Tema2[1].11

Hardware

Informática Aplicada. 1º Bachillerato

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Contenidos

Datos e información Arquitectura de ordenadores El chipset y el microprocesador Memoria Conectores y puertos de comunicación Dispositivos de entrada y salida Dispositivos de almacenamiento Dispositivos de comunicación. Redes

1. Datos e información

Datos e información Datos: números, palabras, símbolos... Por sí solos carecen de

significado. Son una forma de representar información, lista para ser

introducida y procesada por un ordenador. Información: son datos procesados (con significado) y mostrados

de un modo inteligible. Para que la información sea duradera debe plasmarse en un

soporte físico (papel, disco...).

Datos Procesamiento Información


Codificación binaria Los circuitos de un ordenador trabajan con dos estados: apagado

(0) y encendido (1). La codificación de la información utilizando solo los dígitos 0 y 1 se

conoce como codificación binaria.

Apagado = 0 Encendido = 1


Sistemas de numeración Sistema de numeración: conjunto de reglas y de símbolos que

permite representar números. Sistema de numeración decimal: utiliza diez símbolos o dígitos

(0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) y es un sistema de numeración posicional (el valor de un dígito depende de su posición en el número).

Ejemplo:el valor del número 5283 viene dado por:

5·103 + 2·102 + 8·10 + 3 = 5000 + 200 + 80 + 3


Sistema de numeración binario Sistema de numeración binario: también es posicional pero

emplea solo dos símbolos (0 y 1).

DEC BIN DEC BIN0 0 10 10101 1 20 101002 10 50 1100103 11 100 11001004 100 200 110010005 101 500 1111101006 110 1000 11111010007 111 2000 111110100008 1000 5000 1001110001000


Conversión de un número del sistema decimal al sistema binario, y viceversa Conversión de binario a decimal: Desarrollo polinómicoEjemplo:

el equivalente en decimal de número binario 11010 es:1·24 + 1·23 + 0·22 + 1·21 + 0·20 = 16 + 8 + 0 + 2 + 0 = 26

(10)

Conversión de decimal a binario:Divisiones sucesivas por 2

El total de números que se pueden representar con n cifras binarias es 2n, desde el 0 hasta el 2n-1


Sistema de numeración hexadecimal Sistema de numeración hexadecimal:

es posicional y emplea 16 símbolos(0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F).

Se utiliza para representar números binarios de forma abreviada.

Cada dígito hexadecimal equivale a cuatro dígitos binarios.

HEX BIN

0 00001 00012 0010

3 00114 01005 0101

6 01107 01118 1000

9 1001A 1010B 1011

C 1100D 1101 Conversiones:

De decimal a hexadecimal: divisiones suc. por 16 De hexadecimal a decimal: desarrollo pol. en base 16 De binario a hexadecimal: «contraer» en bloques de 4 De hexadecimal a binario: «expandir» bloques de 4


Resumen

HexadecimalHexadecimal

DecimalDecimal

BinarioBinario

Divisiones sucesivas por 16

Desarrollo polinómico en base

16

Contraer bloques de 4

Divisiones sucesivas por 2

Desarrollo polinómico en base

2

Expandir bloques de 4


Código ASCII ASCII (American Standard Code for Information Interchange)

Conjunto de caracteres de lenguas occidentales (letras, dígitos y símbolos).

Asigna a cada carácter un número decimal comprendido entre 0 y 255.

Estos números, en binario, ocupan siempre 8 dígitos binarios (un byte u octeto).

Carácter Código Byte

A 65 01000001

B 66 01000010

z 122 01111010

9 57 00111001

Tabla de código ASCII


Código Unicode Código de caracteres de multitud de lenguas

del mundo y símbolos técnicos de uso común. Está basado en el código ASCIl. Emplea dos octetos (16 bits) para representar

cada carácter (hasta 65536 caracteres distintos).

Está llamado a reemplazar el código ascii, ya que permite manejar texto en cualquier lenguaje del planeta y un conjunto completo de simbolos matemáticos y técnicos que simplifican el intercambio de información científica


Unidades de medida de la información El bit (b) es la unidad más pequeña de información que un

ordenador puede manejar.Corresponde a un dígito binario (0 ó 1).

Un byte u octeto (B) es un grupo formado por 8 bits. Se emplea como unidad para medir la cantidad de memoria.Corresponde al tamaño de un carácter ASCII.

Magnitud Equivalencia Magnitud Equivalencia

1 kilobit (kb) 1000 b 1 Kilobyte (KB) 1024 B

1 Megabit (Mb) 1000 kb 1 Megabyte (MB) 1024 KB

1 Gigabit (Gb) 1000 Mb 1 Gigabyte (GB) 1024 MB

1 Terabit (Tb) 1000 Gb 1 Terabyte (TB) 1024 GB

Múltiplos del bit Múltiplos del byte

bb BB

Contenidos


2. Arquitectura de ordenadores

Hardware y software Hardware o soporte físico: conjunto de dispositivos físicos que

integran el ordenador. Su evolución está orientada a conseguir máquinas más rápidas y

potentes.

Software o soporte lógico: conjunto de instrucciones (programas o aplicaciones) que dirigen a los componentes del ordenador para que realicen las distintas tareas.

Su evolución está orientada a desarrollar nuevos programas que aprovechen mejor el hardware existente.


Arquitectura básica Unidad Central de Proceso (CPU): procesa los datos. Memoria: almacena información (datos y programas). Periféricos de entrada y/o salida: intercambian información con

el exterior o la almacenan. Buses: canales que interconectan todos estos dispositivos para

que intercambien información. Placa base o placa madre: circuito impreso que actúa de

plataforma donde se conectan los demás componentes del ordenador o bien directamente, o bien a través de ranuras de expansión.

Tarjetas de expansión: placas de ciruito impreso que permien conectar periféricos externos al ordenador (tarjeta de vídeo, tarjeta de sonido, etc).


Arquitectura básica

TECLADO

MICRÓFONO

ESCÁNER

RATÓN

CPU

MEMORIA

DISPOSITIVOS DEALMACENAMIENTO

MONITOR

IMPRESORA

ALTAVOCES


Zócalo delmicroprocesador

(CPU)

Zócalos dememoria

Conectores deperiféricos

Ranuras deexpansión

Placa base


Los buses Canales (cables y pistas de circuito impreso) por

donde circula toda la información del ordenandor. Presentes en la placa base y en todos los dispositivos

conectados al ordenador. Transportan tres tipos de información:

De control de dispositivos Direcciones de memoria donde leer/escribir datos Datos

Ancho de bus: número de líneas de un bus. Determinan el número de bits simultáneos que puede transmitir (8, 16, 32 o 64).

Los pines de cada chip de la placa están conectados directamente a los buses de la placa base.

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3. El chipset y el microprocesador

Chipset Conjunto de chips situado en la placa

base. Funciones:

Gestionar los periféricos externos a través de los puertos de comunicación y de las ranuras de expansión.

Controlar las transfoerencias de información entre el microprocesador y la memoria.

Determina la calidad de la placa base y el tipo de microprocesador que puede conectarse a ella.


El microprocesador Chip más importente de un ordenador. Funciones:

Realizar todas las operaciones de procesamiento de datos.

Controla el funcionamiento de todos los dispositivos del ordenador.

Funcionamiento: Los programas y los datos están almacenados en la

memoria. Lee secuencialmente cada instrucción del programa en

memoria y el dato asociado a esa instrucción. Procesa el dato. Guarda el resultado en la memoria desde donde podrá

distribuirse a los restantes dispositivos del ordenador.

Leer instrucción

Leerdato

Procesardato

Guardarresultado


El microprocesador Partes de la CPU:

Unidad de control: encargada de dirigir todas las operaciones necesarias para poder ejecutar las instrucciones dadas por los programas.

Unidad aritmérico-lógica: realiza con los datos las operaciones aritméticas o lógicas dictadas por las instrucciones.

El ancho de bus del microprocesador determina el número de bits con los que puede trabajar simultáneamente (64 bits actualmente).

MemoriaRAM

Datos e instrucciones

Resultados

Información desde y hacia los

periféricos

Unidad Aritmético-lógica

Unidad de control


El reloj y la velocidad del ordenador El generador del reloj: marca el ritmo de ejecución de las

instrucciones del ordenador. Determina la velocidad de trabajo del ordenador que se mide en

hercios (Hz). 1 Hz = un ciclo (operación) por segundo. Actualmente se mide en gigahercios (1 Ghz = 109 Hz). La velocidad de los buses y de la memoria RAM tienen su propio

generador reloj y también determinan la velocidad de trabajo del ordenador.


Algunos procesadores actuales

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4. Memoria

Memoria En un ordenador existen varias memorias de diferentes tipos y

funciones: Memoria RAM Memoria caché Memoria ROM-BIOS Memoria RAM-CMOS

Además, todos los dispositivos conectados al ordenador (impresoras, discos duros...) llevan incorporadas memorias intermedias.

4. Memoria

La memoria RAM Función: alamcena las intrucciones y los datos que

la CPU va a procesar, y guarda temporalmente el resultado de las operaciones realizadas por la CPU.

Características: Es de acceso aleatorio (Random Access

Memory), es decir, se accede por dirección de memoria.

Es volátil (se borra al apagar el ordenador). Está formada por un conjunto de posiciones de

memoria, que almacenan datos de un byte de tamaño.

Cada posición está identificada por una dirección de memoria.

Actualmente la RAM tiene un tamaño de entre 512 MB a 4 GB.

1 byte00000000

1 byte00000001

00000002

00000003

00000004

00000005

00000006

00000007

1 byte00000008

1 byte00000009

1 byte0000000A

1 byte0000000B

··· ···

Direcciones de memoria

Posiciones de memoria

1 byte

1 byte

1 byte

1 byte

1 byte

1 byte

4. Memoria

Módulos de memoria RAM La memoria RAM se presenta en módulos de memoria que se

conectan a los correspondientes zócalos de la placa base. Conforme ha ido evolucionando el PC, han ido apareciendo

diferentes tipos de módulos de memoria (SIMM, DIMM...). Los módulos DDR-II son los que utilizan actualmente los PC's:

Tamaño habitual: de 512 MB o 1 GB o 2 GB cada uno Velocidad: 533 MHz o 667 MHz.

Módulo de memoria RAM DDR-II de 1 GB a 667 MHz

4. Memoria

Memoria caché Es un tipo de memoria RAM mucho más rápida y cara

que la memoria RAM convencional. Su tamaño es mucho menor, entre 2 MB y 4 MB. Está situada entre la memoria RAM y la CPU. Función: agilizar las transferencias de información

entre la RAM y la CPU, almacenando los datos e instrucciones con los que está trabajando en ese momento la CPU.

Hay dos tipos de memorias cachés, ambas actualmente albergadas en el interior del microprocesador: Caché interna o de primer nivel (L1): pequeña

(64 KB) y próxima a la CPU. Caché externa o de segundo nivel (L2): situada

entre la caché L1 y la memoria RAM.

CPU

Caché L1

Caché L2

MemoriaRAM

Microprocesador

4. Memoria

Memoria ROM-BIOS Es de sólo lectura (Read Only Memory). La BIOS contiene programas para el chequeo

inicial del ordenador y datos técnicos sobre los dispositivos elementales conectados a él.

Funcionamiento: Se enciende el ordenador. La BIOS chequea la CPU, el bus del sistema,

el reloj del sistema, la RAM, el teclado y las unidades de disco.

La información del chequeo la compara con la almacenada en la RAM CMOS.

Si la comparación es correcta se carga el sistema operativo.

Si la comparación falla, es sistema se detiene emitiendo un pitido e informando del problema.

RAM-CMOS y pila

ROM-BIOS

4. Memoria

Memoria RAM CMOS Pequeña memoria alojada en un chip de la

placa base. Almacena la configuración del sistema:

La fecha y la hora. Datos de configuración de los periféricos

para su comparación con el chequeo de la BIOS.

Datos de configuración de otros dispositivos no controlados ni chequeados por la BIOS.

Es una memoria RAM (volátil) por lo que es alimentada constatemente por una pila para que su información no se pierda al apagar el ordenador.

RAM-CMOS y pila

ROM-BIOS

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5. Conectores y puertos de comunicación

Conectores Conectores internos específicos: diseñados para conectar un

tipo de dispositivo concreto, por ejemplo el teclado o el ratón. Conectores externos o puertos de comunicación: conectores

genéricos diseñados para conectar diferentes dispositivos externos.

Ambos tipos de conectores se encuentran ubicados en la placa base aunque algunas veces se puen encontrar en una tarjeta de expansión.


Tipos de puertos de comunicación Puertos serie: son lentos (bit a bit). Se usan para conectar el

ratón y otros dispositivos lentos o alejados de la torre. COM1. Puertos paralelo: (byte a byte) para dispositivos más rápidos

(impresoras y escáneres) y cercanos a la torre. LPT1. Puertos USB: puerto serie de alta velocidad de transferencia. Los

dispositivos se pueden coenctar «en caliente». USB 1.0 (1,5 Mb/s), USB 1.1 (12 Mb/s) y USB 2.0 (480 Mb/s).

Puertos Firewire: similar al USB 2.0 pero para conectar videocámaras digitales.

Puertos infrarrojos (IrDA): comunicación por infrarrojos (sin cables) con PDAs y teléfonos móviles. Hasta 4 Mb/s.


Tarjetas de expansión Proporcionan conectores especiales

que la placa base no posee para ciertos disposivos externos.

Ejemplo: el monitor se conecta al puerto VGA proporcionado por la tarjeta gráfica.

Existen otros dispositivos que físicamente son tarjetas de expansión: tarjeta de sonido, módem interno, tarjeta de red, etc.


Ranuras de expansión y controladores Para que los dispositivos conectados a una

tarjeta de expansión puedan funcionar hay que hacer dos cosas: Conectar la tarjeta a una ranura de expansión

libre de la placa base. Configurar la tarjeta, desde el sistema

operativo, instalando un programa controlador (driver) que la controle.

Hay distintos tipos de ranuras de expansión: PCI: para tarjetas con tecnología Plug & Play. AGP y PCI Express: de uso específico para

tarjetas de vídeo.

PCIPCIPCI

Express

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6. Dispositivos de entrada y salida

Dispositivos de entrada Permiten introducir información desde el exterior al ordenador. Algunos ejemplos:

Ratón Teclado Lectores de códigos de barras Escáner Joystick Tabletas digitalizadoras Lectores de bandas magnéticas Cámaras digitales: fotográficas y de vídeo. Micrófono


Dispositivos de salida Permiten obtener información desde el ordenador al exterior. Monitor. Tipos:

Monitores convencionales (CRT): tubo de rayos catódicos. Pantallas planas de cristal líquido (LCD): cristal líquido

polarizable. Pantallas planas TFT: matriz de puntos transistorizada. Monitores de plasma: usan plasma para cada pixel. Monitores Led

Parámetros de un monitor: Resolución de un monitor: número de píxeles en cada fila y

columna de la pantalla. Ej: 1024x768 pixeles Profundidad de color: número de colores que cada píxel

puede representar. Ej: 24 bits/pixel 16,7 millones de colores.


Dispositivos de salida Impresora.

Imprimen en papel o en transparencias. Se conectan al puerto paralelo o a un puerto USB. Su calidad se mide en puntos por pulgada lineal (ppp).

Ej: 600 ppp. Su velocidad se mide en páginas por minuto (ppm).

Tipos: Matriciales. Térmicas. Láser. De chorro de tinta.

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7. Dispositivos de almacenamiento

Dispositivos de almacenamiento La CPU trabaja directamente con los datos e instrucciones

almacenados en la memoria RAM. Como la RAM es volátil, son necesarios sistemas de almacenamiento permanente.

Los dispositivos de almacenamiento, en general, son de entrada y de salida (E/S).

Según su tecnología, se clasifican en: Magnéticos Ópticos Magneto-ópticos Memorias flash


Discos flexibles Dispositivo de almacenamiento magnético que

consiste en un disco magnetizable protegido por una carcasa de plástico flexible (floppy disk).

Actualmente los más extendidos son los discos de 3½ con una capacidad de 1440 KB.

Discos duros Suelen estar dentro de la torre (fijos) aunque

también los hay extraibles y externos. Formados por varios discos magnetizables por

ambas caras. El número de discos y la densidad de grabación

determinan su capacidad que actualmente oscila entre los 120 GB y los 500 GB.


CD-ROM Las lectoras de CD utilizan tecnología

óptica (láser) para leer la información almacenada en el disco.

La información está grabada en una sola cara en una única pista espiral que comienza en el centro del disco y temina en el borde exterior. Esta pista está dividida en sectores.

La pista espiral está formada por una serie de muescas, que representan ceros y unos binarios, grabadas en una superficie de alumnio reflectante.

Todo el disco está recubierto por un material plástico que protege la capa de alumnio.


CD grabables y regrabables Las unidades grabadoras permiten grabar dos tipos de CD:

Discos grabables, discos WORM o CD-R: la información se graba una vez y ya no podrá modificarse.

Discos regrabables o CD-RW: se pueden grabar, borrarse enteros y volver a grabarse.

DVD-ROM Similares a los CD-ROM pero con hasta 17 GB de capacidad (típicamente

4,7 GB) frente a los 700 MB de un CD. Para ello pueden usar dos capas de información y las dos caras del disco.

DVD grabables y regrabables Al igual que con los CD, existen unidades grabadoras y regrabadoras.

Hay varios formatos de discos (típicamente de 4,7 GB): DVD-R y DVD+R: son las versiones de una sola grabación. DVD-RW y DVD+RW: son las versiones regrabables.


Dispositivos de almacenamiento basados en memoria flash No sólo se usan para conectarlas al

ordenador. También aparecen en otros dispositivos digitales (cámaras fotográficas, reproductires MP3...).

Se conectan al puerto USB del ordenador (pendrive) o al lector de tarjetas.

Son de tamaño reducido, de gran capacidad (entre 1 GB y 4 GB) y no necesitan energía para mantener los datos.

Su vida es limitada (entre 100.000 y 1.000.000 usos).

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8. Dispositivos de comunicación. Redes

Dispositivos de comunicación Actualmente los ordenadores no suelen estar aislados sino que se

encuentran conectados a una red. Tipos de redes:

Red interna (intranet) o red de área local (LAN): conjunto de ordenadores conectados entre sí y dentro de la misma sala o del mismo edificio.

Red externa: los ordenadores que se interconectan están en diferentes ubicaciones geográficas. Ejemplo: Internet.

Para conectarse a una red, el ordenador debe disponer de un dispositivo especifico de comunicación.


Redes locales o LAN Conjunto de ordenadores conectados entre sí con la

finalidad de compartir recursos e información y que están situados en un área geográfica pequeña.

Todos los ordenadores y dispositivos (switch, router, impresoras...) de estas redes están conectados físicamente mediante un cable (redes Ethernet) o mediante una radioenlace (redes inalámbricas WiFi).

En ambos casos el ordenador tiene que disponer de una tarjeta de red y de un software de red que les permita acceder a la red y compartir dispositivos.

El protocolo (lenguaje) que usan los ordenadores para comunicarse en estas redes es el TCP/IP.

Cada ordenador de la red está identificado por una dirección IP privada que no es accesible desde Internet.


Topología de una red Una red local puede instalarse de varias

maneras: Red de tipo bus. Red en anillo. Red en estrella: las más utilizada

actualmente. Red en estrella: cada ordenador se

conecta a un dispositivo controlador que puede ser un concentrador (hub) o un conmutador (switch).

Es una configuración de red muy estable, segura y de alta velocidad de transmisión.

Para conectar los equipos se usan cables UTP.


Topología de una red Concentrador o hub:

A él llegan todos los cables UTP de la red (uno por ordenador).

Actúa de puente; cuando un ordenador envía información, el concentrador la reenvía a todos para que el destinatario la tome y resto la deseche.

Genera mucho tráfico de red. Conmutador o switch:

Similar al concentrador pero con algunas funciones agregadas.

Identifica a cada ordenador conectado a la red por lo que es capaz de llevar la información directamente a su destinatario sin reenviarla a los demás.

Evita sobrecargas de red y colisiones.


Cableado de una red Cada tipo de red utiliza un tipo de

cableado: Cable coaxial Fibra óptica Cable UTP

Cableado UTP: Constituido por cuatro pares de hilos

entrelazados recubiertos por un apantallamiento metálico y un aislante.

Es barato y rápido. En su extremos se acoplan

conectores RJ-45 para conectarlo a la tarjeta de red y al hub o switch.


Redes inalámbricas También denominadas WiFi. Los datos se transmienten por

el aire mediante ondas de radio.

Su velocidad de transmisión es más baja (11 Mb/s) que las redes Ethernet (100 Mb/s).

Al viajar los datos por el aire, presentan más problemas de seguridad aunque se pueden proteger criptográficamente (WEP, WPA o WPA2).

Enrutador

Punto deacceso


Modos de conectarse a una red externa. Internet Existen varias formas de conectarse a una red externa aunque la

más frecuente es a través de la línea telefónica. Otras formas son a través de la red eléctrica, conexión via satélite,

conexión inalámbrica...

Conexión a través de una línea telefónica El módem permite enviar/recibir datos a través de la línea

telefónica convencional (RTC), adaptando la señal digital del ordenador a la señal analógica del teléfono (modular) y viceversa (desmodular).

Los módems pueden ser internos (tarjeta de expansión) o externos (conectados al puerto serie).

Velocidad máxima: 55,6 kb/s. Algunos también permiten el envío de faxes: módem fax.

8. Dispositivos de comunicación. Redes Router

El enrutador o router permite unir ordenadores mediente cables UTP buscando el camino interconectarlo incluso si están en redes diferentes.

Sólo pone en contacto a los dos ordenadores que se quieren comunicar, evitando así colapsar las redes implicadas.

También es capaz de comprobar si funciona un ruta de comunicación, y de no ser así, busca una ruta alternativa.

Si existen varias rutas, elige siempre la más rápida.

Fin del Tema 2

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