Hardware¶

Situación de Aprendizaje

¿De qué elementos está compuesto un ordenador?

Elementos de un ordenador¶

Un ordenador está constituido básicamente por hardware y software.

Podemos definir el hardware como la parte física del ordenador: tanto la caja y los componentes internos (placa base, disco duro...) como los elementos conectados a él (teclado, ratón, monitor,impresora...).

El software lo constituyen los programas, las instrucciones, las aplicaciones informáticas y el sistema operativo.

Por último, tenemos el firmware, que sería el software específico con el que está configurado el hardware; por ejemplo, el software que configura un router o una memoria ROM. Una vez que se instala, raramente se actualiza.

Arquitectura de Computadores¶

La arquitectura de computadores es la forma de seleccionar e interconectar componentes del hardware para que un programa ejecute la funcionalidad deseada.

La arquitectura de Von Neumann, aún vigente hoy en día, divide los dispositivos en los siguientes bloques:

CPU (central processing unit) o unidad central de proceso. Se compone de:
Unidad de control (UC): determina el envío de instrucciones desde la memoria hasta la CPU.
Unidad aritmético-lógica (ALU, arithmetic logic unit): decodifica o interpreta las instrucciones.
Memoria principal: en ella residen las instrucciones y los datos.
Unidad de entrada/salida: consta de módulos que se encargan de obtener datos de los periféricos o mostrarlos al exterior.

El proceso de funcionamiento es el siguiente: la unidad de control determina el envío de instrucciones desde la memoria hasta la CPU. La ALU decodifica o interpreta las instrucciones mediante un conjunto de operaciones aritméticas, lógicas o de transferencia. Los resultados obtenidos son enviados a los periféricos a través de los módulos de entrada/salida. Estos bloques se comunican entres sí a través de unos cables o pistas en paralelo llamados buses.

Por ejemplo, el proceso de imprimir un documento es el siguiente:

la CPU señala el lugar del disco duro donde está almacenado el programa;
a través del bus de datos, carga el programa en la memoria principal (RAM);
la ALU decodifica o interpreta las instrucciones y guarda los nuevos datos temporalmente en la RAM;
después, la CPU da la orden de imprimir,
comprueba que la impresora está lista y ordena enviar los datos a través del bus de datos al periférico de salida (eneste caso, la impresora).

Funcionamiento máquina de Von Neumann

Componentes de un ordenador¶

Los principales componentes de un ordenador a nivel físico son :

Buses
Unidades de almacenamiento
Periféricos de entrada y salida
Placa Base (Microprocesador, Chipset, Memoría, Conectores internos y puertos)

Buses¶

Denominamos bus al conjunto de líneas de comunicación que permiten el intercambio de información entre los distintos componentes del ordenador. Existen tres tipos principales:

Bus IDE obsoleto y bus SATA más empleado en la actualidad

Bus de datos: son los cables o pistas por los cuales circula la información. Es el único bidi- reccional, es decir, los datos entran en la CPU y salen de ella.
Bus de direcciones: La CPU utiliza las líneas del bus de direcciones para determinar a dónde debe ir el flujo de información: a la memoria o a la unidad de entrada/salida. Es uni- direccional, ya que sólo la CPU fi ja la selección.
Bus de control: Es el conjunto de líneas para las señales auxiliares de gobierno y sincronización, como el reloj, la indicación de si una operación es de lectura o de escritura, el reset,etc.

Características principales de los buses¶

Ancho del bus: es el número de líneas o bits en paralelo que es capaz de transmitir. Cada línea es capaz de transmitir un bit a la vez; así pues, cuantas más líneas tengamos, mayor número de bits será capaz de transmitir (los microprocesadores habituales transmiten a 32 o 64 bits).
Frecuencia del bus: es la velocidad de transmisión. Si tenemos un microprocesador muy rápido pero el bus no es capaz de transmitir los datos a esa velocidad, no estaremos aprovechando dicha velocidad. Tenemos buses desde los 66 Mhz (megahercios) hasta los 1.333 Mhz.

Unidades de almacenamiento¶

Las unidades de almacenamiento son los dispositivos que utilizamos para guardar información en un ordenador, como documentos, fotos, vídeos, música o programas. No debemos confundirlas con la memoria RAM o ROM, que se utilizan para trabajar de forma temporal o para almacenar instrucciones básicas del sistema.

Disco duro (HDD): El HDD o disco duro magnético guarda los datos en platos giratorios mediante un cabezal que se mueve para leer o escribir la información. Aunque los discos duros han sido muy populares durante décadas, hoy su velocidad es menor comparada con otras tecnologías más modernas. La conexión típica de los HDD actuales es SATA III, mientras que las antiguas conexiones IDE ya no se usan.
Unidad de estado sólido (SSD): El SSD es más moderno y rápido que el HDD porque no tiene piezas móviles. Almacena la información en chips de memoria NAND, lo que permite acceder a los datos de forma casi instantánea. Además, consume menos energía y genera menos calor. Existen SSD que se conectan mediante SATA III, pero los más avanzados usan M.2 NVMe, que aprovecha directamente el bus PCIe de la placa base para ser aún más rápidos. Aunque son duraderos, los SSD tienen un número limitado de ciclos de lectura y escritura, por lo que con el tiempo pueden desgastarse.
Unidades ópticas: En el pasado, se utilizaban discos como CD-ROM, DVD y Blu-ray para almacenar información o reproducir películas. Hoy en día, estas unidades casi no se usan, ya que la mayoría de los contenidos se descargan o se ven en streaming. Sin embargo, todavía pueden encontrarse en algunos equipos antiguos.
Memoria USB y tarjetas de memoria: Los pendrives o memorias USB son muy populares por su portabilidad. Podemos guardar documentos, fotos, música e incluso sistemas operativos completos. Su memoria es regrabable y permite llevar información de un ordenador a otro de forma sencilla. Las tarjetas de memoria SD y microSD se utilizan en cámaras, móviles o tablets. Son pequeñas, fáciles de transportar y permiten ampliar la capacidad de almacenamiento de los dispositivos portátiles. Formatos antiguos como MMC ya están en desuso.

Periféricos de entrada y salida¶

Los periféricos son dispositivos externos que permiten la comunicación entre el usuario y el ordenador, o entre el ordenador y otros dispositivos. Se conectan al ordenador para entrar información, salir información o realizar ambas funciones.
Entre los principales periféricos encontramos:

Teclado. El teclado es una de las principales herramientas que usamos para interactuar e introducir datos en el computador. Sus teclas están clasificadas en 6 áreas. Puede ser de membrana o de resorte.

Ratón El ratón hace parte de los periféricos de tu equipo y es la parte del computador que te permite interactuar con los objetos que aparecen en la pantalla, por medio de un cursor o puntero que verás en el monitor. Un sensor fotografía la superficie y detecta las variaciones entre sucesivas fotografías, con lo cual determina si el ratón ha cambiado de posición.

Otros dispositivos de entrada: micrófono, tableta, pantalla táctil, escáner, etc.

Monitor. El monitor del computador, también conocido como pantalla, muestra la información de tu equipo como imágenes y textos, que son generados gracias a una tarjeta de video que se encuentra en el interior de la torre del computador. Las características principales del monitor son la resolución y la velocidad de creación de imágenes. Los datos que salen de la CPU deben pasar por la tarjeta de vídeo (generalmente pinchada en las ranuras de expansión) para ser convertidos en información capaz de ser interpretada por la pantalla. Hoy en día, las mejores pantallas son los monitores LED, OLED, QLED llegar a resoluciones de pantalla 4K y 8K.

Impresora. Sus principales características son la resolución, medida en puntos por pulgada (dpi), y la velocidad de impresión, medida en páginas por minuto (ppm). Pueden ser matriciales (en los supermercados), de inyección de tinta (de uso doméstico), láser (muy precisas), térmicas (en los cajeros), etc.

Actividades¶

AA1.4 Evolución tecnológica¶

(C.ESP2 / CE2.2 / IC1-3p)

Compara un ordenador de hace 20 años con uno actual. Indica las diferencias en CPU, memoria RAM, almacenamiento y periféricos. Explica cómo estas mejoras facilitan el uso de programas modernos.
Pregunta de razonamiento sobre buses. Si la CPU es muy rápida pero el bus de datos es lento, ¿qué problema puede surgir? Explica cómo afecta esto al rendimiento general del ordenador.