Hardware II - El ordenador y los periféricos

Práctica
Hardware I: El ordenador y los periféricos
Hardware II – El ordenador y los periféricos
1. ¿Qué es un ordenador?
Un ordenador es una máquina capaz de realizar cálculos aritméticos,
operaciones
lógicas
y
cualquier
tratamiento
con
la
información.
La máquina por sí sola no es capaz de desarrollar ningún tipo de trabajo si no se le
indican las órdenes necesarias para el tratamiento de dicha información. Desde esta
perspectiva podemos entender un ordenador como un todo formado por:
HARDWARE + SOFTWARE
donde el hardware es todo aquello que podemos tocar o ver de la máquina (la parte
física), y el software es toda orden que puede manejar el ordenador (la parte lógica).
Dentro de los elementos hardware nos encontramos todos los componentes
físicos del ordenador, la caja, el ratón, el monitor, teclado, etc., y dentro de la
categoría de software podemos encuadrar todo tipo de programa que ejecute el
ordenador.
Así al abrir un ordenador, podemos ver:
Una amplia placa denominada placa base a la que se conectan, a través
de unas ranuras de expansión (slots), todos los demás componentes
mediante las denominadas tarjetas de expansión.
Además, toda la información del ordenador circulará por unos canales
denominados buses, formas por unas líneas metálicas cada una de las
cuales transmite información (comandos de control, direcciones en las
que deben leerse o escribirse los datos) o simplemente por ellas circulan
los datos.
Manuel Otero (Departamento de matemáticas)
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Una gran cantidad de chips, formados por una fina lámina de silicio sobre
la que se encuentran millones de pistas electrónicas formando circuitos y
recubiertos por una carcasa de plástico y dejando al descubierto unas
finas patas de alambre que sirven para conectarlos. Cada uno de estos
chips realiza una tarea en concreto y el conjunto recibe el nombre de
chipset.
Esquema de Von Newman (estructura básica de un ordenador)
Von Newman postuló las partes básicas de un ordenador moderno. Los elementos
mínimos para crear una máquina según Von Newman son:
•
CPU: Elemento capaz de procesas las órdenes.
•
Memoria: Elemento capaz de almacenar información durante un periodo más o
menos largo de tiempo.
•
Periféricos: Elementos capaces de poner en contacto el mundo exterior con la
CPU.
•
Buses: Canales por donde discurre los datos entre los diversos elementos.
Esta estructura se puede ver perfectamente en el siguiente esquema:
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2. La CPU o microprocesador
Se trata del chip más importante del ordenador y es el encargado de realizar
todas las instrucciones que se le faciliten secuencialmente, es decir, realiza todas las
operaciones de procesamiento y controla el funcionamiento de todos los dispositivos..
La CPU está compuesta primordialmente por dos elementos: La ALU (Unidad
aritmético-lógica) que realiza todas las operaciones de cálculo o de comparación, y la
unidad de control que dirige y coordina todos los elementos del ordenador.
Relacionados con el microprocesador y de gran importancia son los buses
internos, pues ellos determinan el número de bits que podrán transmitir (En la
actualidad poseen un ancho de 64 bits).
3. La memoria
Es la encargada de almacenar la información hasta que esta es requerida. En un
ordenador existen diferentes tipos de memoria con distintas funciones: memoria
RAM, memoria caché, memoria ROM, etc.
Las características a tener en cuenta en una memoria son: la volatilidad, si son
de lectura y escritura, el tipo de direccionamiento, el tipo de acceso, el ancho de
banda, la capacidad, la intercambiabilidad, y las características físicas. A estas hay
que añadir el coste.
Veamos de forma resumida cada tipo:
Memoria RAM: Es el lugar donde se almacenan las instrucciones de los
programas que se están ejecutando y los datos que éstos manejan. Se puede
comparar a un gran casillero. Cada casilla está formada por ocho bits de forma
que en ella se puede escribir un carácter.
Se trata de una memoria de acceso aleatorio, es decir, se puede acceder a una
posición de la memoria sin pasar por las otras, es volátil pues se borra cuando
se apaga el ordenador y es de lectura/escritura.
Memoria caché: es un tipo de memoria RAM, mucho más rápida que la
convencional. Su función es almacenar información, pero, en este caso, la
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memoria caché dispondrá de las instrucciones o los datos que acaba de utilizar,
o vaya a utilizar, el microprocesador. Esta memoria está situada entre el
microprocesador y la memoria RAM, para agilizar la transferencia de
información entre ellos.
Memoria ROM: Es una memoria permanente. no se borra al apagar el
ordenador.
En
ella
están
almacenadas
instrucciones
básicas
para
el
funcionamiento del ordenador y para las operaciones de entrada/ salida (BIOS).
Entre estas instrucciones se encuentra la rutina de arranque del ordenador, que
se encarga de indicar al hardware los pasos a seguir para comprobar el estado
de los componentes del ordenador y cargar el sistema operativo para empezar a
trabajar.
4. Conectores y puertos de comunicación
Todos los dispositivos del ordenador deben estar conectados entre si. Las
líneas de conexión entre los distintos elementos, tanto de la placa como de la CPU
reciben el nombre de buses o conectores de comunicación. Podemos así entender que
existen dos tipos de buses, en primer lugar los buses internos específicos, o que
circulan por el interior de la CPU, y en segundo, los conectores externos o puertos que
se encargan de conectar los elementos funcionales del ordenador: CPU, memoria y
periféricos.
Conectores específicos
Existen algunos dispositivos del ordenador, como por ejemplo el teclado y el
ratón, que se conectan al ordenador a través de unos conectores específicos,
que están implementados en la placa base. Como ambos conectores son
similares, suelen estar identificados mediante algún símbolo gráfico o
diferentes colores.
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Actualmente, existen teclados y ratones inalámbricos que no necesitan cables para
conectarse al ordenador, ya que transmiten la información por infrarrojos (IR).
También se han popularizado los teclados y ratones con conexión al puerto USB.
Puertos de comunicación
Los puertos de comunicación son un conjunto de conectores genéricos que pueden
asumir diferentes dispositivos externos. Antiguamente, los puertos de comunicación
los proporcionaba una tarjeta de expansión conectada a la placa base, pero,
actualmente, son las propias placas base las que los proporcionan.
Los distintos tipos son:
Puertos serie: Transfieren la información de forma lenta, por lo que se utilizan
para conectar dispositivos que no necesiten transferir mucha información a la
vez. Lo habitual es que existan dos puertos serie, que se nombran como COM1 y
COM2.
Puertos paralelo: Permiten transferir más cantidad de información que un
puerto serie (Un byte en vez de un bit), motivo por el que se suelen utilizar para
conectar dispositivos con mayor transferencia de información, como por
ejemplo, las impresoras. Un ordenador suele tener un solo puerto paralelo,
nombrado como LPT1.
Puertos USB: Son puertos serie de gran velocidad a los
que se puede conectar hasta 127 dispositivos en cadena,
uno tras otro. Otra característica fundamental es que
permiten
conectar
y
desconectar
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dispositivos
sin
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necesidad de apagar el ordenador. Los puertos USB han evolucionado desde el
USB 1.0 o USB 1.1, hasta el USB 2.0. La diferencia principal es la tasa de
transferencia de información, pasando desde los 1,5 Mbps iniciales, por los 12
Mbps de los puestos USB 1.1 hasta los 480 Mbps en los puertos USB 2.
Puertos FireWire: Son un nuevo estándar con una velocidad de
transferencia similar a los puertos USB (4 Mb). También se
pueden conectar y desconectar sin apagar el ordenador y suelen
utilizarse para transferir vídeo, por ejemplo, desde una videocámara digital.
Puertos infrarrojos (IrDA): Permiten conectar dispositivos sin necesidad de
hacerlo mediante ningún cable; su velocidad de transferencia es
menor que la de los puertos USB y Firewire. Estos puertos
suelen utilizarse para intercambiar información con ordenadores
de bolsillo, PDA, teléfonos móviles,…
Tarjetas de expansión
Hay
ciertos
dispositivos
externos
que
necesitan
conectores especiales que la placa base no posee, por lo
que deben ser proporcionados por las tarjetas de
expansión. Este es el caso del monitor, cuya conexión se
realiza a través de un conector VGA, proporcionado por
una tarjeta específica denominada tarjeta de vídeo o
tarjeta gráfica.
Por otra parte, existen ciertos dispositivos que son, físicamente, tarjetas de
expansión, que también pueden conectarse a las ranuras libres de la placa base; tal es
el caso de la tarjeta de sonido, del módem interno, de la tarjeta de red,… Estas
tarjetas proporcionan nuevos conectores externos en los que conectar los dispositivos
específicos como altavoces, micrófono, cable de línea telefónica,…
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Ranuras de expansión y controladores
Para que los dispositivos conectados a una tarjeta de expansión
puedan funcionar correctamente, deben realizarse dos operaciones
básicas:
Conectar la tarjeta de expansión a un zócalo (ranura de
expansión) libre, compatible con la tarjeta, de la placa base.
Configurar la propia tarjeta: Proporcionar al sistema operativo el conjunto de
instrucciones, denominado controlador o driver, necesario para que pueda
controlarla. Esta operación se realiza mediante el software proporcionado por
el fabricante, aunque en algunas ocasiones el propio sistema operativo dispone
del controlador adecuado.
5. Periféricos
Un periférico es un dispositivo físico, de carácter electrónico que se conecta a
un ordenador, pero no forma parte del núcleo básico (CPU, memoria, placa base,
alimentación,...) de la misma. Los periféricos sirven para comunicar el ordenador con el
exterior (ratón, monitor, teclado, etc) o como almacenamiento de información (disco
duro, unidad de disco óptico, etc). Por tanto, los periféricos son parte del hardware
del ordenador, es decir son accesorios en sentido general. Los periféricos se conectan
a la CPU a través de grupos de hilos que se conoce como buses.
Los periféricos, en sentido amplio, se pueden dividir en dos tipos:
•
De almacenamiento
•
De entrada-salida (E/S)
En los primeros su función principal es almacenar datos. Mientras que en los segundos,
su función principal es realizar un proceso de movimiento de datos entre la CPU y el
exterior.
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Periféricos de almacenamiento
También llamada memoria secundaria y su principal uso es el de almacenamiento
de la información, programas, datos, que no están siendo utilizados en un momento
dado, ya sea porque no son necesarios o porque el ordenador está desconectado.
Las características más importantes mediante las cuales se puede evaluar un
periférico de almacenamiento son:
•
La capacidad de almacenamiento
•
El tiempo de acceso a la información
•
La velocidad de transferencia
•
El tipo de acceso permitido
Estos tipos de periféricos se suelen dividir en periféricos de soporte no magnético
(CD, DVD, pendrive), y periféricos de soporte magnético. (Disquetes, discos duros y
cintas).
Periféricos de entrada-salida (E/S)
Los dispositivos que permiten establecer una comunicación, es decir, un
intercambio de información entre el ordenador y el mundo exterior, son los
periféricos de entrada-salida.
Estos periféricos son los encargados de realizar dos funciones básicas: a) la
transformación de datos procedentes del exterior en señales inteligibles por el
ordenador; b) y la conversión de las señales procedentes del ordenador en información
inteligible para el usuario.
En resumen podemos decir que la clasificación de los periféricos se
corresponde con la siguiente:
•
Periféricos de ENTRADA: Teclado, Ratón, Webcam, Escáner, Micrófono,
Joystick, Lápiz óptico, Tableta gráfica, Lectores de código y banda magnética,
etc.
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•
Periféricos de SALIDA: Monitor, Impresora, Proyector, Altavoz, Plotter, etc...
•
Periféricos de ENTRADA / SALIDA: Pantalla tactil, Casco virtual, Módem,
Tarjeta de red, Hub, Swichs, etc...
•
Periféricos de ALMACENAMIENTO: Disco duro, DVD, CD, Pendrive, Tarjetas,
Cintas magnéticas, etc...
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Abre un nuevo documento de texto OO-Writer y guárdalo dentro de la carpeta
HARDWARE con el nombre “El ordenador_tu nombre”. Contesta en él las siguientes
preguntas.
1. Dependiendo del tipo de ordenador existen: ordenadores de sobremesa, tablet,
netbook, portátil, etc. Investiga qué es un Superordenador, un Mainframe y un
Servidor.
2. Explica la diferencia entre Hardware y Software.
3. Enuncia cuáles son los componentes principales de un ordenador.
4. Investiga qué es la BIOS de un ordenador y para que sirve la BIOS SETUP o
CMOS SETUP de un ordenador.
5. Define de forma breve qué es y qué función tiene el microprocesador de un
ordenador.
6. Explica de forma breve la diferencia entre la memoria RAM y la memoria ROM de
un ordenador.
7. ¿Qué es un “bus” de un ordenador?
8. Ya vimos anteriormente que existían distintos puertos de comunicación. Realiza una
tabla explicativa sobre cuales son las principales características de los puertos serie,
los puertos paralelos, los puertos Firewire y los puertos USB.
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9. ¿Qué es una tarjeta de expansión? ¿Dónde van alojadas?
10. Dentro de la caja de un ordenador hay básicamente 8 componentes:
microprocesador, placa base, módulos de memoria, tarjeta gráfica, disco duro, DVD,
fuente de alimentación y, evidentemente, la caja. Además, para poder utilizarlo
necesitamos, básicamente, una pantalla, un teclado y un ratón.
Busca una imagen de cada uno de los componentes anetriores. Realiza un esquema
ayudándote de la barra de herramientas del OO-Writer, colocando la caja en la parte
central y el resto de las piezas a su alrededor.
11. ¿Qué es un periférico?
12. ¿Qué es y como funciona un disco duro? ¿Qué es formatear?
13. Averigua cual es el coste económico de una impresora láser color, así como las
características técnicas que tiene.
Sube el archivo “El ordenador_tu nombre” a la Wiki.
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