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Apuntes de Hardware - Programación: Prof. Javierinsky

Arquitectura del Computador Se refiere al modelo, como está formada y distribuida todas las partes de una computadora, que permite determinar las posibilidades de que un sistema informático, con una determinada configuración, pueda realizar las operaciones para las que se va a utilizar.

Esquema de Von Neumann

ARQUITECTURA DEL HARDWARE. Es el conjunto de dispositivos físicos que hacen posible el funcionamiento de un computador, éste abarca todos los componentes eléctricos y mecánicos que permiten llevar a cabo en una computadora, el almacenamiento y procesamiento de información. Componentes de un Computador: 1. Fuente de alimentación Una fuente de alimentación proporciona la tensión necesaria para alimentar los circuitos electrónicos que conforman el PC.

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Tiene voltajes de:

Conectores de la fuente de poder:

2. Case o Gabinete.

Apuntes de Hardware - Programación: Prof. Javierinsky El Gabinete o chasis de la computadora, es una estructura metálica, plástico o aluminio, encargada de contener y proteger, todos los componentes de hardware del ordenador, como ser la fuente de alimentación, el disco duro, la placa madre y la grabadora de DVD entre otros. También se encuentra los botones de encendido, apagado, reset, sistema de refrigeración, conectores de USB y otros. A demás casi todas vienen acompañadas de su fuente de poder.

Tipos de Case o Gabinete: A) Torre, semi torre. B) Escritorio o sobremesa C) Servidor + gabinete D) All in One - Pantalla

Apuntes de Hardware - Programación: Prof. Javierinsky 3. Placa Base La placa base es la principal tarjeta de circuito impreso que conecta a todos los componentes del equipo.

En la placa base, se alojan los siguientes componentes: - Microprocesador - Memoria Cache - Memoria RAM - Chipset - Ranuras de Expansión (AGP – PCI – PCI Express – ISA)

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Puerto Serial Puerto Paralelo Puerto USB Puertos para el Teclado / mouse BIOS PILA /CMOS Conectores de Energía Conectores de HDD – CD/DVD

Apuntes de Hardware - Programación: Prof. Javierinsky 4. Microprocesador. Es la CPU (Unidad Central de Proceso), Es la parte más importante del computador, considerado como el cerebro o el motor de la PC

4.1 Partes de un Microprocesador Encapsulado Es lo que cubre, otorgándole consistencia e impedir el deterioro, también se tiene los conectores externos los que se acoplen al zócalo del motherboard. Memoria caché Es la memoria de acceso rápido que usa el procesador para acceder de manera directa a algunos datos, sin usar la RAM, de esta manera logra ganar tiempo en cuanto al procesamiento de datos. Coprocesador matemático Esta parte está considerada como una de las partes lógicas, ya que está especializada en cálculos matemáticos. Registros Son pequeñas memorias internas disponibles para que el procesador use cuando le sea necesario, solamente en casos especiales. Memoria Es donde el procesador accede para obtener información y datos de los programas que va a ejecutar. Es de tipo volátil. Puertos Es por donde se transfiere los datos y resultados a muchas partes de la computadora. Disipador Debido a que el microprocesador consume mucha energía y necesita una constante refrigeración, se le coloca un disipador de calor hecho con material de cobre o aluminio para permitir una alta conductividad térmica. Cómo se mide la velocidad del Microprocesador. La velocidad de CPU, se mide en (hertz o hercio). Esta es una unidad de medida derivada porque mide la cantidad de ciclos de procesamiento en un segundo de tiempo (Cantidad de ciclos que suceden en un segundo). (ciclos por segundo) 1 Hertz (Hz) = un ciclo/segundo 1 Kilohertz (KHz) = 1000 Hz 1 MegaHertz (MHz) = 1000 KHz 1 GigaHertz(GHz) = 1000 MHz

Apuntes de Hardware - Programación: Prof. Javierinsky 5. Memoria. Se define memoria como el hardware que permite almacenar la información temporalmente, ya que requiere energía constante para mantener la información almacenada. Éstas se dividen en dos tipos básicos: •

Memoria R.O.M.

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Memoria R.A.M.

Memoria R.O.M. Significa: Read Only Memory (Memoria Sólo Lectura). Esta memoria, como las siglas indican, es una memoria que sólo puede leerse por lo que no se puede modificar su contenido. Este tipo de memoria permite almacenar la información necesaria para iniciar el ordenador. De hecho, no es posible almacenar esta información en el disco duro, dado que los parámetros del disco (vitales para la inicialización) forman parte de dicha información y resultan esenciales para el arranque (arranque=cargar el sistema operativo en la memoria RAM). También existen las EPROM - EEPROM El BIOS es un chip formado por memoria ROM donde se guarda la configuración del hardware. Debido a que la memoria precisa de corriente eléctrica para no borrarse y la información que contiene el BIOS es vital para el correcto funcionamiento de la computadora, Ésta viene instalado en la placa madre un conector para batería donde se alojará una batería que mantendrá una corriente eléctrica permanente, evitando así que el contenido del BIOS se borre. Cuando dicha batería se está agotando por llegar a su límite de vida de uso, el BIOS envía el mensaje Battery Low, indicando así que llegó el momento de cambiar la batería. Memoria R.A.M. R.A.M. (Random Access Memory), Memoria de Acceso Aleatorio. Este tipo de memoria es volátil En esta memoria es donde trabajaremos cuando procesamos la información; es decir, cuando abrimos un archivo o programa, los cargaremos en la memoria RAM para que el microprocesador los utilice, al contrario que un disco duro, ya que cuando apagamos la computadora, los datos que almacena se pierden. En la memoria RAM se almacenan temporalmente los datos y, para que no se pierdan los datos, es necesario guardarlos en un dispositivo de almacenamiento permanente (disco duro, pendrive, etc.). De hecho, el sistema operativo se carga (cuando se enciende la computadora) en la memoria RAM. Podemos clasificar la memoria RAM en tres tipos: •

Memoria Caché.

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Tarjeta de memoria RAM.

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Memoria RAM de video.

La memoria Cache. La memoria caché es una memoria de tipo estático (SRAM), rápida pero cara, que se sitúa entre el procesador y la memoria principal. Su misión principal consiste en acelerar los accesos del procesador a aquellos datos que necesita, ya que su tiempo medio de acceso es sensiblemente inferior al de una RAM normal. Cuando el procesador intenta acceder a un dato que no se encuentra en dicha memoria, se produce lo que se conoce como fallo de caché, fallo que ha de ser subsanado trasladando un bloque adecuado de información desde la memoria principal a la caché. La decisión de qué bloque hemos de retirar, cuándo hemos de actualizar la información, etc., dan lugar a las denominadas políticas de reemplazo y actualización. Pero a la hora de hablar de este tipo de memorias se suele distinguir entre caché de primer nivel y caché de segundo (ésta última es a la que habitualmente nos referimos cuando decimos que un equipo tiene tantos kilobytes de caché). La de primer nivel es la que se encuentra integrada dentro del propio microprocesador y resulta, lógicamente, más

Apuntes de Hardware - Programación: Prof. Javierinsky efectiva que la de segundo nivel, ya que dispone de una vía directa de 128 bits en el interior del chip. En las máquinas actuales, pensar en menos de 256 Kbytes a 8Mb de memoria caché es desaprovechar las posibilidades del equipo.

Tarjetas RAM. Existen diferentes tipos de memoria de acceso aleatorio. Estas se presentan en forma de módulos de memoria que pueden conectarse a la placa madre. Las primeras memorias fueron chips denominados DIP (Paquete en Línea Doble).

Hoy en día, las memorias por lo general se suministran en forma de módulos, es decir, tarjetas que se colocan en conectores designados para tal fin. En términos generales, existen tres tipos de módulos RAM: Módulos en formato

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SIMM (Módulo de Memoria en Línea Simple): se trata de placas de circuito impresas, con uno de sus lados equipado con chips de memoria. Existen dos tipos de módulos SIMM, según el número de conectores:

o

Los módulos SIMM con 30 pinnes (conectores) son memorias que se instalaban en los PC de primera generación (286, 386). Se precisaban cuatro para formar un banco de memoria.

o

Los módulos SIMM con 72 pinnes (sus dimensiones son 108x25mm) son memorias que se encuentran en los PC que van desde el 386DX hasta los primeros Pentiums. En el caso de estos últimos, se necesitan estar equipados con dos módulos SIMM para formar un banco de memoria.

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Los módulos en formato DIMM, (módulo de memoria de dos líneas) son memorias que forman un solo banco de memoria cada una. Poseen 168 pinnes.

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Además de ser de mayores dimensiones que los módulos SIMM (130x25mm), estos módulos poseen una segunda muesca que evita confusión

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Cabe observar que los conectores DIMM han sido mejorados para facilitar su inserción, gracias a las palancas ubicadas a ambos lados de cada conector.

La siguiente generación de DIMM se llaman DDR Double Data Rate, (significa memoria de doble tasa de transferencia de datos en castellano) y existen cuatro tipos por el momento: DDR, DDR2, DDR3 y DDR4. Las tarjetas de memoria RAM que se utilizan hoy en día son las DDR2 y DDR3. Las DDR se han dejado de utilizar, aunque todavía se pueden conseguir nuevas.

DIMM

DDR

DDR2

400MHz

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DDR3

DDR4

400 a 1066 MHz

2GHz a 4GHz

1, 4, 8, 12 Gb.

La memoria SDRAM que aparece en la imagen corresponde a la tarjeta DIMM. Si prestamos atención a la imagen de arriba, podemos observar que, a pesar de que el tamaño de las tarjetas DIMM, DDR, DDR2 y DDR3 son iguales, las DIMM presentan dos ranuras mientras que las otras una sola (y que no se encuentran en ninguna de ellas en el mismo lugar). Esto permite que no se comentan errores en alojar en el banco de memoria una que no sea compatible, es decir, colocar un DIMM en un banco para DDR por ejemplo. Las capacidades de las distintas tarjetas RAM han variado, desde 128 KB de las SIMM de 30 pinnes a 4 GB de las DDR3.

Memoria de Video. También llamada VRAM (Video Random Access Memory: Memoria gráfica de acceso aleatorio) es un tipo de memoria RAM que utiliza el controlador gráfico (tarjeta de video) para poder manejar toda la información visual que le manda la CPU del sistema. La principal característica de esta clase de memoria es que es accesible de forma simultánea por dos dispositivos. De esta manera, es posible que la CPU grabe información en ella, mientras se leen los datos que serán visualizados en el monitor en cada momento.

Apuntes de Hardware - Programación: Prof. Javierinsky 6. Tarjetas de Expansión Es una serie de circuitos, chips y puertos integrados en una placa plástica, la cual cuenta con un conector lineal diseñado para ser insertado dentro de una ranura ó "Slot" especial de la tarjeta principal ("Motherboard"). Esta tarjeta tiene como función aumentar las capacidades de la computadora en la que se instala (aumentar la capacidad de proceso de video, permitir el acceso a redes, permitir la captura de audio externa, etc.).

Tarea para investigar (tarjetas de Red, Sonido y Video)

Ranuras de Expansión. Son los espacios designados para algún tipo de tarjeta de expansión (slot)

PCI, Es un bus estándar de computadoras para conectar dispositivos periféricos directamente a la placa base

PCI – Express. Es la mejora del PCI, estándar que alcanza mayo velocidad.

AGP, Mayormente es utilizada para conectar una tarjeta de video.

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7. Dispositivos de Almacenamiento

Apuntes de Hardware - Programación: Prof. Javierinsky Disco Duro. El disco duro o rígido es el dispositivo electrónico donde se almacena toda la información que se procesa en la computadora incluyendo el sistema operativo y las aplicaciones. Esta emplea un sistema de grabación magnético para almacenar datos digitales y está compuesto por uno o más platos o discos que se unen por un eje que gira a una gran velocidad dentro de una caja metálica que los protege.

Sus conexiones pueden ser: IDE, ATA ,SATA o PATA, para todo equipo de sobremesa SCSI que son utilizados en servidores FC que son utilizados exclusivamente para servidores de avanzada. La velocidad se mide en revoluciones por minuto (RPM). Este dato puede ser 7,200 RPM, 10,000 RPM hasta 15,000 RPM. Conexiones SATA

SATA I (1.x revisión) interfaz, formalmente conocida como SATA 1.5 Gb/s, es la primera generación de la interfaz SATA funcionando a 1.5 Gb/s. El rendimiento de ancho de banda, que es soportado por la interfaz, es de hasta 150MB/s. SATA II (versión 2.x) interfaz, formalmente conocida como SATA 3 Gb/s, es la segunda generación de la interfaz SATA funcionando a 3.0 Gb/s. El rendimiento de ancho de banda, que es soportado por la interfaz, es de hasta 300MB/s.

Apuntes de Hardware - Programación: Prof. Javierinsky SATA III (versión 3.x) interfaz, formalmente conocida como SATA 6 Gb/s, es la tercera generación de la interfaz SATA funcionando a 6.0 Gb/s. El rendimiento de ancho de banda, que es soportado por la interfaz, es de hasta 600MB/s. Esta interfaz es compatible con la interfaz de 3 Gb/s SATA. Nota: El SSD Extreme SanDisk que soporta la interfaz SATA 6 Gb/s, cuando esté conectado a un puerto SATA 6 Gb/s, puede alcanzar hasta 550/520MB/s de lectura y escritura secuencial, respectivamente. Sin embargo, cuando la unidad está conectada al puerto SATA 3 Gb/s, puede alcanzar hasta 285/275MB/s lectura y escritura secuencial, respectivamente.

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SATA 1. Tiene una velocidad de hasta 150 MB/s. Su frecuencia es de 1500 MHz. También son llamadas SATA 1,5 Gb. SATA 2. Tiene una velocidad de hasta 300 MB/s. Su frecuencia es de 3000 MHz. También son llamadas SATA 3 Gb. SATA 3. Tiene una velocidad de hasta 600 MB/s. Su frecuencia es de 6000 MHz. También son llamadas SATA 6 Gb.

8. Dispositivos de Entrada/salida (Periféricos) Los periféricos de E/S (Entrada y Salida) sirven básicamente para la comunicación de la computadora con el medio externo transfiriendo información de afuera hacia adentro, y viceversa, se podría decir es el único modo de interactuar con un dispositivo de cómputo. Periférico de Salida: • Monitor o pantalla • Lentes de realidad Virtual • Data Show - proyector • Impresora • Plotter. • Altavoces

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Auriculares Tarjeta gráfica Tarjeta de sonido Sintetizador de voz Tarjeta de red Puertos USB – Serial - HDMI

Apuntes de Hardware - Programación: Prof. Javierinsky La memoria USB (Universal Serial Bus)

Un puerto USB, permite conectar diversos periféricos a una computadora. Este tipo de conexión permite la transmisión de información o proporcionar electricidad a los aparatos y dispositivos eléctricos

Velocidad

USB 1.0 1,5Mbps

USB 1.1 12 Mbps

USB 2.0 480 Mbps

USB 3.0 4,8Gbps

USB 3.1 11Gbps

* USB 3.2 Aprox. 20Gbps

Periféricos de Entrada • • • • •

Teclado Mouse Escáner Cámara Web Joystick

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Micrófono. Sensor de huella digital. Panel táctil. Escáner de código de barras. Lector de CD/DVD.