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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL

UNIVERSIDAD NACIONAL “PEDRO RUIZ GALLO” Facultad De Ciencias Físicas y Matemáticas (FACFyM) Escuela Profesional de Ingeniería en Computación e Informática (EPICI)

TEMA: El computador y su hardware

Curso: Informática Básica

Docente: Ing. Aquino Lalupu, Janet

Integrantes: -

Alvites Zakoda, Cristian Alonso (0)

-

Laos Chaqui, Luis (-1)

-

Santisteban Carranza, Bladimir (+1)

CHICLAYO - 2012

Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL

EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL 1.-INTRODUCCIÓN El presente trabajo está diseñado por nosotros alumnos de la escuela profesional de ingeniería en computación e informática (UNPRG) y este trabajo lo hemos hecho de una forma práctica y sencilla para comenzar a conocer un poco de esta extraordinaria herramienta, recorriendo los conceptos y características de Hardware y Software, Internet, uso y recursos, Navegadores y Buscadores

definición y características, todo lo referente a Software

educativo, etc. y dando una breve descripción de los principales componentes de un computador. Es por eso que se puede definir como

la ciencia que se encarga de la

automatización del manejo de la información. La informática por su rapidez de crecimiento y expansión, ha venido transformando rápidamente las sociedades actuales; sin embargo el público en general solo las conoce superficialmente. Lo importante para entrar en el asombroso mundo de la computación, es perderle el miedo a esa extraña pantalla, a ese complejo teclado y a esos misteriosos discos y así poder entender lo práctico, lo útil y sencillo que resulta tenerlas como nuestro aliado en el día a día de nuestras vidas Desde que aparecieron las computadoras por primera vez entre 1940 y 1950 la evolución y desarrollo de las máquinas ha sido muy rápida y violenta, gracias a los grandes avances de la electrónica y al perfeccionamiento de los medios de cálculo, estos factores fueron los que ayudaron al diseño y la fabricación de las micro computadoras o computadoras personales mejor conocidas como PC. Las computadoras fueron construidas en un principio para ser utilizadas por una sola persona o usuario, pero debido a la gran aceptación que tuvo este equipo, se fueron desarrollando unas gran variedad de modelos y marcas y se redujo sus precios de venta al mismo tiempo aparecieron una gran cantidad de aplicaciones y funciones que agilizaron gran cantidad de trabajo cotidiano en diversas áreas. También ha llevado al fortalecimiento de uno de los sectores industriales más numerosos de hoy en día, la industria de la informática. Las computadoras personales se han introducido prácticamente en todos los países, tanto en los países desarrollados como en los países en vías de Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL desarrollo y en todas las áreas de la sociedad: comercios, industrias, negocios de todo tipo, hospitales, escuelas, hogares, etc., convirtiéndose en máquinas más prácticas y asequibles para todos y aumentando en nuestra sociedad las aplicaciones a que se destinan día tras día. Estas máquinas han pasado a ser un instrumento que cualquier persona utiliza para realizar de manera rápida y eficiente procesos y trabajos manuales que hasta hace poco eran lentos, tediosos y por ende, consumían mucho tiempo. Hoy está en todas partes y, si no en todas, en la mayoría de las actividades del ser humano: en la educación, la industria, el comercio, las finanzas, la investigación, etc.

La tecnología de la información y las comunicaciones ha logrado tan alto grado de desarrollo que hoy está en todas partes y, si no en todas, en la mayoría de las actividades del ser humano: en la educación, la industria, el comercio, las finanzas, la investigación, etc. Hoy en día, conocer la tecnología y utilizarla ya no constituye ningún privilegio, por el contrario, es una necesidad.

El uso de la tecnología es un factor

determinante en los niveles de eficiencia y competitividad tanto a nivel empresarial como personal. En este documento el lector encontrará la primera parte de un Curso de Informática Básica, correspondiente a los conceptos básicos sobre el computador y sus componentes.

Historia Del Desarrollo Del Computador EL ABACO; quizá fue el primer dispositivo mecánico de contabilidad que existió. Se ha calculado que tuvo su origen hace al menos 5000 años y su efectividad ha soportado la prueba del tiempo. LA PASCALINA; El inventor y pintor Leonardo Da Vencí (1452-1519) trazó las ideas para una sumadora mecánica. Siglo y medio después, el filósofo y matemático francés Balicé Pascal (1623-1662) por fin inventó y construyó la primera sumadora mecánica. Se le llamo Pascalina y funcionaba como maquinaria a base de engranes y ruedas. A pesar de que Pascal fue enaltecido por toda Europa debido a sus logros, la Pascalina,

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL resultó un desconsolador fallo financiero, pues para esos momentos, resultaba más costosa que la labor humana para los cálculos aritméticos. LA LOCURA DE BABBAGE, Charles Babbage (1793-1871), visionario inglés y catedrático de Cambridge, hubiera podido acelerar el desarrollo de las computadoras si él y su mente inventiva hubieran nacido 100 años después. Adelantó la situación del hardware computacional al inventar la "máquina de diferencias", capaz de calcular tablas matemáticas. En 1834, cuando trabajaba en los avances de la máquina de diferencias Babbage concibió la idea de una "máquina analítica". En esencia, ésta era una computadora de propósitos generales. Conforme con su diseño, la máquina analítica de Babbage podía suma r, substraer, multiplicar y dividir en secuencia automática a una velocidad de 60 sumas por minuto. El diseño requería miles de engranes y mecanismos que cubrirían el área de un campo de futbol y necesitaría accionarse por una locomotora. Los escépticos l e pusieron el sobrenombre de "la locura de Babbage". Charles Babbage trabajó en su máquina analítica hasta su muerte. Los trazos detallados de Babbage describían las características incorporadas ahora en la moderna computadora electrónica. Si Babbage hubiera vivido en la era de la tecnología electrónica y las partes de precisión, hubiera adelantado el nacimiento de la computadora electrónica por varias décadas. Irónicamente, su obra se olvidó a tal grado, que algunos pioneros en el desarrollo de la computadora electrónica ignoraron por completo sus conceptos sobre memoria, impresoras, tarjetas perforadas y control de pro grama secuencia. LA PRIMERA TARJETA PERFORADA; El telar de tejido, inventado en 1801 por el Francés Joseph-Marie Jacquard (1753-1834), usado todavía en la actualidad, se controla por medio de tarjetas perforadas. El telar de Jacquard opera de la manera siguiente: las tarjetas se perforan estratégicamente y se acomodan en cierta secuencia para indicar un diseño de tejido en particular. Charles Babbage quiso aplicar el concepto de las tarjetas perforadas del telar de Jackard en su motor analítico. En 1843 Lady Ada Augusta Lovelace sugirió la idea de que las tarjetas perforadas pudieran adaptarse de manera que propiciaran que el motor de Babbage repitiera ciertas operaciones. Debido a esta sugerencia algunas personas consideran a Lady Lovelace la primera programadora.

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL Herman Hollerit (1860-1929) La oficina de censos estadounidense no terminó el censo de 1880 sino hasta 1888. La dirección de la oficina ya había llegado a la conclusión de que el censo de cada diez años tardaría más que los mismo 10 años para terminarlo. La oficina de censos comisiono al estadística Herman Hollerit para que aplicara su experiencia en tarjetas perforadas y llevara a cabo el censo de 1890. Con el procesamiento de las tarjetas perforadas y el tabulador de tarjetas perforadas de Hollerit, el censo se terminó en sólo 3 a años y la oficina se ahorró alrededor de $5,000,000 de dólares. Así empezó el procesamiento automatizado de datos. Hollerit no tomó la idea de las tarjetas perforadas del invento de Jackard, sino de la "fotografía de perforación" Algunas líneas ferroviarias de la época expedían boletos con descripciones físicas del pasajero; los conductores hacían orificios en los boletos que describían el color de cabello, de ojos y la forma de nariz del pasajero. Eso le dio a Hollerith la idea para hacer la fotografía perforada de cada persona que se iba a tabular. Hollertih fundó la Tabulating Machine Company y vendió sus productos en todo el mundo. La demanda de sus máquinas se extendió incluso hasta Rusia. El primer censo llevado a cabo en Rusia en 1897, se registró con el Tabulador de Hollerith. En 1911, la Tabulating Machine Company, al unirse con otras Compañías, formó la Computing-Tabulating-Recording-Company.LASMAQUINAS

ELECTROMECANICAS

DE CONTABILIDAD (MEC) Los resultados de las máquinas tabuladoras tenían que llevarse al corriente por medios manuales, hasta que en 1919 la ComputingTabulating-Recording-Company. anunció la aparición de la impresora/listadora. Esta innovación revolucionó la manera en que las Compañías efectuaban sus operaciones. Para reflejar mejor el alcance de sus intereses comerciales, en 1924 la Compañía cambió el nombre por el de international Bussines Machines Corporation (IBM) Durante décadas, desde mediados de los cincuentas la tecnología de las tarjetas perforadas se perfeccionó con la implantación de más dispositivos con capacidades más complejas. Dado que cada tarjeta contenía en general un registro (Un nombre, direcció n, etc) el procesamiento de la tarjeta perforada se conoció también como procesamiento de registro unitario. La familia de las máquinas electromecánicas de contabilidad (EAM) eloctromechanical accounting machine de dispositivos de tarjeta perforada comprende: la perforadora de tarjetas, el verificador, el reproductor, la perforación sumaria, el intérprete, e l clasificador, el cotejador, el calculador y la máquina de contabilidad. El Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL operador de un cuarto de máquinas en una instalación de tarjetas perforadas tenía un trabajo que demandaba mucho esfuerzo físico. Algunos cuartos de máquinas asemejaban la actividad de una fábrica; las tarjetas perforadas y las salidas impresas se cambiaban de un dispositivo a otro en carros manuales, el ruido que producía eran tan intenso como el de una planta ensambladora de automóviles. Pioneros de la computación ATANASOFF Y BERRY Una antigua patente de un dispositivo que mucha genté creyó que era la primera computadora digital electrónica, se invalidó en 1973 por orden de un tribunal federal, y oficialmente se le dió el credito a John V. Atanasoff como el inventor de la computador a digital electrónica. El Dr. Atanasoff, catedrático de la Universidad Estatal de Iowa, desarrolló la primera computadora digital electrónica entre los años de 1937 a 1942. Llamó a su invento la computadora Atanasoff-Berry, ó solo ABC (Atanasoff Berry Com puter). Un estudiante graduado, Clifford Berry,fue una útil ayuda en la construcción de la computadora ABC. Algunos autores consideran que no hay una sola persona a la que se le pueda atribuir el haber inventado la computadora, sino que fue el esfuezo de muchas personas. Sin embargo en el antiguo edificio de Física de la Universidad de Iowa aparece una p laca con la siguiente leyenda: "La primera computadora digital electrónica de operación automática del mundo, fue construida en este edificio en 1939 por John Vincent Atanasoff, matemático y físico de la Facultad de la Universidad, quien concibió la idea, y por Clifford Edward Berry, estudiante graduado de física." Mauchly y Eckert, después de varias conversaciones con el Dr. Atanasoff, leer apuntes que describían los principios de la computadora ABC y verla en persona, el Dr. John W. Mauchly colaboró con J.Presper Eckert, Jr. para desarrollar una máquina que calcul ara tablas de trayectoria para el ejército estadounidense. El producto final, una computadora electrónica completamente operacional a gran escala, se terminó en 1946 y se llamó ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer), ó Integrador numéric o y calculador electrónico.

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL  Generaciones de computadoras  Primera Generación de Computadoras (De 1951 a 1958) Las computadoras de la primera Generación emplearon bulbos para procesar información. Los operadores ingresaban los datos y programas en código especial por medio de tarjetas perforadas. El almacenamiento interno se lograba con un tambor que giraba rápida mente, sobre el cual un dispositivo de lectura/escritura colocaba marcas magnéticas. Esas computadoras de bulbos eran mucho más grandes y generaban más calor que los modelos contemporáneos. Eckert y Mauchly contribuyeron al desarrollo de computadoras de la 1era Generación formando una Cia. privada y construyendo UNIVAC I, que el Comité del censó utilizó para evaluar el de 1950. La IBM tenía el monopolio de los equipos de procesamiento de datos a base de tarjetas perforadas y estaba teniendo un gran auge en productos como rebanadores de carne, básculas para comestibles, relojes y otros artículos; sin embargo no había logrado el c ontrato para el Censo de 1950. Comenzó entonces a construir computadoras electrónicas y su primera entrada fue con la IBM 701 en 1953. Después de un lento pero exitante comienzo la IBM 701 se conviertió en un producto comercialmente viable. Sin embargo en 1954 fuen introducido e l modelo IBM 650, el cual es la razón por la que IBM disfruta hoy de una gran parte del mercado de las computadoras. La administración de la IBM asumió un gran riesgo y estimó una venta de 50 computadoras. Este número era mayor que la cantidad de computadoras instaladas en esa época en E.U. De hecho la IBM instaló 1000 computadoras. El resto es historia. Aunque caras y de uso limitado las computadoras fueron aceptadas rápidamente por las Compañías privadas y de Gobierno. A la mitad de los años 50 IBM y Remington Rand se consolidaban como líderes en la fabricación de computadoras.  Segunda Generación (1959-1964) Transistor Compatibilidad limitada El invento del transistor hizo posible una nueva generación de computadoras, más rápidas, más pequeñas y con menores necesidades de ventilación. Sin embargo el costo seguia siendo una porción significativa del presupuesto de una Compañia. Las computadoras de la segunda generación también utilizaban redes de nucleos magnéticos en lugar de tambores giratorios para el almacenamiento primario. Estos núcleos contenían pequeños anillos Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL de material magnético, enlazados entre sí, en los cuales pod podrian almacenarse datos e instrucciones. Los programas de computadoras también mejoraron. El COBOL desarrollado durante la 1era generación estaba ya disponible comercialmente. Los programas escritos para una computadora podían transferirse a otra con un mínimo esfuerzo. El escribir un programa ya no requería entender plenamente el hardware de la computación. Las computadoras de la 2da Generación eran substancialmente más pequeñas y rápidas que las de bulbos, y se usaban para nuevas aplicaciones, como en los sistemas para reservación en líneas aéreas, control de tráfico aéreo y simulaciones para uso general. Las empresas comenzaron a aplicar las computadoras a tareas de almacenamiento de registros, como manejo de inventarios, nómina y contabilidad. La marina de E.U. utilizó las computadoras de la Segunda Generación para crear el primer simulador de vuelo (Whirlwind I). HoneyWell se colocó como el primer competidor durante la segunda generación de computadoras. Burroughs, Univac, NCR, CDC, HoneyWell, los más grandes competidores de IBM durante los 60s se conocieron como el grupo BUNCH (siglas).  Tercera Generación (1964-1971) circuitos integrados Compatibilidad con equipo mayor Multiprogramación Minicomputadora Las computadoras de la tercera generación emergieron con el desarrollo de los circuitos integrados (pastillas de silicio) en las cuales se colocan miles de componentes electrónicos, en una integración en miniatura. Las computadoras nuevamente se hicieron más pequeñas, más rápidas, desprendían menos calor y eran energéticamente más eficientes. Antes del advenimiento de los circuitos integrados, las computadoras estaban diseñadas para aplicaciones matemáticas o de negocios, pero no para las dos cosas. Los circuitos integrados permitieron a los fabricantes de computadoras incrementar la flexibilidad de los programas, y estandarizar sus modelos. La IBM 360 una de las primeras computadoras comerciales que usó circuitos integrados, podía realizar tanto análisis numéricos como administración ó procesamiento de archivos. Los clientes podían escalar sus sistemas 360 a modelos IBM de mayor tamaño y podían todavía correr sus programas actuales. Las computadoras trabajaban a tal velocidad que

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL proporcionaban la capacidad de correr más de un programa de manera simultánea (multiprogramación). Por ejemplo la computadora podía estar calculando la nomina y aceptando pedidos al mismo tiempo. Minicomputadoras, Con la introducción del modelo 360 IBM acaparó el 70% del mercado, para evitar competir directamente con IBM la empresa Digital Equipment Corporation DEC redirigió sus esfuerzos hacia computadoras pequeñas. Mucho menos costosas de compra r y de operar que las computadoras grandes, las Minicomputadoras se desarrollaron durante la segunda generación pero alcanzaron su mayor auge entre 1960 y 70.  La cuarta Generación (1971 a la fecha) 

Microprocesador



Chips de memoria.



Micro miniaturización

Dos mejoras en la tecnología de las computadoras marcan el inicio de la cuarta generación: el reemplazo de las memorias con núcleos magnéticos, por las de Chips de silicio y la colocación de muchos más componentes en un Chic: producto de la micro miniaturización de los circuitos electrónicos. El tamaño reducido del microprocesador de Chips hizo posible la creación de las computadoras personales. (PC) Hoy en día las tecnologías LSI (Integración a gran escala) y VLSI (integración a muy gran escala) permiten que cientos de miles de componentes electrónicos se almacén en un clip. Usando VLSI, un fabricante puede hacer que una computadora pequeña rivalice con una computadora de la primera generación que ocupara un cuarto completo.

Clasificación de las computadoras: 

Supercomputadoras



Macro computadoras



Minicomputadoras



Microcomputadoras o PC`s

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL Supercomputadoras: Una supercomputadora es el tipo de computadora más potente y más rápido que existe en un momento dado. Estas máquinas están diseñadas para procesar enormes cantidades de información en poco tiempo y son dedicadas a una tarea específica. Así mismo son las más caras, sus precios alcanzan los 30 MILLONES de dólares y más; y cuentan con un control de temperatura especial, ésto para disipar el calor que algunos componentes alcanzan a tener. Unos ejemplos de tareas a las que son expuestas las supercomputadoras son los siguientes: 1. Búsqueda y estudio de la energía y armas nucleares. 2. Búsqueda de yacimientos petrolíferos con grandes bases de datos sísmicos. 3. El estudio y predicción de tornados. 4. El estudio y predicción del clima de cualquier parte del mundo. 5. La elaboración de maquetas y proyectos de la creación de aviones, simuladores de vuelo. Etc. Debido a su precio, son muy pocas las supercomputadoras que se construyen en un año. Macro computadoras o Mainframes. Macro computadoras: Las macro computadoras son también conocidas como Mainframes. Los mainframes son grandes, rápidos y caros sistemas que son capaces de controlar cientos de usuarios simultáneamente, así como cientos de dispositivos de entrada y salida. Los mainframes tienen un costo que va desde 350,000 dólares hasta varios millones de dólares. De alguna forma los mainframes son más poderosos que las supercomputadoras porque soportan más programas simultáneamente. PERO las supercomputadoras pueden ejecutar un sólo programa más rápido que un mainframe. En el pasado, los Mainframes ocupaban cuartos completos o hasta pisos enteros de algún edificio, hoy en día, un Mainframe es parecido a una hilera de archiveros en algún cuarto con piso falso, ésto para ocultar los cientos de cables de los periféricos , y su temperatura tiene que estar controlada.

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL Minicomputadoras: En 1960 surgió la minicomputadora, una versión más pequeña de la Macro computadora. Al ser orientada a tareas específicas, no necesitaba de todos los periféricos que necesita un Mainframe, y esto ayudo a reducir el precio y costos de mantenimiento . Las Mini computadoras , en tamaño y poder de procesamiento, se encuentran entre los mainframes y las estaciones de trabajo. En general, una minicomputadora, es un sistema multiproceso (varios procesos en paralelo) capaz de soportar de 10 hasta 200 usuarios simultáneamente. Actualmente se usan para almacenar grandes bases de datos, automatización industrial y aplicacio nes multiusuario. Microcomputadoras o PC´s Microcomputadoras : Las microcomputadoras o Computadoras Personales (PC´s) tuvieron su origen con la creación de los microprocesadores. Un microprocesador es "una computadora en un chic", o sea un circuito integrado independiente. Las PC´s son computadoras para uso personal y relativamente son baratas y actualmente se encuentran en las oficinas, escuelas y hogares. El Computador Una computadora o computador (del inglés computer y este del latín computare calcular), también denominada ordenador (del francés ordinateur, y este del latín ordinator), es una máquina electrónica que recibe y procesa datos para convertirlos en información útil. Una computadora es una colección de circuitos integrados y otros componentes relacionados que puede ejecutar con exactitud, rapidez y de acuerdo a lo indicado por un usuario o automáticamente por otro programa, una gran variedad de secuencias

o

rutinas

de

instrucciones

que

son

ordenadas,

organizadas

y

sistematizadas en función a una amplia gama de aplicaciones prácticas y precisamente determinadas, proceso al cual se le ha denominado con el nombre de programación y al que lo realiza se le llama programador. La computadora, además de la rutina o programa informático, necesita de datos específicos (a estos datos, en conjunto, se les conoce como "Input" en inglés o de entrada) que deben ser suministrados, y que son requeridos al momento de la ejecución, para proporcionar el producto final del procesamiento de datos, que recibe el nombre de "output" o de salida. La información puede ser entonces utilizada, reinterpretada, copiada, transferida, o retransmitida a

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL otra(s)

persona(s),

computadora(s)

o

componente(s)

electrónico(s)

local

o

remotamente usando diferentes sistemas de telecomunicación, pudiendo ser grabada, salvada o almacenada en algún tipo de dispositivo o unidad de almacenamiento. La característica principal que la distingue de otros dispositivos similares, como la calculadora no programable, es que es una máquina de propósito general, es decir, puede realizar tareas muy diversas, de acuerdo a las posibilidades que brinde los lenguajes de programación y el hardware. El Hardware Hardware corresponde a todas las partes tangibles de una computadora: 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 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 los datos procesados.

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL Tipos de hardware Micro controlador Motorola 68HC11 y chips de soporte que podrían constituir el hardware de un equipo electrónico industrial. Una de las formas de clasificar el hardware es en dos categorías: por un lado, el "básico", que abarca el conjunto de componentes indispensables necesarios para otorgar la funcionalidad mínima a una computadora; y por otro lado, el hardware "complementario", que, como su nombre indica, es el utilizado para realizar funciones específicas (más allá de las básicas), no estrictamente necesarias para el funcionamiento de la computadora. Así es que: un medio de entrada de datos, la unidad de procesamiento (C.P.U.), la memoria RAM, un medio de salida de datos y un medio de almacenamiento constituyen el "hardware básico". Los medios de entrada y salida de datos estrictamente indispensables dependen de la aplicación: desde el punto de vista de un usuario común, se debería disponer, al menos, de un teclado y un monitor para entrada y salida de información, respectivamente; pero ello no implica que no pueda haber una computadora (por ejemplo controlando un proceso) en la que no sea necesario teclado ni monitor; bien puede ingresar información y sacar sus datos procesados, por ejemplo, a través de una placa de adquisición/salida de datos. Las computadoras son aparatos electrónicos capaces de interpretar y ejecutar instrucciones programadas y almacenadas en su memoria; consisten básicamente en operaciones aritmético-lógicas y de entrada/salida.9 Se reciben las entradas (datos), se las procesa y almacena (procesamiento), y finalmente se producen las salidas (resultados del procesamiento). Por ende todo sistema informático tiene, al menos, componentes y dispositivos hardware dedicados a alguna de las funciones antedichas;10 a saber: 1. Procesamiento: Unidad Central de Proceso o CPU 2. Almacenamiento: Memorias 3. Entrada: Periféricos de entrada (E) 4. Salida: Periféricos de salida (S) 5. Entrada/Salida: Periféricos mixtos (E/S)

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL Desde un punto de vista básico y general, un dispositivo de entrada es el que provee el medio para permitir el ingreso de información, datos y programas (lectura); un dispositivo de salida brinda el medio para registrar la información y datos de salida (escritura); la memoria otorga la capacidad de almacenamiento, temporal o permanente (almacenamiento); y la CPU provee la capacidad de cálculo y procesamiento de la información ingresada (transformación). 11 Un periférico mixto es aquél que puede cumplir funciones tanto de entrada como de salida; el ejemplo más típico es el disco rígido (ya que en él se lee y se graba información y datos Unidad central de procesamiento Artículo principal: CPU

Microprocesador de 64 bits doble núcleo, el AMD Athlon 64 X2 3600. La CPU, siglas en inglés de Unidad Central de Procesamiento, es el componente fundamental del computador, encargado de interpretar y ejecutar instrucciones y de procesar datos.12 En los computadores modernos, la función de la CPU la realiza uno o más microprocesadores. Se conoce como microprocesador a una CPU que es manufacturada como un único circuito integrado. Un servidor de red o una máquina de cálculo de alto rendimiento (supercomputación), puede tener varios, incluso miles de microprocesadores trabajando simultáneamente o en paralelo (multiprocesamiento); en este caso, todo ese conjunto conforma la CPU de la máquina. Las unidades centrales de proceso (CPU) en la forma de un único microprocesador no sólo están presentes en las computadoras personales (PC), sino también en otros tipos de dispositivos que incorporan una cierta capacidad de proceso o "inteligencia electrónica", como pueden ser: controladores de procesos industriales, televisores, automóviles, calculadores, aviones, teléfonos móviles, electrodomésticos, juguetes y Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL muchos más. Actualmente los diseñadores y fabricantes más populares de microprocesadores de PC son Intel y AMD; y para el mercado de dispositivos móviles y de bajo consumo, los principales son Samsung, Qualcomm y Texas Instruments. Placa base de una computadora, formato µATX. Placa base del teléfono móvil Samsung Galaxy Spica, se pueden distinguir varios "System-on-a-Chip" soldados en ella El microprocesador se monta en la llamada placa base, sobre un zócalo conocido como zócalo de CPU, que permite las conexiones eléctricas entre los circuitos de la placa y el procesador. Sobre el procesador ajustado a la placa base se fija un disipador térmico de un material con elevada conductividad térmica, que por lo general es de aluminio,

y

en

algunos

casos

de

cobre.

Éste

es

indispensable

en

los

microprocesadores que consumen bastante energía, la cual, en gran parte, es emitida en forma de calor: en algunos casos pueden consumir tanta energía como una lámpara incandescente (de 40 a 130 vatios). Adicionalmente, sobre el disipador se acopla uno o dos ventiladores (raramente más), destinados a forzar la circulación de aire para extraer más rápidamente el calor acumulado por el disipador y originado en el microprocesador. Complementariamente, para evitar daños por efectos térmicos, también se suelen instalar sensores de temperatura del microprocesador y sensores de revoluciones del ventilador, así como sistemas automáticos que controlan la cantidad de revoluciones por unidad de tiempo de estos últimos. La gran mayoría de los circuitos electrónicos e integrados que componen el hardware del computador van montados en la placa madre. La placa base, también conocida como placa madre o con el anglicismo board,es un gran circuito impreso sobre el que se suelda el chipset, las ranuras de expansión (slots), los zócalos, conectores, diversos integrados, etc. Es el soporte fundamental que aloja y comunica a todos los demás componentes: Procesador, módulos de memoria RAM, tarjetas gráficas, tarjetas de expansión, periféricos de entrada y salida. Para comunicar esos componentes, la placa base posee una serie de buses mediante los cuales se trasmiten los datos dentro y hacia afuera del sistema. La tendencia de integración ha hecho que la placa base se convierta en un elemento que incluye a la mayoría de las funciones básicas (vídeo, audio, red, puertos de varios tipos), funciones que antes se realizaban con tarjetas de expansión. Aunque ello no Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL excluye la capacidad de instalar otras tarjetas adicionales específicas, tales como capturadoras de vídeo, tarjetas de adquisición de datos, etc. También, la tendencia en los últimos años es eliminar elementos separados en la placa base e integrarlos al microprocesador. En ese sentido actualmente se encuentran sistemas denominados System on a Chip que consiste en un único circuito integrado que integra varios módulos electrónicos en su interior, tales como un procesador, un controlador de memoria, una GPU, Wi-Fi, bluetooth, etc. La mejora más notable en esto está en la reducción de tamaño frente a igual funcionalidad con módulos electrónicos separados. La figura muestra una aplicación típica, en la placa principal de un teléfono móvil. Memoria RAM

Del inglés Random Access Memory, literalmente significa "memoria de acceso aleatorio". El término tiene relación con la característica de presentar iguales tiempos de acceso a cualquiera de sus posiciones (ya sea para lectura o para escritura). Esta particularidad también se conoce como "acceso directo", en contraposición al Acceso secuencial. La RAM es la memoria utilizada en una computadora para el almacenamiento transitorio y de trabajo (no masivo). En la RAM se almacena temporalmente la información, datos y programas que la Unidad de Procesamiento (CPU) lee, procesa y ejecuta. La memoria RAM es conocida como Memoria principal de la computadora, también como "Central o de Trabajo";

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a diferencia de las llamadas memorias

auxiliares, secundarias o de almacenamiento masivo (como discos duros, unidades de estado sólido, cintas magnéticas u otras memorias). Las memorias RAM son, comúnmente, volátiles; lo cual significa que pierden rápidamente su contenido al interrumpir su alimentación eléctrica. Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL Las más comunes y utilizadas como memoria central son "dinámicas" (DRAM), lo cual significa que tienden a perder sus datos almacenados en breve tiempo (por descarga, aún estando con alimentación eléctrica), por ello necesitan un circuito electrónico específico que se encarga de proveerle el llamado "refresco" (de energía) para mantener su información. La memoria RAM de un computador se provee de fábrica e instala en lo que se conoce como ―módulos‖. Ellos albergan varios circuitos integrados de memoria DRAM que, conjuntamente, conforman toda la memoria principal. Memoria RAM dinámica Es la presentación más común en computadores modernos (computador personal, servidor); son tarjetas de circuito impreso que tienen soldados circuitos integrados de memoria por una o ambas caras, además de otros elementos, tales como resistores y condensadores. Esta tarjeta posee una serie de contactos metálicos (con un recubrimiento de oro) que permite hacer la conexión eléctrica con el bus de memoria del controlador de memoria en la placa base. Los integrados son de tipo DRAM, memoria denominada "dinámica", en la cual las celdas de memoria son muy sencillas (un transistor y un condensador), permitiendo la fabricación de memorias con gran capacidad (algunos cientos de Megabytes) a un costo relativamente bajo. Las posiciones de memoria o celdas, están organizadas en matrices y almacenan cada una un bit. Para acceder a ellas se han ideado varios métodos y protocolos cada uno mejorado con el objetivo de acceder a las celdas requeridas de la manera más eficiente posible.

Memorias RAM con tecnologías usadas en la actualidad. Entre las tecnologías recientes para integrados de memoria DRAM usados en los módulos RAM se encuentran: 

SDR SDRAM: Memoria con un ciclo sencillo de acceso por ciclo de reloj. Actualmente en desuso, fue popular en los equipos basados en el Pentium III y los primeros Pentium 4.

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL 

DDR SDRAM: Memoria con un ciclo doble y acceso anticipado a dos posiciones de memoria consecutivas. Fue popular en equipos basados en los procesadores Pentium 4 y Athlon 64.



DDR2 SDRAM: Memoria con un ciclo doble y acceso anticipado a cuatro posiciones de memoria consecutivas.



DDR3 SDRAM: Memoria con un ciclo doble y acceso anticipado a ocho posiciones de memoria consecutivas. Es el tipo de memoria más actual, está reemplazando rápidamente a su predecesora, la DDR2.

Los estándares JEDEC, establecen las características eléctricas y las físicas de los módulos, incluyendo las dimensiones del circuito impreso. Los estándares usados actualmente son: 

DIMM Con presentaciones de 168 pines (usadas con SDR y otras tecnologías antiguas), 184 pines (usadas con DDR y el obsoleto SIMM) y 240 (para las tecnologías de memoria DDR2 y DDR3).



SO-DIMM Para computadores portátiles, es una miniaturización de la versión DIMM en cada tecnología. Existen de 144 pines (usadas con SDR), 200 pines (usadas con DDR y DDR2) y 240 pines (para DDR3).

Memorias RAM especiales Hay memorias RAM con características que las hacen particulares, y que normalmente no se utilizan como memoria central de la computadora; entre ellas se puede mencionar: 

SRAM: Siglas de Static Random Access Memory. Es un tipo de memoria más rápida que la DRAM (Dynamic RAM). El término "estática" deriva del hecho que no necesita el refresco de sus datos. Si bien esta RAM no requiere circuito de refresco, ocupa más espacio y utiliza más energía que la DRAM. Este tipo de memoria, debido a su alta velocidad, es usada como memoria caché.



NVRAM: Siglas de Non-Volatile Random Access Memory. Memoria RAM no volátil (mantiene la información en ausencia de alimentación eléctrica). Hoy en día, la mayoría de memorias NVRAM son memorias flash, muy usadas para teléfonos móviles y reproductores portátiles de MP3.

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL 

VRAM: Siglas de Video Random Access Memory. Es un tipo de memoria RAM que se utiliza en las tarjetas gráficas del computador. La característica particular de esta clase de memoria es que es accesible de forma simultánea por dos dispositivos. Así, es posible que la CPU grabe información en ella, al tiempo que se leen los datos que serán visualizados en el Monitor de computadora. De las anteriores a su vez, hay otros subtipos más.

Periféricos Se entiende por periférico a las unidades o dispositivos que permiten a la computadora comunicarse con el exterior, esto es, tanto ingresar como exteriorizar información y datos.10 Los periféricos son los que permiten realizar las operaciones conocidas como de entrada/salida (E/S).11 Aunque son estrictamente considerados ―accesorios‖ o no esenciales, muchos de ellos son fundamentales para el funcionamiento adecuado de la computadora moderna; por ejemplo, el teclado, el disco duro y el monitor son elementos actualmente imprescindibles; pero no lo son un escáner o un plóter. Para ilustrar este punto: en los años 80, muchas de las primeras computadoras personales no utilizaban disco duro ni mouse (o ratón), tenían sólo una o dos disqueteras, el teclado y el monitor como únicos periféricos. Dispositivos de entrada de información Teclado para PC inalámbrico. Ratón (Mouse) común alámbrico. De esta categoría son aquellos que permiten el ingreso de información, en general desde alguna fuente externa o por parte del usuario. Los dispositivos de entrada proveen el medio fundamental para transferir hacia la computadora (más propiamente al procesador) información desde alguna fuente, sea local o remota. También permiten cumplir la esencial tarea de leer y cargar en memoria el sistema operativo y las aplicaciones o programas informáticos, los que a su vez ponen operativa la computadora y hacen posible realizar las más diversas tareas. 11 Entre los periféricos de entrada se puede mencionar:10 teclado, mouse o ratón, escáner, micrófono, cámara web , lectores ópticos de código de barras, Joystick,

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL lectora de CD, DVD o BluRay (sólo lectoras), placas de adquisición/conversión de datos, etc. Pueden considerarse como imprescindibles para el funcionamiento, (de manera como hoy se concibe la informática) al teclado, al ratón y algún dispositivo lector de discos; ya que tan sólo con ellos el hardware puede ponerse operativo para un usuario. Los otros son más bien accesorios, aunque en la actualidad pueden resultar de tanta necesidad que son considerados parte esencial de todo el sistema.

Dispositivos de salida de información (S) Son aquellos que permiten emitir o dar salida a la información resultante de las operaciones realizadas por la CPU (procesamiento). Los dispositivos de salida aportan el medio fundamental para exteriorizar y comunicar la información y datos procesados; ya sea al usuario o bien a otra fuente externa, local o remota.11 Los dispositivos más comunes de este grupo son los monitores clásicos (no de pantalla táctil), las impresoras, y los altavoces.10 Entre los periféricos de salida puede considerarse como imprescindible para el funcionamiento del sistema, al monitor. Otros, aunque accesorios, son sumamente necesarios para un usuario que opere un computador moderno. Dispositivos mixtos (E/S de información) Piezas de un Disco duro. Son aquellos dispositivos que pueden operar de ambas formas: tanto de entrada como de salida.11 Típicamente, se puede mencionar como periféricos mixtos o de Entrada/Salida a: discos rígidos, disquetes, unidades de cinta magnética, lectograbadoras de CD/DVD, discos ZIP, etc. También entran en este rango, con sutil

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL diferencia, otras unidades, tales como: Tarjetas de Memoria flash o unidad de estado sólido, tarjetas de red, módems, tarjetas de captura/salida de vídeo, etc.10 Si bien se puede clasificar al pendrive (lápiz de memoria), memoria flash o memoria USB o unidades de estado sólido en la categoría de memorias, normalmente se los utiliza como dispositivos de almacenamiento masivo; siendo todos de categoría Entrada/Salida.15 Los dispositivos de almacenamiento masivo10 también son conocidos como "Memorias Secundarias o Auxiliares". Entre ellos, sin duda, el disco duro ocupa un lugar especial, ya que es el de mayor importancia en la actualidad, en el que se aloja el sistema operativo, todas las aplicaciones, utilitarios, etc. que utiliza el usuario; además de tener la suficiente capacidad para albergar información y datos en grandes volúmenes por tiempo prácticamente indefinido. Los servidores Web, de correo electrónico y de redes con bases de datos, utilizan discos rígidos de grandes capacidades y con una tecnología que les permite trabajar a altas velocidades como SCSI incluyendo también, normalmente, capacidad de redundancia de datos RAID; incluso utilizan tecnologías híbridas: disco rígido y unidad de estado sólido, lo que incrementa notablemente su eficiencia. Las interfaces actuales más usadas en discos duros son: IDE, SATA, SCSI y SAS; y en las unidades de estado sólido son SATA y PCI-Express ya que necesitan grandes anchos de banda. La pantalla táctil (no el monitor clásico) es un dispositivo que se considera mixto, ya que además de mostrar información y datos (salida) puede actuar como un dispositivo de entrada, reemplazando, por ejemplo, a algunas funciones del ratón o del teclado. Hardware gráfico  GPU de Nvidia GeForce. El hardware gráfico lo constituyen básicamente las tarjetas gráficas. Dichos componentes disponen de su propia memoria y unidad de procesamiento, esta última llamada unidad de procesamiento gráfico (o GPU, siglas en inglés de Graphics Processing Unit). El objetivo básico de la GPU es realizar los cálculos asociados a operaciones gráficas, fundamentalmente en coma flotante,

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liberando así al

procesador principal (CPU) de esa costosa tarea (en tiempo) para que éste pueda efectuar otras funciones en forma más eficiente. Antes de esas tarjetas de vídeo con aceleradores por hardware, era el procesador principal el encargado de construir la imagen mientras la sección de vídeo (sea tarjeta o de la placa base) era simplemente Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL un traductor de las señales binarias a las señales requeridas por el monitor; y buena parte de la memoria principal (RAM) de la computadora también era utilizada para estos fines. Dentro de ésta categoría no se deben omitir los sistemas gráficos integrados (IGP), presentes mayoritariamente en equipos portátiles o en equipos prefabricados (OEM), los cuales generalmente, a diferencia de las tarjetas gráficas, no disponen de una memoria dedicada, utilizando para su función la memoria principal del sistema. La tendencia en los últimos años es integrar los sistemas gráficos dentro del propio procesador central. Los procesadores gráficos integrados (IGP) generalmente son de un rendimiento y consumo notablemente más bajo que las GPU de las tarjetas gráficas dedicadas, no obstante, son más que suficiente para cubrir las necesidades de la mayoría de los usuarios de un PC. Actualmente se están empezando a utilizar las tarjetas gráficas con propósitos no exclusivamente gráficos, ya que en potencia de cálculo la GPU es superior, más rápida y eficiente que el procesador para operaciones en coma flotante, por ello se está tratando de aprovecharla para propósitos generales, al concepto, relativamente reciente, se le denomina GPGPU (General-Purpose Computing on Graphics Processing Units). La Ley de Moore establece que cada 18 a 24 meses la cantidad de transistores que puede contener un circuito integrado se logra duplicar; en el caso de los GPU esta tendencia es bastante más notable, duplicando, o aún más, lo indicado en la ley de Moore.17 Desde la década de 1990, la evolución en el procesamiento gráfico ha tenido un crecimiento vertiginoso; las actuales animaciones por computadoras y videojuegos eran impensables veinte años atrás. Concepto y Estructura De Una Computadora Hardware: Dispositivo electrónico apto para interpretar y ejecutar comandos programados para operaciones de entrada, salida, cálculo y lógica.

To 1. Dispositivos de entrada 2. Dispositivos de salida 3. Unidad central de procesamiento. 4. Memoria y dispositivos de almacenamiento. Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL Dispositivos de Entrada y Salida -

Microprocesador o CPU

Microchip más importante en una computadora, es considerado el "cerebro" de una computadora. Está constituido por millones de transistores integrados. Este dispositivo se ubica en un zócalo especial en la placa madre y dispone de un sistema de enfriamiento (generalmente un ventilador). Lógicamente funciona como la unidad central de procesos (CPU), que está constituida por registros, la unidad de control y la unidad aritmético-lógica. En el microprocesador se procesan todas las acciones de la computadora. Su "velocidad" es medida por la cantidad de operaciones por segundo que puede realizar: la frecuencia de reloj. La frecuencia de reloj se mide en MHz (megahertz) o gigahertz (GHz). También dispone de una memoria caché (medida en kilobytes), y un ancho de bus (medido en bits). Los principales fabricantes de microprocesadores son AMD e Intel. -

Buses

El bus es el camino que une el microprocesador con los demás componentes de entrada y salida ,es decir que comunica al procesador con las ranuras de expansión en las que se conectan las tarjetas controladoras de discos flexibles ,así como la tarjeta de video que envía información al monitor .Este mismo camino traslada los datos entre el procesador y la memoria que reside en la motherboard y también lo comunica con el procesador matemático ,en el caso de que este sea externo y no esté integrado en el chip. La comunicación con el resto de los componentes la realiza a través de vías de trazo metálicos en el circuito impreso .Estas líneas de cobre se encuentran en paralelo y la cantidad dependerá del ancho del bus con el que trabaje el procesador externamente. En

Memoria 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. Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL Se emplea el término memoria también para llamar a cualquier dispositivo, circuito o medio de grabación que permite almacenar información desde una computadora. Existen memorias de almacenamiento secundario como los discos duros, discos ópticos, etc. -

Tipos de Memoria: d. 1.Memoria virtual Es una técnica de gerencia de memoria, usada por un sistema operativo, donde memoria no contigua es presentada al software como memoria contigua. Esta memoria contigua es llamada VAS (virtual address space) o espacio de dirección virtual. En términos técnicos, la memoria virtual permite a un software correr en un espacio de memoria que no necesariamente pertenece a la memoria física de una computadora. Para esto se debe emular un CPU que trate a toda la memoria (virtual y principal) como un bloque igual, y determinar cuándo se requiere de una memoria u otra. Los programas corriendo en una computadora utilizan esta memoria como si se tratase de completamente de la memoria RAM. La memoria virtual se utiliza cuando la memoria principal (RAM) no alcanza, utilizando espacio en disco duro

para extenderla.

Generalmente el archivo utilizado para guardar la memoria virtual es llamado "archivo de paginación". d.2. Memoria Caché Conjunto de datos duplicados de otros originales. La duplicación se basa en que los datos originales son más costosos de acceder en tiempo

con

respecto

a

la

copia

en

memoria

caché.

Cuando se acceder por primera vez a un dato, se copia en el caché, mientras que los sucesivos accesos se harán directamente en caché, aumentando la velocidad. Hay dos tipos de memoria caché en los microprocesadores, las cuales son: L1: Tipo de memoria caché que incorporan los microprocesadores. También es llamada interna pues está situada dentro del procesador y es de acceso ultrarrápido. Tiene muy pocos kilobytes (de 32 o 64 Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL kb) de almacenamiento. La otra memoria del microprocesadores es la memoria caché L2. L2: Tipo de memoria caché que incorporan los microprocesadores. También es llamada externa pues está situada entre el procesador y la memoria RAM. Actualmente la memoria caché L2 tienen tamaños entre 256 KB a 8 MB (a mayor cantidad, mejor rendimiento). Es un tanto más lenta que la memoria caché L1.

d.3.Memoria Flash Tipo de memoria no volátil que suele ser usadas en celulares, cámaras digitales, PDAs, reproductores portátiles, discos rígidos (disco

rígido

híbrido),

etc.

Pueden

borrarse

y reescribirse.

Son una evolución de las memorias EEPROM que permiten que múltiples posiciones de memoria sean escritas o borradas en una misma operación mediante impulsos eléctricos. Por esta razón, este tipo de memorias funcionan a velocidades muy superiores cuando los sistemas emplean lectura y escritura al mismo tiempo. Inicialmente almacenaban 8 MB, pero actualmente almacenan más de

64

GB,

con

una

velocidad

de

hasta

20

MB/s.

Son muy resistentes a golpes, pequeñas, livianas y sumamente silenciosas. Permiten un número limitado de veces que se escriben/borran, generalmente

de

100

mil

a

un

millón

de

veces.

Actualmente se comercializado computadoras que no utilizan discos rígidos para el almacenamiento masivo, sino que sólo tienen memorias flash.

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL ARQUITECTURA DE HARDWARE El computador desde la perspectiva del hardware, está constituido por una serie de dispositivos cada uno con un conjunto de tareas definidas. Los dispositivos de un computador se dividen según la tarea que realizan en: dispositivos de entrada, salida,

Dispositivos de entrada: Son aquellos que permiten el ingreso de datos a un computador. Entre estos se cuentan, los teclados, ratones, scanner, micrófonos, cámaras fotográficas, cámaras de video, game pads y guantes de realidad virtual.

Dispositivos de salida. Son aquellos que permiten mostrar información procesada por el computador. Entre otros están, las pantallas de video, impresoras, audífonos, plotters, guantes de realidad virtual, gafas y cascos virtuales.

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL

Dispositivos de almacenamiento. Son aquellos de los cuales el computador puede guardar información nueva y/o obtener información previamente almacenada. Entre otros están los discos flexibles, discos duros, unidades de cinta, CD-ROM, CD-ROM de re-escritura y DVD.

Dispositivos de comunicación: Son aquellos que le permiten a un computador comunicarse con otros. Entre estos se cuentan los modems, tarjetas de red y enrutadores.

Dispositivo de computo: Es la parte del computador que le permite realizar todos los cálculos y tener el control sobre los demas dispositivos. Esta formado por tres elementos fundamentales, la unidad central de proceso, la memoria y el bus de datos y direcciones.

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL

La unidad central de proceso (UCP): es el ‗cerebro‘ del computador, esta encargada de realizar todos los cálculos, utilizando para ello la información almacenada en la memoria y de controlar los demás dispositivos, procesando las entradas y salidas provenientes y/o enviadas a los mismos. Mediante el bus de datos y direcciones, la UCP se comunica con los diferentes dispositivos enviando y obteniendo tales entradas y salidas.

Para realizar su tarea la unidad central de proceso dispone de una unidad aritmético lógica, una unidad de control, un grupo de registros y opcionalmente una memoria cache para datos y direcciones. La unidad aritmético lógica (UAL) es la encargada de realizar las operaciones aritméticas y lógicas requeridas por el programa en ejecución, la unidad de control es la encargada de determinar las operaciones e instrucciones que se deben realizar, el grupo de registros es donde se almacenan tanto datos como direcciones necesarias para realizar las operaciones requeridas por el programa en ejecución y la memoria cache se encarga de mantener direcciones y datos intensamente usados por el programa en ejecución.

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL La memoria esta encargada de almacenar toda la información que el computador esta usando, es decir, la información que es accedida (almacenada y/o recuperada) por la UCP y por los dispositivos. Existen diferentes tipos de memoria, entre las cuales se encuentran las siguientes: RAM (Random Access Memory): Memoria de escritura y lectura, es la memoria principal del computador. Solo se mantiene mientras el computador está encendido. ROM (Read Only Memory): Memoria de solo lectura, es permanente y no se afecta por el encendido o apagado del computador. Generalmente almacena las instrucciones que le permite al computador iniciarse y cargar (poner en memoria RAM) el sistema operativo. Cache: Memoria de acceso muy rápido, usada como puente entre la UCP y la memoria RAM, para evitar las demoras en la consulta de la memoria RAM.

Tipos de Memorias Volátiles RAM, DRAM, eDRAM, SRAM, 1T-SRAM A futuro: Z-RAM, TTRAM

No volátiles Memorias flash, ROM: PROM, EPROM, EAPROM, EEPROM. A futuro: FeRAM, MRAM, PRAM, SONOS, RRAM, NRAM.

Memorias secundarias: disco magnético, disco óptico... *1 Memorias primarias.

Puertos de entradas y salidas Los puertos son el medio para que la PC se comunique con el mundo exterior. El nombre de puertos se debe a que cumplen con una función similar a la de los puertos de los barcos .En estos, los barcos pueden cargar y descargar productos, mientras que en los puertos de entrada y salida se posibilita la transmisión de información entre el PC y cualquier dispositivo externo. Los puertos se clasifican según el procesamiento que se utiliza para transmitir los datos:

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL -puertos paralelos: son capaces de transmitir varios bits al mismo tiempo, a través de varios conductores, uno para cada bits, conectado en paralelo (de ahí su nombre). -puertos en serie: transmiten unos bits detrás de otro a través de un solo conductor es decir en serie.

USB Es un bus de serie que permite la interconexión de dispositivos de diferentes naturaleza a la PC a través de un único tipo de conector, USB es totalmente compatible con plug & play y permite la conexión y desconexión

de

dispositivos en caliente (sin apagar nada). De manera que facilita la conexión y configuración de los nuevos dispositivos.

Componentes de almacenamiento: Son los componentes típicos empleados para el almacenamiento en una computadora. También podría incluirse la memoria RAM en esta categoría.

Disco Duro: El disco duro es un dispositivo de almacenamiento no volátil, es decir conserva la información que le ha sido almacenada de forma correcta aun con la perdida de energía, emplea un sistema de grabación magnética digital, es donde en la mayoría de los casos se encuentra almacenado el sistema operativo de la computadora. En este tipo de disco se encuentra dentro de la carcasa una serie de platos metálicos apilados girando a gran velocidad. Sobre estos platos se sitúan los cabezales encargados de leer o escribir los impulsos magnéticos. Hay distintos estándares a la hora de comunicar un disco duro con la computadora. Existen distintos tipos de interfaces las más comunes son: Integrated Drive Electronics (IDE, también llamado ATA) , SCSI generalmente usado en servidores, SATA, este último estandarizado en el año 2004 y FC exclusivo para servidores. -Estructura física Dentro de un disco duro hay varios platos (entre 2 y 4), que son discos (de aluminio o cristal) concéntricos y que giran todos a la vez. El cabezal Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL (dispositivo de lectura y escritura) es un conjunto de brazos alineados verticalmente que se mueven hacia dentro o fuera según convenga, todos a la vez. En la punta de dichos brazos están las cabezas de lectura/escritura, que gracias al movimiento del cabezal pueden leer tanto zonas interiores como exteriores del disco. Dentro de un disco duro hay varios platos (entre 2 y 4), que son discos (de aluminio o cristal) concéntricos y que giran todos a la vez. El cabezal (dispositivo de lectura y escritura) es un conjunto de brazos alineados verticalmente que se mueven hacia dentro o fuera según convenga, todos a la vez. En la punta de dichos brazos están las cabezas de lectura/escritura, que gracias al movimiento del cabezal pueden leer tanto zonas interiores como exteriores del disco. Direccionamiento Hay varios conceptos para referirse a zonas del disco: Plato: Cada uno de los discos que hay dentro del disco duro. Cara: Cada uno de los dos lados de un plato Cabeza: Número de cabezales; Pista: Una circunferencia dentro de una cara; la pista 0 está en el borde exterior. Cilindro: Conjunto de varias pistas; son todas las circunferencias que están alineadas verticalmente (una de cada cara). Sector : Cada una de las divisiones de una pista. El tamaño del sector no es fijo, siendo el estándar actual 512 bytes. Antiguamente el número de sectores por pista era fijo, lo cual desaprovechaba el espacio significativamente, ya que en las pistas exteriores pueden almacenarse más sectores que en las interiores. Así, apareció la tecnología ZBR (grabación de bits por zonas) que aumenta el número de sectores en las pistas exteriores, y usa más eficientemente el disco duro. El primer sistema de direccionamiento que se usó fue el CHS (cilindro-cabezasector), ya que con estos tres valores se puede situar un dato cualquiera del disco. Más adelante se creó otro sistema más sencillo: LBA (direccionamiento lógico de bloques), que consiste en dividir el disco entero en sectores y asignar a cada uno un único número. Este es el que actualmente se usa.

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL Si hablamos de disco rígido podemos citar a los distintos tipos de conexión que poseen los mismos con la placa madre, es decir pueden ser SATA, IDE o SCSI. IDE: Integrated Device Electronics, "Dispositivo con electrónica integrada") o ATA (Advanced Technology Attachment), controla los dispositivos de almacenamiento masivo de datos, como los discos duros y ATAPI (Advanced Technology Attachment Packet Interface) Hasta hace bien poco, el estándar principal por su versatilidad y relación calidad/precio. SCSI: Son discos duros de gran capacidad de almacenamiento (desde 5 GB hasta 23 GB). Se presentan bajo tres especificaciones: SCSI Estándar (Standard SCSI), SCSI Rápido (Fast SCSI) y SCSI Ancho-Rápido (Fast-Wide SCSI). Su tiempo medio de acceso puede llegar a 7 mseg y su velocidad de transmisión secuencial de información puede alcanzar teóricamente los 5 Mbps en los discos SCSI Estándares, los 10 Mbps en los discos SCSI Rápidos y los 20 Mbps en los discos SCSI Anchos-Rápidos (SCSI-2). Un controlador SCSI puede manejar hasta 7 discos duros SCSI (o 7 periféricos SCSI) con conexión tipo margarita (daisy-chain). A diferencia de los discos IDE, pueden trabajar asincrónicamente con relación al microprocesador, lo que los vuelve más rápidos. SATA (Serial ATA): Nuevo estándar de conexión que utiliza un bus serie para la transmisión de datos. Notablemente más rápido y eficiente que IDE. En la actualidad hay dos versiones, SATA 1 de hasta 150 Mb/s (18.75 MB/s) y SATA 2 de hasta 300 Mb/s (37.5 MB/s) de velocidad de transferencia. -Características: Tiempo medio de acceso: Tiempo medio que tarda la aguja en situarse en la pista y el sector deseado; es la suma del Tiempo medio de búsqueda (situarse en la pista) y la Latencia media (situarse en el sector). Tiempo medio de búsqueda: Tiempo medio que tarda la aguja en situarse en la pista deseada; es la mitad del tiempo empleado por la aguja en ir desde la pista más periférica hasta la más central del disco. Latencia media: Tiempo medio que tarda la aguja en situarse en el sector deseado; es la mitad del tiempo empleado en una rotación completa del disco. Velocidad de rotación: Revoluciones por minuto de los platos. A mayor velocidad de rotación, menor latencia media. Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL Tasa de transferencia: Velocidad a la que puede transferir la información a la computadora una vez la aguja está situada en la pista y sector correctos. Puede ser velocidad sostenida o de pico. Disco óptico: En el campo de la informática, la reproducción de sonido y el video, un disco óptico es una superficie circular de policarbonato donde la información se guarda haciendo unos surcos en la superficie del disco. El acceso a los datos se realiza cuando un material especial del disco, que suele ser de aluminio, es iluminado con un haz de láser. Los surcos en la superficie modifican el comportamiento del haz de láser reflejado y nos dan la información que contiene el disco. La información en un disco óptico es almacenada secuencialmente en una espiral desde el círculo más interno hasta el más externo.

Componentes o periféricos externos de salida: Son componentes que se conectan a diferentes puertos de la computadora, pero que permanecen externos a ella. Son de "salida" porque el flujo principal de datos va desde la computadora hacia el periférico.

Altavoces: Dispositivo utilizado para reproducir sonido desde un dispositivo electrónico. Los altavoces convierten las ondas eléctricas en energía mecánica y esta se convierte en energía acústica. MiniDIN Componentes o periféricos externos de entrada:

Son componentes que se conectan a diferentes puertos de la computadora, pero que permanecen externos a ella. Son de "entrada" porque el flujo principal de datos va desde el periférico hacia la computadora.

Tarjeta de video La tarjeta de video, (también llamada controlador de video, ver figura 2), es un componente electrónico requerido para generar una señal de video que se manda a una pantalla de video por medio de un cable. La tarjeta de video se encuentra normalmente en la placa de sistema de la computadora o en una placa de expansión. La tarjeta gráfica reúne toda la información que debe Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL visualizarse en pantalla y actúa como interfaz entre el procesador y el monitor; la información es enviada a éste por la placa luego de haberla recibido a través del sistema de buses. Una tarjeta gráfica se compone, básicamente, de un controlador de video, de la memoria de pantalla o RAM video, y el generador de caracteres, y en la actualidad también poseen un acelerador de gráficos. El controlador de video va leyendo a intervalos la información almacenada en la RAM video y la transfiere al monitor en forma de señal de video; el número de veces por segundo que el contenido de la RAM video es leído y transmitido al monitor en forma de señal de video se conoce como frecuencia de refresco de la pantalla. Entonces, como ya dijimos antes, la frecuencia depende en gran medida de la calidad de la placa de video. Tipos de tarjeta de video Tarjeta gráfica Hércules Con ésta tarjeta se podía visualizar gráficos y textos simultáneamente. En modo texto, soportaba una resolución de 80x25 puntos. En tanto que en los gráficos lo hacía con 720x350 puntos, dicha tarjeta servía sólo para gráficos de un solo color. La tarjeta Hércules tenía una capacidad total de 64k de memoria video RAM. Poseía una frecuencia de refresco de la pantalla de 50HZ. Color Graphics Adapter (CGA) La CGA utiliza el mismo chip que la Hércules y aporta resoluciones y colores distintos. Los tres colores primarios se combinan digitalmente formando un máximo de ocho colores distintos. La resolución varía considerablemente según el modo de gráficos que se esté utilizando, como se ve en la siguiente lista: * 160 X 100 PUNTOS CON 16 COLORES * 320 X 200 PUNTOS CON 4 COLORES * 640 X 200 PUNTOS CON 2 COLORES La tarjeta EGA Enchanced Graphics Adapter (EGA). Se trata de una tarjeta gráfica superior a la CGA. En el modo texto ofrece una resolución de 14x18 puntos y en el modo gráfico dos resoluciones diferentes de 640x200 y 640x350 a 4 bits, lo que da como resultado una paleta de 16 colores, siempre y cuando la tarjeta esté equipada con 256KB de memoria de video RAM. La tarjeta VGA Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL La Video Graphics Adapter (VGA) significó la aparición de un nuevo estándar del mercado. Esta tarjeta ofrece una paleta de 256 colores, dando como resultado imágenes de colores mucho más vivos. Las primeras VGA contaban con 256KB de memoria y solo podían alcanzar una resolución de 320x200 puntos con la cantidad de colores mencionados anteriormente. Primero la cantidad de memoria video RAM se amplió a 512KB, y más tarde a 1024KB, gracias a ésta ampliación es posible conseguir una resolución de, por ejemplo, 1024x768 píxeles con 8 bits de color. En el modo texto la VGA tiene una resolución de 720x400 pixeles, además posee un refresco de pantalla de 60HZ, y con 16 colores soporta hasta 640X480 puntos. La tarjeta SVGA La tarjeta SVGA (Super Video Graphics Adapter) contiene conjuntos de chips de uso especial, y más memoria, lo que aumenta la cantidad de colores y la resolución.

La tarjeta de sonido Es una tarjeta electrónica que se conecta una ranura que tiene la computadora (CPU, en especìfico la tarjeta madre) que tiene como funciones principales: la generación o reproducción de sonido y la entrada o grabación del mismo. Para reproducir sonidos, las tarjetas incluyen un chip sintetizador que genera ondas musicales. Este sintetizador solía emplear la tecnología FM, que emula el sonido de instrumentos reales mediante pura programación; sin embargo, una técnica relativamente reciente ha eclipsado a la síntesis FM, y es la síntesis por tabla de ondas (WaveTable). En WaveTable se usan grabaciones de instrumentos reales, produciéndose un gran salto en calidad de la reproducción, ya que se pasa de simular artificialmente un sonido a emitir uno real. Las tarjetas que usan esta técnica suelen incluir una memoria ROM donde almacenan dichos "samples" o cortos; normalmente se incluyen zócalos SIMM para añadir memoria a la tarjeta, de modo que se nos permita incorporar más instrumentos a la misma.

El modem Es un dispositivo electrónico de entrada / salida (ver figura 3)que se utiliza principalmente para convertir señales digitales a análogas y viceversa, una de Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL sus principales aplicaciones es en la conexión a redes teniendo como principal punto de referencia o ejemplo la Internet. Por otra parte, si la queremos definir técnicamente tendríamos, diríamos que cuando hay una conexión con redes telefónicas se establece mediante el módem, y gracias a este los usuarios de muy diversos lugares pueden intercambiar información como faxes, memorandos, etc., la palabra MODEM surgió de la combinación de dos términos los cuales son MODULADOR y el otro DEMODULADOR. La Modulación consiste en transformar los datos de la computadora (bits y bytes) en sonido o vibraciones acústicas, sin embargo, la Demodulación consiste en el proceso inverso, los sonidos se reciben y los cuales son convertidos a datos.

El SIMM Siglas de Single In line Memory Module (ver figura 4), un tipo de encapsulado consistente en una pequeña placa de circuito impreso que almacena chips de memoria, y que se inserta en un zócalo SIMM en la placa madre o en la placa de memoria. Los SIMMs son más fáciles de instalar que los antiguos chips de memoria individuales, y a diferencia de ellos son medidos en bytes en lugar de bits. El primer formato que se hizo popular en los computadores personales tenía 3.5" de largo y usaba un conector de 32 pins. Un formato más largo de 4.25", que usa 72 contactos y puede almacenar hasta 64 megabytes de RAM es actualmente el más frecuente. Un PC usa tanto memoria de nueve bits (ocho bits y un bit de paridad, en 9 chips de memoria RAM dinámica) como memoria de ocho bits sin paridad. En el primer caso los ocho primeros son para datos y el noveno es para el chequeo de paridad. Tipos De Simm‘s SIMM‘s de 30 contactos Son los SIMM propios de las primeras placas base con micros de 32 bits (386 y 486). Supongamos una de estas placas con zócalos de 30 contactos, cada uno de los cuales soporta 8 bits de datos. Necesitaremos 4 SIMM‘s de 30 contactos para conseguir los 32 bits. Típicamente, estas placas tienen 8 zócalos divididos Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL en dos bancos de 4 zócalos cada uno. El microprocesador sólo puede direccionar

uno

de

los

dos

bancos

en

cada

momento.

En algunos ordenadores, el hecho de mezclar SIMM‘s de diferente capacidad en el mismo banco, puede producir efectos tales como una mala detección de la cantidad de memoria del sistema, o que el ordenador no arranque. SIMM‘s

de

72

contactos

Los SIMM de 72 contactos se desarrollaron para satisfacer los requerimientos de expansión de memoria cada vez mayores. Un SIMM de 72 contactos soporta 32 bits de datos, es decir, cuatro veces el número de bits de datos soportado por los SIMM de 30 contactos. En placas base con micros de 32 bits (Intel 386 y 486) se necesita sólo un SIMM de 72 contactos por banco para proporcionar

al

microprocesador

los

32

bits

de

datos.

Con los microprocesadores Pentium, al tener 64 bits para comunicaciones externas (aunque internamente sean micros de 32 bits), se necesita utilizar grupos de dos SIMM para proporcionar los 64 bits necesarios.

El DIMM Los módulos DIMM (Dual In-Line Memory Module, ver figura 5) son similares a los SIMM, aunque con notables diferencias. Al igual que los SIMM, los DIMM se instalan verticalmente en los sockets de memoria de la placa base. Sin embargo, un DIMM dispone de 168 contactos, la mitad por cada cara, separados entre sí. Los DIMM se instalan en aquellas placas que soportan típicamente un bus de memoria de 64 bits o más. Típicamente, son los módulos que se montan en todas las placas Pentium-II con chipset LX, y hoy por hoy se han convertido en el estándar en memoria.

Puerto

USB

Esto es lo último en escáners. Los puertos USB están presentes en la mayoría de ordenadores Pentium II, AMD K6-2 o más modernos, así como en algunos Pentium

MMX.

En general podríamos decir que los escáners USB se sitúan en un punto intermedio de calidad / precio. La velocidad de transmisión ronda los 1,5 MB / s, algo más que el puerto paralelo pero bastante menos que el SCSI; la facilidad de instalación es casi insuperable, ya que se basa en el famoso Plug Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL and Play (enchufar y listo) que casi siempre funciona; todos los ordenadores modernos tienen el USB incorporado (los Pentium normales ya son antiguos; y además dejan el puerto paralelo libre para imprimir o conectar otros dispositivos. La

interfaz

TWAIN

Se trata de una norma que se definió para que cualquier escáner pudiera ser usado por cualquier programa de una forma estandarizada e incluso con la misma

interfaz

para

la

adquisición

de

la

imagen.

Si bien hace unos años aún existía un número relativamente alto de aparatos que usaban otros métodos propios, hoy en día se puede decir que todos los escáners normales utilizan este protocolo, con lo que los fabricantes sólo deben preocuparse de proporcionar el controlador TWAIN apropiado, generalmente en versiones para Windows 9x,

NT

y a veces 3.x.

Desgraciadamente, sólo los escáners de marca relativamente caros traen controladores para otros sistemas operativos como OS/2 o Linux, e incluso en ocasiones ni siquiera para Windows 3.x o NT; la buena noticia es que la estandarización de TWAIN hace que a veces podamos usar el controlador de otro escáner de similares características, aunque evidentemente no es un método

deseable...

Se trata de un programa en el que de una forma visual podemos controlar todos los parámetros del escaneado (resolución, número de colores, brillo...), además de poder definir el tamaño de la zona que queremos procesar. Si la fidelidad del color es un factor de importancia, uno de los parámetros que probablemente deberemos modificar en esta interfaz es el control de gamma, para ajustar la gama de colores que capta el escáner con la que presenta nuestro monitor o imprime la impresora.

Tableta Digitalizadora Es una tableta compacta generalmente de 127 x 102 mm que incorpora un lápiz sin cables . Esta excelente herramienta de trabajo permite emular una pizarra

electrónica

ideal

para

los

ordenadores

portátiles.

Permiten el manejo del cursor a través de la pantalla del sistema informático y facilitan una importante ayuda en el tratamiento de los comandos de órdenes en aplicaciones de CAD / CAM (diseño asistido por computadora). Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL Las tabletas digitalizadoras convierten una serie de coordenadas espaciales en un código binario que se introduce en la computadora. Estas coordenadas serán manejadas posteriormente por programas de dibujo, ingeniería, etc. La tableta suele tener impresos en su armazón pulsadores con símbolos dibujados para ejecutar de modo directo comandos que agilizan el trabajo de manejo

del

software.

Las tabletas digitalizadoras poseen una resolución de alrededor de una décima de milímetro y pueden manejar gráficos en dos y tres dimensiones. Una posibilidad de manejo muy intuitiva convierte a las tabletas digitalizadoras en unas herramientas muy útiles y polivalentes en los sistemas informáticos de diseño

y

manejo

de

gráficos.

Existen diversas tecnologías de construcción de tabletas, pudiendo ser éstas: •

Tabletas

mecánicas.

• Tabletas electrónicas. Las mecánicas, debido al desgaste producido en sus componentes por el uso continuado, son menos precisas y más delicadas de manejar que las electrónicas, siendo éstas, por ello, las más extendidas comercialmente en el mercado.

Lapiz Optico Es un instrumento en forma de lápiz que por medio de un sistema óptico, ubicado en su extremo, permite la entrada de datos directamente a la pantalla. Para elaborar dibujos, basta con mover el lápiz frente a la pantalla y en ella va apareciendo una línea que describe dicho movimiento, igualmente se puede mover líneas de un sitio a otro, cuando se coloca el punto de la pluma en la pantalla y se presiona un botón, un dispositivo siente dentro de la pluma activada. Transmite a la memoria de la computadora el sitio de la luz en la pantalla. También sirve para señalar ítems de los menús al igual que el mouse. Los lápices ópticos son dispositivos de introducción de datos que trabajan directamente con la pantalla de la computadora, señalando puntos en ella y realizando

operaciones

de

manejo

de

software.

Para operar con el lápiz óptico se coloca éste sobre la pantalla del sistema informático. En el momento en que el cañón de rayos catódicos de la pantalla barre el punto sobre el que se posiciona el lápiz, éste envía la información a un Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL software especial que la maneja. El microprocesador calcula cuál es la posición sobre la pantalla de la computadora permitiendo manipular la información

representada

en

ella.

Los lápices ópticos permiten la introducción de datos, el manejo del cursor, etc., en la pantalla de la computadora. Son una asistencia para las limitaciones de los teclados en algunas aplicaciones, sobre todo las que no son de gestión pura (creativas, etc.), O bien los bolígrafos-escáner, utensilios con forma y tamaño de lápiz o marcador fluorescente que escanean el texto por encima del cual los pasamos y a veces hasta lo traducen a otro idioma al instante.

Camaras digitales Una cámara digital permite tomar fotos que se pueden visualizar e imprimir utilizando una computadora. La mayoría incluyen una pantalla tipo visualizador de cristal líquido (LCD), que puede utilizar para tener una vista preliminar y visualizar la fotografías. Incluyen un cable que permite conectar la cámara a un puerto. Permitiendo transferir las fotografías. Almacenan fotografías hasta que se las transfiera a una computadora. La mayoría

tiene

una

memoria

integrada

o

removible.

- Memoria removible: almacenan fotografías en una tarjeta de memoria. Algunas las almacenan en un disquete regular que calza dentro de esta. Se puede reemplazar una tarjeta de memoria o disquete cuando esté llena. - Memoria incorporada: almacenan al menos 20 fotografías. Una vez que está llena, se las transfiere a la computadora. Las filmadoras son unos aparatos periféricos altamente especializados que convierten información, que se les introduce en código binario, en imágenes con una calidad similar a la de una imprenta (1.600 puntos por pulgada como mínimo) o fotogramas similares a los de cinematografía. Las filmadoras se pueden conectar a una computadora o trabajar con ellas remotamente llevando la información hasta el punto donde están por medio de un soporte magnético. Se utilizan para grabar conversaciones y otros sonidos, utilizando programas de conferencia para comunicarse a través de Internet. Con los programas de Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL control de voz se puede conversar en un micrófono y emplear los comando de

voz

para

controlar

la

computadora.

Unidireccional: graba sonidos de una dirección, lo que ayuda a reducir el ruido de

fondo.

Este

tipo

es

útil

para

grabar

una

voz

individual

Omnidireccional: graba sonidos de todas direcciones. Este tipo es útil para grabar varias voces en una conversación en grupo Otras

Herramientas

Para

La

Digitalización

La función de la biometría tecnológica sirve para verificar la identificación de cada persona y para confirmar que se trata realmente de quien dice ser. Uno de los campos que más utilizan este sistema es la informática. Los sistemas de identificación biométrica se basan en analizar una característica biológica única de la persona. Estos métodos de control dan mayor seguridad que la utilización de objetos como tarjetas, llaves, (lo que una persona porta), como así también contraseñas, información, claves, firma, etc. (lo que la persona sabe). Lectura de la huella digital La identificación de alguien mediante un sistema electrónico de la huella digital (digital

personal)

es

una

de

las

más

utilizadas

en

el

mundo.

Esta funciona conectada a una amplia base de datos que indica si en realidad las huellas dactilares concuerdan con la información que se tiene acerca de la persona. ¿Cómo lo hace? El sistema transforma los arcos, rizos y espirales de las huellas en códigos numéricos, que luego se comparan con los datos de que se dispone dando resultados exactos, lo que garantiza uno de los más altos niveles de seguridad. Lectura

de

la

geometría

de

la

mano

Otro aparato de biometría es el de identificación con base en las características de la mano (forma de los dedos, medidas, tamaño). Sirve además para identificar al personal y sustituir el típico mercado de tarjetas a la hora de entrada o salida de las labores. Escaneo del iris El reconocimiento ocular es muy efectivo y se usa, sobre todo, en instituciones de alta seguridad (cárceles, bancos, cajeros...) de Japón, Gran Bretaña,

Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL Alemania y Estados Unidos. Lo que se examina son las fibras, manchas y surcos del iris por medio de una cámara especial (Iris scan) Escaneo facial También existe biometría facial que analiza la imagen de la cara de alguien impresa en una fotografía o en una toma de vídeo funciona analizando la imagen en vídeo o una fotografía y las características específicas de ciertas partes localizadas entre la frente y el labio superior, lugares que generalmente no se ven afectados por la expresión (esta puede operar sin que la persona sepa que está siendo estudiada). Digitalización de la firma Identificación de voz Entre otros avances biométricos se encuentran los que tienen que ver con el olor corporal y la resonancia acústica de la cabeza (esta es muy efectiva porque permite reconocer las diferencias entre gemelos idénticos, lo cual no es posible bajo el sistema facial) Procesadores actuales ¡Error!Argumento de modificador desconocido. En la actualidad existen procesadores muy poderosos como se menciono anteriormente. La compañía Intel acaba de lanzar al mercado su nuevo procesador

Intel

Pentium

4

de

2.0GHz

De igual manera ha mejorado sus procesadores anteriores como lo son el Pentium III, el cual acaba de lanzar al mercado el Pentium III de 1.13 GHz. También existen otros procesadores de la compañía Intel que sirven para servidores

y

estaciones

de

trabajo

como

lo

es

el

Intel

XEON.

Así también el Intel ITANIUM el cual se considera como la nueva generación en procesadores

para

servidores

y

estaciones

de

trabajo.

Sin embargo la compañía Intel no es la única que fabrica los procesadores para las PC´s existe otra compañía que fabrica procesadores y es una de las principales competidoras de Intel y es la compañía AMD (Advanced Micro Devices) que fabrica procesadores como el AMD Athlon cuya velocidad actual es de 1.4 GHz. También hay otros procesadores como el AMD Duron cuyo modelo desarrolla velocidades de 1GHz. Tarjeta Principal Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL También llamada Tarjeta Madre o Motherboard es donde se encuentran las conexiones básicas para todos los componentes de la computadora, los cuales giran en torno al microprocesador. Es básicamente la que permite o no el futuro crecimiento de las habilidades de cualquier computadora, una tarjeta con una arquitectura muy cerrada terminará con la vida de todo el equipo en el momento que ésta requiera una reparación o mejora, éste fue el caso de la mayoría de las computadoras que existieron en el pasado, como por mencionar algunas : Comodore 64, Tandy 1000 e incluso todas las XT´s y algunas 286 de IBM. Estas se pueden clasificar en la actualidad en: - Arquitectura de 8 bits : Primeras XT - Arquitectura ISA 8 -16 bits. La mayoría de las actuales clones Arquitectura EISA o MCA de 32 bits. La mayoría de las de IBM o compatibles de marca de calidad que se venden actualmente. Actualmente existen muchísimos tipos de tarjetas madre.

Periféricos de almacenamiento Los periféricos de almacenamiento, llamados también periféricos de memoria auxiliar, son unos dispositivos en los que se almacenan, temporal o permanente, los datos que va a manejar la CPU durante el proceso en curso, y que no es posible mantener en la memoria principal. Suponen un apoyo fundamental a la computadora para realizar su trabajo habitual. Los periféricos de almacenamiento se pueden clasificar de acuerdo al modo de acceso a los datos que contienen: • Acceso secuencial. • Acceso aleatorio. — Acceso secuencial. En el acceso secuencial, el elemento de lectura del dispositivo debe pasar por el espacio ocupado por la totalidad de los datos almacenados previamente al espacio ocupado físicamente por los datos almacenados que componen el conjunto de información a la que se desea acceder. — Acceso aleatorio.

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL En el modo de acceso aleatorio, el elemento de lectura accede directamente a la dirección donde se encuentra almacenada físicamente la información que se desea localizar sin tener que pasar previamente por la almacenada entre el principio de la superficie de grabación y el punto donde se almacena la información buscada. Es evidente la reducción de tiempo que presenta el acceso aleatorio frente al secuencial, pero la utilización de la tecnología de acceso secuencial se debió a que la implementación de las cintas magnéticas fue muy anterior a la puesta en marcha operativa del primer periférico de acceso aleatorio. En la actualidad, las cintas magnéticas tradicionales se están relegando poco a poco a simples soportes de almacenamiento de datos históricos del sistema informático o de procesos periódicos de copias de seguridad.

Medios Magneticos Disco rígido Existen dos tipos principales de discos duros: • Fijos. • Removibles. 1. Discos fijos. Los discos fijos se fabrican dentro de una carcasa sellada de la que no se pueden extraer. El montaje de los componentes internos del disco se realiza en la fábrica con unas condiciones muy estrictas de limpieza y aislamiento para evitar la entrada de polvo que pudieran deteriorarlo. Por ello nunca debe abrirse la carcasa de protección de un disco duro excepto por personal técnico en las condiciones adecuadas. Los discos duros fijos más comunes utilizan tecnología Winchester. 2. Discos removibles. Los discos removibles están montados en un contenedor, también sellado, que les permite entrar y salir de unos habitáculos especiales. Estos habitáculos están situados en la carcasa de la computadora o bien conectados a ésta por medio de un cable interfaz. Material soporte:

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL Están fabricados con una aleación de aluminio con un recubrimiento magnético, se están investigando materiales sintéticos compuestos para reducir el rozamiento para que haya un tiempo de acceso más reducido Motor de accionamiento de eje: Se encarga de imprimir la velocidad necesaria al eje con los discos, que suele ser de un 3.600 r.p.m. El motor está alimentado por corriente directa gracias a un pequeño generador que lleva incorporado. Permitiendo, de este modo determinar la precisión de velocidad de rotación. Cabezal de lectura-escritura: Está compuesta de varios cabezales unidos entre sí, tanto física como eléctrica y electrónicamente. Esta unidad es mucho más frágil que la de las disqueteras, ya que las cabezas vuelan sobre la superficie del disco, es decir, se encuentra a una distancia de varias micras del disco sin llegar a tocarlo. El campo magnético que se crea entre las superficies metálicas del disco y los cabezales es lo suficientemente amplio como para poder leer o escribir sobre ellos, pero a unas velocidades mucho mayores que en los discos flexibles, ya que prácticamente no existe rozamiento alguno. Motor de impulsos: Es un motor eléctrico de gran precisión. Su misión es mover la cabeza de lectura-escritura a través de la superficie de los discos metálicos en sentido radial para situarse en el sector y cilindro adecuado. Todo el conjunto de cabezales y discos viene envuelto en una caja sellada herméticamente, para impedir que las partículas de polvo y suciedad existentes en el ambiente se depositen sobre la cabeza de lectura-escritura, causando luego la aparición de errores tanto en la obtención de datos como en su grabación, llegando incluso a perderse toda la información contenida en él. *Circuito impreso controlador: Situado en la parte inferior del conjunto de disco duro. Contiene los dispositivos electrónicos que controlan: la velocidad de giro, la posición de la cabeza de lectura-escritura y la activación de obtención o grabación de datos. Este circuito consta, en un principio, de tres conectores: Dos planos de pistas doradas y uno blanco con cuatro patillas AMP hembra. Los primeros se utilizan para comunicarse el disco duro con su tarjeta controladora que esta unida a la CPU, mediante otro conector plano. Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL El otro conector es el que alimenta a la unidad de disco y la une con la fuente de alimentación del ordenador. Este consta de cuatro patillas, en las que destaca la masa y los voltajes de +5 y +12 voltios. Circuito impreso controlador Todos estos componentes van protegidos por una carcasa de aleación que mantiene a todos estos alineados con toda precisión, esta carcasa es la que dota al disco duro de su peso y robustez.

Medios Opticos Los discos ópticos presentan una capa interna protegida, donde se guardan los bits mediante distintas tecnologías, siendo que en todas ellas dichos bits se leen merced a un rayo láser incidente. Este, al ser reflejado, permite detectar variaciones microscópicas de propiedades óptico-reflectivas ocurridas como consecuencia de la grabación realizada en la escritura. Un sistema óptico con lentes encamina el haz luminoso, y lo enfoca como un punto en la capa del disco que almacena los datos. Las tecnologías de grabación (escritura) a desarrollar son: -

por moldeado durante la fabricación, mediante un molde de níquel (CDROM y DVD ROM),

-

por la acción de un haz láser (CD-R y CD-RW, también llamado CD-E),

-

por la acción de un haz láser en conjunción con un campo magnético (discos magneto-ópticos - MO).

Los discos ópticos tienen las siguientes características, confrontadas con los discos magnéticos: Los discos ópticos, además de ser medios removibles con capacidad para almacenar masivamente datos en pequeños espacios -por lo menos diez veces más que un disco rígido de igual tamaño- son portables y seguros en la conservación de los datos (que también permanecen si se corta la energía eléctrica). El hecho de ser portables deviene del hecho de que son removibles de

la

unidad.

Asimismo, tienen bajo costo por byte almacenado. Los CD-ROM se copian (producen)

masivamente.

La mayor capacidad de los discos ópticos frente a los magnéticos se debe al carácter puntual del haz láser incidente, y a la precisión del enfoque óptico del Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL láser. Ello permite que en una pista los bits estén más juntos (mayor densidad lineal), y que las pistas estén más próximas (más t.p.i). Los CD son más seguros en la conservación de los datos, dado que la capa que los almacena es inmune a los campos magnéticos caseros, y está protegida de la corrosión ambiental, manoseo, etc., por constituir un "sándwich" entre

dos

capas

transparentes

de

policarbonato.

Por otra parte, la cabeza móvil -que porta la fuente láser y la óptica asociadapor estar separada a 1 mm. de la superficie del disco, nunca puede tocarla. Por ello no produce en ella desgaste por rozamiento, ni existe riesgo de "aterrizaje", como en el disco rígido con cabezas flotantes. Tampoco el haz láser que incide sobre la información puede afectarla, dada su baja potencia.

Unidad cd-grabable Una unidad de cd-grabable (CD-R) permite almacenar la información en un disco. Este tipo de unidad es útil para respaldar un disco duro o distribuir información. Puede grabar información en cada disco solo una vez. Un disco CD-Grabable puede almacenar hasta 650 MB de datos. Una Unidad de CD-Regrabable (CD-RW) a menudo es similar a una CDGrabable, pero le permite cambiar los datos que registra en un disco. Un disco Cd Regrabable almacena la misma cantidad de datos que un disco CDGrabable. Velocidad La velocidad de una unidad de CD-ROM determina qué tan rápido gira un disco. Con altas velocidades la información se puede transferir de un disco a la computadora más rápidamente, lo que da como resultado un mejor desempeño. La velocidad a la cual la información se transfiere de un disco a la computadora, es llamada ritmo de transferencia de datos, y es medida en Kilobytes por segundo (KBps). La velocidad de la unidad de CD-ROM es muy importante, cuando se visualiza videos e información que se encuentran en juegos y enciclopedias. Las velocidades bajas darán como resultado un sonido de fondo entrecortado. La mayoría de las nuevas unidades de CD-ROM tienen una velocidad de al menos 50X. Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL Una unidad de DVD-ROM es un dispositivo que lee la información almacenada en discos DVD-ROM o CD-ROM. DVD-ROM quiere decir disco versátil digital- de memoria de solo lectura, lo que significa que no puede cambiar la información almacenada. El disco es similar en tamaño y forma a un CD pero puede almacenar más información Un solo disco DVD puede almacenar al menos 4.7 GB, lo que equivale a más de siete discos CD-ROM. Pueden tener un solo lado o doble lado. Cada uno puede almacenar una o dos capas de datos. Hoy en día es muy usado en reemplazo de los videos casette usados para almacenar películas. Velocidad La velocidad de la unidad de DVD-ROM determina cuan rápido se puede transferir datos desde un disco a la computadora. Las más nuevas pueden alcanzar velocidades equivalentes a una unidad de CD-ROM 36X.

Cintas para "Backup" Este tipo de sistemas se impuso debido a una gran cantidad de discos duros no removibles. El soporte físico empleado es parecido a un casete, pero en dimensiones mayores. Las unidades de lectura-escritura son del tamaño de una disquetera. Dentro de un cartucho de cinta hay una tira delgada plástica con superficie magnética, similar a la encontrada en cintas para audio y cámaras de video. Cuando inserta el cartucho en la unidad, este se mueve a través de cabezas de lectura/escritura, las cuales leen y registran datos Compresión Algunas unidades de cintas pueden comprimir o aglomerar datos, de manera que un cartucho almacene mayor cantidad. Dependiendo del tipo de datos almacenados,

la

compresión

puede

casi

duplicar la cantidad de datos que el cartucho puede retener. Tiempo de acceso La velocidad a la cual una unidad de cinta recupera los datos almacenados en un cartucho es llamada tiempo de acceso. Cuanto más bajo sea, más rápida Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL será la unidad. Un tiempo de acceso lento puede ser suficiente si tan solo necesita almacenar datos ocasionalmente, pero si lo hace en forma regular, es importante un tiempo de acceso rápido.

Tipos de unidad de cinta UNIDAD QIC Un a unidad de Cartucho de Cuarto de Pulgadas (QIC, pronunciado ‗quick") es comúnmente utilizada en computadoras personales. Este tipo unidad es el menos costoso y más lento. Una unidad QIC de alta calidad puede almacenar hasta 10 GB de datos. UNIDAD TRAVAN Una unidad Travan es el tipo más nuevo y rápido de unidad QIC. Una unidad de este tipo de alta calidad puede almacenar hasta 10 GB. UNIDAD DE 8 MM Una unidad de 8 milímetros (mm) utiliza cartuchos de cinta similares a las cintas de 8 mm empleadas en las cámaras de video. Una unidad de este tipo puede almacenar hasta 40 GB de información. UNIDAD DAT Una unidad de Cinta Audio Digital (DAT) es una opción rápida utilizada para respaldar grandes cantidades de datos. Una unidad DAT de alta tecnología puede almacenar hasta 24 GB.

Disquetes Diseño de los disquetes de 5 ¼ : Están compuestos por una lamina de poliéster (plástico flexible) de forma circular, recubierta por una película de material magnetizable. La lamina de poliéster impregnada en la película magnética, esta cubierta con una funda flexible, normalmente cloruro de vinilo, en cuyo interior se encuentra un forro especial que sirve para proteger el disco del polvo y en cierta medida del calor y la humedad. Hay una especie de ranuras él la conformación del disquete: *Una ventana central en donde la unidad atrapa al disquete *Un agujero de lectura-escritura, normalmente ovalado donde la cabeza lectora se instala. Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL *Cerca de la abertura central se encuentra el orificio índice que permite detectar a la unidad de disco el inicio del índice del disquete. *Dos muescas de descarga junto a la abertura de lectura-escritura para asegurar que la funda no se deforme. *Una ranura de protección de escritura, depende si se tapa la ranura no se puede escribir y si no se puede reescribir. Grabación de datos: En los disquetes los datos se graban en series de círculos concéntricos a los que denominamos "pistas", por lo tanto la superficie de un disco queda subdividida en pistas. Las pistas a su vez se dividen en sectores. El numero de sectores que exista en un disquete dependen del tipo de disco y su formateo, todos los disquetes tienen dos caras, en las que se puede leer y escribir. Como en ambas existen pistas al conjunto de pistas se lo denomina "cilindro". Cuando mezclamos todos estos conceptos, cara, pistas, tamaño del sector, obtenemos lo que se denomina "capacidad de almacenamiento" que es la multiplicación de todos estos términos: Capac. Almac.= Nro. pistas x Nro. de sectores x Nro. de caras x Nro. de bytes/sector Disquetes 3 ½: Tiene prácticamente el mismo mecanismo que el de 5 ¼ , pero es diferentes en tamaño (físico y en Kbytes) la funda es de plástico rígido con una pestaña corrediza en un borde que al entrar a la unidad de disco esta se corre automáticamente. Almacenamiento en disquetes: El método de grabación magnética es el mismo que emplean todas las variedades de cinta magnética: casetes de música, de vídeo, etc. La base de esta clase de grabación es la propiedad de magnetización que tienen algunos materiales, tales como el hierro. La superficie de los discos que contienen una superficie delgada de material magnético, se trata como si fuera una matriz de posiciones de puntos, cada uno de los cuales es un bit que se activa al equivalente magnético de 0 y 1 (magnetizado o desmagnetizado, respectivamente). Como las posiciones de estos puntos no están predeterminadas, necesitan unas marcas que ayuden a la unidad de grabación a encontrar y comprobar dichas posiciones. Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL Otro concepto importante en los discos magnéticos es el procedimiento de acceso a su información que debe ser lo suficientemente rápido, si escuchamos un casete de música podríamos decir que el acceso es lineal por qué no podemos llegar rápidamente al final de la cinta en los discos flexibles es totalmente diferente ya que existen dos movimientos que facilitan el acceso rápido, el primero de ellos es el de rotación en el que se emplea muy poco tiempo, con una velocidad aproximada de 300 r.p.m. en un disquete. El otro es el desplazamiento tangencial para ir a la posición deseada, por esto se denomina de "almacenamiento aleatorio" porque se puede ir a cualquier parte del disco sin tener que recorrer todo el trayecto. Telemática Definimos comunicación como el proceso por el que se transporta información, la cual es transmitida mediante señales, que viajan por un medio físico. El

termino

TELEMATICA

o

TELEINFORMATICA

conjunción

de

telecomunicaciones e informática se refiere a la disciplina que trata la comunicación entre equipos de computación distantes. Sistema teleinformatico: Está constituido por: Equipos informáticos (computadoras y terminales), para recibir, procesar, visualizar y enviar datos. RED DE TELECOMUNICACIONES: Soporte para la comunicación, con medios de transmisión y circuitos apropiados.

Comunicación entre un computador y otro La comunicación se logra mediante la utilización de las redes telefónicas y módems. El módem puede estar en el gabinete de una PC (interno), o ser externo al mismo. Su función es permitir conectar un computador a una línea telefónica, para recibir o transmitir información. Cuando un módem transmite, debe ajustar su velocidad de transmisión de datos, tipo de modulación, corrección de errores y de compresión. Ambos módems deben operar con el mismo estándar de comunicación. Dos módems pueden intercambiar información en forma "full dúplex". Esto es, mientras el primero transmite y el segundo recibe, este ultimo también puede Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL transmitir y el primero recibir. Así se gana tiempo, dado que un módem no debe esperar al otro a que termine, para poder transmitir, como sucede en "half dúplex". Cuando un módem transmite tonos se dice que modula o convierte la señal digital binaria proveniente de un computador en dichos tonos que representan o portan bits. Del mismo modo que el oído de la persona que en el extremo de la línea puede reconocer la diferencia de frecuencia entre los tonos del 0 y 1, otro módem en su lugar también detecta cual de las dos frecuencias esta generando el otro módem, y las convierte en los niveles de tensión correspondiente al 0 y al 1. Esta acción del módem de convertir tonos en señales digitales, o sea en detectar los ceros y unos que cada tono representa, se llama desmodulación.

Códigos de barra El lector de códigos de barra esta ampliamente difundido en el comercio y en la industria, siendo que una computadora se conecta a través de la interfaz port serie. Posibilita la recolección de datos con rapidez, muy baja tasa de errores, facilidad y bajo costo, en comparación con la lectura visual de códigos numéricos seguida de entrada manual por teclado. Uno de los medios más modernos, y que está tomando cada vez un mayor auge, de introducir información en una computadora es por medio de una codificación de barras verticales. Cada vez son más los productos que llevan en su etiqueta uno de estos códigos donde, por medio de las barras verticales de color negro, se consigue una identificación para todo tipo de productos, desde libros hasta bolsas de patatas fritas. Esta codificación ha sido definida de forma estándar por la Organización de Estándares Internacionales y, en ella, cada una de las líneas tiene un determinado valor dependiendo, en principio, de su presencia o ausencia y también de su grosor. En general los códigos de barra no son descifrables por las personas. Las lectoras son las encargadas de convertirlos en unos y ceros que irán a la computadora. Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL Representan caracteres de información mediante barras negras y blancas dispuestas verticalmente. El ancho de las barras y espacios puede ser variable, siendo la más ancha un múltiplo de la mas angosta. En binario las barras significaran unos y los espacios ceros. Uno de los códigos de barras mas corrientes es el UPC (Universal Product Code). Emparentado con el UPC, existe el código ISBN, usado en la cubierta de libros y revistas, también de 12 dígitos. El código 39 codifica números y letras para usos generales, siendo muy popular. Este código se usa mucho en la industria y para inventarios. El código entrelazado 2 de 5 (ITF), puede ser de cualquier longitud, pero con un numero par de dígitos, siendo que codifica dos dígitos por vez. Este es uno de los pocos códigos en que los espacios en blanco tienen significado. Al presente existen unos 20 códigos de barra. También existen códigos de barra en 2 dimensiones, que se deben escanear mediante un escáner o una cámara fotográfica digital. Lectoras de códigos de barra: Existen dos clases de lectoras: De haz fijo y de haz móvil. En ambos casos una fuente luminosa ilumina la superficie del código. Siendo las barras oscuras y los espacios claros, estos reflejaran mas luz que las barras. La luz reflejada es detectada por un elemento fotosensor, produciendo los espacios claros una mayor corriente eléctrica en el elemento fotosensor. Para que la lectura progrese debe existir un movimiento relativo del código respecto a la lectora o a la inversa, o bien debe existir un haz láser que se desplaza para explorar el código. Esto hace a la diferencia entre las dos clases de lectoras citadas. La corriente eléctrica que circula por el fotosensor es proporcional a la intensidad del haz reflejado (que es la magnitud censada), que como el caso del escáner es una señal analógica. Por lo tanto, deberá convertirse en digital (unos y ceros) para ser procesada. Diferentes tipos de lectoras: Lectora manual: Tienen forma de una lapicera, se debe desplazar de toda la longitud del código, para que un haz fijo pueda ser reflejado y censado. Lectora de ranura fija: Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL El operador debe desplazar el código a través de una ranura de la lectora. Es de haz fijo. Lectora fija con haz láser móvil: Un rayo láser rojo anaranjado barre en un sentido a otro el código de barras decenas de veces por segundo. Un rayo láser es dirigido por un espejo móvil, que a su vez dirige el haz hacia otros espejos. Por la ventana de salida parece como si se generan muchos haces láser. Esto permite leer un código de barras que este en distintas ubicaciones espaciales respecto a la ventana citada. Estas lectoras son más exactas que las anteriores.

Unidades especiales de entrada/salida Existen algunos sistemas informáticos especiales, denominados sistemas empotrados en algunos textos, que se utilizan en procesos industriales, de comunicaciones, etc., que poseen unidades de entrada y salida que no son estándares a las que se han visto anteriormente. interfaces industriales Los interfaces industriales son unos sensores analógicos que recogen información y, a través de un conversor analógico / digital, la transmiten a la computadora. Estos interfaces permiten controlar procesos industriales, toman lecturas de presiones, temperaturas, etc.,. y posibilitan a la computadora la capacidad de dar órdenes de arranque o parada de motores, apertura o cierre de válvulas, etcétera. Los interfaces industriales son sistemas informáticos indicados para trabajar en modo automático en condiciones muy adversas o en lugares donde no sería posible el acceso de un ser humano. Centrales generadoras de energía de diferente tipo (eléctrico, nuclear, etc.) son los principales centros donde se instalan estos tipos de interfaces. Displays Los «displays» son una serie de periféricos de salida que se utilizan en sistemas informáticos que no son de propósito general donde no son necesarias las pantallas puesto que el tipo de información que van a transmitir es simplemente datos en modo texto.

Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL Información de control en sistemas de telecomunicaciones (módems, interfaces de comunicaciones, etc.) o ayudas a la configuración de componentes de sistemas informáticos de propósito general son las principales funciones de este tipo de periféricos. Los sistemas más conocidos de este tipo son los que aparecen en los escaparates de algunos centros comerciales indicando ofertas de productos, información acerca de horarios de apertura y cierre, o información general de atención al cliente. Unidades de Síntesis y Reconocimiento de Voz Son capaces, mediante un software adecuado, de simular la voz humana a partir de información suministrada por la computadora o de reconocerla, trasladándola codificada al sistema informático al que estén conectados. La simulación de voz está mucho más desarrollada que el reconocimiento, ya que las técnicas de programación y las potencias de cálculo son más simples en aquélla. Las nuevas tecnologías como la multimedia y los intentos de mejora en el manejo de sistemas automáticos por parte de los usuarios, así como los sistemas de control de accesos en edificios, presentan un buen campo de investigación y desarrollo para este tipo de sistemas informáticos.

Periféricos de salida Los periféricos de salida son las unidades del sistema informático a través de las que la computadora entrega información al mundo exterior. Por su tecnología, los periféricos de salida se pueden dividir en visuales o soft copy (como las pantallas de computadora) y de impresión o hard copy (como los diversos tipos de impresoras, plotters, etc.). La tecnología de los periféricos de salida ha evolucionado mucho desde que la computadora entregaba su respuesta en una cinta o en una hoja de papel. En la actualidad, se está experimentando con periféricos de salida mucho más intuitivos y fáciles de comprender para el hombre como los sintetizadores de voz, etc. Los modernos entornos gráficos, la mayor manejabilidad y eficiencia en la representación de la información procesada por la computadora ayuda al

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL usuario, sea técnico cualificado o no, a una mejor comprensión de la representación de la información entregada por la computadora.

Monitores Es el periférico más utilizado en la actualidad para obtener la salida de las operaciones realizadas por la computadora. Las pantallas de los sistemas informáticos muestran una imagen del resultado de la información procesada por la computadora. La imagen formada en la pantalla de la computadora tiene una unidad elemental llamada píxel. Los píxel de la pantalla del sistema informático forman una matriz de puntos de luz que dibuja la imagen de cada uno de los caracteres que aparecen en la pantalla de la computadora. Cada píxel no es más que un punto de luz, sin forma definida y sin diferenciación entre el color del punto formado en primer plano y el de fondo. El término píxel es una contracción de la expresión inglesa "picture element" y la podemos traducir libremente por elemento o punto de imagen. Los puntos de luz forman una matriz donde se proyecta la imagen de la información de salida de la computadora, tanto si esta información de salida es de tipo carácter o gráfico. Para diferenciar entre el color de un píxel determinado y el del fondo sobre el que se encuentra, el método es colorear cada uno de los píxel para que el ojo humano perciba la diferencia por el cambio de colores. Los colores que pueden aparecer en la pantalla de un sistema informático están determinados por la paleta de colores que puede manejar la tarjeta gráfica conectada a la pantalla de la computadora. Las paletas oscilan entre los cuatro colores básicos de la CGA y los 256.000 colores de la SVGA. Un punto determinado de la pantalla del sistema informático se localiza mediante el «mapeo» de la pantalla de la computadora. El mapeo consiste en identificar cada uno de los diferentes píxel que componen la pantalla de la computadora con unas determinadas coordenadas que permiten localizarlos en ella. Posteriormente, estas coordenadas se almacenan en una zona de la memoria principal que se utiliza por el sistema informático para localizar cada uno de los píxel.

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL Dependiendo de la tarjeta gráfica que se utilice se almacenará mayor o menor cantidad de formación sobre cada uno de los píxel y los atributos (color, luminosidad, etc.) que tenga asociados. Cuando toda la información necesaria para crear la imagen en la pantalla de la computadora está disponible es enviada por la tarjeta gráfica del subsistema de vídeo; la pantalla de la computadora va recibiendo los datos y los transforma en impulsos eléctricos que disparan el cañón de electrones realizando el barrido de la superficie de la pantalla del sistema informático. Esta operación de barrido se repite entre 50 y 100 veces por segundo. Las pantallas de las computadoras pueden tener varios formatos entre los que se pueden destacar: 1. Pantallas de computadora de rayos catódicos. Este tipo de pantallas de computadora son, externamente, similares a las pantallas de los aparatos de televisión, pero se diferencian de manera importante en su modo de funcionamiento. Las pantallas de las computadoras proporcionan una mayor calidad de imagen, mostrándola entre 50 y 80 veces por segundo para evitar el «efecto parpadeo», que causa fatiga visual al usuario. El número de barridos de líneas por segundo que realizan las pantallas de las computadoras es también considerablemente mayor que el de las pantallas de televisores convencionales. En algunos casos se llega a multiplicar por cinco el número de barridos por segundo que realizan las pantallas de sistemas informáticos de alta calidad con respecto al numero de barridos que realizan las pantallas de los televisores. Las pantallas de computadora de rayos catódicos son el tipo de tecnología de pantallas de sistemas informáticos más extendido en la actualidad entre las computadoras comerciales. Las pantallas de computadora de rayos catódicos pueden ser monocromas (de un solo color, normalmente verde, blanco o ámbar) o policromas. En estos momentos casi todos los sistemas informáticos comerciales se configuran con pantallas de color.

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL 2. Pantallas de computadora de cristal líquido. Las pantallas de computadora de cristal líquido se utilizaron en algunos sistemas informáticos portátiles por su mayor manejabilidad y menor tamaño que las pantallas de rayos catódicos. El mayor inconveniente de este tipo de pantallas de computadora era que debían ser monocromas porque no podían manejar color. En la actualidad se pueden ver sobre todo en algunos tipos de calculadoras. 3. Pantallas de computadora de plasma. Son el tipo de pantallas que se están imponiendo actualmente en los sistemas informáticos portátiles, puesto que tienen las mismas ventajas que las anteriores, alcanzando, además, una mayor definición y la posibilidad del color. El tamaño físico de la pantalla de los sistemas informáticos se expresa en pulgadas de diagonal, de la misma manera que las pantallas de los televisores normales. El tamaño de pantalla de computadora más habitual entre los actuales sistemas microinformáticos suele ser el de 14 pulgadas, si bien existen tamaños de pantalla diferentes para sistemas informáticos especializados, por ejemplo 21 pulgadas para sistemas informáticos de autoedición, etc. Los sistemas informáticos portátiles suelen tener, en la actualidad, tamaños de pantalla de entre 9 y 14 pulgadas. El tamaño lógico de las pantallas de los sistemas informáticos se determina de forma distinta en los dos diferentes modos de trabajo vistos anteriormente en el apartado de las tarjetas gráficas: 1. En modo texto. La pantalla del sistema informático sólo puede mostrar los 128 caracteres definidos por el código ASCII, aunque algunas pantallas de computadora pueden mostrar hasta 256 caracteres por el modo extendido del citado código. El tamaño lógico de la pantalla de los sistemas informáticos se mide por el número de filas y el de columnas de caracteres que se pueden representar en la pantalla de la computadora. El tamaño más extendido es el de 24 ó 25 líneas y 80 columnas. 2. En modo gráfico. La pantalla del sistema informático se divide en una serie de puntos por cada fila de información que aparece en su superficie. Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL El tamaño lógico de la pantalla de la computadora está directamente relacionado con la cantidad de información, en forma de puntos por fila, que proporciona la tarjeta gráfica conectada a la pantalla del sistema informático. El número de puntos puede llegar hasta los 1.280 puntos por 1.024 filas en las tarjetas gráficas SVGA. Es evidente la mayor potencia del modo gráfico que el de texto, por ello, en la actualidad, prácticamente todas las tarjetas controladoras de los subsistemas de vídeo de las computadoras trabajan en modo gráfico. Las pantallas de los sistemas informáticos se clasifican también por su capacidad de resolución, esto es, la cantidad de puntos de imagen que la pantalla de la computadora es capaz de manejar. La resolución de la pantalla del sistema informático es un concepto muy importante a tener en cuenta al realizar la configuración de un nuevo sistema informático puesto que la capacidad de manejo de píxel de la pantalla de la computadora debe estar directamente relacionada con la resolución de la tarjeta gráfica del subsistema de vídeo asociado a ella. Así, no sirve de nada conectar una tarjeta de vídeo VGA a una pantalla monocroma o una tarjeta gráfica hércules a una pantalla en color.

Impresoras Una impresora permite obtener en un soporte de papel una ¨hardcopy¨: copia visualizable, perdurable y transportable de la información procesada por un computador: Para imprimir, las impresoras constan de tres subsistemas: Circuitos de preparación y control de impresión. Transporte de papel. Mecanismo de impresión sobre papel. El proceso de impresión es ordenado en un programa en alto nivel mediante una orden tipo PRINT. Al ser traducido a código de máquina, dicha orden se convierte en un llamado a una subrutina del S.O o de la ROM BIOS. La forma más corriente y veloz de conectar una impresora a una PC es la conexión, mediante el conector tipo ¨D¨ de 25 patas. Este vincula eléctricamente el manojo de cables que sale de la impresora, con las correspondientes líneas que van a los circuitos del port de datos, así como el Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL port de estado, y a los ports de comandos, ubicados en la interfaz ¨port paralelo¨. La conexión serie, supone un solo cable para enviar los datos a imprimir, bit a bit, desde el port a la impresora. Se usa para imprimir lentamente a distancia (hasta unos 15 mtts del computador), debido a que la conexión en paralelo solo permite distancias de hasta 3 ó 4 mts. Por la interferencia eléctrica entre líneas. Tipos de impresoras: -

Monocromáticas:

-

De matriz de agujas.

-

De chorro de tinta.

-

Láser y tecnologías semejantes.

Color: -

De chorro de tinta.

-

Láser y tecnologías semejantes.

-

De transferencia térmica.

-

Impresora de impacto por matriz de agujas.

Recibe este nombre porque su cabezal móvil de la impresión contiene una matriz de agujas móviles en conductos del mismo, dispuestas en una columna o más columnas. Es una impresora por impacto: si una aguja es impulsada hacia fuera del cabezal por un mecanismo basado en un electroimán impacta una cinta entintada, y luego retrocede a su posición de reposo merced a un resorte. La cinta sobre la zona de papel a imprimir al ser impactada por una aguja transfiere un punto de su tinta al papel. Así una aguja de 0,2 mm. De diámetro genera un punto de 0,25 mm. De diámetro. Si bien las agujas en el frente del cabezal están paralelas y muy próximas, se van separando y curvando hacia la parte posterior del cabezal, terminando en piezas plásticas como porciones que forman un círculo. De esta manera el cabezal puede alojar cada electroimán que impulsa cada aguja. El funcionamiento de la impresora es manejado por un microprocesador ( que ejecuta un programa que está en ROM de la impresora) que forma parte de la misma. También en ROM están contenidas las letras o fuentes ¨bit map¨.

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL Muchas impresoras presentan además RAM para definir matrices de otras tipografías no incorporadas. Las impresoras de chorro de tinta alcanzan resoluciones de más de 600 d.p.i. Pueden imprimir varias páginas por minuto en texto, y según la complejidad y grisados de un dibujo, puede tardar varios minutos por página. Impresoras de un color de página completa electroestáticas, con impresión laser o semejante. La impresión electrostática se basa en la electricidad estática para llevar a cabo el siguiente proceso: I) El haz láser crea una imagen electrostática invisible en la superficie del tambor El haz láser generado –encendido o apagado por el microprocesador de la impresora- está dirigido siempre en una dirección fija, hacia un espejo giratorio de dos caras planas. Mientras gira la cara sobre la que está incidiendo el haz láser, va cambiando el ángulo de incidencia del haz sobre la misma. En correspondencia también varía constantemente el ángulo con que dicho haz se refleja en dirección a la superficie del tambor, donde siempre esta enfoca do merced a un sistema de lentes. De esta forma se consigue que el haz reflejado por dicha cara barra una línea horizontal de esa superficie, de izquierda a derecha, pasando a través de una abertura del cartucho descartable. A medida que recorre esa línea del tambor, el haz se enciende o apaga, en concordancia con los unos y ceros de la memoria de la impresora que codifican una línea de la imagen a imprimir. En la superficie del tambor, los puntos de la línea barrida por el haz láser que fueron tocados por este se convierten en pequeñas zonas con cargas eléctricas positivas, dada la fotosensitividad de la superficie. Los puntos no tocados mantendrán una carga negativa que les fue dada anteriormente, cuando todos los puntos de esta línea de la sup. del tambor tomaron contacto con un rodillo de goma conductora de electricidad negativa. Luego que en sincronismo con el giro de la cara del espejo, el haz láser reflejado barrió toda la línea del tambor, el haz incidirá en la otra cara del espejo giratorio, y el microprocesador hará girar un pequeño ángulo al tambor, deteniéndose brevemente éste mientras dura otro barrido. El haz barrera otra Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL línea horizontal del tambor, separado por iguales pulgadas a las que había barrido antes. Se va repitiendo el proceso de barrido de líneas, por medio del cual en cada línea de la superficie del tambor resultan puntos electropositivos donde impactó el láser, formando estas líneas una porción de la imagen a imprimir, según el correspondiente patrón de unos y ceros guardado en la memoria de la impresora. El tóner se adhiere a la imagen electrostática creada en la superficie del tambor, ¨revelándola¨: Un rodillo denominado revelador hace de "puerta giratoria¨ de la cavidad que contiene el tóner, para que éste pueda ser extraído de la misma, transportado por la superficie de ese rodillo. La composición del tóner es una mezcla de partículas negras de resina plástica y partículas de hierro. El rodillo revelador tiene un núcleo magnético. Así mientras gira atrae hacia su superficie partículas de hierro del tóner de la cavidad, las cuales arrastran a las partículas plásticas, que quedan electronegativas al tocar la superficie de aluminio del rodillo, por estar ella cargada negativamente. Con el giro del tambor, las sucesivas líneas antes barridas por el haz láser se van acercando al rodillo revelador, con partículas negativas de tóner libre en su superficie, y cercano a la superficie del tambor. A medida que dichas líneas van pasando frente a este rodillo, dichas partículas negativas de tóner saltan hacia la superficie del tambor, atraídas por los puntos positivos de ella, formándose así sobre esta superficie cilíndrica una imagen revelada con partículas de tóner adheridas a la imagen electrostática, antes formada con los puntos que toco el haz láser. Las cargas negativas de la sup. del tambor rechazan a las partículas de tóner. II) La imagen del tambor se transfiere al papel, al pasar el tóner de uno al otro: El sistema de arrastre del papel hace que éste pase por otro rodillo de goma conductora con carga positiva quedando electropositiva la cara del papel que no se escribe. Luego el papel pasa junto a la porción de la sup del tambor donde se formó la imagen revelada, tomando contacto con ella y acompañando su giro. Así el tambor le transfiere al papel la imagen lentamente que formó,

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL pasándole la mayor parte de las partículas de tóner(negativas) que tienen adheridas electrostáticamente a su superficie. Después el papel debe tomar con una varilla metálica, para que las cargas positivas pasen a masa, quedando neutra la superficie del papel que pasó por dicha varilla. III) Fijación por calor del tóner al papel: Posteriormente, el papel en su movimiento de arrastre es sometido a presión y calor entre dos rodillos, para fundir el tóner y así fijarlo, en su camino hacia la bandeja de salida. El rodillo o elemento que transfiere el calor al papel está recubierto por una capa de teflón. IV) Borrado de la superficie del tambor de la imagen electrostática antes generada: La superficie del tambor que ya transfirió el tóner pasa por debajo de un fleje paralelo próximo a ella, que elimina las partículas de tóner que no fueron transferidas al papel; y luego completando la vuelta dicha superficie pasa otra vez por el rodillo de goma conductora de electricidad negativa. Este rodillo, en una acción de borrado electrostático, elimina los puntos con carga positiva que sirvieron para adherir el tóner, quedando esa superficie homogéneamente negativa. Otra tecnología de impresión no usa láser sino que éste es reemplazado por una fila de diodos emisores de luz (LEDs). Existe una línea de LEDs consecutivos paralela al tambor, que apunta al mismo. Para cada línea del tambor que quede frente a éstos diodos, aquellos diodos que deben iluminar puntos en dicha generatriz son encendidos por el microprocesador. Siendo los puntos que fueron brevemente iluminados por los LEDs convertidos – por ser la superficie fotosensible – en puntos con carga positiva. Luego el tambor girará a una nueva posición, y el conjunto de LEDs iluminarán puntos de la nueva generatriz que está frente a ellos, y así de seguido. La tecnología de semiconductores (diodos) con cristal líquido (LCS) es semejante a la con LEDs. Cada LCS presenta un cristal que puede ser transparente u opaco, según el valor de una señal eléctrica que le llega al diodo. Ésta señal es ordenada por el microprocesador dejando así cada cristal pasar o no la luz de una lámpara halógena que ilumina todos los cristales. La luz que dejan pasar por sus

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL cristales los diodos activados, incide en forma de puntos en la generatriz del tambor que está frente a ellos en ese momento. Por último la tecnología de impresión por emisión de electrones, también llamada deposición de iones, de gran velocidad de impresión. En este tipo de impresoras de páginas, las funciones del haz láser son realizadas por haces de electrones generados en un ¨cartucho de emisión de estado sólido¨, que opera con altas tensiones y frecuencias. La superficie del tambor es de material dieléctrico(aislante), bajo el cual el cilindro es de aluminio anodizado. El tóner ( con carga positiva), se adhiere sobre la superficie con dieléctrico del tambor, en los puntos cargados negativamente. En ésta técnica el tóner adherido al papel se fija a él mediante un rodillo de gran presión, ahorrando energía eléctrica para derretirlo. Existen impresoras láser que van de 300 d.p.i. a 3600 d.p.i. Para aplicaciones de gran volumen de impresión, existen modelos que imprimen más de 20000 líneas por minuto. Las impresoras láser para red, son compartidas por un grupo de computadoras que forman una red local. Algunas pueden imprimir hasta 32 páginas por minuto.

Los tonos de grises en una impresión. La vista promedia el valor cromático de puntos muy cercanos, cuando el tamaño del conjunto es del orden del que puede distinguir la agudeza visual de un observador. Entonces, el subconjunto de puntos negros y blancos forman un ¨superpunto¨ gris o ¨celda de medio tono¨ o ¨superpixel¨. A su vez superpuntos de igual tamaño y regularmente espaciados, con espacios en blanco entre ellos, construyen zonas de grisados. Esto se consigue a costa de la resolución de la imagen, por tratarse de puntos más grandes. Así, estos superpuntos pueden comprender 16 puntos elementales (¨pixel¨) formando una matriz de 4X4, con lo cual las resoluciones horizontal y vertical se verán reducidas a la cuarta parte. Los 16 puntos que ahora puede tener cada punto, permite obtener 17 tonalidades distintas de gris, variando la cantidad de puntos negros entre 0(blanco) y 16(negro). Si la matriz

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL es de 8X8 serían 64 tonos. Cuanto mayor sea la gama de grises, menor será la resolución resultante, pues mayor será el tamaño del superpunto. Esta técnica se denomina ¨dithering¨. La resolución importa para textos ya que no se hará tan notoria en los gráficos para el ojo humano. La cantidad de tonos de gris disponibles constituye la ¨profundidad de la imagen¨. En las artes gráficas, la cantidad de puntos grises por pulgada se llama cantidad de líneas por pulgada.

Formación de colores en una impresión Sobre un objeto o superficie incide luz blanca y el color que vemos es la luz que resulta luego de haber sido absorbido, restado,( por la estructura química de la superficie)el color complementario a dicho color. Los pares de colores complementarios más usados son: rojo-cian, azul-amarillo y verde-magenta. En las impresoras el color se genera de esta forma. Se usan como colores básicos para formar cualquier otro color el cian, el amarillo y el magenta. La mezcla de estos tres debería dar negro pero al no ser así se agrega un negro. Por lo tanto una impresora color debe tener cuatro tintas, indentificables con CYMK. Cuando tiene que generar un color que no sea alguno de estos, combina los mismos en forma adecuada. Dado que solo imprime puntos, mediante un método semejante para producir grisados genera superpuntos del color deseado, que contienen formaciones de puntos elementales con colores básicos del grupo CYMK. Como la vista a la distancia tiende a fundir los colores de estos puntos en un solo color, un superpunto puede verse de un cierto color. Un conjunto de superpuntos regularmente espaciados se ven como una zona de un color determinado. Impresoras chorro de tinta y láser color. En la impresora de color chorro de tinta, para expulsar gotas de tinta por los orificios del cabezal descartable, se emplean las tecnologías por calor y bombeo piezo-eléctrico. El cabezal provee tintas con los colores CYMK, y resultan más complejos sus movimientos. Estas impresoras son lentas, y los colores pueden decolorarse con el tiempo.

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL El principio de funcionamiento visto para impresión monocroma también se conserva en las impresoras láser color. Los cuatro colores de tóner están contenidos en el cartucho. Un procedimiento de impresión requiere cuatro vueltas del tambor para imprimir una página, a razón de una por color. En cada vuelta el haz láser dibuja los puntos del cilindro que deben atraer las partículas de tóner con uno de esos cuatro colores. El tóner de otro color adherido en vueltas anteriores se mantiene en la superficie del cilindro. En la carta vuelta también tiene lugar el proceso de fijación de los colores de tóner al papel. Resulta así una velocidad cuatro veces más lenta que una láser monocromática. Aparte de estos las impresiones color son bastante costosas en equipos e insumos. Se obtienen imágenes brillantes y duraderas.

Impresora color por transferencia térmica. En las impresoras térmicas el cabezal está fijo, y ocupa el ancho del papel a imprimir. Los puntos que entintan el papel son producidos por elementos puntuales (una sola fila), que actúan por calor, derritiendo puntos de una cera sólida que recubre una supercinta multicolor descartable. Ella cubre todo el ancho del papel, y se mueve junto con este. Los colores CYMK sobre las supercintas forman franjas. Esto lo hace de acuerdo a los unos y ceros que representan la imagen a imprimir almacenados en el buffer de la impresora. Un rodillo de impresión aprieta el papel contra la supercinta calentada por las agujas del cabezal, de modo que los puntos de cera derretida pasen al papel. La cantidad de resistores por pulgada que presenta la línea de agujas del cabezal, determina la resolución de la impresora. Otra impresora activada por calor es la de difusión de tinta, en la cual el colorante de la supercinta se difunde sobre papel, produciendo colores más densos a mayor temperatura. Así es posible generar 256 colores en puntos impresos. Las impresoras térmicas usan papel termosensible, que se oscurece en puntos con el calor al pasar por el cabezal fijo de puntos calentados. Las computadoras: Reciben entradas. La entrada son los datos que se capturan en un sistema de computación para su procesamiento. Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL Producen salidas. La salida es la presentación de los resultados del procesamiento. Procesan información Almacenan información

Todo sistema de cómputo tiene componentes de hardware dedicados a estas funciones: Dispositivos de entrada Dispositivos de salida Unidad central de procesamiento. Es la computadora real, la ―inteligencia‖ de un sistema de computación. Memoria y dispositivos de almacenamiento.

Cada dispositivo de entrada es sólo otra fuente de señales eléctricas; cada dispositivo de salida no es más que otro lugar al cual enviar señales; cada dispositivo de almacenamiento es lo uno o lo otro, dependiendo de lo que requiera el programa; no importa cuáles sean los dispositivos de entrada y salida si son compatibles.

Los elementos fundamentales que justifican el uso de las computadoras, radican en que las computadoras son: Útiles. Baratas: tanto con respecto a sí mismas como con respecto al costo de la mano de obra. Fáciles de utilizar. Descripción del procesador Los procesadores se describen en términos de su tamaño de palabra, su velocidad y la capacidad de su RAM asociada (v.g.: 32 bits, 333MHz, 64 MB) Tamaño de la palabra: Es el número de bits que se maneja como una unidad en un sistema de computación en particular. Normalmente, el tamaño de palabra de las microcomputadoras modernas es de 32 bits; es decir, el bus del sistema puede transmitir 32 bits (4 bytes de 8 bits) a la vez entre el procesador, la RAM y los periféricos.

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL Velocidad del procesador: Se mide en diferentes unidades según el tipo de computador: MHZ (MEGAHERTZ): para microcomputadoras. Un oscilador de cristal controla la ejecución de instrucciones dentro del procesador. La velocidad del procesador de una micro se mide por su frecuencia de oscilación o por el número de ciclos de reloj por segundo. El tiempo transcurrido para un ciclo de reloj es 1/frecuencia. Por ejemplo un procesador de 50MHz (o 50 millones de ciclos de reloj) necesita 20 nanosegundos para concluir un ciclo. Cuanto más breve es el ciclo de reloj, más veloz es el procesador. MIPS (MILLONES

DE INSTRUCCIONES POR SEGUNDO):

Para estaciones de trabajo,

minis y macrocomputadoras. Por ejemplo una computadora de 100 MIPS puede ejecutar 100 millones de instrucciones por segundo. FLOPS (FLOATING

POINT OPERATIONS PER SECOND, OPERACIONES DE PUNTO

FLOTANTE POR SEGUNDO):

punto

flotante

incluyen

Para las supercomputadoras. Las operaciones de cifras

muy

pequeñas

o

muy

altas.

Hay

supercomputadoras para las cuales se puede hablar de GFLOPS (Gigaflops, es decir 1.000 millones de FLOPS). Capacidad de la RAM: Se mide en términos del número de bytes que puede almacenar. Habitualmente se mide en KB y MB, aunque ya hay computadoras en las que se debe hablar de GB. 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.

Las características básicas de las computadoras desde las de 3ª generación son:

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL Confiabilidad: Son menos susceptibles de averías que las anteriores, ya que los chips pueden probarse rigurosamente antes de ser instalados. Tamaño: Un solo chip sustituyó tableros de circuitos, lo cual permite construir máquinas más pequeñas. Velocidad: Como la electricidad tiene que viajar distancias más pequeñas, las máquinas son mucho más rápidas que sus predecesoras. Las operaciones que realiza una computadora se

miden en milisegundos,

microsegundos,

nanosegundos y picosegundos. Eficiencia: Por su pequeño tamaño, los chips emplean menos energía eléctrica. También generan menos calor. Costo: Las técnicas de producción masiva facilitan la manufactura de chips económicos. Compatibilidad: No hay normas de software universales, de manera que un programa escrito para una máquina quizás no funcione en otra; casi todos los programas de software son inservibles si el hard y el soft no son compatibles. Clasificación de las computadoras POR SU FUENTE DE ENERGÍA: pueden ser: Mecánicas: funcionan por dispositivos mecánicos con movimiento. Electrónicas: Funcionan en base a energía eléctrica. Dentro de este tipo, y según su estructura, las computadoras pueden ser: Analógicas: Trabajan en base a analogías. Requieren de un proceso físico, un apuntador y una escala (v.g.: balanza). Las características del cálculo analógico son las siguientes: Preciso, pero no exacto; Barato y rápido; Pasa por todos los infinitésimos, es decir que tiene valor en todo momento, siempre asume un valor. Digitales: Llamadas así porque cuentan muy rudimentariamente, ―con los dedos‖; sus elementos de construcción, los circuitos electrónicos, son muy simples, ya que solo reconocen 2 estados: abierto o cerrado. Manejan variables discretas, es decir que no hay valores intermedios entre valores sucesivos. Dentro de las digitales encontramos otros 2 grupos, según su aplicación:

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL De aplicación general: Puede cambiarse el software por la volatilidad de la memoria, y por lo tanto el uso que se le da. De aplicación específica: Lleva a cabo tares específicas y sólo sirve para ellas.. En lo esencial es similar a cualquier PC, pero sus programas suelen estar grabados en silicio y no pueden ser alterados (Firmware: Programa cristalizado en un chip de silicio, convirtiéndose en un híbrido de hard y soft.). Dentro de este tipo tenemos: Computador incorporado: Mejora todo tipo de bienes de consumo (relojes de pulso, máquinas de juegos, aparatos de sonido, grabadoras de vídeo). Ampliamente utilizado en la industria, la milicia y la ciencia, donde controla todo tipo de dispositivos, inclusive robots. Computador basado en pluma: Es una máquina sin teclado que acepta entradas de una pluma que se aplica directamente a una pantalla plana. Simula electrónicamente una pluma y una hoja de papel. Además de servir como dispositivo apuntador, la pluma puede emplearse para escribir, pero sólo si el soft. del computador es capaz de descifrar la escritura del usuario.

Asistente personal digital (PDA, personal digital assistant): usa la tecnología basada en pluma y funciona como organizador de bolsillo, libreta, agenda y dispositivo de comunicación. POR

SU

TAMAÑO:

La característica distintiva de cualquier sistema de

computación es su tamaño, no su tamaño físico, sino su capacidad de cómputo. El tamaño o capacidad de cómputo es la cantidad de procesamiento que un sistema de computación puede realizar por unidad de tiempo. Macrocomputador: Máquina de enormes dimensiones, que usan las grandes organizaciones y que tienden a ser invisibles para le público en general, ya que están escondidas en salas con clima controlado. Son capaces de comunicarse simultáneamente con varios usuarios por la técnica de tiempo compartido; éste también permite que los usuarios con diversas necesidades computacionales compartan costosos equipos de computación. Minicomputador: También es una máquina multiusuario (es decir que usa la técnica de tiempo compartido). Es más pequeño y económico que un macrocomputador, pero mayor y más potente que una computadora personal.

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL Estación de trabajo: Computador de escritorio que tiene el poder de un minicomputador, pero a una fracción del costo. Es de uso muy común entre personas cuyas tareas requieren gran cantidad de cálculos (científicos, analistas bursátiles, ingenieros). Aunque muchas estaciones de trabajo son capaces de dar servicio a varios usuarios al mismo tiempo, en la práctica a menudo son usadas por una sola persona a la vez. Microcomputadora o Computador personal:

PC (Personal computer).

Computador habitualmente monousuario (aunque puede configurarse para usuarios múltiples) de propósito general.

En una micro se monta el

microprocesador, los circuitos electrónicos para manejar los dispositivos periféricos y los chips de memoria en un solo tablero de circuitos, el tablero de sistema o tablero madre (mother board). El microprocesador y los otros chips se montan en una portadora antes de fijarlos al tablero madre. Las portadoras tienen conectores de agujas de tamaño estándar que permiten que se conecten los chips en el tablero de sistema. La mother board es lo que distingue a una computadora de otra. La PC puede ser de escritorio o portátil. Dentro de los computadores portátiles encontramos: Laptop: alimentado por baterías, con pantalla plana y que pueden cargarse como un portafolios. Notebook: Más livianas que las anteriores y que pueden transportarse dentro de un portafolios. Palmtop: o computador manual, o PC de bolsillo. Tan pequeñas que caben en un bolsillo. Atiende las necesidades de usuarios para los cuales la movilidad es más valiosa que un teclado o una pantalla de tamaño usual. Canales, puertos y ranuras de expansión Canales: Grupos de cables a través de los cuales viaja la información entre los componentes del sistema. Tienen 8, 16 o 32 cables y este número indica la cantidad de bits de información que puede transmitir al mismo tiempo. Los canales más anchos pueden transmitir información con más rapidez que los canales angostos. Ranuras de expansión: Se conectan al bus eléctrico común. Algunos canales están conectados a ellas en la caja del computador. Los usuarios pueden personalizar sus máquinas insertando tarjetas de circuitos (o tarjetas) de propósito especial en estas ranuras. Existen tarjetas de expansión de RAM, Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL adaptadores de color y de gráficos, fax módem, puertos, coprocesadores (procesadores adicionales que incrementan la capacidad o velocidad de procesamiento del sistema), etc. Puertos: Son puntos de conexión en la parte exterior del chasis de la computadora a los que se conectan algunos canales. El puerto permite una conexión directa con el bus eléctrico común de la PC. los puertos pueden ser: PUERTOS SERIES: Permiten la transmisión en serie de datos, un bit a la vez. Este tipo de puertos permiten una interfaz con impresoras y módems de baja velocidad. PUERTOS PARALELOS: Permiten la transmisión paralela de datos, es decir que se transmiten varios bits simultáneamente. Permiten la interfaz con dispositivos tales como impresoras de alta velocidad, unidades de cinta magnética de respaldo y otras computadoras.

Las ranuras de expansión y los puertos simplifican la adición de dispositivos externos o periféricos. Adquisición de un computador Criterios que deben considerarse: Costo: Comprar lo que se pueda pagar, pero dejando un poco de dinero para adquirir memoria adicional, garantías extendidas, periféricos y software. Características: Asegurarse que la máquina que se compra sirva para el trabajo que se necesita, tanto en el presente como en le futuro. Capacidad: Comprar un computador con la potencia suficiente para satisfacer las necesidades; que tenga suficiente velocidad, capacidad de memoria y de almacenamiento. Personalización: Si las necesidades son inusuales es preferible comprar un sistema de arquitectura abierta, con ranuras de expansión y puertos que permiten una personalización. La arquitectura es el diseño de un sistema de computación. Un sistema de arquitectura abierta se configura conectando una variedad de dispositivos periféricos al componente de procesamiento. La arquitectura abierta o arquitectura de bus es posible porque todos los componentes se vinculan por medio de un bus electrónico común, que es el medio por el cual el procesador se comunica con sus dispositivos periféricos y viceversa. Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL Compatibilidad: Considerar si el software que se piensa utilizar funcionará en el computador que se está comprando. La compatibilidad total no siempre es posible e incluso a veces no siquiera es necesaria, siendo suficiente una compatibilidad de datos, es decir la capacidad de enviar y recibir documentos entre sistemas. Si esto no es posible, debe considerarse la conectividad. Conectividad: Es la capacidad de los computadores de traducir formatos de archivo de otras marcas a documentos legibles. Conveniencia: Evaluar la conveniencia de uno u otro computador en función del diseño, la interfaz, la facilidad de aprendizaje del software, etc. Compañía: Tender en la compra hacia marcas que puedan asegurar en el futuro la provisión de servicio y piezas. Curva: Debe tratar de evitarse la compra de un computador tanto en los primeros como en los últimos años de vida del modelo. En los primero años puede haber poco software compatible; en los últimos la obsolescencia hace que los programadores dejen de crear soft para ese computador. Tareas que realizan las computadoras Son pocas, sólo4, pero con rapidez y precisión: Capturar datos: llevar mensajes del entorno al sistema. Calcular: en rigor sólo suman, pero así logran realizar las 4 operaciones básicas. Comparar: En sí misma, la comparación no sirve de nada; sólo si ayuda a la toma de decisiones. Sólo realizan comparaciones elementales (con dos posibilidades). La combinación secuencial de comparaciones permite la comparación compleja, y por ende la toma de decisiones complejas. Registrar: Tanto en el sentido de mostrar (pantalla, impresora), es decir llevar a un lenguaje humano algo que está guardado en el computador, como en el sentido de guardar algo en el computador. Usos de las computadoras Las áreas básicas son las que se refieren a actividades administrativas, educacionales, científicas y de comunicación.

También pueden clasificarse los usos

de las computadoras pueden en 8

categorías principales:

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL Sistemas de información/procesamiento de datos: Incluye todos los usos de las computadoras que apoyan los aspectos administrativos de una organización. La combinación de hard, soft, personas, procedimientos y datos crea un sistema de información. Computación personal: El fundamento de la computación personal está formado por una variedad de aplicaciones domésticas y empresariales. El software de productividad con base en la microcomputación consiste en una serie de programas disponibles comercialmente que pueden ayudar a ahorrar tiempo y a obtener la información necesaria para tomar decisiones. La PC puede trabajar como un sistema independiente, pero también puede usarse para transmitir y recibir datos de una red de información. Ciencia, investigación e ingeniería: Los ingenieros y científicos usan rutinariamente las computadores como un instrumento en la experimentación, el diseño y el desarrollo. Control de procesos/dispositivos: Las computadoras que controlan procesos aceptan datos en un ciclo de retroalimentación continua. En un ciclo de retroalimentación, el proceso genera datos por sí mismo, los cuales se convierten en entradas para la computadora. La computadora inicia la acción de control del proceso en marcha conforme recibe e interpreta datos. Educación: Las computadoras pueden interactuar con los estudiantes para mejorar el proceso de aprendizaje. La computación con base en computadoras (CBT, computer-based trainig) está teniendo un efecto profundo en los métodos tradicionales de educación. Diseño asistido por computadora (CAD, computer-aided design): Los sistemas de CAD permiten generar y manejar imágenes gráficas en pantalla; ofrecen una serie de instrumentos complejos que permiten crear objetos tridimensionales que pueden ser levantados, girados, cambiados de tamaño, vistos en detalle, examinados a nivel interno o externo, etc. Entretenimiento. Inteligencia artificial: Las computadoras pueden simular muchas capacidades sensoriales y mecánicas del ser humano. Sistema binario Las computadores se construyen a partir de dispositivos de conmutación que reducen toda la información a ceros y unos, es decir que representan los Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL números con el sistema binario, un sistema que denota todos los números con combinaciones de 2 dígitos. Es decir que el potencial de la computadora se basa en sólo dos estados electrónicos: encendido y apagado. Las características físicas de la computadora permiten que se combinen estos dos estados electrónicos para representar letras, números, colores. Un estado electrónico de ―encendido‖ o ―apagado‖ se representa por medio de un bit. La presencia o la ausencia de un bit se conoce como un bit encendido o un bit apagado, respectivamente. En el sistema de numeración binario y en el texto escrito, el bit encendido es un 1 y el bit apagado es un 0.

Las computadoras cuentan con soft que convierte automáticamente los números decimales en binarios y viceversa. El procesamiento de número binarios de la computadora es totalmente invisible para el usuario humano.

Para que las palabras, frases y párrafos se ajusten a los circuitos exclusivamente binarios de la computadora, se han creado códigos que representan cada letra, dígito y carácter especial como una cadena única de bits. El código más común es el ASCII (American Standard Code for Information Interchange, Código estándar estadounidense para el intercambio de información).

Un grupo de bits puede representar colores, sonidos y casi cualquier otro tipo de información que pueda llegar a procesar un computador.

La computadora almacena los programas como colecciones de bits, lo mismo que los datos. Unidades de medida Bit (binary digit):Unidad básica de datos de la computadora. Byte: Grupo de 8 bits; cada byte representa un carácter de información. Kilobyte (K): aproximadamente 1000 bytes, exactamente 1024 bytes. Megabyte (MB): aproximadamente 1000K, o sea un millón de bytes. Gigabyte (GB): aproximadamente 1000MB.

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL Con estos mismos términos se cuantifica el tamaño de los archivos de una computadora. Archivo: colección organizada de información, almacenada en una forma que pueda leer la computadora. Unidad central de procesamiento UCP o CPU (central processing unit).

El usuario proporciona al computador patrones de bits (entrada) y éste sigue las instrucciones para transformar esa entrada en otro patrón de bits (salida) y devolverla al usuario.

Estas transformaciones son realizadas por la UCP o procesador, que interpreta y lleva a cabo las instrucciones de los programas, efectúa manipulaciones aritméticas y lógicas con los datos y se comunica con las demás partes del sistema. Una UCP es una colección compleja de circuitos electrónicos. Cuando se incorporan todos estos circuitos en un chip de silicio, a este chip se le denomina microprocesador. La UCP y otros chips y componentes electrónicos se ubican en un tablero de circuitos.

Los factores relevantes de los chips de UCP son: COMPATIBILIDAD: No todo el soft es compatible con todas las UCP. En algunos casos se pueden resolver los problemas de compatibilidad usando software especial. VELOCIDAD: La velocidad de una computadora está determinada por la velocidad de su reloj interno, el dispositivo cronométrico que produce pulsos eléctricos

para sincronizar

las

operaciones de la

computadora.

Las

computadoras se describen en términos de su velocidad de reloj, que se mide en megahertz. La velocidad también está determinada por la arquitectura del procesador, es decir el diseño que establece de qué manera están colocados en el chip los componentes individuales de la CPU. Desde la perspectiva del usuario, el punto crucial es que ―más rápido‖ casi siempre significa ―mejor‖.

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL La mayoría de los supercomputadores tiene varios procesadores completos que pueden dividir los trabajos en porciones y trabajar con ellas en paralelo; es el llamado procesamiento en paralelo.

cada CPU tiene dos secciones fundamentales: la unidad de control y la unidad airtmético-lógica. Unidad de control Si el procesador es el núcleo del sistema de computación, la unidad de control lo es del procesador. Tiene 3 funciones principales: Leer e interpretar instrucciones del programa. Dirigir la operación de los componentes internos del procesador. Controlar el flujo de programas y datos hacia y desde la RAM. La unidad de control dirige otros componentes del procesador para realizar las operaciones necesarias y ejecutar la instrucción.

Registros: áreas de almacenamiento de trabajo de alta velocidad que contiene la unidad de control, que no pueden almacenar más que unos cuantos bytes. Los registros manejan instrucciones y datos a un velocidad unas 10 veces mayor que la de la memoria caché y se usan para una variedad de funciones de procesamiento.

Los registros facilitan el movimiento de datos e

instrucciones entre la RAM, la unidad de control y la unidad aritmético-lógica. Registro de la instrucción: registro que contiene la instrucción que se está ejecutando. Registros de uso general: almacenan los datos necesarios para el procesamiento inmediato. Unidad aritmético-lógica Realiza todos los cálculos (suma, resta, multiplicación y división) y todas las operaciones lógicas (comparaciones numéricas o alfabéticas). Almacenamiento interno: Memorias La función principal de la CPU es obedecer las instrucciones codificadas en los programas. Sin embargo, sólo puede manejar una instrucción y unos cuantos datos a la vez. La computadora tiene que colocar en algún lugar el resto del programa y los datos hasta que el procesador esté listo para usarlos. Para esto es la RAM. Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL

RAM (Random Acces Memory, memoria de acceso aleatorio): Memoria de almacenamiento primario. Almacena temporalmente instrucciones de programa y datos. El computador divide un chip de RAM en varias localidades de igual tamaño. Estas localidades de memoria tienen una dirección única, de manera que el computador pueda distinguirlas cuando se le ordena que guarde o recupere información. Puede almacenarse un trozo de información en cualquier localidad de la RAM tomada al azar y el computador puede recuperarlo rápidamente si se le indica hacerlo. De ahí proviene el nombre de memoria de acceso aleatorio. La información almacenada en la RAM no es más que un patrón de corriente eléctrica que fluye por circuitos microscópicos en chips de silicio. Es una memoria volatil, ya que la información que contiene no se conserva de manera permanente. Si se interrumpe la energía, dicha información se pierde. La RAM no tiene partes móviles; al no tener un movimiento mecánico, se puede tener acceso a los datos de la RAM a velocidades electrónicas o aproximadamente a la velocidad de la luz. La RAM ofrece al procesador un almacenamiento temporal para programas y datos. Todos los programas y datos se deben transferir a la RAM desde un dispositivo de entrada o del almacenamiento secundario antes de que se puedan ejecutar los programas o procesar los datos. El espacio de la RAM es siempre escaso; por tanto, después de que se haya ejecutado un programa, el espacio de almacenamiento que ocupaba se vuelve a distribuir a otro programa que espera su ejecución. ROM (Read Only Memory, memoria sólo de lectura): Es una memoria no volátil, porque el computador puede leer información de ella pero nunca escribir información nueva. Todas las computadoras cuentan con dispositivos de ROM que contienen las instrucciones de arranque y otra información crítica. La información en la ROM se graba permanentemente cuando nace el computador, pero no hay manera de reemplazarla a menos que se reemplace el chip de ROM. Memoria PROM (Programmable read only memory, memoria de sólo lectura programable): Es una variación de la ROM, es la ROM en la que usuario puede cargas programas y datos de solo lectura que una vez cargados

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL rara vez o nunca se cambian. La memoria flash es un tipo de PROM que el usuario puede alterar con facilidad. Memoria caché: Se usa para facilitar una transferencia aún más rápida de instrucciones y datos al procesador; es decir que se usa para mejorar el caudal de proceso (velocidad con que un sistema de computación puede realizar el trabajo). Al igual que la RAM, el caché es un área de almacenamiento de alta velocidad para las instrucciones de los programas y los datos, pero es 10 veces más rápida que la RAM y mucho más cara. Con sólo una fracción de la capacidad de la RAM, la memoria caché sólo contiene las instrucciones y los datos que es probable que el procesador requiera enseguida. Programas Los programas de computación son conjuntos o estructuras de instrucciones u órdenes codificados que hacen que la computadora efectúe una serie de operaciones para alcanzar un propósito específico.

Se llama programado a los conjuntos o series de instrucciones, lenguaje y métodos que hacen posible que una persona utilice una computadora. En sentido general el programado es un conjunto de órdenes o mandatos puestos para controlar la operación de un sistema de cómputo para efectuar el cálculo y el procesamiento de datos. El objetivo primario es controlar todas las actividades de procesamiento de datos y cerciorarse que los recursos y la capacidad de la computadora sean aprovechados de la manera más eficaz. Programa almacenado, fuente y objeto Fuente: Es el programa de cómputo escrito en un lenguaje de programación. Todos los programas fuente deben compilarse o traducirse antes que el sistema los pueda ejecutar. Objeto: Se llama programa o código objeto al programa de cómputo luego que ha sido traducido al lenguaje de máquina. El programa objeto es la salida del proceso de compilación. Almacenado: Es un concepto que se debe a John von Neumann que afirmaba la necesidad de que las instrucciones de los programas deben almacenarse junto con los datos en la memoria

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL

Programación estructurada En esta programación se maneja en forma jerárquica la lógica del programa en módulos lógicos. Al final se traduce la lógica de cada módulo a una secuencia de instrucciones del programa que se pueden ejecutar de manera independiente. El planteamiento estructurado reduce la complejidad de la tarea de programación.

La programación estructurada es una técnica para hacer más simple y productiva la programación. Un programa estructurado no depende de enunciados GoTo (enunciado utilizado para transferir el control a otras partes del programa) para controlar el flujo lógico, sino que se construye a partir de programas más pequeños llamados módulos o subprogramas, que a su vez se componen de módulos más pequeños. Lo que se hace es combinar los módulos usando las 3 estructuras de control básicas: secuencia, repetición y selección.

Un programa está bien estructurado si: está formado por módulos lógicamente coherentes; los módulos están dispuestos en una jerarquía; y es directo y legible.

Traductores, compiladores e intérpretes Los traductores son programas elaborados que convierten los programas escritos en un lenguaje de programación en pulsos eléctricos que el sistema de cómputo puede entender, es decir los transforman en lenguaje de máquina. Los programas de traducción pueden ser:

Compiladores: El programa compilador traduce las instrucciones en un lenguaje de alto nivel a instrucciones que la computadora puede interpretar y ejecutar. Para cada lenguaje de programación se requiere un compilador separado. El compilador traduce todo el programa antes de ejecutarlo. Los compiladores son, pues, programas de traducción insertados en la memoria por el sistema operativo para convertir programas de cómputo en Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL pulsaciones

electrónicas

ejecutables

(lenguaje

de

máquina).

Los

compiladores pueden ser de: una sola pasada: examina el código fuente una vez, generando el código o programa objeto. pasadas múltiples: requieren pasos intermedios para producir un código en otro lenguaje, y una pasada final para producir y optimizar el código producido durante los pasos anteriores. También hay compiladores incrementales que generan un código objeto instrucción por instrucción (en vez de hacerlo para todo el programa) cuando el usuario teclea cada orden individual. El otro tipo de compiladores requiere que todos los enunciados o instrucciones se compilen conjuntamente. El proceso de compilación puede requerir tiempo, sobre todo para los programas grandes, pero los programas compilados tienden a ejecutarse con mayor rapidez que los programas interpretados. La recopilación sólo es necesaria cuando se modifica el programa.

Intérpretes: Es un programa que desempeña la misma función que un compilador, pero en forma diferente. En lugar de traducir todo el programa fuente en un solo paso, traduce y ejecuta cada instrucción del programa fuente antes de traducir y ejecutar la siguiente. La ventaja es que un error en la sintaxis ―salta‖ inmediatamente a la vista del programador. La desventaja es que no produce un programa objeto, por lo que debe realizar el proceso de traducción cada vez que se ejecuta un programa.

El hardware de traducción de direcciones o la función interna de mapping son los mecanismos por los cuales se pueden traducir las direcciones de memoria virtual en direcciones de memoria real durante la ejecución de las instrucciones.

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL La memoria virtual presenta: VENTAJAS: Con respecto a la performance del sistema: Se cuenta con una memoria virtualmente más extensa con la misma memoria real. Se utiliza mucho más eficientemente la memoria real. Este esquema permite que la parte de los programas que no se utiliza no ocupe lugar en la memoria y en cambio quede disponible para agregar más programas en la mezcla de multiprogramación. Con respecto al desarrollo de aplicaciones: Al eliminar las restricciones de memoria permite diseñar los sistemas más fácilmente, en menor tiempo y a menos costo. Hace más sencillo el mantenimiento y la ampliación de los programas. Hace más justificable el diseño e implementación de algunas aplicaciones, cuyos requerimientos de memora varíen bastante en su ejecución de acuerdo al volumen y complejidad de las transacciones. con respecto a la operación del computador: Permite que un equipo de una memoria real menor pueda ser usado sin dificultad como back-up en caso de necesidad. Hace innecesario efectuar ciertos procedimientos cuyo único propósito es un mejor aprovechamiento de la memoria real. Simplifica las actividades de planificación. DESVENTAJAS: Costo asociado a la transformación de direcciones; memoria adicional que requiere para almacenar las tablas que debe mantener el sistema operativo (memoria real de la parte residente del sistema operativo)para indicar: l a cantidad de memoria real implementada, las secciones que están presente en la memoria real y sus direcciones de ubicación, y elementos de juicio para determinar qué secciones se tratarán de dejar en memoria real y cuáles no, o que sección será desplazada cuando otra sección de memoria virtual deba ser llevada a memoria real;

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL pequeño desperdicio de memoria que se produce en la última página de un programa (ya que rara vez el tamaño del programa es múltiplo del tamaño de las páginas); merma en el rendimiento del computador si es incorrectamente utilizada; posible incremento del tiempo de ejecución de cada programa como consecuencia de la paginación (operaciones de entrada/salida que demorarán la ejecución del programa).

La memoria virtual puede ser una herramienta poderosa para incrementar la performance del computador. Pero ello depende de ciertos factores, tales como: Velocidad de los dispositivos que contendrán la memoria virtual: La actividad de paginación afecta adversamente a la performance del equipo cuando el procesador real está frecuentemente esperando que termine una operación de entrada/salida de paginación; por tanto se debe procurar que los requerimientos de operaciones de paginación estén por debajo de lo necesario para aprovechar convenientemente la multiprogramación. En caso contrario se incrementarán los tiempos ociosos del órgano de comando. Velocidad del procesador: Una relación desbalanceada entre la velocidad del procesador y la del dispositivo de paginación puede alterar el rendimiento. Tamaño de la memoria real y virtual: La cantidad de memoria real de la CPU (en relación con el tamaño de la memoria virtual) afectará el número de páginas faltantes que deberán ser traídas del dispositivo de paginación. Si el tamaño de la memoria real es igual al de la virtual que están usando los programas en ejecución no habrá páginas faltantes ya que todas estarán en memoria real. En cambio cuando la memoria real sea menor, la cantidad de páginas faltantes estará dada por la razón de la memoria virtual usada por la memoria real disponible. Estructura de los programas: La cantidad de memoria virtual que usa un programa no es un factor tan significativo en la performance del equipo como la forma en que la usa. Algunas formas para incrementar el rendimiento del equipo son: Usar áreas de entrada/salida más largas: Reduce el tiempo en que las páginas del programa estarán en memoria real. Sin embargo un aumento muy Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL significativo podría afectar negativamente el rendimiento en equipos con poca memoria real. Aumentar la capacidad de manejo de páginas faltantes cuando la actividad de paginación causa frecuentes desactivaciones de programas: Esto puede ser realizado: usando un dispositivo de mayor velocidad; estableciendo más dispositivos de paginación; reduciendo o eliminado archivos del dispositivo de paginación; reduciendo la actividad del canal que corresponde al dispositivo de paginación; ó aumentando un poco la memoria real. Estructurar los nuevos programas de aplicación para que operen eficientemente con memoria virtual: Dos formas de mejorar la eficiencia son: adoptar la programación modular: es decir agrupar las instrucciones de uso frecuente y separa las de iniciación y terminación, que generalmente se ejecutan sólo una vez por ejecución de programa. Agrupar los datos separadamente de las instrucciones: Con el objeto de construir un programa que tenga pocas páginas activas; además, al separar las páginas de datos de las de instrucciones, se evitará la escritura de las páginas de instrucciones cuando sean desplazadas de la memoria real, dado que es raro que se modifiquen las instrucciones, y teniendo en cuenta que las páginas que no se modifican cuando están en memoria real no se reescriben al ser desplazadas. Incrementar el nivel de multiprogramación: Cuanto más tareas se estén ejecutando, menor será la probabilidad que el procesador quede en estado de espera de una operación de entrada/salida; sin embargo, cuanto mayor sea la razón de memoria virtual a real, la performance tiende a decaer. Por tanto debe tratar de encontrarse el punto intermedio que maximice el rendimiento. A mayor porcentaje de utilización del procesador, menor será la posibilidad de incrementar el rendimiento a través de la multiprogramación

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL

Otras administraciones Administración de los órganos de comando La administración

del órgano de comando es una de las más importantes

funciones del sistema operativo Es el programa supervisor o residente el que se encarga de gobernar la multiprogramación y el multiprocesamiento a través de dos componentes: Planificador o scheduler: se encarga de establecer qué programa se ejecutará en cada oportunidad en dicha selección sea necesaria. Control de tráfico o traffic control: se encarga del manejo de las interrupciones: Iniciación y terminación de entrada/salida; Por tiempo; Por falta de página; Por finalización del programa; etc. Administración de los trabajos a ser ejecutados La ejecución de un programa tiene dos requisitos obvios: que se haya requerido su ejecución y que exista memoria disponible para poder ser ejecutado El manejo de los requerimientos de ejecución se maneja con alto grado de automaticidad e independencia de los periféricos.

Todo requerimiento es aceptado; cuando no puede ser satisfecho es almacenado en disco magnético. Cada vez que el residente procesa una interrupción por finalización de un programa, activará los componentes necesarios para analizar un requerimiento de ejecución (si existe alguno) o bien para estar pendiente hasta que aparezca el primer requerimiento.

Esta tarea consiste en analizar el requerimiento y, si éste fue correctamente formulado, buscar el programa requerido y traerlo a la memoria asignada por la función de administración de memoria. Ingeniería: Computación e Informática

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Este componente de análisis puede no formar parte del supervisor, es decir que puede ser residente o transiente.

Administración de los dispositivos periféricos

Administración de Canales Todos los periféricos se encuentran vinculados a la CPU a través de canales de distinto tipo. Un canal no es sólo un cable, sino que está constituido, además,

por

un

procesador

de

entrada/salida

que

puede

trabaja

simultáneamente con el procesador de la CPU y que permite el trabajo en multiprogramación.

Hay canales que pueden realizar de a una operación por vez y otros que puede realizar más de una. Todo canal puede tener conectadas varias unidades periféricas. Algunos canales exigen que las unidades sean del mismo tipo y otros admiten unidades de distinto tipo.

Considerando que cada programa que se está ejecutando puede solicitar distintas operaciones de entrada/salida, es necesario que un programa residente se encargue de lograr que todas esas operaciones se ejecutan de la manera más eficiente posible.

Cuando un programa efectúa una interrupción pidiendo la ejecución de una operación de entrada/salida, el supervisor debe analizar qué canal deberá ser utilizado para atender ese requerimiento; determinado el canal, deberá verificar el tipo de canal, el estado en que se encuentra y si existen operaciones pendientes para ese canal.

Si el canal se encuentra en uso, el residente registrará la operación de entrada/salida en una cola de espera que normalmente no tiene prioridades, es decir que se irán realizando en el mismo orden en que fueron solicitadas.

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL Si el equipo no ha sido correctamente configurado los canales pueden convertirse en un cuello de botella. Administración de Datos

Organización de archivos Las actividades necesarias para leer o grabar un registro son cumplidas por el S.O. Esta función representa la interfase ente el programa y la rutina que maneja las unidades periféricas a través del procesador del canal. En algunos sistemas operativos esta función es cumplida por el supervisor y en consecuencia

la

función

será

residente.

En

otros,

existen

distintos

subprogramas destinados a manejar cada organización de archivos.

Registros físicos y lógicos La unidad de transferencia entre las unidades periféricas y la CPU es el registro físico. Pero el programa, cuando lee o graba, lo hacer por registro lógico. Dado que lo usual es que un registro físico contenga varios registros lógicos, es necesaria una rutina encargada de leer un registro físico y de ir pasándole al programa de a un registro lógico por vez, cuando así se requiera, y , finalizado el registro físico, solicitar la lectura de otro registro a la rutina de manejo de unidades periféricas. De forma similar, cuando un programa grabe un registro lógico esta rutina del S.O. deberá ir armando el registro físico hasta que se complete (o se cierre el archivo) y luego solicitar la grabación física. Las ventajas de agrupar varios registros lógicos en un registro físico son: Ahorro de soporte: surge de disminuir la cantidad de espacio entre registros físicos. Ahorro de tiempo: las cabezas se moverán en trayectos más cortos si el archivo tiene menor extensión como consecuencia del punto anterior. Esta ventaja se maximiza cuando el acceso es secuencial, ya que no se requerirá una nueva lectura o grabación física hasta tanto no se agote o complete el registro físico leído o a ser grabado, considerando que los tiempos de entrada/salida son mucho mayores que los de memoria y que una menor cantidad de operaciones de entrada/salida implicará un descongestionamiento de los canales

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL

Inteligencia artificial El campo de la inteligencia artificial abarca ―enseñar‖ a la computadora a efectuar tareas de una manera que pudiera considerarse inteligente. En este campo se trabaja en sistemas que tengan la facultad de razonar, aprender y acumular conocimientos, esforzarse por mejorar y simular las capacidades sensoriales y mecánicas del ser humano. Muchos de los problemas que se estudian en el campo de la inteligencia artificial están muy lejos de ser soluciones prácticas. A este campo pertenecen los sistemas expertos.

Hay dos enfoques comunes en torno a la inteligencia artificial: Intenta simular los procesos mentales humanos. El enfoque de simulación tiene tres problemas inherentes: En la inteligencia humana hay que incluir pensamientos inconscientes, ideas o intuiciones instantáneas y otros procesos mentales que es difícil o imposible comprender y describir. Hay muchas diferencias entre la estructura y las capacidades del cerebro humano y las del computador. El supercomputador más potente no es capaz de acercarse a la habilidad del cerebro para realizar procesamientos paralelos, es decir, dividir un trabajo complejo en tareas más pequeñas y simples para poder realizarlas simultáneamente. La mejor forma de hacer algo con una máquina muchas veces es muy distinta de la forma en que lo hacen los seres humanos. Consiste en diseñar máquinas inteligentes independientemente de la forma en que pensamos los seres humanos. De acuerdo con este enfoque, la inteligencia humana es sólo uno de varios tipos posibles de inteligencia. El método de una máquina en la resolución de problemas puede ser diferente del método humano, pero no por ello menos inteligente. La investigación en el campo de la inteligencia artificial se puede dividir en 4 categorías: Sistemas con base en el conocimiento y sistemas expertos. Lenguajes naturales (conversaciones con las computadoras). Simulación de las capacidades sensoriales humanas. Robótica.

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL Las técnicas de inteligencia artificial de uso actual en diversas aplicaciones provienen de su utilización en las investigaciones con juegos de ajedrez y son: Búsqueda: Generalmente guiada por una estrategia planificada y por reglas conocidas como heurística. Heurística: Una heurística es una regla empírica. La heurística conduce hacia juicios que, según indica la experiencia, es probable que sean reales. Reconocimiento de patrones: Es quizás la mayor ventaja que tiene un ser humano pues ayuda a compensar la velocidad del computador y su análisis detallado de jugadas anticipadas. En general la estrategia de los investigadores es restringir el dominio de sus programas para que los problemas sean lo suficientemente pequeños para poder comprenderlos y resolverlos CAD – CAM – CIM CAD (computer-aided design, diseño asistido por computador): Consiste en usar las computadoras para diseñar productos, permitiendo a los usuarios elaborar modelos tridimensionales ―sólidos‖ con características físicas como peso, volumen y centro de gravedad. Estos modelos pueden rotarse y observarse desde cualquier ángulo. El computador puede evaluar el desempeño estructural de cualquier parte el modelo. El CAD tiende a ser económico, rápido y más preciso que las técnicas de diseño manuales; facilitar las alteraciones del diseño para cumplir con los objetivos del proyecto. CAM

(computer-aided

manufacturing,

manufactura

asistida

por

computador): Una vez completado el diseño del producto, se alimentan las cifras a un programa que controla la fabricación de las piezas. CIM (computer-intergrated manufacturing, manufactura integrada por computador): Es la combinación de CAD y CAM. Robótica Las 3 leyes de la robótica de Asimov: Un robot no puede lesionar a un ser humano ni permitir, por su omisión, que un ser humano sea lastimado. Un robot debe obedecer las órdenes que reciba de los seres humanos, excepto si estas órdenes entran en conflicto con la Primera Ley.

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL Un robot debe proteger su propia existencia siempre y cuando

dicha

protección no entre en conflicto con las Primera o Segunda leyes.

El término robot deriva de la palabra checa robota, que significa trabajo forzado. Un robot es una máquina controlada por computador diseñada para realizar tareas manuales específicas. El procesador central de un robot puede ser un microprocesador incorporado en la estructura del robot o bien un computador supervisor que controle el robot a distancia. La robótica es la integración de las computadoras con los robots. Las diferencias más importantes de hardware entre los robots y otros computadores son los periféricos de entrada y salida; un robot envía órdenes a articulaciones, brazos y otras partes móviles.

Se pueden diseñar robots para ver luz infrarroja, rotar articulaciones 360 grados y realizar otras cosas que no pueden hacer los seres humanos; pero los robots están limitados por las restricciones del software de inteligencia artificial. Los robots industriales pueden ―aprender‖ a realizar casi cualquier tarea manual repetitiva. Desde la perspectiva de la gerencia, los robots ofrecen varias ventajas: ahorran costos de mano de obra; pueden mejorar la calidad y elevar la productividad. Son más eficaces para realizar trabajos repetitivos; son ideales para tareas peligrosas o incómodas para trabajadores humanos.

Los robots comerciales aún no pueden competir con los seres humanos en puestos que requieren destrezas excepcionales de percepción o motrices. Multimedia Este término se refiere a un sistema de computación que permite que el usuario accese e interactúe con un texto computarizado, gráficas fijas de alta resolución, imágenes en movimiento y sonido. Hay tres elementos en particular que caracterizan a los multimedios: sonido, movimiento y oportunidad de interactuar. Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL

La televisión y el vídeo son medios pasivos, unidireccionales. Con la moderna tecnología es posible que la información se transmita en ambas direcciones, convirtiendo los multimedia en multimedia interactivos, que permiten que el observador/oyente participe activamente en la experiencia.

La creación y ejecución de documentos de multimedia requieren periféricos de hardware adicionales (monitores de televisión, unidades de CD-ROM y reproductores de videodiscos). La computadora controla los dispositivos, que almacenan y suministran el material audiovisual al recibir órdenes.

El software de multimedia merece su nombre porque proporciona información a través de varios medios.

Además de textos y gráficos, los documentos de multimedia suelen contener al menos una de las tres formas de información siguientes: Animación: Gráficos por computador que se mueven en la pantalla. Video: segmentos de película que aparecen en la pantalla del computador o en un monitor de televisión. Audio: Música, efectos de sonido y palabras pronunciadas por el computador o por una fuente de sonido externa.. Hipermedia Los hipertextos permiten enlazar la información textual en formas no secuenciales. Los medios de texto convencionales, como los libros, son lineales o secuenciales: están diseñados para leerse de principio a fin. Un documento de hipertexto contiene enlaces que conducen a los lectores rápidamente a otras partes del documento o a otros documentos relacionados. Es decir que el hipertexto maneja información no estructurada. La teoría implícita en el hipertexto es que éste le permite al usuario trabajar de la manera en que piensa.

HyperCad, de Apple, fue la primera herramienta disponible en forma general para crear documentos del tipo hipertexto. Pero HyperCad se describe como un sistema de hipermedia. El término hipermedia describe documentos que Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL pueden explorarse en formas no lineales, desde documentos de investigación de hipertexto hasta documentos gráficos interactivos. Los hipermedios son la siguiente generación del hipertexto; el software de hipermedia alcanza un mayor nivel, permitiendo la integración de datos, texto, gráficos, sonidos y video. Se deben asociar con palabras clave los elementos de los hipermedios que no consistan en texto.

Quienes trabajan con hipermedia actualmente se enfrentan a varios problemas: Los documentos de hipermedia puede desorientar al lector, y que éste se sienta perdido en un laberinto de hechos. Los lectores de documentos de hipermedia en ocasiones se preguntan si habrán omitido algo. Si salta por un documento de hipermedia, es fácil sentir que ha pasado por algo importante. Los documentos de hipermedia muchas veces no satisfacen todas las expectativas del usuario. Como están basados en computadores, los documentos de hipermedia no permiten hacer notas marginales, realzar texto ni doblar las esquinas de las páginas. Muchos documentos de hipermedia requieren hardware que no puede hallarse en computadores portátiles. La mayor ventaja de los hipermedia está en la habilidad del computador para controlar otros medios; los documentos de intermedia no están limitados a textos e imágenes estáticos. Accesorios de los canales de transmisión Multiplexores Son dispositivos que permiten que varios mensajes puedan conjuntarse en un solo canal. Logran este objetivo reuniendo varias señales de baja velocidad y transmitiéndolas todas a través de un canal de alta velocidad. Es decir que el multiplexor permite que varios dispositivos o estaciones de trabajo compartan una línea en forma simultánea para transmitir los datos tan pronto como se reciben. El multiplexor es una extensión del procesador frontal (éste separa los datos para su procesamiento y establece la conexión entre la fuente y el destino) y se ubica al final de la línea, en o cerca de un sitio distante.

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL Concentradores Dispositivos asíncronos de menor velocidad que se conectan con frecuencia a un concentrador para lograr la transmisión de datos. Este dispositivo de almacén y envío reúne y almacena temporalmente en una sección de almacenamiento intermedio los datos recolectados poco a poco de los diferentes dispositivos de entrada. Cuando dicha sección está completa, los datos se transmiten por líneas de alta velocidad a la computadora Módems Conectan a las computadoras con el canal de comunicación y permiten transmitir los datos a través de largas distancias sin ninguna interferencia de ruido ni distorsión en el canal. El módem es un dispositivo de hardware esencial para cualquier aplicación que implique el uso de una línea de teléfono para la comunicación de datos.

Las computadoras están conectadas con el módem a través de un canal de comunicación construido en la computadora misma.

Los datos pueden ser transmitidos en forma digital o analógica, dependiendo de las características del medio de la comunicación. Los canales de voz transmiten señales analógicas, en tanto que las computadoras envían señales digitales.

Para poder transmitir una señal digital (un flujo de bits) por una línea telefónica convencional, hay que convertirla en una señal analógica, es decir en una onda continua. A su vez, en el extremo receptor hay que volver a convertir la señal analógica en los bits que representan el mensaje digital original. Estas tareas son realizadas por un módem (abreviatura de modulador/demodulador), que es el dispositivo de hardware que conecta el puerto serial de un computador a una línea telefónica. Junto con el software de comunicaciones, el módem determina la velocidad a la cual se deben transmitir los datos.

Un módem puede ser interno o externo; ambos usan cable telefónico para conectarse a la red de teléfonos por medio de conectores telefónicos modulares: Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL interno: el módem se encuentra en un tablero de expansión opcional que sólo se conecta en una ranura de expansión libre de la unidad de procesamiento de la micro o el anfitrión de la terminal. externo: es un componente externo independiente y se conecta por medio de un puerto serial. Los módems tienen diversos grados de ―inteligencia‖ que se genera por medio de procesadores integrados. Por ejemplo, algunos módems son capaces de sintonizar en forma automática la computadora (sincronización automática), establecer un canal de comunicación (entrada) e incluso responder las llamadas procedentes de otras computadoras (respuesta automática).

El faxmódem realiza la misma función que el módem; además permite que una PC simule una máquina de fax Tipos de líneas Simplex: Transmite los datos únicamente en una dirección y ésta no se puede cambiar nunca. Dúplex: Lleva los datos únicamente en una dirección, pero ésta puede ser invertida. Full dúplex: Puede transmitir los datos simultáneamente en ambas direcciones, como si dos líneas simplex estuvieran trabajando en direcciones opuestas.

Configuración de líneas Describe el método de conexión de las computadoras con las líneas de comunicación. En este sentido las líneas pueden ser: Punto a punto: Un único emplazamiento está conectado directamente con la computadora. Las líneas punto a punto se usan frecuentemente entre grandes computadoras que se comunican entre sí en forma continua. Multipunto: Permiten que un canal de comunicación sea compartido entre todos los usuarios de la misma línea. La ventaja es que el costo total de la red de usuarios puede reducirse, porque la línea compartida disminuye la cantidad de líneas de comunicación. Además, todos los puntos de una línea pueden recibir los mismos datos al mismo tiempo si es necesario. Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL Servicios de transmisión Para la comunicación de datos se recurre a las portadoras comunes para tener acceso a canales de comunicaciones. Las portadoras comunes de comunicaciones ofrecen dos tipos de servicios: línea privada o rentada: Ofrece un canal de comunicaciones de datos dedicado entre dos puntos de una red de computación. El cobro por una línea privada se basa en la capacidad de canal (bps) y la distancia (kms. aéreos). línea conmutada o de sintonía: Esta disponible estrictamente por medio del cobro por tiempo y distancia, similar a una llamada telefónica de larga distancia. Se hace una conexión ―sintonizando‖ la computadora y un módem envía y recibe los datos. Este tipo de línea es más flexible que la anterior porque puede establece una conexión con cualquier computadora instalada cerca de un teléfono. Redes Una red de computadores es cualquier sistema de computación o grupo de computadoras, estaciones de trabajo o dispositivos de computadoras conectados entre sí. En una red de computación, el nodo puede ser una terminal, una computadora o cualquier dispositivo de destino/fuente. Las redes de cómputo están configuradas para satisfacer las necesidades específicas de una organización.

Si bien las PC por lo común se usan como sistemas de computación independientes, también pueden duplicar su capacidad como terminales remotas. Esta dualidad de funciones le ofrece la flexibilidad para trabajar con la PC como un sistema independiente o conectarse con una computadora más grande y aprovechar su capacidad incrementada.

Las redes presentan ventajas, ya que permiten: compartir hardware, reduciendo el costo y haciendo accesibles poderosos equipos de cómputo a más personas; compartir datos y software, aumentado la eficiencia y la productividad. Las redes no eliminan las diferencias de compatibilidad entre distintos sistemas operativos, pero simplifican la comunicación entre máquinas. Si se emplean

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL programas con formatos de archivo incompatibles, habrá que usar software de traducción de datos para leer y modificar los archivos. que los seres humanos colaboren y trabajen en formas que, sin las redes, serían difíciles o imposibles. Para ello existen aplicaciones groupware: programas diseñados para que varios usuarios trabajen con un mismo documento al mismo tiempo. Existen 2 tipos de redes: redes de comunicación: transmiten datos, voz o imágenes visuales. Las redes de información tienen uno o más sistemas de computación extremos que ofrecen una amplia gama de servicios de información: Noticias, clima, deportes; entretenimiento; juegos; servicios bancarios desde el hogar; información financiera; servicios de corretaje; tableros de avisos; correo electrónico; compras desde el hogar; consultas; educación; bienes raíces, cocina, salud, viajes, etc. redes de proceso distribuido: enlazan diferentes elementos para que compartan recursos y capacidad de procesamiento.

La mayoría de los computadores tiene puertos, que son contactos por los que sale y entra la información. Los puertos pueden ser: paralelos: tienen la anchura suficiente para que los bits puedan pasar en grupos de 8, 16 ó 32. Suelen conectar al computador las impresoras y otros periféricos externos. seriales: requieren que los bits pasen de uno en uno. Por lo general sirven como puertas de acceso para la información que viaja de un computador a otro. Topología de redes Una topología es la disposición de los nodos (lugares de emisión, recepción o procesamiento) para transmitir datos. Una topología de red es una descripción de las conexiones físicas posibles de una red. La topología es la configuración del hardware e indica que pares de nodos están disponibles para las comunicaciones.

Según su topología una red puede ser: lineal o de barra colectora: Es un canal lineal; derivaciones en él enlazan los nodos individuales con la barra colectora. Por lo tanto la configuración es la de Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL una línea multipunto. Esta es una topología de difusión ya que cada mensaje o conjunto de datos enviado por ella va a cualquiera de los nodos. Un nodo individual identifica únicamente los mensajes que se dirigen a él. El cable central se denomina medio de transmisión. de estrella: Varios lugares diferentes están conectados a través de un sistema de cómputo central para la transmisión de los datos; toda la comunicación entre los puntos de la red debe pasar por la computadora central, la cual, a su vez, envía los datos al lugar determinado. Esta red, también llamada conmutada requiere de una computadora de tiempo real para analizar las transacciones recibidas, determinar hacia dónde se deben enviar los datos y seleccionar la mejor ruta o línea por l que se deben transmitir. de anillo: Un punto se puede comunicar directamente con cualquier otro punto, sin necesidad de pasar por una computadora central. Los procesadores (o controladores) de comunicaciones manejan las actividades de comunicación de cada uno de los emplazamientos, almacenando los datos durante breves períodos antes de transmitirlos, o bien recibiendo la transmisión de otras posición. Estas redes también utilizan una topología de difusión; los mensajes circulan de nodo en nodo en una sola dirección. La computadora recibe el mensaje que viene del nodo anterior y lo recibe o lo reenvía, según corresponda. Implica sistemas de cómputo de aproximadamente el mismo tamaño.

En su mayor parte, las redes de computación son híbridas, es decir combinaciones de topologías. Redes de comunicación El objetivo de estas redes es conectar emplazamientos múltiples que tengan necesidad de transmisión o recibir datos; no necesitan tener capacidad de procesamiento.

Las redes de comunicación pueden ser: de área amplia (WAN, wide area network): Su objetivo general es la transmisión de datos. Tienen 2 características distintivas: Cubren grandes distancias geográficas.

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL Utilizan las redes comunes de portadoras, como las redes conmutadas de teléfonos. de área local (LAN, local area network): Es la red de comunicación que abarca un único emplazamiento, es decir es una red en la cual los computadores se encuentran a corta distancia. Consta de una colección de computadores

y periféricos cuyos puertos

seriales

están conectados

directamente con cables; estos cables sirven como carreteras de información para transportar los datos entre los dispositivos. También hay redes inalámbricas, en las que cada computador tiene una pequeña radio conectada al puerto serial, de manera que puede enviar y recibir datos a través del aire, en vez de usar cables. La mayoría de las redes de áreas local utilizan una topología de difusión: cada mensaje se envía a cada uno de los nodos. El nodo recibe únicamente los mensajes dirigidos a él en particular. En una LAN los usuarios pueden compartir datos, software de aplicaciones, conexiones con macrocomputadoras, capacidades de comunicación (módems), bases de datos, tableros de expansión y otros recursos; representan una buena inversión debido a que los recursos pueden ser compartidos. Con frecuencia están integradas a redes WAN. Los dos métodos más conocidos de acceso LAN son: CSMA: (carrier sense multiple access, acceso múltiple de sensor de portadora) se usa con las redes de barra colectora y requiere de una estación de trabajo u otro dispositivo para ―escuchar‖ el canal y determinar cuándo se encuentra en uso; es decir, debe registrar que el canal se encuentra ocupado. Si el canal está libre, se puede enviar un mensaje. De otra manera, la estación de trabajo espera durante un breve momento y escucha nuevamente. de señal viajera: se asocia con la topología de anillo. Una señal es una cadena de bits que se envía por toda la red. Siempre que un dispositivo desea transmitir un mensaje, espera hasta que aparezca la señal y, entonces, transmite sus datos a la red. Cuando se habla de WAN y LAN se hace referencia a todo el hardware, software y canales de comunicación relacionados con ellas. Redes de procesamiento distribuido Conectan emplazamientos no sólo para la comunicación de los datos y de los mensajes, sino también para poder compartir los recursos. Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL Este tipo de redes presentan 2 ventajas: Carga compartida: Tienen disponible una gran cantidad de potencia de cómputo para los usuarios con pequeños sistemas o con sólo terminales remotas en lugar de un sistema muy grande de cómputo. La carga compartida también es muy útil cuando una computadora se encuentra sobrecargada o presenta problemas en el equipo. Los accesos a diferentes computadoras en lugar de únicamente a una es una característica muy favorable. Programática compartida: La capacidad de poder compartir datos así como programática sirve para reducir el costo total por el almacenamiento de los datos para todos los usuarios; de la misma manera, puesto que se requieren menos sistemas mayores, las minicomputadoras pueden reemplazar parte del equipo más costoso. El almacenamiento de los programas se puede centralizar para que sean compartidos por todos los usuarios; ello permite el desarrollo de paquetes de programas mucho más extensos a un menor costo para cada instalación. TENDENCIAS EXISTEN TECNOLOGÍAS DE COMUNICACIÓN ALTERNATIVAS: Correo de voz: Es más que un contestador; es un elaborado sistema de mensajes con muchas de las características de un sistema de correo electrónico, excepto poder editar los mensajes electrónicamente y anexar documentos del computador. Transmisión de facsímil: Una máquina de fax es una herramienta rápida y práctica para transmitir información almacenada en documentos de papel. Cuando se envía un fax, la máquina emisora ―barre‖ las páginas y convierte la imagen así digitalizada en una serie de pulsos eléctricos, para luego enviar esas señales por las líneas telefónicas hasta otra máquina de fax. La máquina receptora usa las señales para construir e imprimir facsímiles o copias en blanco y negro de las páginas originales. Un computador puede enviar los documentos en pantalla a través de un fax módem a una máquina de fax receptora. El fax módem traduce el documento a señales que pueden enviarse por los cables telefónicos para que sean decodificados por la máquina de fax receptora. Un computador

también puede usar un fax módem para recibir

transmisiones de máquinas de fax, usando la máquina emisora como una Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL especie de digitalizador de imágenes remoto. Al igual que el documento digitalizado, para el computador el facsímil digital no es más que una colección de puntos blancos y negros, por lo que para editarlo es necesario utilizar un software de OCR. Videoteleconferencia: Permite comunicarse ―cara a cara‖ a grandes distancias, al combinar las tecnologías del video y de la computación. Transferencia electrónica de fondos: El dinero no es más que otro tipo de información, las diferentes monedas no son más que símbolos que permiten a las personas intercambiar bienes y servicios. En los últimos siglos el papel ha reemplazado al metal; hoy en día el papel es sustituido por patrones digitales almacenados en medios informativos. El dinero, como otra información digital, puede transmitirse a través de las redes de computadores. Un cajero automático es una terminal especializada que se enlaza con el computador principal del banco a través de una red comercial bancaria; pero no es el único medio para efectuar la transferencia electrónica de fondos. Comunicador personal: Combina un teléfono celular, un fax módem y otro equipo de comunicación en una caja ligera e inalámbrica parecida a un computador basado en pluma. Sirve como teléfono portátil, máquina de fax, buzón electrónico, localizador y computador personal.

Pero cuando todo el sistema telefónico sea digital, se habrán sentado las bases para una red unificada que permita transmitir todo tipo de información digital. Así la ISDN (Integrated Services Digital Network, red digital de servicios integrados) enlazará teléfonos, computadores, máquinas de fax, televisión e incluso el correo en un mismo sistema digital. A esa realidad alternativa e la denomina ciberespacio. También se llama ―frontera electrónica‖ a este nuevo mundo en línea. Siguiendo la tendencia hacia una mayor conectividad, se están interconectando WAN y LAN para permitir que los usuarios tengan acceso a una mayor variedad de aplicaciones y más información.

Dado que las redes usan una variedad de protocolos de comunicaciones y sistemas operativos, las redes incompatibles no pueden ―comunicarse‖ directamente entre sí. El encaminador constituye la principal tecnología de Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL hardware y software que se utiliza para resolver este problema. Los encaminadores cierran la brecha entre LAN y LAN, entre WAN y WAN y entre LAN y WAN. Al recibir un mensaje, el encaminador realiza la conversión de protocolos necesaria y encamina el mensaje hacia su destino.

Las organizaciones que interconectan redes de computación lo hacen con base en una espina dorsal.; ésta se compone de un sistema de encaminadores y los medios de transmisión asociados que enlazan los encaminadores y las macrocomputadoras de las redes del sistema.

Esta es la era del procesamiento cooperativo. Para obtener información significativa, precisa y oportuna, las empresas han decidido que deben cooperar a nivel interno y externo para aprovechar la totalidad de la información disponible. Para promover la cooperación interna, las empresas están promoviendo las redes internas de empresa. Una aplicación de la red interempresas es el intercambio electrónico de datos (EDI).

La aplicación que puede tener el efecto más importante en el mayor número de personas es la supercarretera de información; es una red de enlaces de comunicaciones de datos de alta velocidad que con el paso del tiempo se asociará a todas las facetas de la sociedad, integrando la red con las tecnologías de la televisión y la computación.

El tránsito en la supercarretera será cualquier material que se pueda digitalizar, y las aplicaciones de esta supercarretera serán, entre otras: incorporación de la función del teléfono en un videófono o en una computadora; abundancia de entretenimiento, abriendo las puertas al entretenimiento interactivo; ediciones de copia blanda como una alternativa para la edición de copia dura de casi cualquier material impreso; correspondencia transmitida electrónicamente; transferencia electrónica de fondos; compras electrónicas desde el hogar;

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL votación y escrutinio de alta tecnología, reduciendo los costos de las elecciones y alentando una mayor participación de los electores (cuando las elecciones no sean obligatorias); formación de una base de datos nacional, que será el almacenamiento central de todos los datos personales de los ciudadanos, permitiendo la consolidación de dichos datos

La flexibilidad en la distribución de los bits será crucial; las emisoras asignarán los bits a medios determinados (como la televisión o la radio) en el punto de transmisión. El transmisor le dice al receptor que tipo de bits está enviando.

En un futuro más lejano, los bits no estarán limitados a un medio específico, una vez que abandonen el transmisor, es decir el emisor no tendrá idea alguna sobre la forma en que los usuarios tomarán los bits, será el receptor el que decida. Los bits saldrán de la estación emisora como bits, para ser utilizados y transformados de maneras diferentes, personalizados por una amplia gama de programas de computación.

Los mismos bits podrán ser vistos por el

destinatario a partir de muchas perspectivas.

Actualmente

un

CD

utilizado

como

ROM

tiene

una

capacidad

de

almacenamiento de 5 mil millones de bits, utilizando sólo un lado. En los próximos años está capacidad por lado será incrementada a 50 mil millones.

La visión a más largo plazo de los multimedios no esta basada, sin embargo, en el CD, sino que surgirá a partir de la creciente base de sistemas on-line, que tienen una capacidad ilimitada.

En el mundo digital, el problema de la amplitud y profundidad desaparece, y tanto los lectores como los autores se podrán mover con más libertad entre las generalidades y los detalles.

En el mundo digital el espacio ocupado por la información no está limitado a tres dimensiones. La expresión de una idea, o una secuencia de ideas, puede incluir una red multidimensional de indicadores que apuntan hacia futuras Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL elaboraciones o exposiciones, que pueden ser llamadas o ignoradas. Los hipermedios deberán ser pensados como una colección de mensajes elásticos, que pueden ser estirados y encogidos según la acción determinada por el lector. La traslación libre de un medio (video, texto, datos) a otro es el objetivo real hacia el cual apunta el campo de los multimedios.

Pero frente a un panorama alentador tendremos también la pérdida de numerosos puestos de trabajo a causa de la automatización total de sistemas, que pronto transformarán el trabajo administrativo de la misma manera que ya ha transformado el trabajo fabril.

A medida que el mundo de los negocios se globaliza y la Internet crece, comenzaremos a observar un lugar de trabajo digital sin fisuras; los bits no conocerán fronteras, serán almacenados y manipulados sin respeto alguno por los límites geopolíticos. Lo más probable es que las zonas delimitadas por los husos horarios desempeñen en nuestro futuro digital un rol más importante que las zonas de intercambio comercial.

A medida que nos vamos moviendo hacia ese mundo digitalizado, un importante sector de la población mundial se verá privado de sus derechos o privilegios.

La era digital tiene cuatro grandes cualidades: descentralización, globalización, armonización y motivación.

El efecto descentralizador se percibe sobre todo en el comercio y en la industria de la computación misma. La empresa del futuro podrá cubrir sus necesidades de computación en forma escalonada, poblando su organización de PC que, cuando resulte necesario, podrán trabajar al unísono para solucionar problemas de computación complejos. Las computadoras trabajarán tanto para individuos como para grupos.

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL La nación-estado misma está sujeta a tremendos cambios y a la globalización; el mundo digitalizado hace pensar que los intentos de unificación mundial se van haciendo viables.

Hoy en día, el 20% del mundo consume el 80% de los recursos. La tecnología digital podrá ser la fuerza natural que impulse a los hombres hacia una mayor armonía mundial. El efecto armonizador es ya evidente en disciplinas y empresas que antes estaban separada y que comienzan a colaborar entre sí en lugar de competir.

El acceso, la movilidad y la habilidad para efectuar cambios son evidencias de la naturaleza motivadora de estar digitalizado, que es lo que hará que el futuro sea tan diferente del presente.

Configuración del hardware Antes de aprender los pasos para poder configurar el hardware del autómata programable habrá que tener claros los siguientes conceptos:

CONCEPTOS BASICOS DEL HARDWARE EN EL SIGLO XXI ¿Que es un Computador Mainframe? Es un ordenador o computadora de alta capacidad diseñado para las tareas computacionales más intensas. Las computadoras de tipo mainframe suelen tener varios usuarios, conectados al sistema a través de terminales. Los mainframes más potentes, llamados supercomputadoras, realizan cálculos muy complejos y que requieren mucho tiempo.

Este tipo de equipos informáticos

lo utilizan principalmente los científicos dedicados a la investigación pura y aplicada, las grandes compañías y el ejército. ¿Qué es un Microcomputador? Es un dispositivo de computación de sobremesa o portátil, que utiliza un microprocesador como su unidad central de procesamiento o CPU. Los microordenadores más comunes son las computadoras u ordenadores personales, PC, computadoras domésticas, computadoras para la pequeña empresa o micros. Las más pequeñas y compactas se denominan laptops o Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL portátiles e incluso palm tops por caber en la palma de la mano. Cuando los microordenadores aparecieron por primera vez, se consideraban equipos para un solo usuario, y sólo eran capaces de procesar cuatro, ocho o 16 bits de información a la vez. Con el paso del tiempo, la distinción entre microcomputadoras y grandes computadoras corporativas o mainframe (así como

los

sistemas

corporativos

de

menor

tamaño

denominados

minicomputadoras) ha perdido vigencia, ya que los nuevos modelos de microordenadores han aumentado la velocidad y capacidad de procesamiento de datos de sus CPUs a niveles de 32 bits y múltiples usuarios. Elementos de un Computador. Los elementos del computador son: Hardware, equipo utilizado para el funcionamiento de una computadora. El hardware se refiere a los componentes materiales de un sistema informático. La función de estos componentes suele dividirse en tres categorías principales: entrada, salida y almacenamiento. Los componentes de esas categorías están conectados a través de un conjunto de cables o circuitos llamado bus con la unidad central de proceso (CPU) del ordenador, el microprocesador que controla la computadora y le proporciona capacidad de cálculo. El soporte lógico o software, en cambio, es el conjunto de instrucciones que un ordenador emplea para manipular datos: por ejemplo, un procesador de textos o un videojuego. Estos programas suelen almacenarse y transferirse a la CPU a través del hardware de la computadora. El software también rige la forma en que se utiliza el hardware, como por ejemplo la forma de recuperar información de un dispositivo de almacenamiento. La interacción entre el hardware de entrada y de salida es controlada por un software llamado BIOS (siglas en inglés de 'sistema básico de entrada / salida'). Aunque, técnicamente, los microprocesadores todavía se consideran hardware, partes de su función también están asociadas con el software. Como los microprocesadores tienen tanto aspectos de hardware como de software, a veces se les aplica el término intermedio de microprogramación, o firmware.

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL ¿Que es UCP o CPU? Unidad central de proceso o UCP (conocida por sus siglas en inglés, CPU), circuito microscópico que interpreta y ejecuta instrucciones. La CPU se ocupa del control y el proceso de datos en las computadoras. Generalmente, la CPU es un microprocesador fabricado en un chip, un único trozo de silicio que contiene millones de componentes electrónicos. El microprocesador de la CPU está formado por una unidad aritmético-lógica que realiza cálculos y comparaciones, y toma decisiones lógicas (determina si una afirmación es cierta o falsa mediante las reglas del álgebra de Boole); por una serie de registros donde se almacena información temporalmente, y por una unidad de control que interpreta y ejecuta las instrucciones. Para aceptar órdenes del usuario, acceder a los datos y presentar los resultados, la CPU se comunica a través de un conjunto de circuitos o conexiones llamado bus. El bus conecta la CPU a los dispositivos de almacenamiento (por ejemplo, un disco duro), los dispositivos de entrada (por ejemplo, un teclado o un mouse) y los dispositivos de salida (por ejemplo, un monitor o una impresora).

Funcionamiento de la CPU Cuando se ejecuta un programa, el registro de la CPU, llamado contador de programa, lleva la cuenta de la siguiente instrucción, para garantizar que las instrucciones se ejecuten en la secuencia adecuada. La unidad de control de la CPU coordina y temporiza las funciones de la CPU, tras lo cual recupera la siguiente instrucción desde la memoria. En una secuencia típica, la CPU localiza la instrucción en el dispositivo de almacenamiento correspondiente. La instrucción viaja por el bus desde la memoria hasta la CPU, donde se almacena en el registro de instrucción. Entretanto, el contador de programa se incrementa en uno para prepararse para la siguiente instrucción. A continuación, la instrucción actual es analizada por un descodificador, que determina lo que hará la instrucción. Cualquier dato requerido por la instrucción es recuperado desde el dispositivo de almacenamiento correspondiente y se almacena en el registro de datos de la CPU. A continuación, la CPU ejecuta la instrucción, y los resultados se almacenan en otro registro o se copian en una dirección de memoria determinada.

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL Memorias. Memoria RAM. Memoria de acceso aleatorio o RAM, en informática, memoria basada en semiconductores que puede ser leída y escrita por el microprocesador u otros dispositivos de hardware. Es un acrónimo del inglés Random Access Memory. El acceso a las posiciones de almacenamiento se puede realizar en cualquier orden. Actualmente la memoria RAM para computadoras personales se suele fabricar en módulos insertables llamados SIMM. Memoria ROM. Memoria de sólo lectura o ROM, en informática, memoria basada en semiconductores que contiene instrucciones o datos que se pueden leer pero no modificar. En las computadoras IBM PC y compatibles, las memorias ROM suelen contener el software necesario para el funcionamiento del sistema. Para crear un chip ROM, el diseñador facilita a un fabricante de semiconductores la información o las instrucciones que se van a almacenar. El fabricante produce entonces uno o más chips que contienen esas instrucciones o datos. Como crear chips ROM implica un proceso de fabricación, esta creación es viable económicamente sólo si se producen grandes cantidades de chips. Los diseños experimentales o los pequeños volúmenes son más asequibles usando PROM o EPROM. El término ROM se suele referir a cualquier dispositivo de sólo lectura, incluyendo PROM y EPROM

7.- Comprensión del hardware de un PC

Terminología

KB: significa 1.024 Bytes.

Un byte es un carácter en la computadora por lo

tanto 640 KB significa 640.000 Bytes de almacenamiento MB después de un número significa mega bytes, es igual a 1 millón; 32 MB significa aprox. 32 millones de bytes de almacenamiento. Un GB son 1000 millones de bytes de almacenamiento. Los discos, CD ROM, y DVD son dispositivos de almacenamiento permanente de sus programas y datos. Estas tecnologías son no volátiles, es decir, retiene

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL su memoria; una vez cortado el suministro de corriente desaparecen pues almacenan los datos magnéticamente. Si la unidad tiene capacidad de escritura, como es el caso de los discos y de algunos CD, puede almacenar en ella sus datos y sus programas.

El sistema operativo

El hardware no tiene ninguna utilidad sin un sistema operativo. El sistema operativo es el intermediario entre el hardware y los programas y los datos. Cuando un programa emite un comando para escribir en o leer en un dispositivo,

el sistema operativo es el que se encarga de llevar a cabo el

trabajo. Ver figura 2-4.

que muestra la reopresentacion lógica del sistema

operativo y del resto del hardware y software de la computadora. La figura incluye en el circulo exterior lenguajes de programación. Un lenguaje de programación es simplemente un programa, con el que se escriben otros programas. El sistema operativo forma una interfaz común para los programas.

En

lugar de que tenga que incluir los detalles específicos para escribir en el disco, mover el cabezal de lectura / escritura del disco, girar el plato del disco y demás, el sistema operativo se asegura de hacer estas tediosas tareas por usted. Windows actualmente es el sistema operativo mas popular para las

PC y la mayor parte de las tecnologías cliente / servidor permiten que los mainframes se comuniquen con PC basadas en Windows.

Windows es una interfaz Grafica de Usuario (GUI) con la que usted interactúa mediante el teclado y el ratón. No solo el sistema operativo forma una interfaz común para los programas sino también una interfaz común para los usuarios. No importa que programa de Windows este usando, siempre abrirá un archivo o solicitara ayuda de la misma forma mediante las mismas ventanas llamadas cuadros de dialogo.

Los

usuarios dependen de interfases uniformes pues pueden aprender como acceder a un menú en un programa de Windows y así entender la forma de acceder al mismo menú en todos los demás programas de Windows. Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL El sistema operativo contiene rutinas a las que como programador puede tener acceso y usar en su propio programa. Por ejemplo si quiere leer una lista de archivos localizados en cierta carpeta de la computadora, puede acceder a una rutina del sistema operativo que le devuelva la lista de archivos. Algunos lenguajes de programación se basan mas en rutinas del sistema operativo que otros, así que la cantidad de apoyo que puede obtener del sistema operativo depende del lenguaje que utiliza. El sistema operativo en si mismo no es otra cosa que un enorme programa que se ejecuta en su computadora, siempre se esta ejecutando cuando su computadora esta corriendo a fin de que otros programas puedan acceder al hardware de la computadoras.

Sin la interfaz los programas tendrían problemas para

controlar dispositivas como las unidades de disco. En algunas circunstancias especiales, un programa de utilería, es decir, uno que supervisa, analiza y lleva a cabo pruebas y mantenimiento del sistema puede acceder a dispositivos de disco sin necesidad de que este cargado el sistema operativo. Sin embargo la escritura de tales programas que

no requiere del apoyo de un sistema

operativo requiere de un esfuerzo mucho mayor que la codificación de los programas tipo usuario final típico.

El Hardware y los programas.

Durante la ejecución de un programa que alguien (tal vez usted mismo) escribió para su computadora suceden los siguientes eventos: Usted emite un comando que inicia el programa. Con frecuencia el comando es poco más que un icono o una opción de menú en Windows. el sistema operativo interpreta el comando y busca el programa en el disco o en algún otro dispositivo de almacenamiento (CD o Red) si lo encuentra el sistema operativo carga un programa del disco a la RAM,. No es indispensable que el programa completo resida en memoria para que comience a trabajar. La mayor parte de los sistemas operativos únicamente cargan las partes del programa que van necesitando.

Si no encuentra el

programa solicitado el sistema operativo, emite un mensaje de error.

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL Comienza la ejecución del programa, en otras palabras la computadora inicia el seguimiento de las instrucciones que encuentra en el programa. durante la ejecución del programa se pueden estar ejecutando otros programas. El usuario e inclusive el sistema operativo mismo, puede iniciar o detener programas mientras que se ejecutan otros. durante la ejecución del programa este puede solicitar al sistema operativo que acceda a dispositivos periféricos y que lea y escriba en dichos dispositivos. una vez que termina la ejecución del programa, el sistema operativo recupera el control de los recursos reservados por el programa, generalmente la memoria RAM que se libera y el programa termina su ejecución.

Entonces la

computadora regresa a las instrucciones del sistema operativo o al las de otros programa en ejecución a fin de determinar que sigue.

Tenga presente que únicamente el sistema operativo, en la mayoría de los casos tiene el control de la computadora durante todo el tiempo que esta encendida . A medida que el usuario opera la maquina, inician y terminan varios programas, a veces ejecutándose de manera simultáneamente.

A

menos que la computadora contenga varias CPU, únicamente puede llevar a cabo una instrucción a la vez, pero su operación es tan rápida que parece que los programas son multitareas (que se ejecutan simultáneamente). Aplicación Del Hardware En La Evaluación De Seguridad De Un Sistema De Información IMPORTANCIA DE LA INFORMACIÓN CUANDO SE HABLA DE LA FUNCIÓN INFORMÁTICA GENERALMENTE SE TIENDE A HABLAR DE TECNOLOGÍA NUEVA, DE NUEVAS APLICACIONES, NUEVOS DISPOSITIVOS HARDWARE, NUEVAS FORMAS DE ELABORAR INFORMACIÓN MÁS CONSISTENTE, ETC. Sin embargo se suele pasar por alto o se tiene muy implícita la base que hace posible la existencia de los anteriores elementos. Esta base es la información.

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL Es muy importante conocer su significado dentro la función informática, de forma esencial cuando su manejo esta basado en tecnología moderna, para esto se debe conocer que la información: esta almacenada y procesada en computadoras puede ser confidencial para algunas personas o a escala institucional puede ser mal utilizada o divulgada puede estar sujeta a robos, sabotaje o fraudes Los primeros puntos nos muestran que la información esta centralizada y que puede tener un alto valor y lo s últimos puntos nos muestran que se puede provocar la destrucción total o parcial de la información, que incurre directamente en su disponibilidad que puede causar retrasos de alto costo.

Pensemos por un momento que hay se sufre un accidente en el centro de computo o el lugar donde se almacena la información. Ahora preguntémonos: ¿Cuánto tiempo pasaría para que la organización este nuevamente en operación?

Es necesario tener presente que el lugar donde se centraliza la información con frecuencia el centro de cómputo puede ser el activo más valioso y al mismo tiempo el más vulnerable. Para continuar es muy importante conocer el significado de dos palabras, que son riesgo y seguridad. Riesgo Proximidad o posibilidad de un daño, peligro, etc. Cada uno de los imprevistos, hechos desafortunados, etc., que puede cubrir un seguro. Sinónimos: amenaza, contingencia, emergencia, urgencia, apuro. Seguridad Cualidad o estado de seguro Garantía o conjunto de garantías que se da a alguien sobre el cumplimiento de algo. Ejemplo: Seguridad Social Conjunto de organismos, medios, medidas, etc., de la administración estatal para prevenir o remediar los posibles riesgos, Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL problemas y necesidades de los trabajadores, como enfermedad, accidentes laborales, incapacidad, maternidad o jubilación; se financia con aportaciones del Estado, trabajadores y empresarios. Se dice también de todos aquellos objetos, dispositivos, medidas, etc., que contribuyen a hacer más seguro el funcionamiento o el uso de una cosa: cierre de seguridad, cinturón de seguridad.

Con estos conceptos claros podemos avanzar y hablar la criminología ya ha calificado los ―delitos hechos mediante computadora‖o por ―sistemas de información‖ en el grupo de delitos de cuello blanco. Crónica del crimen (o delitos en los sistemas de información) Delitos accidentales e incidentales Los delitos cometidos utilizando la computadora han crecido en tamaño, forma y variedad. En la actualidad (1994) los delitos cometidos tienen la peculiaridad de ser descubiertos en un 95% de forma casual. Podemos citar a los principales delitos hechos por computadora o por medio de computadoras estos son: fraudes falsificación venta de información Entre los hechos criminales más famosos en los E.E.U.U. están: El caso del Banco Wells Fargo donde se evidencio que la protección de archivos era inadecuada, cuyo error costo USD 21.3 millones. El caso de la NASA donde dos alemanes ingresaron en archivos confidenciales. El caso de un muchacho de 15 años que entrando a la computadora de la Universidad de Berkeley en California destruyo gran cantidad de archivos. También se menciona el caso de un estudiante de una escuela que ingreso a una red canadiense con un procedimiento de admirable sencillez, otorgándose una identificación como un usuario de alta prioridad, y tomo el control de una embotelladora de Canadá. También el caso del empleado que vendió la lista de clientes de una compañía de venta de libros, lo que causo una perdida de USD 3 millones.

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL 8.- Conclucion El presente trabajo esta diseñado de forma práctica y sencilla para comenzar a conocer un poco de esta extraordinaria herramienta como lo es la informática, recorriendo la historia de las mismas, su características, concepto de software, hardware, internet, uso y recurso, buscadores y navegadores, software educativo etc, conceptualizando por generaciones y dando una breve descripción de los principales componentes de un computador. Ya que en nuestro interior somos oscuramente conscientes de que hemos a veces ignorado

algo que vive en nuestras profundidades. Sabemos,

oscuramente, que no los valoramos como algo que puede prevenir

nuestra

enseñanza como aprendizaje en relativo lo que es la informática o algo relacionado como lo es un computador, ya que se debe tomar como base para determinar, de acuerdo a las necesidades planteadas concretando así la estructura conceptual. De un lado se habla a menudo de habilidades de enseñanza y de su falta, como un factor negativo en el proceso de la educación apoyando el

procesos de

desarrollo de estrategias de aprendizaje colaborativo y trabajo por proyectos para mejorar los conocimiento cognoscitivo tanto del docente como del alumno . Es muy cierto que tradicionalmente el evento comprensible se ha caracterizado por una herencia casi unívoca de los conocimientos sin pararse en los procesos cognitivos que el individuo desarrolla en el momento. También se ha abordado el dominio de ciertas destrezas como es la

enseñanza de métodos de la

informática. No se trata, pues, de técnicas de habilidad con efectos especiales, sino de construcción del pensamiento en cuanto a que la informática, por su rapidez de crecimiento y expansión, ha venido transformando rápidamente las sociedades actuales; sin embargo tanto el docente como el alumno en general solo la conocen superficialmente. Lo importante para entrar en el asombroso mundo de la computación, es perderle el miedo a esa extraña pantalla, a ese complejo teclado y a esos misteriosos discos y así poder entender lo práctico, lo útil y sencillo que resulta tenerlas como nuestro aliado en el día a día de nuestras vidas. Las computadoras, hoy en día, juegan un papel fundamental en la vida cotidiana. Han facilitado roles que antes se hacían de una manera poco eficiente, que consumían mucho tiempo y que sencillamente eran tediosos. Ingeniería: Computación e Informática

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL Conocer el hardware y el software, es fundamental para explotar el máximo potencial que nos ofrece el mundo de las computadoras, ya que facilita las comunicaciones, por ejemplo, a través del internet. El uso de una cámara web permite el intercambio de ―videos‖ para ver el estado de algo determinado que quizá se encuentre lejos y no sea accesible verlo al instante. Un escáner permite la digitalización de textos, imágenes, etc. Promoviendo así una forma de compartir la información para con otros usuarios. Lo que se quiere decir con esto, es que sin duda alguna, el avance de la tecnología ha traído numerosas ventajas que facilitan el transmitir del calor humano y el envío y recepción de la información de una manera mucho más eficiente y eficaz. Con motivo de realizar las operaciones más fácil y cómodamente se van creando progresivamente procesadores más rápidos, tarjetas gráficas cada vez mejores, monitores planos para ahorrar espacio, entre otros. Día a día el cultivo del crecer tecnológico saca su cosecha al mismo tiempo que va sembrando nuevamente, por lo que la computación sin duda es una campo que siempre invita al descubrimiento de nuevas cosas.

9.- LINKOGRAFIA

-

http://www.altavista.com

-

http://www.buscalo.com

-

http://www.monografías.Com

-

http://www.alegsa.com.ar/Notas/138.php

-

http://es.wikipedia.org/wiki/Computadoras

-

Martín-Pozuelo, José María Martín. Hardware microinformático : viaje a las profundidades del PC. México, D.F.: Alfaomega. pp. 431 p. : il.. ISBN 970-15-0599-9.

-

Sánchez Serantes, Verónica. La PC por dentro : todo sobre hardware y guía práctica para comprar su computadora. México, D.F.: MP. pp. 142p. : il.. ISBN 968-5347-21-2.

-

Dembowski, Klaus. Hardware : información sobre la totalidad del hardware, de rápido acceso. Barcelona: Marcombo. pp. 956 p. : il.. ISBN 84-267-1263-0.

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EL HARDWARE – ARQUITECTURA COMPUTACIONAL -

Hennessy, John L.; Patterson, David A.. Organización y diseño de computadores : la interfaz hardware/software. traducción al español por Juan Manuel Sánchez, revisión técnica Antonio Vaquero. (2a. ed. edición). Madrid - Buenos Aires: McGraw-Hill. pp. 756 p. : il.. ISBN 84-481-1829-4.

-

Stokes, John M. (en inglés). Introduction to Microprocessors and Computer Architecture. No Starch Press. pp. 320p.. ISBN 9781593271046.

-

http://buscon.rae.es/draeI/SrvltGUIBusUsual?TIPO_HTML=2&LEMA=esc%E1ner

-

http://www.google.com/search?q=%22el+software+es+intangible%22+%22existe+como +ideas,+conceptos,+s%C3%ADmbolos%22&hl=es&lr=&filter=0

-

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Hardware&diff=3617952&oldid=3617125

-

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Hardware&diff=prev&oldid=585034

-

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Hardware&diff=1327134&oldid=1293192

-

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Hardware&diff=next&oldid=1399933

-

http://es.wikipedia.org/wiki/Usuario_Discusi%C3%B3n:SergioN#Hardware

-

http://en.wikipedia.org/wiki/Parallel_port#Pinouts

-

http://www.allpinouts.org/index.php/VGA_15_Pin

-

http://en.wikipedia.org/wiki/Display_Data_Channel

-

http://www.mastermagazine.info/termino/4384.php)». Portal de tecnología.

-

Definición de Hardware por la RAE

-

(http://buscon.rae.es/draeI/SrvltConsulta?TIPO_BUS=3&LEMA=hardware)». Diccionario de la lengua española.

-

Computation of Customized Symbolic robot models on peripheral array processors (http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp. jsp?arnumber=00100140)». IEEE Xplore.

-

Robotics and Automation Society (http://www.ieee-ras.org)». The IEEE Robotics and Automation Society.

-

Origen de las generaciones (http://www.columbia.edu/acis/history/generations.html)». Universidad de Columbia.

-

Diario de Ciencia y Tecnología (http://www.laflecha.net/canales/ciencia/200407281)».

-

(http://www.cavsi.com/preguntasrespuestas/cuales-son-las-generaciones-de-lacomputadora/)».

-

Jörg Hoppes. « My PDP-11/44 (http://www.j-hoppe.de/PDP-11/My_PDP-11_44/my_pdp11_44.html)» (en inglés).

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