TEMA1: HARDWAREINFORMÁTICA 4ºESO

Introducción Funciones básicas Codificación de la información Tipos de memoria El microprocesador Buses E/S Placa Base Tipos de Redes

Índice

Todos los ordenadores están formados de una serie de partes o componentes físicos, como son la caja, los componentes electrónicos de su interior y todos los elementos que van conectados. Por tanto el conjunto de las partes físicas del ordador, recibe el nombre de Hardware (parte física)

Introducción

Todo ordenador debe realizar unas funciones básicas:◦ Procesamiento de la información recibida◦ Almacenamiento de datos: de forma temporal o a largo plazo◦ Transferencia de datos: dentro del ordenador o fuera de el (mundo exterior)

Estas funciones son realizadas por diversos elementos que forman parte del hardware del ordenador:◦ CPU (Unidad Central de Procesos): se encarga de procesar datos y controlar todos los procesos.

También se denomina “Microprocesador”◦ Memoria Principal: Lugar donde se almacenan los datos◦ Dispositivos de E/S: Los que llevan a cabo la transferencia de información con el exterior,

comunicándose con nosotros, otros ordenadores o máquinas◦ Buses: Cables que permiten la comunicación entre los dispositivos nombrados anteriormente

Funciones Básicas

Funciones básicas

Toda la información que procesa, almacena y transfiere un ordenador debe transitar por circuitos eléctricos. Estos circuitos eléctricos, solo admiten dos estados. Si está cerrado deja pasar la corriente y si está abierto no.

Un sistema de estas características recibe el nombre de “Sistema Binario”

La unidad mínima de información que podremos suministrar (que será un 0 o un 1) recibe el nombre de “BIT” (Binary digIT)

Otra unidad de medida es el BYTE qué es la secuencia de 8 bits

Codificación de la información

Nuestra forma de pensar, no es como la de los ordenadores, mientras ellos operan en sistema binario, nosotros operamos, normalmente, en “Sistema Decimal”.

Para expresar un carácter (por ejemplo la letra “a”) nos servimos de una tabla conocida como código ASCII (código de 8 bits), donde asignamos a cada carácter un número en sistema decimal

Codificación de la información

Codificación de la información

La tabla ASCII, no puede ser interpretada por un ordenador, porque está en sistema decimal, por lo que veremos como se pasa de un sistema a otro.

Ejemplos de clase◦ Copiar ejercicios de la pizarra

Ejercicio para casa◦ Escribe la palabra “ordenador” utilizando el

código ASCII

Codificación de la información

Intérprete de comandos MS-DOS

Para entrar en la consola o shell de windows ir a: InicioEjecutarescribir “cmd”

Comandos:◦ Cd: Permite cambiar en el nivel de carpetas, es el

acrónimo de Change Directory. Se puede escribir de varias formas◦ cd.. Sube un nivel en la jerarquía de directorios

◦ cd/ o cd\ Nos lleva al directorio raiz (normalmente c:\>)

◦ Cd [nombre directorio]: Nos cambia al directorio o carpeta que le pasamos como “nombre directorio”

Intérprete de comandos MS-DOS

Ver: este comando nos muestra la versión del Sistema Operativo

Dir: muestra el contenido del directorio de trabajo. Se puede completar con otros atributos como /p(pagina el listado de contenidos) o *.ext (lista los archivos con la extensión requerida)

Cls: Acrónimo de Clear Screen (limpiar pantalla). Limpia la información presentada por pantalla y deja la ventana sin texto

Exit: nos lleva otra vez a windows

Intérprete de comandos

1. Existen muchos más comandos para poder hacer acciones desde la consola de MS-DOS

2. Para mostrar listados de comandos basta con escribir “help”, para recibir un listado de comandos y su ayuda

Intérprete de comandos

Los comandos vistos en clase, a parte de los presentados anteriormente son:◦ Ver: versión del Sistema Operativo◦ Cd: entrar, salir de directorios (con sus modificadores)◦ Dir: hacer un listado de archivos contenidos en un directorio (con

modificadores)◦ Tree: Visualiza un árbol de directorios◦ mkdir o md: crea un directorio con el nombre especificado (por

ejemplo “mkdir hola”, crearía un directorio o carpeta con el nombre hola)◦ Copy: Hace una copia de archivos desde un origen a un destino

(copy [origen] [destino])◦ Cls: Limpia la pantalla (Clear Screen)◦ Exit: Sale de la ventana del DOS◦ Alt+Enter: Maximiza o restaura la ventana de MS-DOS

Comandos MS-DOS

¿cómo funciona la memoria? Imaginemos que vamos a la secretaría del

instituto a buscar una copia del expediente personal. Lo primero que debemos hacer es suministrar un número de registro (por ejemplo DNI), entonces la persona encargada se dirigirá a unos archivadores llenos de carpetas y sacará nuestro expediente

Tipos de memorias

La memoria de los ordenadores utiliza este mismo sistema. A cada dato o instrucción le asigna una dirección. Este número que identifica cada uno de los registros se llama dirección o posición de memoria.

El número de registros que puede almacenar una memoria, es decir, su capacidad, se mide en múltiplos de byte (KB, MB, GB, TB)

Las operaciones que pueden realizar las memorias son las de lectura y escritura de registros◦ Lectura: La memoria recibe la dirección a leer y devuelve el datos que

estaba almacenado en esa dirección◦ Escritura: La memoria recibe la dirección y el datos a guardar, y ella lo

grabará en el sitio indicado Además de la dirección y el dato, a la memoria también debe

llegar algún tipo de señal que indique el tipo de operación a desarrollar, si es de lectura o escritura

Tipos de memorias

Tipos de memorias Existen dos tipos de memorias RAM y ROM RAM: Memoria de Acceso Aleatorio (Random Access Memory). Son la memoria

principal del ordenador. En ella es posible guardar la información de manera que se pueda leer y sobrescribir en cualquier momento. El tiempo que se tarda en acceder a un registro no depende de la dirección que tenga; es decir, se va directamente a esa dirección sin pasar por las anteriores. Imaginemos por un momento una memoria que deba pasar por todas las direcciones anteriores hasta llegar a la deseada, tardaría mucho tiempo.

Esta memoria permite almacenar temporalmente programas e información. Los datos guardados en ella se pierden al salir de un programa y evidentemente al apagar el ordenador. Por ello se dice que es volátil

Ejemplos de memorias RAM

Tipos de memoria

Instalación y zócalo/slot/ranura

Tipos de memoria

Ranura para RAM en la placa base

Tipos de memoria

ROM(Memoria de Solo Lectura-Read Only Memory): En ella se guardan los datos de forma permanente y segura. Normalmente contienen información grabada por el fabricante. Al contrario que la RAM, no se borra cuando apagamos el ordenador.

Este tipo de memoria es la que se utiliza para guardar los parámetros que permiten el arranque correcto del ordenador. Piensa en que ocurriría si se borrara cada vez que lo apagamos…

Tipos de memoria

Ejemplo memoria ROM, chip insertado en la placa base

Tipos de memoria

Tenemos un pendrive de 8GB de memoria. ¿Cuántos octetos de bits puede almacenar?

¿Cuántos Bytes tiene? ¿y MB? ¿y TB?

Ejercicio Memoria

El microprocesador o CPU, es el encargado de procesar toda la información y controlar tanto el proceso como el resto de componentes del ordenador. Es el elemento más importante.

Posee tres elementos principales:◦ La unidad Central (UC): Se encarga, a través de señales eléctricas, de detectar el

estado de cada uno de los elementos del ordenador y de recibir desde la memoria las instrucciones que se van a ejecutar. Controla así el funcionamiento de la CPU y de todo el ordenador

◦ La unidad Aritmético Lógica (ALU): Contiene los circuitos que realizan operaciones aritméticas y lógicas (booleanas) y se encarga del procesamiento de las funciones que le asigna la UC

◦ El registro: Es el lugar donde se almacena temporalmente la información

El microprocesador

El microprocesador

El microprocesador

Además de los elementos anteriormente vistos, el microprocesador tiene otros que le ayudan a controlar el proceso, como: ◦ un contador: que le indica la operación que debe

realizar cuando termine la actual◦ Un secuenciador: que emitirá las señales de

control necesarias◦ Y un dispositivo encargado de asignar las

direcciones de memoria

El micro, realizar continuas visitas a la memoria principal (RAM) para buscar tanto datos como instrucciones. Este ir y venir hace que el tiempo que tarda el micro en realizar sus funciones sea mayor. Para ganar tiempo, se suele colocar una memoria entre el micro y la RAM, donde están almacenador los datos e instrucciones de uso más frecuente y las últimas utilizadas por el microprocesador. Esta memoria recibe el nombre de Memoria Caché

El microprocesador

Todas las operaciones deben hacerse de modo sincronizado, para ello el ordenador dispone de un dispositivo llamado reloj.

Ejemplo: un reloj que funciones a 500MHz envía 500.000.000 pulsos en un segundo. El tiempo que dure una operación elemental será el tiempo mínimo que tardará en responder en este caso:

1/500.000.000 = 2ns

El microprocesador

Cuanto mayor sea la frecuencia del reloj, menor será el tiempo de respuesta del microprocesador. La frecuencia del reloj sirve normalmente para clasificar los microprocesadores.

Físicamente el microprocesador es un chip que puede contener millones de transistores. Suele tener forma cuadrada y la conexión con el resto de componentes se realiza a través de unas patillas que tiene en la parte inferior. El lugar donde se incrusta el microprocesador se llama zócalo.

El microprocesador

El microprocesador

Ejercicios:◦ ¿Cuál será el tiempo mínimo de respuesta en un

ordenador que funcione a 3,06 MHz?◦ Compáralo con el del microprocesador intel i7 de 3,80

MHz (Cuántas veces es más rápido)

◦ Investiga quienes son actualmente los principales fabricantes de micriprocesadores

◦ Busca las características del último microprocesador aparecido en el mercado

El microprocesador

Son canales que permiten el transporte de la información entre la CPU, la memoria principal y los dispositivos de E/S. En comparación con el cuerpo humano sería como el sistema nervioso que conecta el cerebro con las distintas partes del cuerpo humano.

La información se transmite a través de una línea eléctrica codificada en forma de 1 y 0, pero así solo se puede transportar un bit cada vez. Para transmitir dígitos binarios de forma simultánea, los buses están compuestos por varias líneas o cables.

buses

Por el bus circula información de diversos tipos: datos, direcciones de memora y señales de control. De manera que el bus está compuesto por líneas de diferentes tipos: datos, dirección y control:◦ Líneas de datos: Se encargan de la transmisión de datos entre los diferentes

elementos del sistema. El número de líneas que posee se llama ancho de banda de bus, normalmente 8, 16, 32…◦ Líneas de dirección: transmiten direcciones hasta la memoria desde los

elementos que las generan, situados en la CPU. Su acho depende del tamaño de la memoria. También se usan para designar el dispositivo de E/S que es el origen o destino de los datos.◦ Líneas de control: por ellas circula información de diverso tipo, señales de

control y uso de las líneas de datos y direcciones por los distintos dispositivos de E/S

buses

buses

Habitualmente reciben el nombre de periféricos, pues en su mayor parte se encuentran en la parte exterior del ordenador.

Los dispositivos para poder introducir o recibir información deben estar conectados al ordenador. La transferencia de información la realizarán a través de los buses de E/S. Es posible que se tenga varios dispositivos conectados a un mismo bus

Dispositivos de E/S

Puertos de los Buses◦ Serie: utiliza una única línea para transmitir los datos. Son lentos pero muy

flexibles. Sirven para conectar ratones, módems, escáner…◦ USB (Universal Serial Bus): es un estándar que permite conectar todo tipo

de dispositivos. Tiene dos grandes ventajas:◦ Permite la conexión de los periféricos en caliente (sin necesidad de reiniciar el

ordenador para que lo reconozca)

◦ Los dispositivos conectados no precisan de tarjeta controladora

◦ Fire Wire(IEEE 1934): es muy rápido y está pensado para transferencia de vídeo y DVD

◦ Paralelo: Recibe este nombre porque puede transmitir simultáneamente los bits de datos por medio de diferentes líneas. (en desuso se utilizaba en impresoras)

◦ PCI (Peripheral Component Interconnect) Se halla en el interior del ordenador y admite gran variedad de tarjetas controladoras (SLOTS)

◦ AGP (Accelerated Graphics Port) Se suele utilizar para conectar la tarjeta gráfica

Dispositivos de E/S

Dispositivos de E/S

Comprueba en la parte trasera de tu ordenador cuántos puertos tiene y de qué tipo son

Investiga qué son los conectores IDE, SCSI y SATA y cuál es su uso principal

Ejercicios

Está formado por un conjunto de discos de aluminio recubierto de material con propiedades magnéticas. Los discos se denominan platos, y su número varía, normalmente entre 2 y 8. Se encuentran enganchados por su centro a un mismo eje que los hace rotar, siempre en el mismo sentido, impulsados por un motor a unas velocidades superiores a 7200rpm(revoluciones por minuto)

Cada plato tiene dos caras que poseen su propio cabezal de lectura/escritura. Todos los platos están unidos a un brazo que se encarga de su movimiento.

E/S el disco Duro

Cada una de las caras se divide en pistas concéntricas que se numeran desde el centro al exterior. El conjunto de pistas que tienen el mismo número se llama cilindro.

Cada pista, a su vez, se divide en sectores. En cada sector podemos escribir bloques de información de tamaño fijo, que suelen recibir el nombre de clúster.

E/S el disco Duro

E/S el disco Duro

E/S el disco duro

E/S el disco duro

Tipos de conexiones entre el disco duro y el ordenador◦ IDE: permite la conexión de hasta 4 discos duros◦ SCSI: Velocidad superior al IDE, permite conectar

más discos duros que IDE◦ SATA: es más rápido que IDE y actualmente está

más implantado que SCSI

E/S el disco duro

E/S el disco duro

El ordenador, para funcionar, necesita energía eléctrica. Todas las transmisiones las realiza a través de ella y los componentes también la necesitan. Esta energía la podemos obtener de la red eléctrica local donde esté el ordenador o bien de una batería, como en el caso de los portátiles.

El ordenador no puede usar directamente la electricidad, pues se trata de corriente alterna y de alto voltaje (220V). Los diversos componentes del ordenador trabajan con corriente continua y unos voltajs de 12, 5 y 3 voltios. El aparato que recibe la energía eléctrica y se encarga de transformarla para su uso por el ordenador se llama fuente de alimentación.

Placa Base

La fuente de alimentación se encuentra dentro de la caja. La caja o carcasa es el recubrimiento externo de parte de los componentes del ordenador. Al abrir la caja, lo primero que encontramos es un rectángulo de material plástico lleno de componentes electrónicos: es la placa base.

La placa base es fundamental en el ordenador, pues en ella se encuentran o a ella se conectan el resto de componentes del equipo.

Placa Base

Placa Base

Cuando encendemos el ordenador estamos enviando una señal para que entre en funcionamiento una parte de la placa base llamada BIOS. Se trata de un programa que está almacenado en chips de memoria tipo ROM (Read Only Memory) en el cual se guardan los parámetros de arranque del ordenador.

El recorrido que realaiza la BIOS antes de tener el ordenador preparado, es el siguiente:

Placa Base

1. Chequea la CPU2. Comprueba:

1. Funcionamiento de los periféricos2. El reloj3. La memoria Principal, momento en el que emite un pitido4. El teclado y el ratón5. El disco duro y las unidades de almacenamiento

3. Compara los datos con los almacenador en una memoria especial llamada CMOS, que, siendo de tipo RAM, se encuentra alimentada por la pila para que no se borre.

4. Si observa algún cambio con respecto a los datos guardados o algún problema, interrumpe la puesta en marcha. Si todo está correcto, carga el núcleo del sistema operativo e la memoria principal y pasa el control al sistema operativo

Placa Base

Hoy en día prácticamente todos los ordenadores están conectados entre sí y de una u otra manera comparten información a través de internet.

Hay ocasiones en las que es fundamental compartir recursos para abaratar costes: por ejemplo: una impresora en una oficina.

Se llamada RED a un conjunto de ordenadores que están conectados entre sí de manera que puedan compartir información y recursos

Tipos de Redes

Si tenemos en cuenta el número de equipos conectados y la distancia a la que se encuentran unos de otros, se pueden distinguir tres tipos de redes:◦ Redes de área local (LAN): Se trata de redes pequeñas, donde

los equipos están próximos, y que, básicamente, comparten información y recursos (impresoras, discos duros, escáner,…)◦ Redes de área metropolitana (MAN) Es más grande que una LAN.

En ellas se comparte más información y la distancia de separación a cubrir es mayor.◦ Red Extendida (WAN) La red se extiende por una gran zona

geográfica. Por ejemplo podría ser una red entre ciudades. El conjunto de todas las redes LAN y MAN forman una WAN. La red WAN más conocida es internet, que se extiende por todo el planeta

Tipos de redes

Las redes pueden ser privadas (la de un banco) o de uso público (internet). En ambos casos es necesario un protocolo: conjunto de normas que gobiernan la transmisión de información y el acceso de los equipos a los dispositivos de Entrada y Salida compartidos en la red.

El protocolo más utilizado se diseñó especialmente para internet, pero puede ser usado en una red Local. Se llama TCP/IP. Por un lado establece unas normas de uso común y por otro asigna a cada equipo unas direcciones únicas que los identifican llamadas direcciones IP o simplemente IP

Tipos de redes

Los componentes básicos de una red son:◦ Servidor: Es un ordenador que gestiona el sistema de

archivos de la red y los dispositivos de E/S compartidos con el resto de los equipos◦ Terminal o cliente: Es el nombre que reciben el resto de

los equipos conectados a la red◦ Tarjeta de red: Es la encargada de que la información y

las órdenes que van a viajar entre los distintos equipos sean entendidas por todos y se realicen correctamente.◦ Cableado: Se encarga de la conexión física de los

equipos: es decir, une la tarjeta con el servidor y otros dispositivos de conexión. Los principales son:

Tipos de Redes

Tipos de redes Par trenzado (denominado UTP): Similar al utilizado en las

líneas telefónicas. Son ocho hilos de cobre que van trenzados de dos en dos. Se terminan en una clavija RJ45. Permiten velocidades de transferencia de 10-100 Mbps

Coaxial:Similar al empleado en las antenas de televisión. Velocidad de transferencia hasta 1Gbps

Fibra óptica: Permite la transferencia a gran velocidad (hasta 2Gbps)

También se puede transmitir sin usar cables mediante tecnología WIFI. Se realiza mediante tarjetas especiales: Su velocidad de transferencia está entorno a los 100Mbps

Tipos de redes La forma en la que se conectan los equipos de una red

recibe el nombre de topología de red: BUS: Todos los equipos se conectan por un único medio

de comunicación, el bus, a un cable central Anillo: Los ordenadores se sitúan de forma similar a la del

BUS, pero con el cable cerrado Estrella: Todos los equipos se conectan a un dispositivo

central que puede ser un servidor o un concentrador o hub, que se encarga de la distribución de la información evitando la colisión de los datos.

Tipos de redes

Una red que funcione con la tecnología de internet, pero aplicándola al ámbito de una organización para su uso exclusivo interno, se suele llamar Intranet, independientemente de su tamaño y topología.

Dependiendo del tamaño de la red, el tráfico de datos puede ser muy intenso y su gestión complicada. El dispositivo que gestiona el tráfico entre los equipos de las LAN que componen la intranet se llama router.

El router examina el contenido de los datos y procede al envío al destinatario utilizando el camino más corto y rápido posible o descarta el envío si el usuario no está autorizado. También gestiona la salida a internet de los equipos de la intranet.

Tipos de redes

Tipos de redes Para evitar la entrada de usuarios no autorizados, es

necesario tener instalado un cortafuegos (firewall), que es un programa encargado de separar redes de comunicación de datos, efectuando un control sobre el tráfico de información existente entre ellas.

En las redes LAN pequeñas que utilizan la tecnología de internet, el papel del router lo realiza el servidor a través de un programa software que recibe el nombre de proxy, existiendo un proxy servidor y un proxy cliente para las estaciones

Tipos de redes (Switch y Hub)

Switch◦ Interconecta redes de

computadoras◦ Cuando recibe una

trama, la filtra y la envía al terminal destino (no la envía a todos)◦ Gestiona de una manera

eficiente el envío de tramas

Hub(concentrador)◦ Cuando recibe una

trama, la repite al resto de ordenadores que tenga conectado, aunque no vaya dirigida a ellos◦ Genera tráfico no

necesario◦ Ralentiza el

funcionamiento de la red

Tipos de redes

Tipos de redes