Unidad 2 Componentes de las computadoras y sistemas típicos

M.C. Juan Carlos Olivares Rojas

Temario

2.1 Terminología técnica2.1.1 Capacidades de almacenamiento2.1.2 Tipos de memoria2.1.3 Hardware y software

2.2 Unidad Central de Proceso2.3 Monitor2.4 Unidades de disco (Discos duros, CD-ROMS, Flexibles y

ZIP)2.5 Teclado

2.5.1 Teclado numérico2.5.2 Teclado de ediciónTeclas de función

2.1 Terminología técnica• En el área de computación al igual que cualquier

otra área de conocimiento se manejan muchos vocablos técnicos.

• Es importante conocer dichos vocablos por que son ampliamente utilizados. A continuación se detallan alguna de las terminologías básicas.

2.1 Terminología técnica

2.1.1 Capacidades de almacenamiento

2.1.2 Tipos de memoria

2.1.3 Hardware y software

2.1.1 Capacidades de almacenamiento

• En cuestión de almacenamiento se llega a manejar diversas capacidades.

• La unidad básica para el almacenamiento de información es el bit (BInary digiT). Un bit puede representar sólo dos valores: 0 y 1.

• Los valores de un bit se pueden asociar a valores de verdadero y falso.

Capacidades de almacenamiento• Los bits representan el lenguaje básico que

entiende una computadora, además se pueden representar de diversas formas: impulsos eléctricos, campos magnéticos, campos de luz, etc.

• En general, las computadoras por simplicidad trabajan con un conjunto de bits de manera discreta, en general trabajan con un octeto de información llamado byte.

Capacidades de almacenamiento• Un byte representa valores de mayor complejidad

al tener 28 posibles valores, es decir, 256 diferentes combinaciones.

• Los valores de un byte se suelen asociar a algún código estándar como el código ASCII (American Standard Code for Interchange Information) de 7-bits y el ANSI (American National Standards Institute).

Capacidades de almacenamiento• En general los bits se utilizan para transmisión en

serie, mientras que los bytes se utilizan para la transmisión en paralelo.

• Los bytes en muchos casos no son utilizados de manera nativa por los microprocesadores, en general se utiliza el concepto de palabra, la cual es dependiente de la arquitectura. Por ejemplo, un micro 8086 de Intel tiene una longitud de palabra de 16 bits, un AMD Turion de 64 bits.

Capacidades de almacenamiento• Aun teniendo bytes como manejo de información

se necesitan de cantidades más grandes para almacenar y procesar grandes volúmenes de información, para ello, se necesita de múltiplos de bytes:– Nibble = 4 bits (submúltiplo)– Kilo (1,000)= 210 = 1024– Mega (1,000,000) = 220 = 1024x1024 = 1,048,576– Giga (1,000,000,000) = 230 = 1,073,741,824– Tera = 240 Peta = 250

Capacidades de almacenamiento• No se debe confundir el término por ejemplo

Kilobit (Kb) y Kilobyte (KB) ya que expresan cantidades diferentes.

• Algunos sistemas utilizan parte del espacio de almacenamiento para funciones internas por lo que no están disponible para los usuarios finales y aplicaciones.

2.1.2 Tipos de memoria• La memoria se puede clasificar en dos partes

dependiendo de donde se utilice en: almacenamiento primario y secundario

• El almacenamiento primario es aquel que se encuentra accesible desde el microprocesador a través del bus de direcciones y de datos.

Tipos de memoria• El almacenamiento secundario es aquel que no es

directamente accesible por la unidad de central de proceso y que puede contener grandes cantidades de información.

• El almacenamiento secundario es más barato por unidad de almacenamiento que el primario, pero es de acceso más lento.

Tipos de memoria• El almacenamiento primario consiste

básicamente de dos elementos: RAM y ROM

• La memoria de acceso aleatorio RAM (Random Access Memory), es la memoria en donde se guardan los datos y la información de los programas en ejecución.

• La RAM es una memoria volátil (pierde sus datos cuando se apaga) de lectura/escritura.

Tipos de memoria• La memoria RAM es la memoria principal de la

computadora y mide el desempeño de un equipo de cómputo.

• La memoria RAM tiene una extensión algo limitada, por lo que se hace uso de la memoria virtual. La memoria virtual consiste en hacer uso de almacenamiento secundario para tener más memoria física. Se utilizan mecanismos de paginación.

Tipos de memoria• Lo recomendable es tener el doble de memoria

virtual, es decir, si se tienen 512 MB de RAM se recomienda 1 GB de memoria virtual (memoria swap).

• Existen diversas variantes de memoria RAM, las más extendidas son: la dinámica DRAM y la estática SRAM, siendo más cara la estática

Tipos de memoria• Otra clasificación de la memoria RAM se hace a

través de la forma en como están construidas sus circuitos en: DIMM (Dual Inline Memory Module) y SIMM (Single Inline Memory Module).

• Además de RAM y ROM, algunos autores consideran a los registros y la memoria caché de un microprocesador como memoria primaria.

Tipos de memoria• Los registros son pequeñas localidades de

memoria que utiliza el microprocesador para una tarea determinada, dependen del tipo de arquitectura de computadoras.

• La memoria caché es una memoria de acceso aleatorio de alta velocidad que se utiliza para guardar datos frecuentemente accedidos, existen en varios niveles, es una memoria pequeña y costosa.

Tipos de memoria• La memoria de sólo lectura ROM (Red Only

Memory) es una memoria no volátil que sirve para guardar datos que se necesitan frecuentemente. Por este motivo, se utiliza para guardar datos del equipo como la BIOS (Basic Input Output System) o bien rutinas de arranque.

• A pesar de ser memorias de sólo lectura se pueden escribir en ella al menos una vez.

Tipos de memoria• En general la memoria ROM se clasifica en la forma en

que se puede escribir en ella: EPROM (Electrical Programable ROM), EEPROM (Electrical Erarse Programmable ROM) y recientemente las memorias Flash ROM que pueden ser actualizadas cosntantemente como en los dispositivos móviles y memorias USB.

• El software que se almacena en memoria ROM se le denomina Firmware, el cual puede utilizarse por ejemplo para mantener rutinas del sistema operativo.

2.1.3 Hardware y software• Hardware y Software son los componentes básicos de

todo sistema de cómputo. Ambos forman parte de un binomio mutuamente dependiente, es decir, no puede existir hardware sin software y visceversa.

• Hardware hace referencia a todos los componentes físicos y tangibles del sistema como los circuitos integrados, periféricos, etc.

• El software hace referencia a los elementos no tangibles físicamente, en este caso a los programas o aplicaciones.

Hardware y software• El software hace referencia a los elementos no

tangibles físicamente, en este caso a los programas o aplicaciones.

• El software es la parte pensante del sistema y el hardware la parte actuante.

• La forma en como están organizados los elementos en un sistema de cómputo se le denomina orgware.

2.2 Unidad Central de Proceso• La CPU (Central Process Unit) es la parte más

importante de cualquier sistema de cómputo ya que en ella se realiza el procesamiento de datos para obtener información. Es considerada una tecnología de análisis.

• La CPU está representada por el microprocesador, el cual está subdivido en diversas partes.

Unidad Central de Proceso• La parte más importante de la CPU es la unidad

de control, ya que es la encargada de sincronizar las diversas partes del sistema. Esta sincronización la realiza a través del reloj del sistema.

• La frecuencia del reloj indica la velocidad de un sistema de cómputo pero no necesariamente, va depender de la arquitectura de computadoras.

Unidad Central de Proceso• La frecuencia de reloj se mide en Hertzios (Hz). El

desempeño de un micro depende de su tecnología si es RISC y CISC, tamaño de palabra o si es un procesador especial del tipo vectorial, etc.

• Los microprocesadores CISC (Complex Instruction Set Code) se caracterizan por tener muchas microinstrucciones para una función especial.

Unidad Central de Proceso• Las microoperaciones son instrucciones que

realiza la computadora, las cuales pueden ser operaciones aritméticas, lógicas, de comparación.

• Los microprocesadores Intel x86 (8086, 80286, 80386, 80486, Pentium, Pentium II, Pentium III, Pentium 4) son CISC aunque la tendencia actual es hacia el desarrollo de microprocesadores híbridos.

Unidad Central de Proceso• Ejemplos de instrucciones CISC corresponden a

las extensiones multimedia, de procesamiento en paralelo, etc.

• Los microprocesadores RISC (Reduce Instruction Set Code) tienen pocas instrucciones las cuales son las más básicas, pero dispone de muchos registros aumentan la velocidad de cómputo sobresalientemente. En general son más caros que los CISC.

Unidad Central de Proceso• Ejemplos de procesadores RISC son los

microprocesadores SPARC de Sun, los Power PC de Motorola-IBM, etc.

• Dichos microprocesadores están en equipos de cómputo especializado.

• El otro factor de rendimiento de la CPU viene del tamaño de palabra, los micros actuales son de 32 bits pero el uso de 64 bits está en aumento.

Unidad Central de Proceso• Los otros tipos de procesadores son los

vectoriales en donde se pueden consultar más de un dato a la vez.

• Flynn definió una taxonomía ampliamente utilizada para describir las arquitecturas de cómputo la cual incluye las siguientes clasificaciones:– SISD (Single Instruction Single Data), como las PC

Unidad Central de Proceso• SIMD (Single Instruction Multiple Data), como los

procesadores vectoriales.

• MISD (Multiple Instruction Single Data) no se han implementado como tal

• MIMD (Multiple Instruction Multiple Data) como los sistemas multiprocesador y paralelos.

Unidad Central de Proceso• También la Unidad de Control se encarga de

coordinar el uso de los buses en el sistema.

• Un bus es el mecanismo de interconexión de elementos del sistema, funcionan en analogía como carreteras de información.

• Otra parte fundamental de la CPU la compone la ALU (Arithmetic Logic Unit).

Unidad Central de Proceso• La Unidad Aritmética Lógica es la encargada de

realizar la parte de los cálculos de la computadora.

• La ALU está estrechamente relacionada con los registros ya que es allí donde generalmente se guardan los resultados de operaciones intermedias.

Unidad Central de Proceso• El primer CPU correspondió al 4004 un micro de 4

bits de la compañía Intel ampliamente utilizado en calculadoras.

• Los micros han evolucionando de longitudes de palabras de 8, 16, 32 y 64 bits.

• La tendencia actual es al desarrollo de microprocesadores con varios núcleos, lo cual permite aumentar el rendimiento.

2.3 Monitor• La principal tecnología de salida (despliegue)

corresponde al monitor.

• Los monitores al igual que las computadoras han evolucionado bastante.

• Las primeras computadoras no tenían monitores por lo que la salida se guardaba en tarjetas perforadas. Posteriormente la salida se hizo impresa a través de las impresoras.

Monitor• La impresora es otro tipo de tecnología de

despliegue altamente utilizado, existen diversos tipos como impresoras de margaritas, de matriz de punto, de chorro de tinta, láser, etc.

• Los primeros monitores que aparecieron fueron monocromáticos blanco y negro, luego evolucionaron a otros colores como negro- verde, o ámbar-negro, etc.

Monitor• La llegada del monitor permitió la realización de

los primeros sistemas de información del tipo interactivo ya que permitió a los usuarios tener retroalimentación en tiempo real.

• La forma de procesamiento en el pasado era exclusivamente en procesos por lotes (batch files) los cuales no brindaban información interactiva a los usuarios.

Monitor• Los primeros sistemas de tiempo compartido sólo

disponían de un monitor y un teclado, por este motivo se suelen asociar a un monitor el concepto de terminal.

• Los primeros monitores a color tuvieron una gama muy baja de colores: 8, 16 colores empleando tecnologías como CGA (Color Graphic Adapter) y EGA (Enhaced Graphic Adapter).

Monitor• Los monitores hasta la fecha eran de tecnología

de tubos de rayos catódicos CRT, al igual que los televisores por los que se hacían muy grandes, pesados y con pantallas curvas.

• Poco después aparecen estándares con calidad similar a la TV como VGA, con una resolución de 640x480 píxeles, SVGA de 800x600 a resoluciones mayores.

Monitor• Los monitores actuales utilizan la tecnología de

LCD (Liquid Cristal Display) para ser más ligeros y nítidos.

• En algunos equipos es posible conectar directamente la computadora a una televisión para ver el procesamiento de la información.

• No es necesario tener un monitor para poder trabajar como lo hacen los servidores.

Monitor• Parte importante del despliegue a través de un

monitor, corresponde al uso de la memoria necesaria para desplegar una imagen.

• Generalmente las imágenes pueden verse como una matriz de puntos, donde cada punto dispone de una profundidad de color. Esto es sumamente caro en cuestiones de memoria.

Monitor• Por ejemplo un monitor con resolución de

1,024x768 con color a 24 bits representa 1,024x768x3=2,359,296 bytes (2.25 MB).

• Como la memoria de video es bastante amplia en muchos casos se utiliza una tarjeta de video que descentraliza los cálculos y la memoria de la CPU, mejorando notablemente las capacidades gráficas de un sistema, pudiendo tener aceleradores de 3D.

Monitor• Otro aspecto importante a considerar en los

monitores es el tamaño de su pantalla, la cual se mide en forma diagonal.

• Los monitores más extendidos son los de 14” y 15” pero se pueden utilizar tamaños más grandes o pequeños dependiendo de la aplicación para la cual se vayan a utilizar.

2.4 Unidades de disco (Discos duros, CD-ROMS, Flexibles y ZIP)

• El medio de almacenamiento secundario más extendido en la actualidad es el disco duro, debido a su alto volumen de información, bajo costo y acceso relativamente rápido.

• El primer disco duro tuvo una capacidad de 5 MB y un costo de $ 2,000 USD.

Unidades de disco• Los discos duros son la evolución de los discos

flexibles de las computadoras pero con mucha mayor capacidad.

• Los discos flexibles y duros son medios de almacenamiento magnético, los cuales guardan información al imantar el medio, razón por la cual no deben dejarse cerca de campos electromagnéticos que puedan interferir con la polarización del disco.

Unidades de disco• Los discos flexibles permiten a los usuarios la

transportabilidad de los datos. Generalmente están formados por pistas que son divisiones horizontales y sectores que son divisiones verticales, formando un área de almacenamiento denominada cluster.

• Los discos flexibles vienen en diversos formatos siendo los más comunes los de 5.25” y 3.5”

Unidades de disco• Actualmente los discos flexible están en desuso por que

no guardan mucha información y por que son muy vulnerables a la pérdida de datos. Actualmente se utilizan más las memorias Flash ROM en forma de USB o tarjetas multimedia.

• Los discos duros son la agrupación de varios discos flexibles por lo que se utiliza el concepto de cilindros y cabezales para acceder a la información.

Unidades de disco• Los discos duros actuales empiezan a utilizar

memorias Flash ROM para manejar memoria caché y ser más rápido las lecturas y escrituras.

• Otra forma de almacenar la información consiste a través de los discos ópticos.

• Los discos ópticos pueden almacenar grandes volúmenes de información.

Unidades de disco• Los discos ópticos más comunes son los CD-ROM

y DVD-ROM.

• Los CD son el medio de almacenamiento óptico más extendido, tienen un tamaño básico de 650 MB o 70 minutos de audio (700 MB o 80 minutos de audio), pero puede variar dependiendo del medio que se utiliza para “quemarlos” (grabarlos).

Unidades de disco• El precio de los discos y de las unidades de

grabación ha disminuido considerablemente.

• No son susceptibles a alteraciones magnéticas, pero pueden perder los datos si los discos se rayan.

• Los DVD son una versión más reciente. Permiten grabar hasta 4.7 GB por lo que se utilizan para almacenar video (120 minutos).

Unidades de disco• Tanto los CD (Compact Disc) y los DVD (Digital

Versatil Disc) sólo se pueden escribir una vez y leer muchas WORM (Write Once Read Many) pero existen vertientes que permiten reescribir el contenido o bien dejar la sesión abierta para posteriormente escribir más datos.

• La tendencia actual en medios ópticos es hacia Blu-ray y HD-DVD.

Unidades de disco• Tanto Blu-ray (Sony Philips) como HD-DVD

(Toshiba Microsoft) permiten grabar video de alta definición. Existe una guerra de formatos como la hubo con el VHS y el Beta.

• Una capa de Blu-ray es de aproximadamente 25 GB (6 horas video) pudiendo tener dos capas o manejarse por ambos lados. Las capas de HD-DVD son de 15 GB.

2.5 Teclado

2.5.1 Teclado numérico

2.5.2 Teclado de edición

Teclas de función

Teclado• Es el principal método de entrada de datos a la

computadora.

• Generalmente un teclado consiste en un arreglo de botones llamados teclas que representan cada uno de los diferentes símbolos de un alfabeto.

• Tiene una semejanza con los teclados de máquina de escribir, tratando de ser lo más intuitivo para el usuario.

Teclado• Los teclados se componen de una interfaz cuya

característica principal es que cada tecla depende de la orientación de la matriz de las teclas.

• Las interfaces de conexión son variadas pudiendo ser del tipo PS2, DIM, MiniDIM, USB, etc.

• Los teclados pueden ser inalámbicos usando tecnología como IrDA o Bluetooth.

2.5.1 Teclado numérico• El teclado numérico es aquel que generalmente

se encuentra del lado izquierdo de la pantalla y contiene los 10 dígitos decimales y los principales operadores aritméticos. Se puede utilizar dicho teclado como teclas de dirección.

• Algunos dispositivos como las laptops lo omiten, debido al espacio. Las teclas de los dígitos también se encuentran en la parte principal del teclado y tienen función doble.

Teclado numérico• Existen algunos dispositivos que sólo incluyen el

teclado numérico, como es el caso de algunas terminales punto de venta y máquinas registradoras.

• Otro tipo de teclados son del tipo virtual (en pantalla), como en el caso de dispositivos móviles donde debido a su tamaño, las teclas serían miniatura y sería difícil introducir datos.

2.5.2 Teclado de edición• Las teclas de edición son aquellas que dan una

funcionalidad extra a los principales programas de una PC.

• Las principales teclas de función son:

• Impr pant: imprime la pantalla o guarda una instantánea de la pantalla.

Teclado de edición• Esc: cancela una opción

• Bloq despl: ayuda a seleccionar un bloque

• Pausa: hace una pausa en el sistema operativo

• Insert: Entra en el modo de inserción (conserva caracteres al escribir o los elimina).

Teclado de edición• Supr: borra el carácter actual del cursor

• Ctrl, Alt y Alt Gr: ayudan a obtener teclas extras

• Shift: presionado con otra tecla obtiene la segunda función de la tecla.

• Barra espaciadora: mueve el cursor una posición a la derecha.

Teclado de edición• Enter: acepta una opción, provoca avance de

línea y retorno de carro.

• Flechas de direcciones: mueven el cursor en la posición señalada.

• Inicio y Fin: mueven el cursor al principio o al final de la línea.

Teclado de edición• RePag y AvPag: avanza o retrocede una página

• Otros teclados tienen teclas especiales como por ejemplo las tecla de Windows que dan fácil acceso al botón Inicio y a los menús contextuales (los que aparecen al hacer clic derecho). También se pueden combinar estas teclas para acceder a aplicaciones como al Explorer (Win + e), a las propiedades (Win + Pausa), etc.

2.5.3 Teclas de función• Las teclas de función son teclas que pueden ser

programadas para que ciertas aplicaciones hagan uso de una función específica. Por ejemplo, la tecla F5 en el navegador Internet Explorer permite actualizar la página.

• Muchos teclados tiene actualmente teclas para acceder a aplicaciones multimedia, correo, Internet; Apagar, dormir y despertar una máquina, etc.

Bibliografía• Sanders, Donald (1995). Informática Presente y

Futuro. México, McGraw Hill.

• Duffy, Tim (1997). Introducción a la informática. México, Iberoamericana.

• Blu-ray, http://es.wikipedia.org/wiki/Blu-ray, consultado en agosto de 2007.

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