
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Figura 19.- Formatos de grabación
3.11.4 Memoria Flash
Los discos ópticos son un buen soporte de almacenamiento en determinadas aplicaciones,
como las copias de seguridad. Sin embargo, grabar información en este tipo de soporte resulta lento y
necesita de software de grabación específico debido a su naturaleza tecnológica. Debido a ello, se
necesitaba un soporte de almacenamiento que cumpliera dos premisas: gran capacidad de
almacenamiento y rapidez en la transferencia de información sin necesidad de software especial.
Esta necesidad se hizo más acuciante con la aparición de las cámaras digitales, las cuales
necesitaban gran capacidad para almacenar imágenes y vídeo digital, el cual ocupa mucho espacio. La
respuesta vino de la mano de las memorias flash.
Una memoria flash es un chip de memoria EEPROM no volátil que permite que múltiples
posiciones de memoria sean escritas o borradas en una misma operación de programación mediante
impulsos eléctricos. Por ello, la memoria flash permite funcionar a velocidades muy superiores cuando
los sistemas emplean lectura y escritura.
Cabe destacar también su gran resistencia a los golpes ya que no contiene partes móviles, es de
bajo consumo, muy silencioso, ligero y de reducido tamaño, por lo que son ideales para dispositivos
portátiles como cámaras digitales, PDA's, teléfonos móviles, smartphones, etc. Sin embargo solo
permite una cantidad limitada de escrituras y borrados, generalmente entre 10.000 y un millón,
dependiendo de la celda, la precisión y el voltaje necesario para su borrado.
3.11.5 Disco duro de estado sólido (SSD)
Una unidad de estado sólido o SSD (Solid State Drive) es un dispositivo de almacenamiento de
datos que usa una memoria no volátil, como la memoria flash, o una memoria volátil como la SDRAM,
para almacenar datos, en lugar de los platos giratorios magnéticos encontrados en los discos duros
convencionales. En comparación con los discos duros tradicionales, las unidades de estado sólido son
menos sensibles a los golpes, son prácticamente inaudibles y tienen un menor tiempo de acceso y de
latencia. Las SSD hacen uso de la misma interfaz que los discos duros y, por lo tanto, son fácilmente
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intercambiables sin tener que recurrir a adaptadores o tarjetas de expansión para compatibilizarlos
con el equipo.
Figura 20.- SSD
A partir de 2010, la mayoría de los SSD utilizan memoria flash que retiene los datos sin
alimentación. Para aplicaciones que requieren acceso rápido, pero no necesariamente la persistencia
de datos, los SSD pueden ser construidos a partir de memoria de acceso aleatorio (RAM). Estos
dispositivos pueden emplear fuentes de alimentación independientes, tales como baterías, para
mantener los datos después de la desconexión de la corriente eléctrica.
4 Software
La parte lógica de un sistema informático se compone del software y los datos que el software
utiliza. El software es el conjunto de órdenes que ejecutan los distintos componentes del ordenador
para que realicen las distintas tareas que tienen asignadas. El elemento principal del software es el
programa o aplicación, que es un conjunto finito de instrucciones que realizan una tarea concreta.
Considerando esta definición, el concepto de software va más allá de los programas de en sus
distintos estados: código fuente, binario o ejecutable; también su documentación, los datos a
procesar e incluso la información de usuario forman parte del software: es decir, abarca todo lo
intangible, todo lo «no físico» relacionado con el sistema informático.
4.1 Tipos de software
El software se puede clasificar en dos grandes tipos:
4.1.1 Software de sistema
Su objetivo es proporcionar control sobre el hardware y servir de soporte a las aplicaciones de
usuario. El software de sistema le procura al usuario y programador adecuadas interfaces de alto
nivel, herramientas y utilidades de apoyo que permiten su mantenimiento. Incluye entre otros:
✔
Sistema Operativo.- Conjunto de programas que controlan, coordinan y gestionan el uso de
los recursos hardware del sistema informático. Es común denominar al conjunto completo de
herramientas sistema operativo, es decir, la inclusión en el mismo término de programas
como el explorador de ficheros, el navegador y todo tipo de herramientas que permiten la
interacción con el sistema operativo, también llamado núcleo o kernel.
✔
Controladores de dispositivo.- Comúnmente llamado controlador o driver. Es un programa
que permite al sistema operativo interactuar con un periférico. Existen tantos tipos de
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controladores como tipos de periféricos, y es común encontrar más de un controlador posible
para el mismo dispositivo, cada uno ofreciendo un nivel distinto de funcionalidad. Por ejemplo,
aparte de los oficiales ofrecidos por el fabricante del dispositivo, se pueden encontrar también
los proporcionados por el sistema operativo, o también versiones no oficiales hechas por
terceros
✔
Firmware.- El firmware es un bloque de instrucciones de programa para propósitos
específicos, grabado en una memoria de tipo no volátil (ROM), que almacena una pequeña
aplicación de más bajo nivel que controla los circuitos electrónicos de un dispositivo de
cualquier tipo. Al estar integrado en la electrónica del dispositivo es en parte hardware, pero
también es software, ya que proporciona lógica y está escrito en algún tipo de lenguaje de
programación.
4.1.2 Software de aplicación
Es el conjunto de programas que resuelven problemas cotidianos de los usuarios, como un
procesador de texto, una hoja de cálculo, un programa de diseño gráfico, etc. Es en este tipo de
software donde se aprecia en forma más clara la ayuda que puede supone un ordenador en las
actividades humanas, ya que la máquina se convierte en un inestimable auxiliar del hombre,
liberándole de las tareas repetitivas.
Los programadores de aplicaciones, a diferencia de los programadores de sistemas, no
necesitan conocer a fondo el modo de funcionamiento interno del hardware.
El software de aplicación se divide en dos tipos:
✔
Aplicaciones verticales.- Tienen una finalidad específica para un tipo muy concreto de usuarios
(médicos, abogados, arquitectos…).
✔
Aplicaciones horizontales, de utilidad para una amplísima gama de usuarios de cualquier tipo
ya que ayudan en la realización de tareas comunes.
Algunos ejemplos de software aplicaciones son: Procesadores de texto, hojas de cálculo,
sistemas gestores de bases de datos, programas de comunicaciones, paquetes ofimáticos, diseño
asistido por ordenador, etc.
4.2 Licencias software
Una licencia de software es un contrato entre el licenciante (autor/titular de los derechos de
explotación/distribuidor) y el licenciatario del programa informático (usuario consumidor /usuario
profesional o empresa), para utilizar el software cumpliendo una serie de términos y condiciones
establecidas dentro de sus cláusulas.
Existen diferentes tipos de licencia software:
✔
El software propietario es aquel cuya copia, redistribución o modificación están, en alguna
medida, prohibidos por su propietario. Para usar, copiar o redistribuir, se debe solicitar
permiso al propietario y pagar por ello. Existen diferentes tipos:
✗
EULA (End User License Agreement, Contrato de licencia para usuario final).- Este tipo de
licencia permite usar un software a un único usuario.
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✗
OEM (Original Equipment Manufacturer, Fabricante de equipo original).- Esta licencia es la
de los PC's que incorporan un software preinstalado cuando se compra.
✗
Licencia por volumen.- Licencia para utilizar múltiples copias de un programa en una
misma organización.
✔
El software comercial es el software desarrollado por una empresa con el objetivo de lucrar
con su utilización. Nótese que "comercial" y "propietario" no son lo mismo. La mayor parte del
software comercial es propietario, pero existe software libre que es comercial, y existe
software no-libre que no es comercial.
✔
Software Libre es un software disponible para cualquiera que desee utilizarlo, copiarlo y
distribuirlo, ya sea en su forma original o con modificaciones. La posibilidad de modificaciones
implica que el código fuente está disponible. Si un programa es libre, puede ser
potencialmente incluido en un sistema operativo también libre. Es importante no confundir
software libre con software gratis, porque la libertad asociada al software libre de copiar,
modificar y redistribuir, no significa gratuidad. Existen programas gratuitos que no pueden ser
modificados ni redistribuidos.
4.3 Lenguajes de programación
Un lenguaje de programación es un idioma artificial diseñado para expresar las instrucciones
que pueden ser llevadas a cabo por los ordenadores. Pueden usarse para crear programas que
realizan alguna tarea a través del ordenador. Está formado por un conjunto de símbolos, reglas
sintácticas y semánticas que definen su estructura y el significado de sus elementos y expresiones. Al
proceso por el cual se escribe, se prueba, se depura, se compila y se mantiene el código fuente de un
programa informático se le llama programación.
Existen diferentes tipos de lenguajes:
✔
Lenguaje máquina.- Lamentablemente el ordenador entiende un lenguaje binario que consta
de 0 y 1. Este lenguaje es muy complicado de usar para un humano, ya que trabajar con unos
y ceros resulta lento de traducir y es fácil equivocarse. Antes, los programadores introducían
los datos y programas en forma de largas ristras de unos y ceros. De esta forma el programa
más simple se convertía en algo complejo y aburrido, consiguiendo que se sustituyera por
otros lenguajes más fáciles de aprender y utilizar, que además reducen la posibilidad de
cometer errores. La situación no tardó en cambiar con la aparición de los llamados lenguajes
ensambladores.
✔
Lenguajes ensambladores.- En lenguaje ensamblador todavía una instrucción primitiva se
corresponde con una instrucción-máquina sólo que ahora, además de las instrucciones, se
codifican simbólicamente mediante códigos mnemotécnicos fáciles de recordar los datos,
direcciones de memoria, los operandos, los códigos de operación, en vez de hacerlo
directamente con su representación binaria.
✔
Lenguajes de alto nivel.- Los lenguajes de alto nivel permiten programar sin conocer el
funcionamiento interno de la máquina. Las instrucciones se acercan mucho al lenguaje
humano (en inglés) y una instrucción en un lenguaje de alto nivel equivale a muchas otras en
lenguaje máquina. El ingente trabajo de traducción a máquina lo realizan los programas
compiladores o intérpretes, preocupándose el programador únicamente de conocer la
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sintaxis del lenguaje. Los lenguajes de alto nivel se les llama también lenguajes de 3ª
generación.
✔
Lenguajes de 4ª Generación.- En los últimos años están surgiendo lo que se está dando en
llamar metalenguajes o lenguajes de 4ª generación. Se caracterizan por que se acercan aún
más al lenguaje humano. Poseen potentes instrucciones que equivalen a muchas de los
lenguajes de 3ª Generación. En este grupo pueden englobarse desde las potentes
herramientas suministradas por los más modernos SGBD hasta las versiones visuales de los
lenguajes de 3ª G, ahora ya basadas en la programación orientada a objetos (Visual Basic,
Visual C++, etc.)
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5 Bibliografía
WIKIPEDIA, Artículos sobre microprocesadores, memorias y tecnologías relacionadas [acceso octubre noviembre 2013]. Disponible en <http://es.wikipedia.org>
SANCHEZ, A.L., Artículos sobre nuevas tecnologías en las placas base y microprocesadores [acceso octubre
– noviembre 2013]. Disponible en <http://computadoras.about.com>
WIKIPEDIA,
Disco
duro
multimedia
[acceso
<http://es.wikipedia.org/wiki/Disco_duro_multimedia>
enero
WIKIPEDIA,
Unidad
de
estado
sólido
[
acceso
<http://es.wikipedia.org/wiki/Unidad_de_estado_s%C3%B3lido>
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enero
2014].
2014].
Disponible
Disponible
en
en