Guía de estudio El computador y sus partes

Guía de estudio
El computador y sus partes
Introducción a las Tecnologías Informáticas
Universidad el Valle
Escuela de Ingeniería de Sistemas y Computación
Abril, 2012
El Sistema de Cómputo
Un sistema de cómputo es un conjunto de elementos físicos y electrónicos (Hardware), los
cuales funcionan ordenadamente bajo el control de programas (Software); ambos
componentes se comportan como un todo para facilitar y satisfacer las peticiones y tareas del
usuario.
Usuario 1
Usuario 2
Usuario 3
. .
.
Usuario n
El Software o Soporte Lógico
Software se refiere a los programas y datos almacenados en un computador. Es el conjunto
de programas y procedimientos necesarios para hacer posible la realización de una tarea
específica.
Unidades de Medida
La unidad de medida de la información es el bit, el cual es un pulso eléctrico. El bit toma
valores de 1 y 0. Cada grupo de 8 bits o pulsos eléctricos toman el nombre Byte. Los bytes
sirven como unidad de medida para saber la capacidad de almacenamiento.
La siguiente tabla muestra las unidades básicas de la información medidas en bits.
Unidad
Medida en bits
bit
Pulso eléctrico
Byte
8 bits
KiloByte (KB)
1.024 Bytes = 210
MegaByte (MB)
1.048.576 Bytes = 220
GigaByte (GB)
1.073.741.824 Bytes = 230
TeraByte (TB)
1.099.511.627.776 Bytes = 240
PetaByte (PB)
1.125.899.906.842.624 Bytes = 250
ExaByte (EB)
1.152.921.504.606.850.000 Bytes = 260
El código ASCII (acrónimo inglés de American Standard Code for Information Interchange —
Código Estándar Estadounidense para el Intercambio de Información) utiliza un byte para
representar los caracteres. Por ejemplo, la letra N tiene como código ASCII el valor de 68, el
cual tiene una representación de 1 y 0 igual a 0100 0100. Esta representación, es utilizada
por el computador para representar la letra N.
Pulsos eléctricos
-+--+++-
N
Número decimal
Código ASCII*
78
N
La siguiente tabla muestra el codigio ASCII de los caracteres imprimibles.
Binario
Dec
Representación
Binario
Dec
Representación
0010 0000
32
espacio ( )
0101 0000
80
P
0010 0001
33
!
0101 0001
81
Q
0010 0010
34
"
0101 0010
82
R
0010 0011
35
#
0101 0011
83
S
0010 0100
36
$
0101 0100
84
T
0010 0101
37
%
0101 0101
85
U
0010 0110
38
&
0101 0110
86
V
0010 0111
39
'
0101 0111
87
W
0010 1000
40
(
0101 1000
88
X
0010 1001
41
)
0101 1001
89
Y
0010 1010
42
*
0101 1010
90
Z
0010 1011
43
+
0101 1011
91
[
0010 1100
44
,
0101 1100
92
\
0010 1101
45
-
0101 1101
93
]
0010 1110
46
.
0101 1110
94
^
0010 1111
47
/
0101 1111
95
_
0011 0000
48
0
0110 0000
96
`
0011 0001
49
1
0110 0001
97
a
0011 0010
50
2
0110 0010
98
b
0011 0011
51
3
0110 0011
99
c
0011 0100
52
4
0110 0100
100
d
0011 0101
53
5
0110 0101
101
e
0011 0110
54
6
0110 0110
102
f
0011 0111
55
7
0110 0111
103
g
0011 1000
56
8
0110 1000
104
h
0011 1001
57
9
0110 1001
105
i
0011 1010
58
:
0110 1010
106
j
0011 1011
59
;
0110 1011
107
k
0011 1100
60
<
0110 1100
108
l
0011 1101
61
=
0110 1101
109
m
0011 1110
62
>
0110 1110
110
n
0011 1111
63
?
0110 1111
111
o
0100 0000
64
@
0111 0000
112
p
0100 0001
65
A
0111 0001
113
q
0100 0010
66
B
0111 0010
114
r
0100 0011
67
C
0111 0011
115
s
0100 0100
68
D
0111 0100
116
t
0100 0101
69
E
0111 0101
117
u
0100 0110
70
F
0111 0110
118
v
0100 0111
71
G
0111 0111
119
w
0100 1000
72
H
0111 1000
120
x
0100 1001
73
I
0111 1001
121
y
0100 1010
74
J
0111 1010
122
z
0100 1011
75
K
0111 1011
123
{
0100 1100
76
L
0111 1100
124
|
0100 1101
77
M
0111 1101
125
}
0100 1110
78
N
0111 1110
126
~
0100 1111
79
O
Sistema Operativo
Es un conjunto de programas destinado a gestionar los recursos del computador de manera
eficiente. El sistema operativo administrar los recursos del hardware y permite al usuario
comunicarse con la computadora.
Ejemplos de sistemas operativos tenemos: Unix, Linux, Windows, Mac.
Software de Aplicación
El Software de Aplicación son programas que buscan facilitar la realización de tareas en la
computadora al usuarios. Entre las tareas, encontramos:
• Aplicaciones ofimáticas: OpenOffice, Microsoft Office, etc.
• Software educativo: Matlab, Mathematica, etc.
• Juegos: Pacman, sudoku, etc.
• etc.
Software de Programación.
Es un conjunto de herramientas que permiten desarrollar software de aplicaciones. Entre el
software de programación encontramos : compiladores, intérpretes, depuradores, entorno de
desarrollo, etc.
Ejemplos de software de programación tenemos: Java, C, C++, C#, PHP, Python, etc.
Tipos de Computadores
Las computadoras se clasifican:
• Super Computadores
• Macrocomputadores (Mainframes)
• Minicomputadores
• Microcomputadores
Super Computadores
Son máquina potentes y rpidas, que están diseñadas para procesar grandes cantidades de
información en poco tiempo y son dedicadas a una tarea específica.
La velocidad de estos computadores se mide en FLOPS (acrónimo ingles de Floating point
Operations Per Second – operaciones en coma flotante por segundo) . Ellos superan los cien
mil millones de operaciones por segundo. Un problema que toma 8 horas en ser resuelto en
un PC del hogar, se podría resolver en 0,002 seg. en una supercomputadora.
Utilizan toda su potencia para ejecutar un programa en la menor cantidad de tiempo posible.
La capacidad de cálculo de supercomputadores de la serie Cray T3E oscila entre los 54
Gigaflops y los 3 Teraflops.
De uso científico principalmente: simulaciones, estudios de ingeniería, cálculos complejos o
tareas que requieren de sofisticados algoritmos.
Macrocomputadores (Mainframes)
Son sistemas de gran rapidez y alto costo. Capaces de controlar al mismo tiempo cientos o
miles de usuarios así como cientos de dispositivos de entrada y salida. El número de
programas que puede soportar simultáneamente es más grande que un supercomputador,
pero los supercomputadores pueden ejecutar un solo programa más rápido.
Poseen varios procesadores que ejecutan varias tareas a la vez. Por lo general cuentan con
varias unidades de disco para procesar y almacenar grandes cantidades de información.
Minicomputadores
Son computadoras de propósito general , más pequeños que un mainframe. Pueden manejar
docenas o inclusive cientos de terminales (servidor). Son sistemas multiproceso (varios
procesos en paralelo). Puede soportar de 10 a 200 usuarios simultáneos.
Usos principales: almacenar grandes bases de datos, automatización industrial y para
aplicaciones multiusuario.
Microcomputadores
Son de propósito general, conocidos como Computadores Personales (Personal Computer,
PC), debe su origen a la creación de los microprocesadores.
Se encuentren en modelos de escritorio, de torre, semitorre, notebook, laptop y PDA. Son de
bajo costo. Ejecutan ambientes mono y multi usuario e incluso como servidores de red.
Software y Licencias
Software
Es el conjunto de programas y procedimientos ejecutados en un computador, necesarios
para hacer posible la realización de una tarea específica.
Software Propietario
Cualquier programa informático en el que los usuarios tienen limitadas las posibilidades de
usarlo, modificarlo o redistribuirlo o cuyo código fuente no está disponible o el acceso a éste
se encuentra restringido.
El usuario compra una licencia o permiso para usar el software, pero éste sigue siendo
propiedad de quien lo crea.
Este tipo de software está protegido por los derechos de autor.
Software Libre
Es el software con autorización para que cualquiera pueda usarlo, copiarlo, modificarlo y
distribuirlo. En particular, ésto significa que el código fuente debe estar disponible.
El software es libre si hay:
• Libertad de usar el programa, con cualquier propósito
• Libertad de estudiar cómo funciona el programa y adaptarlo.
• El acceso al código fuente y libertad de distribuir copias
• Libertad de mejorar el programa y hacer públicas las mejoras a los demás.
Licencias
Una licencia es un contrato entre el desarrollador de un software y el usuario, en la cual se
definen con precisión los derechos y deberes de ambas partes. Es el desarrollador, quien
elige la licencia según la cual distribuye el software.
Software licenciado : Generalmente se refiere a software comercial que es vendido a través
de una licencia (contrato) y que es desarrollado por una empresa que pretende ganar dinero
por su uso.
Freeware : Se usa comúnmente para programas que permiten la redistribución pero no la
modificación (y su código fuente no está disponible).
Shareware : Software con autorización de redistribuir copias, pero debe pagarse cargo por
licencia de uso continuado.
Hardware o Soporte Físico
Los principales componentes del hardware se dividen en:
• Unidades de Entrada: Son los dispositivos a través de los cuales se introduce
información al computador.
• Unidades de Salida: Son los dispositivos en los cuales se guarda la información que
produce el procesador como resultado de la ejecución de un programa.
• Unidad Central de Proceso (CPU): Su función es ejecutar y operar instrucciones para
procesar datos
• Memoria : Encargado del almacenamiento de los datos procesados.
Unidades
Entrada
CPU:
Unidad de Control
Unidad Aritmético-Lógica
Programa
s
Datos
Unidades
Salida
Memoria
Microprocesador
Es un circuito integrado que actúa como unidad central de proceso de un computador,
contiene la ALU y la Unidad de control. Una característica fundamental es su velocidad de
reloj, la cual se mide en Hertzios (ciclos por segundo), ésta define el número de operaciones
por segundo que es capaz de realizar. La velocidad de reloj de los microprocesadores
actuales supera los 3000 millones de ciclos por segundo (3 Ghz), lo que permite ejecutar
más de 2.000 millones de instrucciones cada segundo.
Actualmete podemos encontrar microprocesadores de 32 y 64 bits. Un microprocesador de
32 bits procesa 32 bits simultáneamente en cada ciclo de reloj, mientras uno de 64 bits
procesa 64 bits simultáneamente, por lo cual este último es más veloz procesando
información. Los 32 bits (4 octetos), pueden verse como una autopista de 4 carriles donde los
carros pueden viajar a 100 Km/h, los 64 bits (8 octetos) indican que la autopista ahora tiene 8
carriles. Los carros pueden seguir viajando a 100 Km/h, pero ahora puede transitar más
cantidad de autos por dicha autopista, es decir, el procesador ahora puede trabajar el doble
de información en el mismo ciclo de reloj.
La tecnología de procesadores de 64 bits tiene más de diez años, pero era exclusiva de
servidores y estaciones de trabajo como por ejemplo Digital Alpha, IBM AS/4000 y MIPS, por
lo tanto su demanda era poca pues pocos podían acceder a ella.
El cambio de una arquitectura de 32 bits a una de 64 bits es una alteración fundamental, y
muchos sistemas operativos y otros softwares tienen que modificarse ostensiblemente para
aprovechar las ventajas de la nueva arquitectura.
Microprocesador de varios núcleos
Es un microprocesador con varios núcleos diferentes en una sola base, cada uno con su
propio caché. Con esto se consigue mejorar el rendimiento del sistema, evitando los
problemas de bajo rendimiento y bloqueos que se presentaban con las arquitecturas
tradicionales.
Es como si se presentaran varios cerebros en la CPU trabajando de manera simultánea,
puede ser en el mismo proceso o en tareas completamente diferentes, sin afectar el
rendimiento.
La unidad aritmético-lógica ó ALU (Arithmetic Logic Unit)
Es la parte del procesador encargada del tratamiento aritmético-lógico de los datos. Realiza
las operaciones aritméticas básicas y lógicas. En las operaciones lógicas se utilizan los
operadores relacionales: igual, mayor que, menor que.
La unidad de control
Controla el movimiento de datos entre la memoria y la ALU. Es la encargada de controlar las
señales que circulan entre el procesador y los periféricos. Ejecuta ordenadamente las
instrucciones de un programa, accede los datos y guarda los resultados en los periféricos y la
memoria.
Memoria RAM (Random Access Memory)
Es donde el computador guarda los datos y carga los programas que está utilizando en el
momento presente. El almacenamiento es considerado temporal porque los datos y
programas permanecen en ella mientras que la computadora esté encendida (Memoria
Volátil).
Permite procesos de escritura y lectura.
Los PC contienen una serie de ranuras (sockets) donde se insertan los módulos de memoria
RAM.
En ella se carga o almacena el S.O del PC hasta que éste se apaga.
Memorias ROM
Memoria de solo lectura (Read Only Memory). En este tipo de memoria es posible
almacenar información de manera permanente (memoria no volátil).
Almacena el programa de arranque y otros programas y archivos necesarios para que el
computador inicie su funcionamiento.
Memoria Caché
Es un tipo de memoria situada entre el procesador y la memoria principal del computador. Su
principal característica es la alta velocidad de acceso lo que permite minimizar los tiempos
de espera en la transferencia entre la CPU y la RAM.
Su costo es superior a la RAM covencional, por esta razón los procesadores con memoria
caché de mejores características son más costosos.
Existen dos tipos de memoria caché:
•L1 o interna (situada dentro del propio procesador)
•L2 o externa (situada entre el procesador y la RAM).
La tarjeta principal
Se denomina tarjeta base o mother board a la tarjeta principal de circuitos impresos en un
microcomputador, la cual integra los siguientes elementos:
• Microprocesador
• Banco de memoria
• Memoria ROM
• Ranura de expansión
• Buses
Ranuras o slots de expansión
Son conexiones para las tarjetas adicionales que requiere el computador:
• Tarjeta de video.
• Tarjeta de sonido.
• Tarjeta de red.
Actualmente predominan las mother boards integradas, esto implica que elementos como la
tarjeta de video, red, sonido, módem y otros, vienen impresos o ensamblados desde fábrica.
Buses
Son canales de comunicación entre memoria, procesador y periféricos.
Los principales buses que se pueden encontrar en una tarjeta madre son:
• ISA (Industrial Standard Architecture) : El ancho de banda máximo del ISA de 16 bits
es de 16 MB/seg. Este ancho de banda es insuficiente para las necesidades actuales,
por lo que no se emplea en PCs modernos.
• PCI (Peripheral Component Interconnect) : Es un bus de ancho de banda elevado e
independiente del procesador. El estándar actual permite el uso hasta de 64 líneas de
datos a 66 MHz.
• AGP (Accelerated Graphics Port) : Se dedica exclusivamente a conectar tarjetas de
vídeo 3D.
• USB (Universal Serial Bus): Es un bus para la conexión de periféricos. Permite
conectar de forma sencilla dispositivos periféricos al computador, sin necesidad de
reiniciarlo ni de configurar el sistema.
Periféricos de Entrada
Dispositivos que permiten introducir información al computador:
• El teclado.
• El ratón.
• El escáner.
• La tableta digitalizadora.
• Otros (Cámara de video, lápiz óptico, pantalla sensible al tacto, jostick entre otros).
El Teclado
Al presionar un caracter en el teclado se produce un conjunto de impulsos que es
interpretado por el procesador para generar su representación gráfica.
Se divide en cuatro partes o grupos de teclas:
Alfanuméricas, de función, de edición de página, y numéricas
El Ratón
Dispositivo señalador que le permite al usuario navegar en la interfaz gráfica y ejecutar
acciones sin necesidad de conocer comandos.
Mecánico
Óptico
Inalámbrico
Trackball
Periféricos de Salida
Dispositivos que permiten visualizar información obtenida después de la ejecución de un
proceso del computador: Ejemplo: Pantalla (CRT, LCD), impresora.
La pantalla o monitor CRT.
Contiene un TRC (Tubo de Rayos Catódicos) que expulsa tres haces de electrones. Cada
uno de los haces corresponde a uno de los colores rojo, verde o azul.
Mas información:
http://www.desarrolloweb.com/articulos/1285.php, Componentes gráficos de un ordenador
La pantalla LCD (Liquid Crystal Display)
Es la tecnología que ha desplazado a los monitores convencionales por su gran resolución,
poco espacio físico, peso y presentación. Utiliza cantidades muy pequeñas de energía
eléctrica.
La Impresora
Existen diferentes tipos de impresoras, dentro de las cuales podemos encontrar: inyección de
tinta, matriz de punto y láser entre otras
Inyección de tinta
Utiliza la propulsión de gotas de tinta. Su principales características son la resolución y la
velocidad que se miden en dpi (puntos por pulgada) y ppm (pag por minuto).
Matriz de puntos
Utiliza una cinta entintada. Tiene una cabeza de impresión con agujas (9,18,24,48). Es rápida
y de bajo costo de mantenimiento.
Impresora Láser
Este tipo de impresoras produce documentos de gran calidad. Utiliza el rayo láser para
enviar la información que se desea imprimir a un tambor fotosensible, creando una imagen
electrostática completa de la página a imprimir. Posteriormente se aplica al tambor, un polvo
ultrafino llamado Toner, que se adhiere a las zonas sensibilizadas por los rayos laser. El
polvo es transferido a la superficie del papel, cuando éste pasa por el tambor. Posteriormente
pasa por un calentador llamado FUSOR, el cual fijá el Toner a la página.
Su velocidad es superior a las impresoras de inyección.
Mas información:
http://www.informatica-hoy.com.ar/hardware-perifericos/Impresoras-Laser.php, Impresoras
Laser
Periféricos de Entrada y Salida
Dispositivos que permiten enviar y recibir información del Computador. Ejemplo: Módem y
Tarjeta de sonido.
El Módem
Es un acrónimo del termino MOdulador-DEModulador; es decir, que es un dispositivo que
transforma las señales digitales del ordenador en señal telefónica analógica y viceversa, con
lo que permite al computador transmitir y recibir información por la linea telefónica.
Su velocidad varia entre los 33kb/seg y 55kb/seg.
La tarjeta de sonido
Permite grabar sonidos de una fuente externa o reproducirlos usando parlantes o un
amplificador externo.
Dispositivos de Almacenamiento
Tecnologías más importantes:
• Tecnología óptica: Un haz láser va leyendo o escribiendo microscópicos agujeros en la
superficie de un disco de material plástico. (CD ROM, DVD)
• Tecnología Magnética: Consiste en la aplicación de campos magnéticos a ciertos
materiales cuyas partículas reaccionan a esa influencia (Diskettes y Discos duros)
• Memorias USB: Dispositivo de almacenamiento que utiliza la memoria flash para
guardar la información
Tecnología Óptica
CD-ROM
Los CD-ROMs están hechos de discos recubiertos de plástico. Los datos se almacenan en
pequeñas marcas sobre la superficie del disco interno.
DVD-ROM
Es un disco compacto con mayor capacidad de almacenamiento que el CD-ROM, que varia
entre 4.7GB (1 lado 1capa) y 17GB ( 2 lados 2 capas).
Tecnología Magnética
Discos duros
Están compuestos de varios platos circulares rígidos(no flexibles recubiertos de un material
magnetizado).
Tienen mayor velocidad de giro, actualmente más de 7000 rpm, esto lo logra debido a que
los discos están herméticamente cerrados.
A mayor velocidad de giro menor tiempo de búsqueda.
Tecnología Flash
Memorias Flash
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.
La nueva generación de tarjetas permitirá velocidades de hasta 7-30 MB/s.
Referencias
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Wikipedia.org – Hardware, http://es.wikipedia.org/wiki/Hardware.
Wikipedia.org - Computer software, http://es.wikipedia.org/wiki/Computer_software
Wikipedia.org - Placa base, http://es.wikipedia.org/wiki/Placa_base
Wikipedia.org – Entrada/salida, http://es.wikipedia.org/wiki/Entrada/salida
Wikipedia.org – CPU, http://es.wikipedia.org/wiki/CPU.
Wikipedia.org - Unidad aritmético-lógica, http://es.wikipedia.org/wiki/Unidad_aritméticológica
Wikipedia.org - Memoria Principal, http://es.wikipedia.org/wiki/Memoria_principal.
Wikipedia.org – Periférico, http://es.wikipedia.org/wiki/Periférico.
Wikipedia.org - Software de sistema, http://es.wikipedia.org/wiki/Software_de_sistema
Wikipedia.org - Sistema operativo, http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_operativo
Wikipedia.org - Software de aplicación,
http://es.wikipedia.org/wiki/Software_de_aplicación
Impresoras chorro de tinta, http://www.informatica-hoy.com.ar/hardwareperifericos/Impresoras-chorro-de-tinta.php
Impresoras de impacto, http://www.informatica-hoy.com.ar/hardwareperifericos/Impresoras-de-impacto.php
Modem, http://personal.telefonica.terra.es/web/nihif/html/hardware_modem.htm,