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Ing-Mae. Mario Alberto Valle | Informática I |UNIDAD II HARDWARED
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UNIDAD II: "FUNCIONAMIENTO DEL HARDWARE DE LA COMPUTADORA” Objetivo de la Unidad: Que los estudiantes sean capaces de identificar los componentes internos y externos de una computadora, así como también los factores que ayudan a la velocidad de procesamiento, para tener un criterio técnico al momento de adquirir una computadora.
Objetivos Específicos: Que los estudiantes sean capaces de: Describir la función de la unidad del sistema Identificar los componentes internos de una computadora. Describir el funcionamiento de los principales componentes internos de un computador Identificar los factores que afectan el procesamiento en un computador. Clasificar los dispositivos Describir la función de cada uno de los tipos de dispositivos.
COMPETENCIAS Y VALORES. Elementos de competencia: -
Identificar componentes internos y externos de una computadora Investigar en varias fuentes tecnológicas Trabajar en grupo
Valores a desarrollar: -
Innovación permanente. Responsabilidad y pensamiento positivo.
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Contenido 2.1
UNIDAD DEL SISTEMA. ........................................................................................................... 4
QUE ES UNA COMPUTADORA .................................................................................................................. 4
ARQUITECTURA DE LA COMPUTADORA. ................................................................................................... 5 Los componentes de una computadora ......................................................................................... 5 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE USAR COMPUTADORAS. .................................................................................. 7 VENTAJAS ....................................................................................................................................... 7 DESVENTAJAS .................................................................................................................................. 7 COMPONENTES INTERNOS DE UN COMPUTADOR ...................................................................................... 9 UNIDAD DEL SISTEMA: ........................................................................................................................ 10 2.2
Componentes Internos de un Computador......................................................................... 12
LA TARJETA MADRE O PLACA BASE ........................................................................................................ 12 COMPONENTES DE LA PLACA BASE O TARJETA MADRE ................................................................ 13 ¿Tipos de microprocesadores? ........................................................................................................ 16 Microprocesador: .......................................................................................................................... 16 Partes de un microprocesador ...................................................................................................... 17 TIPOS DE BUSES: ........................................................................................................................... 18 2.3 Tipos Memorias ....................................................................................................................... 19 Memoria RAM (volátil) .................................................................................................................. 19 Memoria ROM (no volátil) ............................................................................................................ 19 DDR SDRAM................................................................................................................................... 20 DDR2:............................................................................................................................................. 20 DDR3:............................................................................................................................................. 20 Memoria Caché (no volátil). .......................................................................................................... 20 Memoria Virtual: (no volátil). ........................................................................................................ 21 Memoria FLASH (no volátil). ......................................................................................................... 22 2.4 Factores que afectan la velocidad de procesamiento............................................................. 23 2.5 Dispositivos del Hardware....................................................................................................... 25
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2.1
UNIDAD DEL SISTEMA.
El Hardware: son todos los componentes y dispositivos físicos y tangibles que forman una computadora como la CPU o la placa madre, mientras que el Software es el equipamiento lógico e intangible como los programas y datos que almacena la computadora
El Hardware Básico: son las piezas fundamentales e imprescindibles para que la computadora funcione como son: Placa madre, procesador, memoria, etc.
El Hardware Complementario: son todos aquellos dispositivos adicionales no esenciales como pueden ser: impresora, escáner, cámara de vídeo digital, webcam, etc.
QUE ES UNA COMPUTADORA
Es una máquina capaz de aceptar datos (letras, números, símbolos) a través de un dispositivo de entrada (por ejemplo: teclado, ratón, entre otros), para procesar los mismos automáticamente bajo el control de un programa previamente almacenado, y proporcionar la información resultante a través de un dispositivo de salida (por ejemplo: monitor, impresora, entre otros).
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ARQUITECTURA DE LA COMPUTADORA. Los componentes de una computadora Una
computadora
está
formada
por
muchos
componentes
eléctricos,
electrónicos y mecánicos conocidos como “Hardware”. Estos componentes incluyen dispositivos de entrada, dispositivos de salida, la unidad principal o "chasis" de la computadora, dispositivos de almacenamiento y dispositivos de comunicaciones.
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El procesador es un circuito integrado diseñado para procesar instrucciones. Podría ser considerado el componente mas importante de una computadora, así como quizá ser uno de los componentes más caros.
La memoria es donde el computador guarda los datos que está utilizando en el momento presente. El almacenamiento es considerado temporal por que los datos y programas permanecen en ella mientras que la computadora este encendida o no sea reiniciada.
Las tarjetas de expansión Es una serie de circuitos, chips y puertos integrados en una placa plástica, la cuál cuenta con un conector lineal diseñado para ser insertado dentro de una ranura
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Fuente de Poder: es un dispositivo consiste en transformar la corriente para suministrar la cantidad voltaje necesario que los dispositivos requieren,
El Disco Duro es un dispositivo magnĂŠtico que almacena todos los programas y datos de la computadora.
Las tarjetas Madre es una tarjeta de circuito impreso que permite la integraciĂłn de todos los componentes de una computadora.
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VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE USAR COMPUTADORAS. Como sociedad hemos encontrado muchos beneficios al usar las computadoras. Tanto en los negocios como en el hogar. Típicamente se puede definir a un usuario como aquel que se comunica con una computadora o utiliza la información que ésta genera.
VENTAJAS Velocidad. Cuando los datos, instrucciones e información fluyen a lo largo de los circuitos electrónicos en una computadora, viajan a velocidades sorprendentemente rápidas. Muchas computadoras procesan billones o trillones de operaciones en un solo segundo. El procesamiento involucra realizar cálculos como: sumar, restar, ordenar, organizar, desplegar imágenes, grabar archivos de audio, tocar música o mostrar programas de vídeo. Almacenamiento. Una computadora puede transferir datos rápidamente de un medio de almacenamiento a la memoria, procesarla y después volver a almacenarla para un uso posterior. Muchas computadoras almacenan enormes cantidades de datos y hacen que estos datos estén disponibles para procesamiento en cualquier momento que sean necesarios. Comunicaciones. La mayoría de las computadoras hoy día se pueden comunicar con otras computadoras, con frecuencia de manera inalámbrica. Las computadoras que tienen esta capacidad pueden compartir cualquiera de las cuatro operaciones del ciclo de procesamiento –entrada, procesamiento, salida y almacenamiento.
DESVENTAJAS Violación de la privacidad. Hoy día con el uso intensivo de las computadoras es más común almacenar en la computadora casi cualquier evento de nuestra vida diaria, tal como: registros médicos, declaraciones anuales, fotos familiares, etc. En muchos casos en donde la información personal y confidencial no fue protegida de forma correcta algunos individuos han encontrado violada su seguridad y sus identidades robadas.
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Impacto en la fuerza laboral. Aunque las computadoras han ayudado a mejorar la productividad de muchas maneras y creado una industria con cientos de nuevos trabajos, las habilidades de muchos empleados han sido reemplazadas por las computadoras. Por lo tanto, es vital que los trabajadores se mantengan actualizados. Otro impacto en la fuerza laboral es que algunas compañías están subcontratando trabajos en otros países en lugar de mantener estas plazas de trabajo en su propio país. Riesgos de salud. El uso prolongado e inapropiado de la computadora puede provocar lesiones o problemas en las articulaciones. Los usuarios de las computadoras deben protegerse siguiendo recomendaciones básicas como: contar con un espacio cómodo para el desarrollo del trabajo, una buena postura mientras se está trabajando con la computadora e incluir recesos. Otro tipo de riesgos tiene que ver con la adicción que se puede tener con las computadoras, cuando alguien por ejemplo se obsesiona con el uso de la misma.
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COMPONENTES INTERNOS DE UN COMPUTADOR Una computadora o computador (del latín computare -calcular-), también denominada ordenador, es una máquina electrónica que recibe y procesa datos para convertirlos en información útil. La computadora está integrada por varios dispositivos: la placa madre, el microprocesador, la memoria (ROM y RAM), unidades de almacenamiento (discos rígidos, disquete, CD, DVD), los puertos y la fuente de energía.
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UNIDAD DEL SISTEMA: La
unidad
del
sistema
llamada
también gabinetes o case, son cajones generalmente de metal y/o plástico cuyo contenido no es visible, pero en su exterior se muestran diferentes conectores que permiten acceder a las partes físicas que se encuentran dentro de ellos. Por su forma física, los gabinetes pueden ser horizontales, conocidos como de escritorio o desktop, (ver fig.2.2) o verticales, conocidos como torres (ver fig.2.3).
Fig.2.3 Desktop
Al visualizar la unidad de sistema podemos observar en la parte frontal los siguientes elementos.
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El gabinete tipo ATX es el más reciente y entre sus principales características está el estándar de la posición y el color de la conexión de dispositivos, como: monitor (se encuentra integrado en la tarjeta madre), teclado, mouse, puertos USB3 (Universal Serial Bus), puertos paralelos para impresoras, puertos seriales, audio y juegos. Además, los gabinetes ATX tienen mayores prestaciones, por ejemplo el apagado automático de la computadora después de cerrar el sistema operativo, entre otras. Como se menciona anteriormente en la unidad de sistema se albergan los componentes internos de la computadora, como lo es la placa base, llamada también tarjeta madre o motherboart.
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2.2
Componentes Internos de un Computador.
LA TARJETA MADRE O PLACA BASE Tarjeta Madre: Es el "corazón" del PC; controla los recursos del sistema, los componentes esenciales, como la CPU, y toda la memoria del sistema. Acepta dispositivos de ampliación, como tarjetas de sonido o de red, y módems. La tarjeta madre o motherboar: es, el elemento principal de todo computador se puede decir que es un circuito impreso sobre el cual se montan y acoplan los zócalos, ranuras, circuitos, pastillas y componentes electrónicos necesarios para el funcionamiento de la computadora.
Una placa base moderna y típica ofrece un aspecto similar al siguiente:
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COMPONENTES DE LA PLACA BASE O TARJETA MADRE Conector de alimentación: proporciona a la placa base los diferentes voltajes e intensidades necesarios para su funcionamiento. El zócalo de CPU (socket) es un receptáculo que recibe el microprocesador y lo conecta con el resto de componentes a través de la placa base.
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La CMOS: una pequeña memoria que preserva cierta información importante (como la configuración del equipo, fecha y hora), mientras el equipo no está alimentado por electricidad. La pila de la CMOS: proporciona la electricidad necesaria para operar el circuito constantemente y que éste último no se apague perdiendo la serie de configuraciones guardadas. La BIOS: un programa registrado en una memoria no volátil (antiguamente en memorias ROM, pero desde hace tiempo se emplean memorias flash). Este programa es específico de la placa base y se encarga de la interfaz de bajo nivel entre el microprocesador y algunos periféricos. Los puertos PS2 para conectar el teclado o el ratón, estas interfaces tienden a desaparecer a favor del USB Los puertos serie, por ejemplo para conectar dispositivos antiguos. Los puertos paralelos, por ejemplo para la conexión de antiguas impresoras. Los puertos USB (en inglés Universal Serial Bus), por ejemplo para conectar periféricos recientes. Los conectores RJ45, para conectarse a una red informática Una ranura de expansión: (también llamada slot de expansión)es un elemento de la placa base de un ordenador que permite conectar a ésta una tarjeta adicional o de expansión, la cual suele realizar funciones de control de dispositivos
periféricos adicionales,
tales
como monitores, impresoras o
unidades de disco.
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Las
ranuras PCIe (PCI-Express) nacen en 2004
como
respuesta
a
la
necesidad de un bus más rápido que los PCI o los AGP (para gráficas en este caso). Su empleo más conocido es precisamente éste, el de slot para tarjetas gráficas (en su variante PCIe x16), pero no es la única versión que hay de este puerto, ha desbancado prácticamente al puerto AGP en tarjetas gráficas.
Serial
ATA o
SATA
es
una
interfaz
de
transferencia de datos entre la placa base y algunos dispositivos de almacenamiento, como puede ser el disco
duro,
lectores
y
re
grabadores
de
CD/DVD/BR
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¿Tipos de microprocesadores? Microprocesador: Un microprocesador es el cerebro del ordenador. Es un conjunto de circuitos electrónicos altamente integrado, fabricado en un trozo de silicio cuyo interior existen miles de elementos llamados transistores y ordenados de manera que forman puertas lógicas. El microprocesador también es conocido como CPU (central processing unit) unidad central de procesamiento. Está compuesto por una unidad de control y una unidad aritmético-lógica; la primera se encarga de administrar el flujo de información, mientras que la segunda ejecuta los cálculos matemáticos y las operaciones lógicas.
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Unidad de control: La unidad de control (UC) se encarga
de administrar
todos los recursos de la computadora, controlando y dirigiendo la información a las distintas unidades en el momento adecuado mientras el procesador ejecuta cada una de las instrucciones de un programa. Unidad
aritmética
-
lógica:
Es la unidad encargada de realizar las
operaciones elementales de tipo numérico y lógico. Para comunicarse con otras unidades hace uso del bus de datos. VELOCIDAD INTERNA: La velocidad a la que funciona el microprocesador internamente. VELOCIDAD EXTERNA o Bus: La velocidad a la que se comunican el micro y la placa Base, típicamente a 33, 60, 66, 100 ó 133 MHz.
Partes de un microprocesador
Encapsulado Es lo que rodea a la oblea de silicio en sí, para darle consistencia, impedir su deterioro
Memoria Cache Una memoria ultrarrápida que sirve al microprocesador para tener a mano ciertos datos que previsiblemente serán utilizados en las siguientes operaciones sin tener que acudir a la memoria RAM, reduciendo el tiempo de espera
Coprocesador Matemático Parte del microprocesador especializada en esa clase de cálculos matemáticos
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TIPOS DE BUSES:
Los buses son los canales de datos que interconectan los componentes de la PC. Algunos están diseñados para transferencias pequeñas, y otros para transferencias mayores.
BUS
DE DIRECCIONES: mueve los datos entre los dispositivos del
hardware: de Entrada como el Teclado, el Escáner, el Ratón, etc.; de salida como la Impresora, el Monitor o la tarjeta de Sonido; y de Almacenamiento como el Disco Duro, el lector de tarjetas.
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BUS
DE DATOS: El Bus de Datos trabaja en conjunción con el Bus de
Direcciones para transportar los datos a través del computador. El tamaño del Bus de Datos puede ser de 16, 32 o 64 bits.
BUS
DE CONTROL: El Bus de Control transporta señales de estado de
las operaciones efectuadas por el CPU con las demás unidades.
2.3 Tipos Memorias En
informática,
dispositivo
basado
en
circuitos
que
posibilitan
el
almacenamiento limitado de información y su posterior recuperación. Las memorias suelen ser de rápido acceso, y pueden ser volátiles o no volátiles. La clasificación principal de memorias son RAM y ROM. Estas memorias son utilizadas para almacenamiento primario.
Memoria RAM (volátil) (random access memory(acrónimo en inglés de random access memory, o memoria de acceso aleatorio) es la memoria desde donde el procesador recibe instrucciones, y también donde el procesador guarda los datos que esté utilizando en el momento actual.
Físicamente, está formada por conjuntos de chips o módulos de chips conectados a la placa base. Es una memoria de tipo volátil, ya que los datos que alberga desaparecen al ser desconectada de la fuente de energía
Memoria ROM (no volátil) (read only memory): (acrónimo en inglés de readonly memory, o memoria de sólo lectura), es un medio de almacenamiento utilizado en ordenadores y dispositivos electrónicos, que permite solo la lectura de la información y no su escritura, independientemente de la presencia o no de una fuente de energía.
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DDR SDRAM: Los módulos DDR (Double Data Rate SDRAM) son una evolución de los módulos SDR. Se trata de módulos del tipo DIMM, de 184 contactos y 64 bits, con una velocidad de bus de memoria de entre 100MHz y 200MHz
DDR2: Los módulos DDR2 SDRAM son una evolución de los módulos DDR SDRAM. Se trata de módulos del tipo DIMM con 240 contactos y 64 bits. Tienen unas velocidades de bus de memoria real de entre 100MHz y 266MHz, aunque los primeros no se comercializaron.
DDR3: Este tipo de memorias ya han empezado a comercializarse, y están llamadas a sustituir a las DDR2.
Memoria Caché (no volátil). La memoria caché es una clase de memoria
RAM
estática
(SRAM)
de
acceso aleatorio y alta velocidad, situada entre el CPU y la RAM; se presenta de forma temporal y automática para el usuario, que proporciona acceso rápido a los datos de uso más frecuente.
¿Cuál es la función de la memoria caché?: Se trata de un tipo de memoria muy rápida que se utiliza de puente entre el microprocesador y la memoria principal o RAM, de tal forma que los datos más utilizados
puedan
encontrarse
antes,
acelerando
el
rendimiento
del
computador.
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Memoria Virtual: (no volátil). Es una técnica de administración de la memoria real que permite al sistema operativo brindarle al software de usuario y a sí mismo un espacio de direcciones mayor que la memoria real o física.
Memoria Virtual: Para que un programa pueda ejecutarse, debe encontrarse en la memoria principal. Puede darse el caso que el programa sea mayor que el de la memoria principal. En estos casos se utiliza la técnica llamada memoria virtual, que consiste en guardar los programas y sus datos en la memoria masiva y mantener en la memoria principal únicamente la parte de ellos que esta implicada en ese momento en la ejecución. Sin embargo, esta memoria virtual tiene varios inconvenientes; el principal es su velocidad, ya que es muchísimo más lenta que la RAM. Mientras la velocidad de acceso a la RAM se mide en nanosegundos (ns, la 0,000000001 parte de un segundo), la de los discos duros se mide en milisegundos; es decir, que se tarda casi un millón de veces más en acceder a un dato que encuentra en el disco duro que a uno de la RAM.
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Memoria FLASH (no volátil). Tipo de memoria no volátil que suele ser usadas en celulares, cámaras digitales, PDAs, reproductores portátiles, etc. Pueden borrarse y reescribirse
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2.4 Factores que afectan la velocidad de procesamiento. El diseño de una CPU determina su velocidad básica, pero otros factores pueden hacer que los chips que han sido diseñados para cierta velocidad funcionen aún más rápidos. Algunos de estos factores ya fueron vistos, por ejemplo la memoria RAM, memoria caché, en este tema, veremos de qué manera otros factores (por ejemplo los registros del CPU, el bus de datos y la velocidad del reloj) afectan la velocidad de la computadora. La figura 2.12 muestra la forma en que pueden estar colocados estos elementos en la tarjeta madre de una computadora.
Factores
que
afectan
la
velocidad
de
procesamiento
de
un
ordenador:
Memoria
RAM
Memoria
caché
Tamaño Reloj
del registro
del sistema
Buses Ing-Mae. Mario Alberto Valle | Informática I |UNIDAD II HARDWARED
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¿Qué hace rápida a un ordenador?
Reducción
de
la distancia entre los transistores que conforman el
chip de la CPU.
Otros
componentes:
Memoria
RAM
Memoria
Caché
Tamaño
del registro
Reloj
del sistema
Buses
(datos y direcciones)
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2.5 Dispositivos del Hardware.
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Video Partes Internas del PC
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