elemento0s del hadware # 2

Hardware

Hardware típico de una computadora personal.
1. Monitor
2. Placa base
3. CPU
4. Memoria RAM
5. Tarjeta de expansión
6. Fuente de alimentación
7. Unidad de disco óptico
8. Disco duro, Unidad de estado sólido
9. Teclado
10. Ratón/Mouse

Hardware corresponde a todas las partes tangibles de un sistema informático: sus componentes eléctricos, electrónicos, electromecánicos y mecánicos;¹ sus cables, gabinetes o cajas,periféricos de todo tipo y cualquier otro elemento físico involucrado; contrariamente, el soporte lógico es intangible y es llamado software. El término es propio del idioma inglés (literalmente traducido: partes duras), su traducción al español no tiene un significado acorde, por tal motivo se la ha adoptado tal cual es y suena; la Real Academia Española lo define como «Conjunto de los componentes que integran la parte material de una computadora».² El término, aunque es lo más común, no solamente se aplica a una computadora tal como se la conoce, ya que, por ejemplo, un robot, un teléfono móvil, una cámara fotográfica o un reproductor multimedia también poseen hardware (y software), por lo que es más correcto el uso de sistema informático.^3 4

El término hardware tampoco correspondería a un sinónimo exacto de«componentes informáticos», ya que esta última definición se suele limitar exclusivamente a las piezas y elementos internos, independientemente de los periféricos.

La historia del hardware del computador se puede clasificar en cuatro generaciones, cada una caracterizada por un cambio tecnológico de importancia. Este hardware se puede clasificar en: básico, el estrictamente necesario para el funcionamiento normal del equipo; y complementario, el que realiza funciones específicas.

Un sistema informático se compone de una unidad central de procesamiento(CPU), encargada de procesar los datos, uno o varios periféricos de entrada, los que permiten el ingreso de la información y uno o varios periféricos de salida, los que posibilitan dar salida (normalmente en forma visual o auditiva) a losdatos procesados.

Tecnologías y avances

• 1ª generación: Con tubos de vacío, tubos de vidrio del tamaño de una bombilla que albergaban circuitos eléctricos. Estas máquinas eran muy grandes caras y de difícil operación.
• 2ª generación: con transistores. Máquinas más pequeñas, confiables y económicas.
• 3ª generación: Con la tecnología que permitió empaquetar cientos de transistores en un circuito integrado de un chip de silicio.
• 4ª generación: con el microprocesador, que es un computador completo empaquetado en un solo chip de silicio.
• Tarjeta madre de PC
  Una tarjeta madre es una tarjeta de circuito impreso usada en una computadora personal. Esta es también conocida como la tarjeta principal. El termino "tarjeta principal" es también usado para la tarjeta de circuito principal en otros dispositivos electrónicos. El resto de este artículo discute la muy llamada "PC compatible IBM" tarjeta madre.
  Como cualquier otro sistema de computo, toda la circuitería básica y componentes requeridos para una PC para funcionar se monta cualquiera directamente en la tarjeta madre o en una tarjeta de expansión  enchufada en una ranura de expansión de la tarjeta madre. Una tarjeta madre de PC permite la unión de la CPU, tarjeta de gráficos, tarjeta de sonido, controlador de IDE/ATA/Serial ATA de disco duro, memoria (RAM), y caso todos los otros dispositivos en un sistema de computo. Contiene el chipset, que controla el funcionamiento de el CPU, las ranuras de expansión PCI, ISA y AGP, y (usualmente) los controladores de IDE/ATA también. La mayoría de los dispositivos que pueden unirse a una tarjeta madre son unidos via uno o mas ranuras de expansión o enchufes.
  
  USB
  Que es…
  USB Universal Serial Bus es una interfase plug&play entre la PC y ciertos dispositivos tales como teclados, mouses, scanner, impresoras, módems, placas de sonido, camaras,etc) .
  Una característica importante es que permite a los dispositivos trabajar a velocidades mayores, en promedio a unos 12 Mbps, esto es más o menos de 3 a 5 veces más rápido que un dispositivo de puerto paralelo y de 20 a 40 veces más rápido que un dispositivo de puerto serial.
  Como Funciona
  Trabaja como interfaz para transmisión de datos y distribución de energía, que ha sido introducida en el mercado de PC´s y periféricos para mejorar las lentas interfaces serie (RS-232) y paralelo. Esta interfaz de 4 hilos, 12 Mbps y "plug and play", distribuye 5V para alimentación, transmite datos y está siendo adoptada rápidamente por la industria informática.
  Es un bus basado en el paso de un testigo, semejante a otros buses como los de las redes locales en anillo con paso de testigo y las redes FDDI . El controlador USB distribuye testigos por el bus . El dispositivo cuya dirección coincide con la que porta el testigo responde aceptando o enviando datos al controlador . Este también gestiona la distribución de energía a los periféricos que lo requieran .
  Emplea una topología de estrellas apiladas que permite el funcionamiento simultáneo de 127 dispositivos a la vez . En la raíz o vértice de las capas, está el controlador anfitrión o host que controla todo el tráfico que circula por el bus . Esta topología permite a muchos dispositivos conectarse a un único bus lógico sin que los dispositivos que se encuentran más abajo en la pirámide sufran retardo . A diferencia de otras arquitecturas, USB no es un bus dealmacenamiento y envío, de forma que no se produce retardo en el envío de un paquete de datos hacia capas inferiores .
  El sistema de bus serie universal USB consta de tres componentes:
  • Controlador
  • Hubs o Concentradores
  • Periféricos
  • EL BIOS
    El Firmware de la PC
    El sistema operativo actúa como interfase entre los programas en ejecución y los recursos de hardware de la PC, proveyendo además suadministración.
    No obstante, existe un escalón más bajo aun de software, que permite al operativo y a programas entenderse con los dispositivos de hardware. Se trata del BIOS (Basic Input Output System).
    El BIOS consiste, hablando mas propiamente, en firmware, es decir, software grabado en una memoria no volátil y de solo lectura (ROM). Habitualmente se trata de una PROM o EPROM, en la que se ha grabado el software necesario para garantizar el arranque (start up) del equipo, la carga del operativo y la provisión de "servicios" para la operación de periféricos.
    Desde el punto de vista físico, el BIOS reside en una o dos PROMs, normalmente identificadas con el copyright y la versión del Firmware contenido. Considerado como memoria (de sólo lectura), el BIOS se encuentra mapeado en el segmento F000h. Es posible programar algunos equipos para que copien el código de la ROM a algún área de RAM, y ejecuten el BIOS desde allí, con la ventaja de un mejor tiempo de acceso.
    El reemplazo del BIOS
    El reemplazo del BIOS, sea por mejoramiento (upgrade), o para sustituir una versión defectuosa requiere un poco mas de paciencia y cuidado.
    El primer paso es obtener el BIOS adecuado, teniendo en cuenta en la elección las características del equipo y la proveniencia y confiabilidad del Firmware. En definitiva, el BIOS a instalar dependerá del motherboard.
    Como hasta no haber probado con el equipo en funcionamiento no se tendrá seguridad de que la sustitución fue exitosa, se recomienda manejar con cuidado el chip original.
    La EPROM de BIOS se reconoce fácilmente en el motherboard por estar etiquetada por el fabricante, aunque se debe ser precavido pues el equipo puede contener dispositivos parecidos, como EPROM de controlador de teclado.
    Una vez identificado el o los chips, se puede proceder al cambio. Cuando son dos, están identificados como HIGH o EVEN y LOW u ODD. Esto se refiere a que los bytes de dirección par e impar se almacenan en chips separados. Además debe siempre observarse la muesca de orientación.

    Tipos de memoria RAM

    Existen y han existido muchos tipos de memorias RAM,
    Para nombrar una memoria, hay que distinguir entre: soporte y características.
    SIMMs y DIMMs
    Se trata de la forma en que se juntan los chips de memoria, del tipo que sean, para conectarse a la placa base del ordenador. Son unas plaquitas alargadas con conectores en un extremo; al conjunto se le llama módulo.
    El número de conectores depende del bus de datos del microprocesador, que más que un autobús es la carretera por la que van los datos; el número de carriles de dicha carretera representaría el número de bits de información que puede manejar cada vez.
    SIMMs: Single In-line Memory Module, con 30 ó 72 contactos. Los de 30 contactos pueden manejar 8 bits cada vez, por lo que en un 386 ó 486, que tiene un bus de datos de 32 bits, necesitamos usarlos de 4 en 4 módulos iguales. Miden unos 8,5 cm (30 c.) ó 10,5 cm (72 c.) y sus zócalos suelen ser decolor blanco.
    Los SIMMs de 72 contactos, más modernos, manejan 32 bits, por lo que se usan de 1 en 1 en los 486; en los Pentium se haría de 2 en 2 módulos (iguales), porque el bus de datos de los Pentium es el doble de grande (64 bits).
    DIMMs: más alargados (unos 13 cm), con 168 contactos y en zócalos generalmente negros; llevan dos muescas para facilitar su correcta colocación. Pueden manejar 64 bits de una vez, por lo que pueden usarse de 1 en 1 en los Pentium, K6 y superiores. Existen para voltaje estándar (5 voltios) o reducido (3.3 V).

    Memoria CACHE

    §1  Sinopsis
    Aunque de origen inglés [4], la palabra cache ha tomado carta de naturaleza en Español (no se si los académicos se habrán enterado de ello, por si acaso, la españolizamos añadiéndole un acento).  Utilizada en informática significa memoria temporal; generalmente de existencia oculta y automática para el usuario, que proporciona acceso rápido a los datos de uso más frecuente o previsible.  Por ejemplo, el "Caché" de disco es un área de memoria donde el Sistema transfiere los datos que supuestamente serán accedidos de inmediato.  Si leemos un "cluster" [1] el sistema puede disponer en esta memoria "cache" los clusters que siguen en la estructura lógica, de forma que, si seguimos efectuando lecturas, lo más probable es que los próximos datos estén ya en memoria y puedan ser accedidos de forma inmediata [2].
    La utilización de este tipo de memorias no es sino la generalización de un principio de uso común en la vida diaria; poner más a mano las cosas de uso más frecuente.  Se basa en dos suposiciones que generalmente resultan ciertas:
    • Los ordenadores tienden a utilizar las mismas instrucciones y (en menor medida), los mismos datos repetidamente.
    • La información necesitada se encuentra almacenada de forma adyacente, o cuando menos muy cercana, en memoria o disco.
    §2  Tipos de cache
    Desde el punto de vista del hardware, existen dos tipos de memoria cache; interna y externa.  La primera, denominada también cache primaria,caché de nivel 1 o simplemente caché L1 (Level one) La segunda se conoce también como cache secundaria, cache de nivel 2 o cache L2 
    Desde el punto de vista funcional, existen cachés específicas de algunos dispositivos, por ejemplo, de disco. También se distingue entre caché de lecturay de escritura.
    §2.1  Caché interna
    Es una innovación relativamente reciente [3]; en realidad son dos, cada una con una misión específica:  Una para datos y otra para instrucciones.  Están incluidas en el procesador junto con su circuitería de control, lo que significa tres cosas:  comparativamente es muy cara; extremadamente rápida, y limitada en tamaño (en cada una de las cachés internas, los 386 tenían 8 KB; el 486 DX4 16 KB, y los primeros Pentium 8 KB).  Como puede suponerse, su velocidad de acceso es comparable a la de los registros, es decir, centenares de veces más rápida que la RAM.
    §2.2  Caché externa
    Es más antigua que la interna, dado que hasta fecha "relativamente" reciente estas últimas eran impracticables.   Es una memoria de acceso rápido incluida en la placa base, que dispone de su propio bus y controlador independiente que intercepta las llamadas a memoria antes que sean enviadas a la RAM ( H2.2  Buses locales).
    
    
     Las SDRAM normales tienen 168 contactos, los primeros módulos se comercializaban a 66MHz de velocidad, luego surgieron los de 100 y 133MHz, que son prácticamente los únicos que se emplean en SDRAM, actualmente sólo se encuentran fácilmente los SDRAM de 133MHz.
    SDRAM: Sincronic-RAM. Funciona de manera sincronizada con la velocidad de la placa (de 50 a 66 MHz), para lo que debe ser rapidísima, de unos 25 a 10 ns. Sólo se presenta en forma de DIMMs de 168 contactos; es usada en los Pentium II de menos de 350 MHz y en los Celeron.
    Clasificación por la ubicación del hardware
    
    * Periféricos (componentes externos): dispositivos externos a la computadora. Ver periférico
    * Componentes internos: dispositivos que son internos al gabinete de la computadora
    * Puertos: conectan los periféricos con los componentes internos
    
    Clasificación por el flujo de información del hardware
    
    * Periféricos de salida: monitor, impresora, etc.
    * Periféricos de entrada: teclado, mouse, etc.
    * Periféricos/dispositivos de almacenamiento: disco duro, memorias, etc.
    * Periféricos de comunicación: módem, puertos, etc.
    * Dispositivos de procesamiento: CPU, microprocesador, placa madre, etc.