1 1 Hardware: Computadora y Periféricos Facultad de Ingeniería Cátedra: INFORMATICA

2 2 Temas Computadora. Tipos de Computadoras. Componentes de la Computadora. Funcionamiento de la Computadora. Funciones de la Computadora. Microprocesador. Memoria. Tipos de Memoria. Unidades de Medida. Interfaces. Placa Base. Dispositivos de Almacenamiento. Periféricos. Ejemplos.

3 3 Computadora Una computadora es un dispositivo capaz de aceptar datos, realizando sobre ellos determinados procesos y entregando los resultados de estos procesos como información útil.

4 4 Tipos de Computadoras (tamaño) 1. Supercomputadoras Blue Gene - IBM y Department of Energy (EE.UU.) Columbia - NASA y AMES research Center (EE.UU) Earth Simulator - Earth Simulator Center (Japón) Tipo de computadora más potente y más rápida que existe en un momento dado. Están diseñadas para procesar enormes cantidades de información en poco tiempo. Son dedicadas a una tarea especifica.

5 5 Tipos de Computadoras (tamaño) 2. Macrocomputadoras o mainframes Son grandes, rápidas y costosas. Sistemas capaces de controlar cientos de usuarios simultáneamente y cientos de dispositivos de entrada y salida. Son más poderosos que las súper computadoras porque soportan más programas simultáneamente.

6 6 Tipos de Computadoras (tamaño) 3. Minicomputadoras Surgió 1960. Es una versión más pequeña de la macrocomputadora. Orientada a tareas especificas. Es un sistema multiproceso (varios procesos) capaz de soportar de 10 hasta 200 usuarios simultáneamente. Actualmente se usan para almacenar grandes bases de datos, automatización industrial y aplicaciones multiusuario.

7 7 Tipos de Computadoras (tamaño) 4. Microcomputadoras o PC (Personal Computer) Tuvieron su origen con la creación de los microprocesadores. Las PC son computadoras para uso personal. Tipos de PC:  Computadoras personales de escritorio.  Computadoras personales portátiles Laptop, Notebook o Palmtop.  Estaciones de trabajo o Workstations.

8 8 Componentes de la Computadora Una computadora tiene los siguientes componentes de hardware agrupados de acuerdo a su funcionalidad: 1. Dispositivos de entrada 2. Dispositivos de salida 3. Unidad central de procesamiento 4. Memoria y dispositivos de almacenamiento.

9 9 Funcionamiento de la Computadora A través de los dispositivos de entrada (teclado, ratón, micrófono, etc.) se introducen datos. Estos pasan a guardarse en los dispositivos correspondientes (memorias) y se incorporan a la unidad central donde se procesan. El resultado de tal procesamiento se envía a los dispositivos de salida (monitor, impresora, etc.) dando lugar a la salida de datos.

10 10 Funciones de la Computadora 1. Reciben entradas: la entrada son los datos que se capturan en un sistema de computación para su procesamiento. 2. Producen salidas: la salida es la presentación de los resultados del procesamiento. 3. Procesan información. 4. Almacenan información.

11 11 Microprocesador, Procesador o CPU (Unidad Central de Procesamiento) Es el chip más importante de la computadora. Es un circuito electrónico integrado que actúa como unidad central de proceso de un ordenador, proporcionando el control de las operaciones de cálculo. Controla y coordina toda la actividad del procesamiento de datos, incluyendo el control de todos los dispositivos de Entrada/Salida. Coordina la entrada y salida de datos e información de las diferentes memorias Ejecuta las instrucciones de los programas. Ejecuta todos los cálculos matemáticos (Suma, resta, multiplicación y división) y todas las comparaciones lógicas.

12 12 Microprocesador, Procesador o CPU (Unidad Central de Procesamiento) Funcionamiento

13 13 Microprocesador, Procesador o CPU - Unidad de control Es la encargada de controlar la operación de los componentes de la CPU, y también los elementos externos a ella, mediante el envió de señales de control. Funciones básicas:  Controlar la secuencia de instrucciones a ser ejecutadas.  Controlar el flujo de datos entre las diferentes partes que forman un ordenador.  Interpretar las instrucciones.  Regular tiempos de acceso y ejecución en el procesador.  Enviar y recibir señales de control de periféricos externos.

14 14 Microprocesador, Procesador o CPU – Unidad de Control Elementos:  Contador de programa  Registro de instrucciones  Decodificador  Reloj  Secuenciador

15 15 Microprocesador, Procesador o CPU – Unidad de Control Contador de programa: Contiene permanentemente la dirección de memoria de la siguiente instrucción a ejecutar. Registro de instrucción: Contiene la instrucción que se está ejecutando en cada momento. Registro de Estado: Mantiene información "bits de estado" o " flags" con información sobre lo que ha pasado en la operación realizada por la ALU. Registro de Direcciones de Memoria (MAR): Guarda la dirección del dato que va a ser accedido en la memoria. Decodificador de Instrucciones: Se encarga de extraer el código de operación de la instrucción en curso. Decodificador de Direcciones: Unidad que interpreta la dirección en el registro de direcciones de Memoria MAR y selecciona la posición de memoria a ser accedida. Reloj: Proporciona una sucesión de impulsos eléctricos a intervalos constantes, que marcan los instantes en que han de comenzar los distintos pasos de que consta cada instrucción. Secuenciador: Aquí se generan órdenes muy elementales (micro órdenes) que, sincronizadas por los impulsos de reloj, hacen que se vaya ejecutando la instrucción que está cargada en el registro de instrucción.

16 16 Microprocesador, Procesador o CPU - Unidad Aritmético Lógica ALU (Aritmetic Logic Unit). Esta unidad se encarga de realizar las operaciones elementales de tipo aritmético (sumas, restas, productos, divisiones) y de tipo lógico (comparaciones).

17 17 Microprocesador, Procesador o CPU – Unidad Aritmético Lógica Circuito operacional: Contiene los circuitos necesarios para la realización de las operaciones con los datos procedentes de los registros de entrada (REN). Registros de entrada (REN): En ellos se almacenan los datos u operandos que intervienen en una instrucción antes de la realización de la operación por parte del circuito operacional. Registro acumulador: Almacena los resultados de las operaciones llevadas a cabo por el circuito operacional. Registro de estado (flags): Se trata de unos registros de memoria en los que se deja constancia de algunas condiciones que se dieron en la última operación realizada y que habrán de ser tenidas en cuenta en operaciones posteriores.

18 18 Microprocesador, Procesador o CPU - Instrucciones Las instrucciones se clasifican según su función en:  Instrucciones de transferencia de datos: Estas instrucciones mueven datos (que se consideran elementos de entrada/salida) desde la memoria hacia los registros internos del microprocesador, y viceversa.  Instrucciones de cálculo: Son instrucciones destinadas a ejecutar ciertas operaciones aritméticas o ciertas operaciones lógicas.  Instrucciones de transferencia del control del programa: Permiten romper la secuencia lineal del programa y saltar a otro punto del mismo.  Instrucciones de control: Son instrucciones que actúan sobre el propio microprocesador. Permiten acceder a diversas funciones.

19 19 Microprocesador, Procesador o CPU - Instrucciones Ejecución de las instrucciones  Para que un programa pueda ser ejecutado por una computadora, debe estar almacenado en la memoria central (RAM). El microprocesador tomará una a una las instrucciones que lo componen e irá realizando las tareas correspondientes.

20 20 Microprocesador, Procesador o CPU - BUSES La CPU se comunica con el exterior mediante buses (grupos de líneas por las que recibe o envía datos). Los buses de una CPU son fundamentalmente tres:  El bus de datos: a través del cual la CPU recibe datos del exterior o los envía al exterior.  El bus de direcciones: es el utilizado por la CPU para mandar el valor de la dirección de memoria o de un periférico externo al que la CPU quiere acceder.  El bus de control: con una serie de líneas por las que salen o entran diversas señales de control utilizadas para mandar acciones a otras partes del ordenador.

21 21 Microprocesador, Procesador o CPU (Unidad Central de Procesamiento) La Velocidad del Procesador:  Se mide Gigaherz (Ghz): mil millones de herz. Un hertz equivale a un ciclo de reloj por segundo.

22 22 Microprocesador, Procesador o CPU (Unidad Central de Procesamiento) Procesadores con más de un núcleo (core):  Disponen de más de un núcleo de ejecución.  Se utilizan para las aplicaciones de subprocesos múltiples y para multitarea.  Puede ejecutar varias aplicaciones exigentes simultáneamente, como juegos con gráficos potentes o programas que requieran muchos cálculos.

23 23 Microprocesador, Procesador o CPU (Unidad Central de Procesamiento) Procesadores con más de un núcleo (core):  Ejemplos: AMD Opteron 6386 SE posee 16 núcleos y la velocidad de cada núcleo es 2,8GHz. Intel Core i7-3770 posee 4 núcleos y la velocidad de cada núcleo es 3,4 GHz.

24 24 Memoria Es la capacidad de almacenar información. Se divide en dos:  Memoria Central (Interna): la CPU utiliza la memoria de la computadora para guardar información mientras trabaja con ella, mientras esta información permanezca en memoria, la computadora puede tener acceso a ella en forma directa. La memoria interna consta de dos áreas de memoria: RAM y ROM  Memoria Auxiliar (Externa): es donde se almacenan todos los programas o datos que el usuario desee. Los dispositivos de almacenamiento o memorias auxiliares mas comúnmente utilizados son: cintas magnéticas y discos magnéticos. Su unidad de almacenamiento es el byte que es la capacidad de almacenar un caracter.

25 25 Tipos de Memoria – Memoria ROM Esta memoria es sólo de lectura, y sirve para almacenar el programa básico de iniciación, instalado desde fábrica (BIOS). Este programa entra en función en cuanto es encendida la computadora y su primer función es la de reconocer los dispositivos, (incluyendo memoria de trabajo).

26 26 Tipos de Memoria – Memoria RAM Esta es la denominada memoria de acceso aleatorio, tiene la característica de ser volátil. Una computadora utiliza la memoria de acceso aleatorio (RAM) para almacenar las instrucciones y los datos temporales que se necesitan para ejecutar las tareas. De esta manera, la unidad central de proceso o CPU puede procesar rápidamente las instrucciones y los datos almacenados en la memoria. Ejemplo: DDR3 de 8 GB.

27 27 Diferencia entre Memoria y Almacenamiento El término "memoria" significa la cantidad de RAM instalada en la computadora, mientras que "almacenamiento" hace referencia a la capacidad del disco duro. La información almacenada en el disco duro permanece intacta cuando se apaga la computadora. En cambio, el contenido de la memoria queda borrado cuando se apaga la computadora. La memoria de la computadora guarda las modificaciones introducidas en el documento hasta que el usuario las guarda en el disco duro. Si por cualquier razón se interrumpe la operación de la computadora, por ejemplo, debido a un corte de luz o a un error del sistema, se perderán todas las modificaciones realizadas que no fueron salvadas hasta ese momento.

28 28 Unidades de Medida Bit: es una señal electrónica que puede estar encendida (1) o apagada (0). Es la unidad más pequeña de información que utiliza una computadora. 8 bits constituyen un byte. Byte (B): es la capacidad de almacenar un carácter: una letra, número o cualquier símbolo como #, $, &, etc. Kilobyte (KB): es igual 1024 bytes. Megabyte (MB): es igual 1024 kilobytes y a 1.048.576 bytes. Gigabyte (GB): es igual 1024 megabytes y a 1.073.741.824 bytes. Terabyte (TB): es igual a un trillón de bytes.

29 29 Interfases - USB (Universal Serial Bus) Interfaz para transmisión de datos y distribución de energía entre la PC y ciertos dispositivos: teclados, mouses, scanner, impresoras, módems, placas de sonido, cámaras, etc. Emplea topología estrella y el método de acceso al medio es paso de testigo. Características:  Plug and Play  Hot Pluggable  Velocidad de transferencia de los datos. USB 3.0 hasta 4.8 Gigabits.  Soporte Multiplataforma  Múltiples Dispositivos Conectados de Manera Simultanea

30 30 Placa Base Tarjeta principal, placa madre o motherboard. Es donde se encuentran el microprocesador, los circuitos electrónicos para manejar los dispositivos periféricos, los chips de memoria y las conexiones básicas para todos los componentes de la computadora, los cuales giran en torno al microprocesador.

31 31 Dispositivos de Almacenamiento - Disco Duro Se lo denomina también disco rígido. En él se pueden almacenar grandes cantidades de información y modificar en cualquier momento su contenido.

32 32 Dispositivos de Almacenamiento - Disco Duro - Partes Está formado por varios platos de metal (platters) recubierto con material magnetizable. El plato a su vez está dividido en pistas (tracks), que es la trayectoria circular que la cabeza de lectura/escritura traza sobre la superficie giratoria del plato. Las pistas se dividen en sectores (sectors). Posee una cabeza (head) en cada lado del plato. El cilindro (cylinder) está formado por las pistas concéntricas de cada cara del plato que están situadas unas justo encima de las otras, de modo que la cabeza no tiene que moverse para acceder a las diferentes pistas de un mismo cilindro. Organización lógica: al dar formato al disco rígido, se agrupan los sectores en unidades de asignación (clusters).

33 33 Dispositivos de Almacenamiento - Disco Duro Capacidad de almacenamiento: cantidad de información que puede grabarse en el disco duro. (3 TB) Velocidad de rotación: es la velocidad a la que gira el disco duro. Se mide en número de revoluciones por minuto (rpm). (1000 rpm, 10000 rpm) Tiempo de acceso: es el tiempo medio que tarda la cabeza del disco en acceder a los datos que necesitamos. (en milisegundos)

34 34 Dispositivos de Almacenamiento – CD ROM Compact Disk Read Only Memory Construidos de material metálico recubierto por un polímero. CD Grabable (CD-R):  Puede grabar información sólo una vez.  Puede almacenar hasta 700 MB. CD Regrabable (CD-RW) :  Es similar al CD-R, pero permite cambiar los datos que registra en un disco.  Almacena la misma cantidad de datos que un CD-R.

35 35 Dispositivos de Almacenamiento – CD ROM Una unidad de disco compacto usa rayos láser en lugar de imanes para leer y escribir la información en la superficie del disco. Una unidad de velocidad simple (1X) lee a 150 Kb por segundo, una de velocidad doble (2X) lee a 300 Kb/s. Unidades de Cd Room lectoras: sólo pueden leer la información del disco Unidades de Cd Room grabadoras: pueden leer y escribir información en el disco.

36 36 Dispositivos de Almacenamiento – DVD (Digital Video Disc) Soporte para el almacenamiento de datos de igual funcionamiento y tamaño que el CD-ROM, aunque con pistas más finas, lo cual aumenta la densidad de la información grabable en la superficie y por tanto le da una mayor capacidad de almacenamiento que el CD-ROM. Los tipos de formatos comerciales existentes son DVD-Video, DVD-Audio y DVD-ROM. El DVD-5 contiene una sola cara grabada en una sola capa y su capacidad es de 4,7GB.

37 37 Periféricos - Teclado Periférico de entrada de datos. Las teclas que lo constituyen sirven para entrar caracteres alfanuméricos y comandos a una computadora. En un teclado se puede distinguir a cuatro subconjuntos de teclas:  Teclado alfanumérico.  Teclado numérico.  Teclado de funciones (desde F1 hasta F12).  Teclado de cursor.  Teclas especiales.

38 38 Periféricos – Mouse (Ratón) Periférico de entrada de datos. Este dispositivo permite simular el señalamiento de pequeños dibujos o localidades como si fuera hecho con el dedo índice. Una vez señalado, permite seleccionar objetos e incluso tomarlos y cambiarlos de lugar. Mouse Inalámbrico: Es un dispositivo óptico y sin cables. Debe estar sobre cualquier superficie opaca, no importa su rugosidad.

39 39 Periféricos – Escáner Registra caracteres escritos, o gráficos en forma de fotografías o dibujos, impresos en una hoja de papel facilitando su introducción la computadora. Funcionamiento: mediante haces de luz digitalizan punto por punto una imagen y la transfieren a la memoria de la computadora en forma de archivo. La resolución con la que pueden rastrear una imagen se mide en dpi (dots per inch - puntos por pulgadas). (19.200 dpi) OCR son programas de reconocimiento de caracteres que convierten la imagen del documento rastreado en texto libre.

40 40 Periféricos – Cámara Digital Periférico de entrada. Es similar a una cámara convencional. Guarda las imágenes capturadas en un chip de memoria o en un disquete.

41 41 Periféricos - Monitor Periférico de salida. Se encarga de representar visualmente la información. Características:  Tamaño de la pantalla: se mide en pulgadas (Ej.: 21”)  Resolución: se mide en píxeles. El píxel es el elemento más pequeño en la pantalla. Cuanto mayor sea el número de píxeles mayor es la resolución y produce imágenes más claras y mejor definidas. Una resolución de1024x768 píxeles puede representar hasta 768 líneas horizontales de 1024 puntos cada una.

42 Periféricos - Monitor LED (Light Emitting Diode) Utilizan lámparas fluorescentes de cátodo frío para la iluminación de fondo. Poseen mayor graduación en la intensidad de la luz, dando mayor calidad a los colores y una mejor relación de contraste dinámico. Son mejores para juegos y otro tipo de aplicaciones de gráficos intensivos. Su consumo de energía es hasta un 40% menor que el de los monitores LCD. Los LED ocasionan menos daño a los ojos. La fabricación es mucho más costosa en comparación con los LCD LCD (Liquid Crystal Display) Usan diodos emisores de luz. Dependen del alumbrado exterior, su pantalla se crea mediante la manipulación de luz polarizada que pasa a través de cristales líquidos. La iluminación afecta la calidad de imagen sustancialmente. 42

43 43 Periféricos - Impresoras Sirven para llevar al papel información que generamos en la pantalla: texto y fotografías.

44 44 Periféricos - Impresoras Matriz de puntos  Su sistema de impresión consisten en un cabezal el cual posee un juego de agujas que impacta sobre una cinta entintada la cual deja la impresión sobre el papel. La calidad de impresión va de 200 dip (puntos por pulgada) a 300 dpi. Inyección de tinta  Contienen un cabezal, que posee un conjunto de inyectores dispuestos verticalmente, los cuales expulsan hilos de tinta, que van dejando impreso el objeto deseado. La calidad de impresión se relaciona con la cantidad de dpi. Láser  Un rayo láser crea patrones de cargas eléctricas en un tambor giratorio, estos patrones atraen tonificador (toner) y lo transfieren al papel mientras gira el tambor.

45 45 Cable módem Es un dispositivo que permite tener acceso a datos a muy alta velocidad vía una red de Video Cable (CATV). Un Cable Módem típicamente tiene dos conexiones, una al cable coaxil de la empresa prestadora del servicio de Video Cable y la otra a la computadora (PC). Velocidades:  Dirección hacia el abonado: desde la red hacia la computadora.  Dirección contraria: de la computadora hacia la red.