Hardware y Software

Computación. Dispositivos. Teclado. Ratón. Monitor. Impresora. Módem. Unidades de almacenamiento. Tarjetas. Sistema operativo. Memoria RAM y ROM

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HARDWARE

Se denomina HARDWARE a la parte física del computador, es decir, todos aquellos elementos que pueden ser tocados por los usuarios; como por ejemplo: el teclado, el monitor, la impresora, etc.

1.1.- Periféricos

Se denominan periféricos tanto a las unidades o dispositivos a través de los cuales el procesador se comunica con el mundo exterior. Un periférico es cualquier dispositivo del computador que no sea el procesador o la memoria principal. Los periféricos se clasifican en:

  • Unidades de entrada.

  • Unidades de salida.

  • Unidades o dispositivos de almacenamiento.

1.2.- Unidades de entrada / salida

Se les llama unidades de entrada / salida a aquellos medios mediante los cuales podemos interactuar con el computador. Según su uso están agrupados en dispositivos de entrada y de salida.

1.2.A.- Dispositivos de entrada

Mediante estos dispositivos se le introducen datos y se le da la información al computador sobre la acción que se desea ejecutar.

a.-) Teclado: el teclado permite que el usuario se comunique con la PC a través de los tecleos que representan los datos de los caracteres y los comandos.

Elementos del teclado

  • Teclas alfabéticas: son las teclas del alfabeto junto con los números y caracteres especiales. Estas teclas corresponden a las de una máquina de escribir.

  • Teclas de función: son teclas cuyas funciones son definibles por el usuario o están predefinidas en un paquete de programas o aplicación dada. Son identificadas de F1 a F12.

  • Teclas del panel de números: contiene teclas para diez números, así como cuatro funciones aritméticas.

  • Teclas de funciones locales: controlan funciones propias del terminal de que forme parte el teclado, como forma de cursor a aparecer en la pantalla; velocidad de desplazamiento vertical de imagen cuando el procesador está enviando información, impresión del contenido de imagen, tecla de escape, tecla de avance de página, etc.

  • Teclas especiales: son teclas que por sí solas no hacen ninguna acción, pero al asociarse con otras, pueden: guardar, acceder a los menús, reiniciar el equipo, etc. Estas teclas son: la tecla Control y Alt.

b.-) Ratón: es un dispositivo de entrada que sirve para introducir información gráfica además de seleccionar iconos, opciones de los menús,

selección y arrastre de ventanas y objetos, etc.

Tipos de ratones

  • Ratón mecánico: está internamente constituido por una bola que puede girar libremente, y se acciona haciéndola rodar sobre una superficie. Está en desuso.

  • Ratón optomecánico: en este caso la bola hace girar dos ruedas dentadas perpendiculares, este tipo de ratón utiliza dos diodos de emisión de luz para captar los movimientos del ratón. Es el usado con más frecuencia por las PC.

  • Ratón óptico: contiene un emisor de luz y un detector de la luz reflejada. El ratón se hace mover sobre una base que tiene dibujada una retícula de dimensiones prefijadas. Este tipo de ratones no usan dispositivos mecánicos.

c.-) Escáner: es un sistema para digitalización de documentos, basado en la exploración de imágenes mediante procedimientos optoelectrónicos; transforma la información contenida en una página en una señal eléctrica que, con la interfaz adecuada, es transmitida a una computadora. En otras palabras, un escáner es un dispositivo mediante el cual se pueden introducir fotos, documentos, a los computadores.

1.2.B.- Dispositivos de salida

A través de estos dispositivos se muestra la información o los resultados deseados por el usuario.

a.-) Monitor: este no es más que un aparato de los llamados CRT (Tubo de Rayos Catódicos) en los cuales se pueden representar los datos de tipo texto o gráficos procesados por la computadora. El estándar en vídeo de las modernas computadoras se basa en el sistema VGA, el cual le da al usuario la capacidad de poder representar en la pantalla no sólo imágenes de mejor calidad sino que incluso se pueden apreciar en calidad normal fotografías auténticas. A la capacidad de generar imágenes de calidad de un monitor se le llama RESOLUCIÓN y se determina por la cantidad de puntos o "píxeles" (pequeños puntos lumínicos ubicados dentro de la superficie de la pantalla) que contenga la pantalla.

b.-) Impresora: es una unidad sumamente versátil de escritura que permite plasmar en papel el producto del trabajo, de diversas maneras (normal, comprimido, ampliado, gráficos, etc.), según sea la capacidad de la impresora. Los tipos de impresoras más conocidos son:

  • De Matriz de puntos: Son buenas para el trabajo común de oficina, aunque ruidosas son las más económicas por hoja impresa y baratas en el mercado. Y se denominan así porque su sistema de impresión esta basado en el mismo de la maquina de escribir, esto es, un rodillo, papel normal, una cinta entintada, pero en lugar de una cuña con el tipo de letra aquí se substituye por una cabeza de agujas, las cuales salen en secuencia vertical punzando los puntos indicados para formar la letra.

  • Las de Inyección de tinta: Estas funcionan muy parecido a las de matriz de puntos, solo que en vez de agujas tienen pequeñísimos microtubos decenas de veces más delgados que un cabello humano por donde arrojan pequeños chorros o gotas de tinta que al tocar el papel se dispersan y forman una imagen del texto de muy buen calidad. Tienen la gran ventaja de manejar alta calidad, incluso las de colores son las más populares sobre todo en uso profesional, estudiantil y doméstico.

  • Las impresoras Láser: aquí sí el sistema, es totalmente distinto al de las demás y es más bien parecido al de una copiadora tradicional, o sea, papel magnetizado con un polvo - tinta muy fino que al ser fundido con un haz láser crean un documento de calidad inigualable que llega alcanzar hasta los 600 DPI. Son las únicas con calidad de imprenta, son la herramienta imprescindible para una imprenta, edición fotográfica o negocio de diseño gráfico. La velocidad de éstas como de las de inyección de tinta se mide en hojas por minuto.

c.-) Cornetas o altavoces: mediante estos dispositivos se puede escuchar sonidos; pueden ser de música, de video, voz.

1.2.C.- Dispositivos de entrada / salida

a.-) Dispositivo de modem o fax - modem: el Modem es un aparato que una vez conectado uno por computadora por un lado MODULA la señal binaria en ondas o señales análogas permitiendo de ésta manera aprovechar la infraestructura telefónica existente en nuestro mundo para enviar por la misma vía, voz, datos, imágenes y una vez del otro lado DEMODULA dichas señales convirtiéndolas de nuevo en bits que al ser interpretados reproducen en la computadora la información recibida desde el otro lado del mundo.

Si observamos detenidamente un fax convencional encontraremos

qué éste dispositivo es 3 aparatos en uno, o sea:

  • Tiene rastreador que fotocopia el documento a ser enviado.

  • Es módem, porque modula de ida y demodula al recibir la imagen

rastreada.

  • Es impresora porque vacía en papel la información recibida.

Tipos de modem

  • Internos: consisten en una tarjeta de expansión sobre la cual están dispuestos los diferentes componentes que forman el módem. Existen para diversos tipos de conector:

    • ISA: debido a las bajas velocidades que se manejan en estos aparatos, durante muchos años se utilizó en exclusiva este conector, hoy en día en desuso.

    • PCI: el formato más común en la actualidad.

    • AMR: sólo en algunas placas muy modernas; baratos pero poco recomendables por su bajo rendimiento.

      • Externos: son similares a los anteriores pero metidos en una carcasa que se coloca sobre la mesa o el ordenador. La conexión con el ordenador se realiza generalmente mediante uno de los puertos serie o “COM”, por lo que se usa la UART del ordenador, que deberá ser capaz de proporcionar la suficiente velocidad de comunicación; actualmente ya existen modelos para puerto USB, de conexión y configuración aún más sencillas.

      • Módems PC-Card: son módems que se utilizan en portátiles; su tamaño es similar al de una tarjeta de crédito algo más gruesa, pero sus capacidades pueden ser igual o más avanzadas que en los modelos normales.

      • Módems software, HSP o Winmódems: son módems internos (al menos no conozco ninguno externo, y dudo que fuera posible construirlo) en los cuales se han eliminado varias piezas electrónicas, generalmente chips especializados, de manera que el microprocesador del ordenador debe suplir su función mediante software. Lo normal es que utilicen como conexión una ranura PCI (o una AMR), aunque no todos los módems PCI son de este tipo.

      • Módems completos: los módems clásicos no HSP, bien sean internos o externos. En ellos el rendimiento depende casi exclusivamente de la velocidad del módem y de la UART, no del microprocesador.

1.3.- Unidades de almacenamiento

1.3.A.- Disco duro: se instala fijo dentro de la computadora, son más rápidos y seguros que las unidades de lectura de disquete y cuyas capacidades de almacenamiento están alrededor de los 20 Gigabytes o más.

1.3.B.- Unidad de disquete: en esta unidad es donde se introducen los disquetes para guardar o leer información.

1.3.C.- Unidad de CD: al igual que en la unidad de disquete se introducen los CDs para leer información, para guardar información se necesita otra unidad que es para grabar en los CDs.

1.4.- Tarjeta madre (motherboard)

Es el elemento principal de todo ordenador, en el que se encuentran o al que se conectan todos los demás aparatos y dispositivos. Físicamente se trata de una placa de material sintético sobre la cual existe un circuito electrónico que conecta diversos elementos que se encuentran anclados sobre ella, y los principales son: el microprocesador (pinchado en el zócalo), la memoria (generalmente en forma de módulos), los slots o ranuras de expansión donde se conectan las tarjetas, y diversos chips de control entre ellos la BIOS.

Componentes de la tarjeta madre

  • Ranura o zócalo de la CPU : la CPU se instala en la tarjeta madre a través de una ranura o de un zócalo.

  • Conjunto de chips : muchos de los circuitos y funciones a nivel de la CPU están contenidas en el conjunto de chips.

  • Zócalos de memoria : dependiendo de la edad de la PC, su memoria se monta en la tarjeta madre como chips de memoria individuales que se ajustan en zócalos de paquete dual en línea (DIP), o como módulos de memoria, como un SIMM (single inline memory module, módulo sencillo de memoria en línea) o un DIMM (dual inline memory module, módulo dual de memoria en línea), que encajan dentro de las

monturas del conector lateral o de borde único.

  • BIOS ROM : el BIOS (Basic Input / Output System, Sistema Básico de Entrada / Salida) se almacena como producto de fábrica en un chip de memoria de sólo lectura. El BIOS se utiliza para iniciar la PC cuando la energía está activa y ofrece un enlace para la CPU hacia los dispositivos periféricos de la PC.

  • Batería CMOS : La configuración de una PC a nivel de sistemas se almacena en un tipo de memoria, CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor, semiconductor complementario de óxido metálico), que requiere poca energía para guardar su contenido. La batería CMOS suministra una fuente de energía homogénea para almacenar la configuración del sistema usada durante la secuencia de arranque de la PC.

  • Conector de energía : una conexión debe hacerse a la fuente de energía para que esté disponible para el sistema de circuitos de la tarjeta madre. Las tarjeta madre utilizan diferentes voltajes de energía para los diferentes componentes de la tarjeta.

  • Conectores de entrada / salida : la tarjeta madre incluye una diversidad de conectores externos de entrada / salida que permiten que los dispositivos externos se comuniquen con la CPU.

  • Ranuras de expansión : los dispositivos internos y periféricos externos están interconectados en la tarjeta madre y la CPU a través del bus de expansión.

1.5.- Tarjeta de sonido

La tarjeta de sonido (con sus dispositivos de conversión digital-

analógica DAC/ADC) es la encargada de transformar los archivos informáticos sonoros que están en un formato digital (números) en un formato analógico (corrientes eléctricas) que puedan ser reproducidos por los altavoces (y también realizan el proceso contrario al recibir por ejemplo la señal analógica de un micrófono). Características que conviene tener en cuenta:

- Capacidades MIDI (Musical Instrument Digital Interficie), que es un estándard para la edición y la reproducción musical.
- Frecuencia de las muestras (sampling rate), que son las muestras de sonido analógico que se toman como referencia para digitalizarlas. Cuantas más muestras se toman cada segundo mejor (22 khz, 44 khz...).
- Cantidad de información que se almacena de cada muestra Si se usan 8 bits la muestra se mide en una regla de 256 elementos; si se usan 16 bits, la regla considera 45.536 elementos.
- Canales: mono, estereo, cuadrafónico). Conviene utilizar un sistema de procesador de 16 bits estéreo.

1.6.- Tarjeta de video

Es lo que transmite al monitor la información gráfica que debe presentar la pantalla, y realiza dos operaciones básicas: interpreta los datos que le llegan del procesador, ordenándolos y calculando para poder presentarlos en la pantalla en forma de un rectángulo más o menos grande compuesto de puntos individuales de diferentes colores (pixels) y coge la salida de datos digitales resultante de ese proceso y la transforma en una señal analógica que pueda entender el monitor.

La tarjeta gráfica se conecta la placa base mediante un slot o ranura de expansión, algunos tipos de ranura se han creado precisamente para satisfacer a la ingente cantidad de información que se transmite cada segundo a la tarjeta gráfica:

  • ISA: poco apropiado para uso gráfico. Usado hasta las primeras VGA que aceleraban la velocidad del sistema para liberar al microprocesador de parte de la tarea gráfica.

  • VESA Local BUS: era un conector íntimamente unido al microprocesador, lo que aumentaba la transmisión de datos y una solución usada en muchas placas de 486.

  • PCI: hasta hace poco el estándar de conexión de las tarjetas gráficas. Veloz para las anteriores tarjetas 2D pero ineficaz para las nuevas 3D.

  • AGP: pensado únicamente para tarjetas gráficas que transmiten gran cantidad de información por segundo, tiene la ventaja de que las tarjetas AGP pueden usar memoria del sistema como memoria de video (lo cual afecta al rendimiento).

Las tarjetas aceleradoras 3D sólo sirven para juegos y para programas de diseño gráfico 3D que estén preparados para sacarles partido. Si habitualmente trabajamos con programas ofimáticos no se obtiene ningún beneficio de estas nuevas tarjetas.

SOFTWARE

El SOFTWARE o soporte lógico de una computadora es el conjunto de programas asociados a dicha computadora. El Software son todas las instrucciones y datos que corren en mayor o menor medida dentro del ordenador, es decir, la información misma, la razón del ser del Hardware.

Los componentes que forman el software de una computadora son:

  • Software de control o sistema de explotación: es el software que controla el funcionamiento de los programas que se ejecutan, y administra los recursos hardware, facilitando el uso de la computadora de la forma más eficiente posible. Dentro de este se incluye el sistema operativo, el intérprete de órdenes, y el software de diagnóstico y mantenimiento. El software de diagnóstico y mantenimiento está formado por programas a utilizar por las personas responsables del mantenimiento e instalación del hardware y del software de la computadora. Con estos programas se pretende localizar automáticamente las averías de un determinado dispositivo o componente, o las causas de un mal funcionamiento de algún módulo del sistema operativo.

  • Utilidades: son un conjunto de programas de servicio que, en cierta medida, puede considerarse una ampliación del sistema operativo. Incluye programas para realizar tareas tales como: compactación de discos, compresión de datos, respaldo de seguridad, recuperación de archivos, antivirus, salvapantallas. También se incluyen aquí herramientas generales que facilitan la construcción de las aplicaciones de los usuarios, tales como: intérpretes, compiladores, editores de texto, y cargadores/montadores.

  • Software de aplicación: incluye programas relacionados con aplicaciones específicas, como pueden ser procesadores de texto, bibliotecas de programas para resolver problemas estadísticos o de cálculo numérico, sistemas de administración de archivos y bases de datos, etc. Proporcionan al usuario herramientas que le permitirán el manejo de un computador para la realización de tareas que este usuario desee crear. Entre los programas de aplicación más comunes tenemos: procesadores de textos, programas de presentación, hojas de cálculo, sistema de administración de archivos y bases de datos, agendas electrónicas, gestores de correo electrónico, programas para gráficos y dibujos, visualizadores y navegadores de internet.

2.1.- Sistema operativo

Un sistema operativo es un programa o cinjunto de programas de control que tiene por objeto facilitar el uso de la computadora y conseguir que ésta se utilice eficientemente. Es un programa de control, ya que se encarga de gestionar y asignar los recursos hardware que requieren los programas.

El sistema operativo tiene tres grandes funciones: coordina y

manipula el hardware del ordenador o computadora, como la memoria, las impresoras, las unidades de disco, el teclado o el mouse; organiza los archivos en diversos dispositivos de almacenamiento, como discos flexibles, discos duros, discos compactos o cintas magnéticas, y gestiona los errores de hardware y la pérdida de datos.

Categoría de los Sistemas Operativos.

Sistema Operativo Multitareas. Es el modo de funcionamiento disponible en algunos sistemas operativos, mediante el cual una computadora procesa varias tareas al mismo tiempo. Existen varios tipos de multitareas. La conmutación de contextos (context Switching) es un tipo muy simple de multitarea en el que dos o más aplicaciones se cargan al mismo tiempo, pero en el que solo se esta procesando la aplicación que se encuentra en primer plano (la que ve el usuario). Para activar otra tarea que se encuentre en segundo plano, el usuario debe traer al primer plano la ventana o pantalla que contenga esa aplicación.

Sistema Operativo Monotareas. Los sistemas operativos monotareas son más primitivos y es todo lo contrario al visto anteriormente, es decir, solo pueden manejar un proceso en cada momento o que solo puede ejecutar las tareas de una en una. Por ejemplo cuando la computadora esta imprimiendo un documento, no puede iniciar otro proceso ni responder a nuevas instrucciones hasta que se termine la impresión.

Sistema Operativo Monousuario. Los sistemas monousuarios son aquellos que nada más puede atender a un solo usuario, gracias a las limitaciones creadas por el hardware, los programas o el tipo de aplicación que se este ejecutando. Estos tipos de sistemas son muy simples, porque todos los dispositivos de entrada, salida y control dependen de la tarea que se esta utilizando, esto quiere decir, que las instrucciones que se dan, son procesadas de inmediato; ya que existe un solo usuario. Y están orientados principalmente por los microcomputadores.

Sistema Operativo Multiusuario. Es todo lo contrario a monousuario; y en esta categoría se encuentran todos los sistemas que cumplen simultáneamente las necesidades de dos o más usuarios, que comparten mismos recursos. Este tipo de sistemas se emplean especialmente en redes. En otras palabras consiste en el fraccionamiento del tiempo (timesharing).

Secuencia por Lotes. La secuencia por lotes o procesamiento por lotes en microcomputadoras, es la ejecución de una lista de comandos del sistema operativo uno tras otro sin intervención del usuario. En los ordenadores más grandes el proceso de recogida de programas y de conjuntos de datos de los usuarios, la ejecución de uno o unos pocos cada vez y la entrega de los recursos a los usuarios. Procesamiento por lotes también puede referirse al proceso de almacenar transacciones durante un cierto lapso antes de su envío a un archivo maestro, por lo general una operación separada que se efectúa durante la noche.

Tiempo Real.. Un sistema operativo en tiempo real procesa las instrucciones recibidas al instante, y una vez que han sido procesadas muestra el resultado. Este tipo tiene relación con los sistemas operativos monousuarios, ya que existe un solo operador y no necesita compartir el procesador entre varias solicitudes. Su característica principal es dar respuestas rápidas; por ejemplo en un caso de peligro se necesitarían respuestas inmediatas para evitar una catástrofe.

Tiempo Compartido. El tiempo compartido en ordenadores o computadoras consiste en el uso de un sistema por más de una persona al mismo tiempo. El tiempo compartido ejecuta programas separados de forma concurrente, intercambiando porciones de tiempo asignadas a cada programa (usuario). En este aspecto, es similar a la capacidad de multitareas que es común en la mayoría de los microordenadores o las microcomputadoras. Sin embargo el tiempo compartido se asocia generalmente con el acceso de varios usuarios a computadoras más grandes y a organizaciones de servicios, mientras que la multitarea relacionada con las microcomputadoras implica la realización de múltiples tareas por un solo usuario.

Características de los sistemas operativos


En general, se puede decir que un Sistema Operativo tiene las siguientes características:

  • Conveniencia. Un Sistema Operativo hace más conveniente el uso de una computadora.

  • Eficiencia. Un Sistema Operativo permite que los recursos de la computadora se usen de la manera más eficiente posible.

  • Habilidad para evolucionar. Un Sistema Operativo deberá construirse de manera que permita el desarrollo, prueba o introducción efectiva de nuevas funciones del sistema sin interferir con el servicio.

  • Encargado de administrar el hardware. El Sistema Operativo se encarga de manejar de una mejor manera los recursos de la computadora en cuanto a hardware se refiere, esto es, asignar a cada proceso una parte del procesador para poder compartir los recursos.

  • Relacionar dispositivos (gestionar a través del kernel). El Sistema Operativo se debe encargar de comunicar a los dispositivos periféricos, cuando el usuario así lo requiera.

  • Organizar datos para acceso rápido y seguro.

  • Manejar las comunicaciones en red. El Sistema Operativo permite al usuario manejar con alta facilidad todo lo referente a la instalación y uso de las redes de computadoras.

  • Procesamiento por bytes de flujo a través del bus de datos.

  • Facilitar las entradas y salidas. Un Sistema Operativo debe hacerle fácil al usuario el acceso y manejo de los dispositivos de Entrada/Salida de la computadora.

MEMORIAS

Memoria RAM

La memoria RAM (Ramdom Acces Memory, Memoria de Acceso Aleatorio) es donde el ordenador guarda los datos que está utilizando en el momento presente. La diferencia entre Ram y otros tipos de memoria de almacenamiento, es que la Ram es mucho más rápida y que se borra al apagar el ordenador.

Existen muchos tipos de memoria Ram, solo se mencionaran los tipos más importantes:

  • DRAM: Dinamic RAM, es la primera utilizada y por tanto la más lenta, su velocidad de refresco es de 80 0 70 nanosegundos, y era usada hasta el 386.

  • FPM: Fast Page, es la evolución de la anterior. Algo más rápida tanto por su estructura (Página Rápida) como por ser de 70 o 60 ns. Usada hasta los primeros Pentium, aparecía en forma de SIMM's de 30 o 72 contactos.

  • EDO-RAM: Extended Data Output RAM. Evoluciona de la Fast Page. La novedad es que permite empezar a introducir nuevos datos mientras los anteriores están saliendo, lo que la hace más rápida (un 5%). Común en los Pentium MMX y AMD K6 refrescos de 60 o 50 ns. Se instala en SIMM's de 72 contactos aunque existen DIMM's de 168.

  • SDRAM: Sincronic-RAM. Funciona de manera sincronizada con la velocidad de la placa (de 50 a 66 MHz), por lo que debe ser rapidísima, de 25 a 10 ns. Sólo se presenta en forma de DIMM's de 168 contactos.

  • PC100: SDRAM de 100 MHz. Memoria SDRAM capaz de funcionar los 100 MHz que usan los Pentium II a 350 MHz, AMD K6-2 y procesadores más modernos.

  • PC133: SDRAM de 133 MHz, es la más moderna.

Memoria ROM

Esta memoria es sólo de lectura, y sirve para almacenar el programa básico de iniciación, instalado desde fábrica. 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), dispositivos.

Es una memoria basada en la tecnología del semiconductor. consiste en una matriz de pequeños alambres los cuales son impresos en un chip, desde un patrón maestro. Donde la intersecciones de alambre (llamada uniones de bit) ocurren. Otro tipo de ROM es la PROM (programable) consiste en una matriz de transistores alambrados. Los PROM pueden ser programados por quemar eléctricamente los transistores individuales selectivamente para dar el patrón de memoria deseado. El beneficio de esto es que las matrices no vienen establecidos de la fabrica. Y el último tipo de ROM es la EPROM (programable y reusable).

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