Herramientas Informáticas I Hardware: Conceptos Básicos

Herramientas Informáticas I
Hardware: Conceptos Básicos
Facultad de Ciencias Económicas y Jurídicas
Universidad Nacional de La Pampa
Hardware: Conceptos
Unidad Central de Proceso.
Hardware: (del inglés: Partes Duras o Ferretería).
Es la Parte Tangible del Sistema Informático.
Contablemente son Bienes de Uso
Hardware: Estructura General.
Una computadora esta compuesta por diversidad de
elementos encuadrados en dos áreas principales:
Unidad Central de Proceso (UCP ó CPU).
 Procesador/es.
 Memoria Principal.
 Placa Madre (Motherboard).
Dispositivos Periféricos.
 Entrada.
 Salida.
 Entrada/Salida (E/S).
 Almacenamiento.
 Comunicación
Arquitectura
Arquitectura
Von
Von Neumann
Neumann
Esquema General Hardware
Generalidades:
La tecnología Informática, duplica su capacidad cada 18
meses (Ley de Moore).

 Eso implica que cada 15 años, por el mismo costo se
obtiene 1000 veces mayor capacidad computacional.
 En 30 años, las computadoras son UN MILLON DE
VECES mas potentes a igual volumen, o más baratas, por
unidad de medida de capacidad de procesamiento.
 Desde que se fabricó la primera computadora
electrónica (±1944) a la fecha las computadoras son un
billón ( 1e12 ) de veces mas capaces.
La tecnología informática Militar está alrededor de 10 años
adelantada a la Comercial.

Hardware: Generaciones (1)
1ra. Las computadoras usaban como elementos de conmutación
(necesarios para las operaciones aritméticas y lógicas y de control,
formados por válvulas electrónicas, de elevado consumo y gran
generación de calor (1945-1956)
 2da. Se pasa a utilizar transistores con lo que su tamaño se
redujo cientos de veces, aumentando la velocidad en la misma
escala. (1956-1963)
 3ra. En ésta se empezó a utilizar circuitos integrados, con otro
salto en la velocidad y reducción de tamaño, consumo y costos.
 4ta. Empezó con el primer microprocesador a principio de los '70,
permitiendo que en la década del '80 surgieran los PCs, cuyos
primeros procesadores contaban con algo mas de 85000
elementos de conmutación.
 5ta.? Con el avance tecnológico (altísima conectividad) puede
decirse que se está ante una nueva generación con procesadores
generales con 200 millones de elementos de conmutación.

Hardware: Generaciones (2)
Primera Generación
Válvulas
Electrónicas
(18000)
Tarjetas
Perforadas
Lenguaje
Máquina
1945
1956
Hardware: Generaciones (3)
Segunda Generación
Transistores
Cintas
Magnéticas
Lenguaje
Ensamblador
Fortran
COBOL
1956
1963
Hardware: Generaciones (4)
Tercera Generación
Circuitos Integrados
Discos Magnéticos
Pantallas Tubos Rayos
Catódicos
Lenguajes Tercera Generación
Lenguaje C – Sistema
Operativo Multi - Hardware
1963 - '70
Hardware: Generaciones (5)
Cuarta Generación
Procesador en un Chip
Discos Ópticos
Pantallas Planas LCD
Notebooks
Lenguajes Cuarta Generación
Principios '70
... Fines Siglo XX
Hardware: Generaciones (6)
Quinta Generación
Múltiples Procesadores en un Chip
Discos “Fijos” (sin partes móviles)
Pantallas Planas LED
Inteligencia Artificial
Netbooks, Tablets
Fines Siglo XX … ?
Clasificando Computadoras...
 Computadoras de uso Personal:
 PCs, Notebooks, Netbooks, Handhelds,
Organizadores personales, Celulares, etc.
 Estaciones de Trabajo:
 Terminales “bobas” y WorkStations
 Servidores:
 De Archivos (documentos, base de datos, etc.)
 De Comunicaciones.
 Minicomputadoras, Main Frames,
Super-Computadoras.
Unidad Central de Proceso
La UCP ó CPU es el Cerebro de la Computadora,
no podría existir una computadora sin CPU, aunque
no tendría sentido que no contase con al menos un
dispositivo periférico.

En una PC (Personal Computers ó Computadoras
Personales), el gabinete que contiene la UCP, incluye
además varios dispositivos periféricos.

En una Notebook, tanto UCP como dispositivos
periféricos están integrados en la misma caja o libro.

Las supercomputadoras, generalmente tienen la UCP
en un gabinete separado o puede distribuirse en varios
gabinetes interconectados.

Esquema UCP dentro gabinete.
Procesador/es (1)
 Una computadora tiene al menos un procesador principal
(las hay con +65000) y contar a su vez con uno o más
procesadores auxiliares o específicos.
 Cuenta con dos elementos principales:
 Unidad Aritmético/Lógica (UAL).
 Que se encargada de Procesar los Datos. Efectúa las
operaciones matemáticas de las que es capaz su diseño.
 Lleva a cabo operaciones lógicas, las cuales son genéricamente
comparaciones de datos.
 Los procesadores específicos llevan a cabo cómputos especiales
(gráficos, sonidos, matemáticos, etc.).
 Unidad de Control (UC).
 Asume la coordinación de ubicar datos en la memoria principal,
hacer el seguimiento de instrucciones de programa y
sincronización de todo el funcionamiento de la computadora.
Procesador/es (2)
Para medir la capacidad de un procesador,
en general se utilizan al menos 3 parámetros:


Longitud de Palabra.
 Cantidad de bits que procesa en cada
ciclo de trabajo, por ejemplo 16, 32, 64.
 También se relaciona con la capacidad
de direccionamiento.

Velocidad de Reloj.
 Cantidad de operaciones elementales por segundo (Hertz) que
puede llevar a cabo. Desde unos pocos Megahertz a a varios miles
(aquí es evidente la ley de Moore).

Arquitectura Interna.
 CISC ó RISC: Conjunto de Instrucciones de bajo nivel Complejo
(especializado) o Reducido (ultra rápido).
 Núcleo Simple o múltiple (1 o más UAL y UC).
 Conjuntos de Instrucciones especializado (p.e. Gráficos).
Memoria Principal
Es el escritorio donde trabaja el procesador, se Clasifican según:
 Características Físicas:
 RAM: Memoria de Acceso Aleatorio. Constituye el principal área de
trabajo para almacenar Datos y Programas, se borra al apagarse la
computadora (arquitectura Von Newman).
 ROM: Memoria de Solo Lectura. Contiene el programa de arranque
inicial de la computadora.
 xPROM: Memorias especiales, que pueden escribirse pero se
mantienen aún con la computadora apagada (usan pila).
 Funcionalidad:
 Principal para Datos y Programas.
 Dedicadas para Datos de procesos especiales:
→ Gráficos. → Memorias Intermedias. → etc.
 Se mide en:
 Kilobytes (ROM y xPROM).
 Megabytes o Gigabytes (crece con Ley de Moore).
Funcionamiento General (1)
Funcionamiento General (2)
1
3
9
4
6
Programas
Almacenados
11
5
10
2
8
8
7
Funcionamiento General (3)
1. Procesador (ALU + 2 + 5 + 9).
2. Control de Operaciones.
3. Memoria Principal (RAM).
4. Programas Almacenados (dentro de 3).
5. Registros Internos de Almacenamiento.
6. Memoria de Arranque (ROM → BIOS).
7. Medios de Almacenamiento Externo.
8. Dispositivos Entrada y de Salida.
9. Comunicaciones Internas.
10. Comunicaciones Externas (Red).
11. Sistema de Buses (motherboard).
Funcionamiento General (4)
1. Procesador (vulgarmente la CPU).
Incluye la Unidad Aritmética y Lógica. Es el
centro “nervioso” de la computadora. Todo Pasa por el
Procesador.
1
2. Control de Operaciones.
Todas las operaciones están sincronizadas y el
proceso se hace en ciclos de procesador (Megahertz)
5. Registros Internos de Almacenamiento.
9
Todas las operaciones (calcular, direccionar, etc.)
usan registros internos, el tamaño de estos (palabra del
procesador) es un factor importante de velocidad.
9. Comunicaciones Internas.
El microprocesador se conecta a la placa
madre para interrelacionar se con la Memoria y
dispositivos periféricos.
5
2
Funcionamiento General (5)
3. Memoria Principal: Es el escritorio de trabajo de la computadora, es
un elemento muy importante al momento de la compra, a veces se le da
prioridad al procesador en desmedro de la RAM.
4. Programas Almacenados: Los programas al ejecutarse deben cargarse
en la RAM, cuando mas programas se tengan corriendo a la vez, más
memoria sera requerida. Además de los programas, debe preverse el
espacio para los datos que estos manejen.
6. Memoria de Arranque: Al momento de arrancar la computadora, no
tiene noción de nada, en la ROM, está el primer programa que corre
(BIOS) y es el que carga el Sistema Operativo.
Responde
Responde aa la
la
Arquitectura
Arquitectura
Von
Von Neumann
Neumann
3
4
Programas
Almacenados
6
Funcionamiento General (6)
7. Medios Almacenamiento Externo: Conservan los datos cuando la
computadora esta apagada, o cuando los datos no se están utilizando.
8. Dispositivos Entrada/Salida: Es por donde se ingresan datos dentro de
la computadora y sus medios de almacenamiento y por donde se
muestran los resultados del proceso interno.
10. Comunicaciones Externas:
Permite conectar una
computadora con otras (Red).
11. Sistema de Buses: Todos
los elementos de la U.C.P. y los
periféricos se conectan a la placa
madre (motherboard). Hay tres
tipos de buses: CONTROL,
DATOS y DIRECCIONES.
11
10
8
8
7
Fuentes Bibliográficas
www.es.wikipedia.org/wiki/Hardware
http://es.wikipedia.org/wiki/Arquitectura_de_von_Neumann
http://es.wikipedia.org/wiki/Unidad_central_de_procesamiento
http://es.wikipedia.org/wiki/CISC
http://es.wikipedia.org/wiki/RISC
Para los que les interese el tema en profundidad:
http://es.wikipedia.org/wiki/Arquitectura_de_CPU
http://es.wikipedia.org/wiki/Unidad_aritmético_lógica