Componentes del ordenador

FUNCIONAMIENTO Y COMPONENTES DEL ORDENADOR
1. FUNCIONAMIENTO BÁSICO DEL ORDENADOR
Un ordenador es una máquina electrónica que sirve para procesar información
digital.
La información digital es aquella que puede expresarse en términos de 0 y 1, es decir,
en el sistema binario de numeración. Si partimos de una información analógica, como una
fotografía en papel, es necesario digitalizarla previamente antes de introducirla en el ordenador;
en este caso mediante un escáner.
ESQUEMA BÁSICO DE FUNCIONAMIENTO
El funcionamiento básico de un ordenador puede expresarse mediante el siguiente
esquema:
1. Debemos suministrar unos datos de entrada al ordenador. Estos datos deben estar
en formato digital y podemos suministrárselos de varias formas:
• Desde dispositivos de entrada, como el ratón, el teclado, o un escáner.
• Desde unidades de almacenamiento de datos, como un disco duro, una unidad óptica
(CD-ROM o DVD), una memoria flash, etc.
• A través de una conexión de red, como una red local o Internet.
2. El ordenador procesa dichos datos de entrada de acuerdo con las instrucciones
del programa que se esté ejecutando en ese momento. El procesamiento de datos puede
consistir en realizar cálculos con ellos, o en transferirlos de un lugar a otro. Esta labor la realiza,
fundamentalmente, el microprocesador, que actúa como Unidad Central de Procesamiento
(CPU).
3. Como consecuencia del procesamiento de los datos por parte del ordenador, éste
obtiene un resultado, que llamamos datos de salida. Estos datos pueden mostrarse en la
pantalla del monitor, enviarse a una impresora, almacenarse en el disco duro, etc.
LA MÁQUINA Y LOS PROGRAMAS
Un ordenador es una máquina electrónica (hardware), que no serviría para nada si
no fuese por los programas (software). Desde el punto de vista electrónico, la información
digital es convertida en impulsos eléctricos de dos tipos, asignando, por ejemplo, el 0 a 0
voltios y el 1 a 5 voltios. Gracias a la electrónica los ordenadores actuales pueden realizar
miles de millones de operaciones por segundo, con precisión y fiabilidad.
Para que el ordenador haga algo es necesario que un programa le indique lo que tiene
que hacer. Las operaciones que hace un ordenador son muy simples, pero las realiza a tanta
velocidad, que puede resolver problemas complejos en muy poco tiempo. Podemos distinguir
entre dos tipos de programas:
1
• Sistemas operativos, como Windows, Linux y Mac OS, que son imprescindibles para
el funcionamiento del ordenador.
• Aplicaciones, como los procesadores de texto, las hojas de cálculo, los programas
de retoque fotográfico, etc. Estos programas nos permiten hacer cosas muy diversas con los
ordenadores. Pero hay que tener en cuenta que cada aplicación está diseñada para un
determinado sistema operativo.
2.- LA INFORMACIÓN DIGITAL
La información que percibimos y manejamos es de tipo analógico: un texto, una
imagen, un sonido… Sin embargo, el ordenador sólo entiende de ceros y unos, es decir de
información digital. Para digitalizar una información analógica es necesario asignar a cada dato
analógico un conjunto de ceros y unos, de acuerdo con unas reglas.
SISTEMA BINARIO DE CODIFICACIÓN
Estamos acostumbrados a “codificar” los números en el sistema decimal, éste sistema
utiliza 10 dígitos para escribir los números y la base es el 10. Cuando damos un número como
el 236 sabemos que dependiendo de la posición que ocupa cada cifra representa un valor
distinto, así
236 = 2 x 102 + 3 x 101 + 6 x 100
Los ordenadores sólo disponen de dos dígitos, para codificar toda la información, así
para codificar números se emplea el sistema binario.
Ejemplo, codificar los números 236, 57, 456 en binario.
Igualmente se puede convertir un número codificado en binario a decimal.
Codificar de binario a decimal: 10101001, 1100111, 1011001
Para digitalizar los caracteres del alfabeto y otros
símbolos, se asigna a cada uno una combinación de ceros
y unos que recibe el nombre de código ASCII (American
Standar Code for Information Interchange).
En esta tabla puedes ver los códigos ASCII de las
letras mayúsculas y los números, también tienen su
código las letras minúsculas, signos de puntuación,
pulsaciones de teclado, etc.
Ejercicio, escribe tu nombre en formato ASCII.
2
3.- MEDIDA DE LA INFORMACIÓN DIGITAL
Para medir la información digital se utilizan diferentes unidades, según el tamaño de la
información a medir. La unidad elemental es el Bit, que corresponde a cada uno de los ceros y
unos de que consta una información digital.
La unidad mínima de información es el bit, puede almacenar distintos tipos de
información como, si una lámpara está encendida o apagada, si una pregunta es verdadera o
falsa, en general cualquier información que pueda tener dos únicos valores.
Un conjunto formado por 8 bits recibe el nombre de Byte.
1
0
1
1
0
0
1
1
¿Qué número decimal representa el byte anterior?
Además, se utilizan los siguientes múltiplos del byte:
1 Kilobyte (kB) = 1.024 Bytes (~ 1000 Bytes).
1 Megabyte (MB) = 1.024 KB = 1.048.576 Bytes (~ un millón de Bytes).
1 Gigabyte (GB) = 1.024 MB = 1.048.576 kB = 1.073.741.824 Bytes (~ mil millones de Bytes).
1 Terabyte (TB) = 1.024 GB = 1.048.576 MB = 1.073.741.824 kBytes (~ un billón de Bytes).
Nombre
Abrev.
Factor binario
Tamaño S.I.
bytes
B
20 =1
100 =1
Kilo
k
2 =1.024
103 =1.000
Mega
M
220 =1.048.576
106 =1.000.000
Giga
G
230 =1.073.741.824
109 =1.000.000.000
Tera
T
10
40
2 = 1.099.511.627.776
1012 =1.000.000.000.000
Ejercicios:
Sabiendo que un DVD de simple capa tiene una capacidad de 4,7 GB, que la
capacidad de un CD es de 700 MB y que la capacidad de un disquete es de 1,44 MB, calcula a
cuantos CDs y cuántos disquetes equivale dicho DVD.
Suponiendo que 2 horas de cine en calidad Divx ocupan 700 MB, calcula cuántas
películas podemos almacenar en un disco duro de 1,5 TB
Suponiendo que una canción en formato mp3 ocupa 5 MB, calcula cuántas canciones
podemos almacenar en un reproductor de mp3 con una memoria de 4 GB.
4.- VELOCIDAD DE TRANSMISIÓN DE LA INFORMACIÓN
Acabamos de ver las unidades que nos permiten medir la capacidad de almacenar
información, más adelante veremos los dispositivos que almacenan esta información, discos
duros, memorias Flash, DVDs, etc.
Cuando usamos el ordenador constantemente estamos transfiriendo información de
unas unidades a otras, del disco duro a la memoria RAM, del disco duro a un DVD, del
ordenador al mp3. Cuando nos conectamos a Internet, también estamos recibiendo información
desde un ordenador que se puede encontrar al otro lado del mundo.
La información no siempre viaja a la misma velocidad, para medirla es necesario
emplear una unidad que es el kilobit por segundo.
Un kilobit por segundo es una unidad de medida que se usa en telecomunicaciones e
informática para calcular la velocidad de transferencia de información a través de una red o
entre dispositivos. Su abreviatura y forma más corriente es kbps.
3
Equivale a 1000 bits por segundo.
Ejemplo:
64 kbps = 1000 x 64 = 64000 bits/s
También se puede medir en Mbps, Megabits por segundo y Gbps Gigabits por
segundo.
En algunas ocasiones los datos se expresan en bytes por segundo (Bps), entonces un
kBps es igual a un kilobyte por segundo, un MBps es igual a un megabyte por segundo y un
GBps es igual a un gigabyte por segundo. Esto último lo puedes comprobar cuando descargas
un archivo desde Internet, la ventana que aparece te informa de los KBytes/s a los que se
produce la descarga.
Velocidad de conexión a Internet
Si te fijas en la publicidad de las empresas que ofrecen conexión a Internet, verás que
siempre hablan de “Megas”, conexión a 6 “Megas”, 20 “Megas” y próximamente con la fibra
óptica tendremos conexiones de 100 “Megas”. Estas empresas deberían de hablar de la unidad
de velocidad expresada correctamente en Mbps, megabits por segundo.
De esta forma una conexión de 6 Mbps permite transferir la información contenida en 6
Megabits en 1 segundo.
Es importante conocer también, que las velocidades que se anuncian son velocidades
de “bajada” información que se recibe en el propio ordenador, la velocidad de “subida”
velocidad a la que se puede transmitir
información desde el ordenador es menor para
una conexión de 6 Mbps suele ser de 512 kbps.
En Internet podemos utilizar algún “test
de velocidad” que nos informará de la velocidad
de conexión que tenemos en un momento
determinado.
Ejercicios,
Supongamos que tenemos en casa una conexión de 6 Megabits/s y que todas las
transferencias de información se producen a esta velocidad, en la realidad no ocurre porque la
velocidad que nos ofrece la compañía es la máxima posible, en la práctica siempre tenemos
una velocidad menor. Además la velocidad de conexión en Internet depende del ordenador al
que estemos conectados.
¿Cuántos bytes se pueden transmitir en un segundo?
¿En cuánto tiempo descargaremos un documento de Word de 500 KB?
¿Cuánto tiempo tardaríamos en descargar un CD (700 MB) si la velocidad de conexión
fuera de 200 KB/s?
Hasta qué número decimal puedes codificar con 4, 8 y 16 bits.
Representa los siguientes números en binario, 45, 23, 129.
Representa los siguientes números en decimal, 1000001, 11111111, 1001.
Completa las frases:
1,44 MB son ___________________bytes
700 GB son ___________________ Terabytes.
2 TB son
___________________ GB.
1 Mb son
___________________ bytes
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5.- EL INTERIOR DEL PC
Las siglas PC proceden del inglés “Personal Computer”, a día de hoy se utiliza este
nombre para denominar a los “ordenadores de sobremesa” cuyos componentes están alojados
en una caja de cierto tamaño. En ocasiones al contenido de la “caja” o “torre” se le denomina
CPU porque es propiamente el ordenador al que se conectan los “periféricos” como teclado,
ratón, monitor impresora, etc.
La mayoría de los elementos fundamentales de los que depende el funcionamiento de
un ordenador se encuentran en el interior de la caja, sujetos a un bastidor metálico y
protegidos del exterior por una carcasa, generalmente también metálica. Si retiramos dicha
carcasa podremos ver el interior del PC, como se muestra en la figura.
En el interior del PC se encuentran los siguientes componentes:
o Fuente de alimentación.
o Placa base, es el componente principal, a la que se conectan el resto de
componentes.
o El disco duro.
o La unidad óptica, ya sea de tipo DVD o Blu-ray disc.
También podemos observar unos cables de colores, que parten de la fuente de
alimentación y que son los encargados de suministrar la corriente eléctrica necesaria a todos
los componentes. Así mismo, hay otros cables, en forma de banda y de color gris, que
conectan el disco duro, la disquetera y la unidad óptica con la placa base y que sirven para
transmitir los datos entre dichos componentes y la placa base.
5.1 FUENTE DE ALIMENTACIÓN
La fuente de alimentación convierte la corriente alterna que tomamos de la red
eléctrica en continua, que es la que necesitan los circuitos
electrónicos del ordenador. Además, reduce la tensión desde 220 V
hasta unos pocos voltios.
Tiene un potente ventilador que evacua el calor que se
produce en su interior durante su funcionamiento. A veces también
incluye una toma de corriente para el monitor, así como un
interruptor, que permite cortar la corriente al ordenador sin
necesidad de desenchufarlo.
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5.2 PLACA BASE
La placa base es el circuito electrónico más importante del ordenador. A ella se
conectan, de una u otra forma todos los demás componentes del ordenador. Está formada por
una placa de circuito impreso rectangular, de dimensiones un poco mayores a un papel de
tamaño A4.
Una placa base está constituida por chips o circuitos que realizan las funciones
principales del ordenador, memoria y elementos para conexionar otros dispositivos.
Cada año los fabricantes de componentes diseñan nuevos dispositivos de manera que
una placa de hace unos años será distinta a otra más actual, aunque la función de sus
elementos será la misma.
Ejercicio, la imagen muestra una placa de hace unos años, describe qué elementos
han cambiado en una placa actual.
Entre los diferentes componentes electrónicos de la placa base cabe destacar algunos
circuitos integrados, también llamados chips, por su importancia en el funcionamiento del
ordenador:
• El Chipset. Normalmente está formado por dos chips de gran tamaño, que reciben
los nombres de Puente norte y Puente sur, y cuya función es regular el flujo de datos entre
los diferentes componentes conectados a la placa base (procesador, memoria RAM, tarjeta
gráfica, disco duro, etc). Actualmente el chipset puede incluir también circuitos con funciones
de sonido, de tarjeta gráfica, de red y de MODEM, si bien las prestaciones en cuanto al sonido
y a los gráficos son muy inferiores a las que se consiguen con tarjetas específicas.
• La BIOS. Se trata de una memoria ROM (de solo lectura, que no se borra al apagar
el ordenador) que contiene las instrucciones necesarias para arrancar el ordenador y cargar
el sistema operativo (por ejemplo, Windows). Durante el arranque la BIOS lee los datos que
contiene la memoria CMOS y realiza un chequeo de los dispositivos de hardware. Si todo va
bien, busca el sistema operativo y lo carga. A partir de ese momento es el sistema operativo el
que toma el control del ordenador.
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MICROPROCESADOR
El microprocesador es un circuito integrado formado por millones de transistores, cuya
función es procesar los datos y las instrucciones que recibe de la memoria RAM. El área
ocupada por dicho circuito viene a ser un cuadrado de 1 cm de lado, pero la gran cantidad de
patillas de conexión que necesita para conectarse a la placa base, hace que su tamaño total
sea mayor.
Durante su trabajo el microprocesador genera una gran cantidad de calor que es
necesario evacuar mediante un disipador térmico y un ventilador.
El microprocesador se inserta en la placa en el “zócalo” para el microprocesador, cada
placa base está construida para alojar un tipo de microprocesador concreto.
Algunas de las características que determinan el rendimiento de un microprocesador
son las siguientes:
• La frecuencia de reloj, que determina el ritmo de trabajo del procesador. Se mide en
hercios (Hz). Un hercio equivale a un ciclo de reloj por segundo. Los procesadores actuales
trabajan a frecuencias de reloj del orden de millones de hercios (megahercios, MHz) o incluso
de miles de millones de hercios (gigahercios, GHz). El procesador Intel Core I7 trabaja a 3,8
GHz.
• El número de transistores el componente electrónico básico del microprocesador es
el transistor, el número de los mismos permite comparar el circuito de distintos
microprocesadores, actualmente se incorporan cientos de millones de transistores.
• La tecnología de proceso, que determina la anchura de las pistas que unen los
diferentes transistores. Actualmente se emplea tecnología de 32 nm.
• El número de bits que puede utilizar en sus operaciones. El primer procesador para
PC, el 8088 (de 1979) trabajaba con 16 bits. Actualmente los procesadores de Intel y AMD
trabajan con 64 bits.
• La memoria caché. Se trata de una pequeña memoria incluida en el propio
procesador. Su función es actuar como memoria intermedia entre la memoria RAM y el
núcleo del procesador, almacenando los datos y las instrucciones con los que va a trabajar el
procesador de forma más inmediata. Su tamaño es pequeño, pero su velocidad de trabajo es
muy alta. Se divide en dos niveles: nivel 1 (L1) y nivel 2 (L2).
• La frecuencia del bus frontal (FSB) (Frontal Side Bus) es el canal de datos que
comunica al procesador con la memoria RAM a través del puente norte. Cuanto mayor sea la
frecuencia de trabajo (expresada en MHz) mayor cantidad de datos por segundo se podrán
transferir entre la memoria y el procesador.
A continuación puedes ver una tabla con las características de varios procesadores, de
el primero que se utilizó en un ordenador personal (el 8088) hasta el actual Intel Core I7.
Nombre
Fecha
Número
de
transistores
8088
Pentium
Pentium 4
Core I7
1979
1993
2000
2010
29.000
3.100.000
42.000.000
995.000.000
Tecnología
(micras)
Frecuencia
3
0,8
0,18
0,032
5 MHz
60 MHz
1,5 GHz
3,4 GHz
Número
de bits
16
32
32
64
MIPS
Millones
de
instrucciones por segundo
0,33
100
1700
128.300
7
Actualmente todos los PCs están equipados con microprocesadores de dos fabricantes
Intel y AMD. Cada año sacan nuevos modelos de microprocesadores al mercado, más
avanzados que los anteriores. Actualmente (finales de 2011) tienen diferentes modelos con
mayor o menor potencia de cálculo, estas son las actuales denominaciones comerciales.
Intel
Gama alta
Gama media
Gama baja
Core I7
Core I5
Core I3
Fusión Llano A8
Fusión Llano A6
AMD
MEMORIA RAM (Random Acces Memory)
Son los circuitos donde se almacenan datos mientras el ordenador está encendido,
permiten almacenar las instrucciones del programa y los datos con los que en ese momento
trabaja el programa. Es una memoria mucho más rápida que la de los medios de
almacenamiento como el disco duro.
Físicamente es una plaquita rectangular de circuito impreso con varios chips, que se
acopla a la placa base a través de una ranura específica.
Características
Capacidad para almacenar datos, es la cantidad de información que puede
almacenar, (1 GB, 2 GB, 4 GB, 8 GB). En las placas base suele haber varias ranuras para
insertar módulos de RAM, de manera que se pueden insertar varios módulos de una cantidad
determinada.
El tipo de memoria. Actualmente, la mayoría de los ordenadores utilizan memorias del
tipo DDR-SDRAM. El prefijo DDR significa Double Data Rate, es decir, doble tasa de datos,
porque es capaz de transferir varios paquetes de datos por cada ciclo de reloj. Dependiendo de
la placa se deben conectar módulos de RAM tipo DDR2 o DDR3 que son los más actuales.
La velocidad de trabajo, expresada en MHz. Nos da idea de la velocidad a la que se
transmiten los datos, actualmente se emplean frecuencias de 1600 MHz.
El ancho de banda. Es la máxima cantidad de datos/segundo que puede intercambiar
la memoria con el procesador a través del bus que los une (el FSB). Se expresa en
megabytes/segundo.
El ancho de banda máximo de las actuales memorias RAM DDR3 es de 16000 MB/s.
CONECTORES DE LA PLACA BASE
Hemos comentado anteriormente que una placa base está formada por unos chips y el
conectores para conexionar otros elementos, estos conectores los podemos dividir en varios
tipos.
Conector de la alimentación.
Conecta la placa base con la fuente de alimentación, requiere de varios cables que
proporcionan diferentes valores de voltaje continuo, 1,5V, 3V, 5V, 12 V.
Ranuras de expansión
Permiten conectar “tarjetas de expansión” que añadan funciones nuevas a la placa, hoy
en día la placas suelen llevar todo lo necesario pero en tiempos eran imprescindibles. Los tipos
de ranuras de expansión actuales son:
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PCI: de uso general permite conectar tarjetas como, capturadora de vídeo, tarjeta de
sonido, tarjeta de red, etc. Actualmente no son muy usadas porque esas funciones ya vienen
incorporadas a la placa base. La velocidad de transmisión puede alcanzar los 2000 Mbps
PCI Express: Hay varias versiones dependiendo del número de conexiones, PCIe x4,
PCIe x16, alcanzan una velocidad de transmisión de 16 Gbps. La aplicación principal es la
conexión de una tarjeta de vídeo o tarjeta gráfica.
Ejercicio Sitúa en esta
placa:
las ranuras de expansión
indicando tipo.
El zócalo microprocesador.
El Chipset.
Las ranuras para memoria
RAM.
El conector de alimentación.
Pregunta. ¿Qué tipo
de ranura de expansión se
empleaba hace unos 6 años
para la conexión de la tarjeta
gráfica?
Puertos de E/S
Son los conectores que podemos ver desde el exterior de la “torre” permiten conectar
periféricos y medios de almacenamiento.
Actualmente encontramos:
Puertos PS/2 para ratón y teclado son
específicos para estos periféricos, aunque a día
de hoy muchos teclados y ratones se conectan al
puerto USB.
Puerto USB (Universal Serial Bus)
Actualmente es el puerto más utilizado
para conectar cualquier tipo de periférico. Hasta
hace poco se empleaba la versión USB 2.0 que
ofrece una velocidad de transmisión de 400 Mbps.
Empieza a salir al mercado la versión USB 3.0 con
velocidad de transferencia de 4,8 Gbps.
En general los fabricantes de placas
bases, montan distintos puertos USB en la parte
posterior de la torre y salidas para que, a través de
cable, montar puertos USB en el frontal del ordenador.
Puerto FireWire
No está tan extendido como el USB, permite tasas de velocidad elevadas 400Mbps por
lo que se emplea para transferencia de información como vídeo, para algunas videocámaras.
Puerto para red LAN
Es el que se emplea para conectar el ordenador a Internet a través de un router.
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Puertos de vídeo
Actualmente podemos conectar el ordenador a un monitor o TV mediante varios tipos
de puertos.
Puerto DVI es el más moderno y el que mejores características ofrece porque la
transmisión de la información se hace de forma digital.
Puerto VGA es que se empleó antes de aparecer el anterior, ofrece menos calidad de
imagen porque la transmisión es analógica.
Puerto HDMI, permite conectar el ordenador a un TV moderno (con este tipo de
entrada) la transmisión de la información se hace de forma digital y transmite vídeo y audio.
Puerto S-Video, permite conectar el ordenador a un dispositivo de vídeo analógico
como los antiguos televisores.
En todos los casos el puerto de vídeo puede estar construido en la misma placa base
o en la “tarjeta gráfica”, a día de hoy las actuales placas bases incorporan la “tarjeta gráfica”
integrada en la misma placa por lo que encontraremos el conector en la misma.
Si necesitamos más “potencia gráfica” deberíamos de instalar una “tarjeta gráfica” en
cuyo caso el puerto al que conectaremos el monitor estará situado en dicha tarjeta.
Puertos de sonido
Construidos en la placa o en una tarjeta de sonido, permiten conectar periféricos de
sonido, micrófono, altavoces, equipo de música.
Ejercicio, nombra algunos puertos antiguos que ya no incorporan las placas pero que te
los puedes encontrar en un ordenador de hace unos años.
Ejercicio, identifica los puertos:
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LA TARJETA GRÁFICA
Tiene como función procesar la información de las imágenes que vemos en la pantalla,
actualmente la mayoría de placas base incorporan al chipset los circuitos de la tarjeta gráfica,
de manera que no es necesario instalar una tarjeta adicional al ordenador. Además los últimos
microprocesadores de Intel y AMD, llevan incorporada las funciones gráficas en el mismo
micro.
Si deseamos utilizar el ordenador con programas que requieran del manejo de muchos
datos gráficos, videojuegos 3D, diseño en 3D, edición de vídeo, necesitaremos incorporar una
tarjeta gráfica más potente.
Actualmente todas las placas base llevan una ranura PCI Express x16 donde se
conecta esta tarjeta, la misma está formada por
o una GPU (Unidad de procesamiento de gráficos) que realiza los cálculos, es el
equivalente al microprocesador del ordenador. Genera tanto calor que es necesario
incorporar un ventilador para refrigerarla.
o Memoria RAM para almacenar
los datos e instrucciones que
tiene que procesar la GPU. Se
utiliza memoria GDDR 3 y las
tarjetas actuales incorporan del
orden de 1 GB de esta memoria.
o El puerto gráfico para conexión
del monitor o TV, actualmente
incorporan puertos VDI y HDMI.
Actualmente hay dos fabricantes
de GPUs Nvidia con su serie Geforce y
ATI con su serie Radeon (actualmente
ATI pertenece a AMD). Encontraremos
en el mercado tarjetas de distintos
fabricantes que incorporan una GPU
Geforce o Radeon.
CONECTORES PARA MEDIOS DE ALMACENAMIENTO
Las placas actuales disponen de dos tipos de conexión para los medios de
almacenamiento internos, discos duros y unidades ópticas.
EIDE (Enhanced Integrated Drive Electronics, Es el conector más antiguo, las placas
antiguas llevaban dos conectores a los que se podían conectar dos unidades de
almacenamiento con cable planote 80 hilos. Usan el protocolo ATA puede alcanzar una
velocidad máxima de transferencia de 133 MB/s (ATA/133).
Serial ATA (SATA) utiliza un cable estrecho y puede alcanzar velocidades de
transferencia de 600 MB/s (SATA3). Es el que actualmente se utiliza.
11
5.3.- UNIDADES DE ALMACENAMIENTO
Actualmente todos los PCs montan como unidades de almacenamiento un disco duro
(HD) y una unidad óptica (DVD o Bluray).
5.3.1.- El disco duro
La función del disco duro es almacenar de manera permanente los programas y los
datos. Cuando un ordenador se enciende, la BIOS tras chequear que todos los componentes
están bien, accede al disco duro para que se cargue el sistema operativo que tiene
almacenado. Una vez que el sistema operativo toma el mando del ordenador, podemos
ejecutar uno u otro programa que tengamos instalado en el disco duro.
La gran mayoría de PCs montan discos duros de tecnología magnética, aunque
empiezan a aparecer en el mercado unidades de disco denominadas SSD, que emplean la
misma tecnología para almacenar datos que las memorias de los “pendrives” o las tarjetas de
datos.
Los discos duros “magnéticos” están formados por varios discos metálicos recubiertos
de una capa de material magnético. Ambas caras de cada disco son útiles para grabar
información digital. Para leer y escribir datos hay un cabezal de lectura/escritura, de tipo
electromagnético. La información (0 ó 1) se almacena en forma de campo magnético, habría
que imaginar la superficie del disco formada por minúsculos imanes, la orientación de los
mismos determina el dato almacenado, 0 ó 1, es el cabezal el que o bien “escribe” o “lee” la
información, orientando o detectando la orientación de cada minúsculo “imán”
Los discos giran a una velocidad constante que suele ser de 5400 rpm o de 7200 rpm
(cuanta más velocidad de giro mayor es la velocidad de lectura/escritura). Gracias a esta gran
velocidad de giro se establece una fina película de aire entre la superficie de cada disco y el
cabezal correspondiente. La distancia entre el cabezal y el disco puede ser de solo 1 micra (1
millonésima de metro). El giro del disco, junto con el movimiento del brazo, permite que el
cabezal pueda llegar a cualquier punto de la superficie útil del disco. Cuando el disco duro no
funciona, los cabezales se aparcan automáticamente en una zona especial, de manera que
nunca entren en contacto con la superficie del disco.
Características de un disco duro
Las características principales de un disco duro son las siguientes:
o El tamaño del disco, las medidas estandar son de 3,5 pulgadas para PCs de
sobremesa y 2,5 pulgadas para portátiles.
o Capacidad de almacenamiento expresada en gigabytes o Terabytes. Actualmente son
normales discos de 500 GB a 1,5 TB.
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o El tipo de interfaz (conexión a la placa base). Para PCs de sobremesa actualmente se
emplea la conexión Serial ATA que ofrece hasta 600 MB/s de velocidad. Hace unos
años el estándar era la conexión EIDE ATA, conocida normalmente por IDE.
o La velocidad de giro. Los discos duros actuales suelen girar a 7200 rpm.
o El tiempo de acceso. Es el tiempo que tarda en situarse el cabezal en una posición
aleatoria del disco, para leer un dato. Suele estar comprendido entre 8 y 9
milisegundos.
Los discos duros externos están basados son los mismos que los internos pero
montados en una carcasa con conexión USB para conectarlos a cualquier ordenador.
5.3.2.- La Unidad óptica
Se denominan así las unidades que permiten leer o escribir información digital en
discos mediante la acción de un rayo láser. Actualmente se utilizan 2 tipos de unidades.
o Unidad lectora y grabadora de DVD. Lee y escribe CD’s y DVD’s.
o Unidad lectora y grabadora Bluray. Además de los anteriores permite trabajar
con discos Bluray.
Los discos tienen un diámetro de 120 mm y un grosor de 1,2 mm, con un orificio central
de 15 mm de diámetro. La estructura de un disco es la siguiente: la base es un disco de
policarbonato (plástico transparente) sobre la que va una fina capa de metal, generalmente de
aleación de aluminio, que contiene la información grabada y actúa como superficie
reflectante; para terminar con una capa de laca de policarbonato, que sirve de protección y
que es sobre la que se imprimen las etiquetas del disco.
Las actuales unidades se conectan al conector S-ATA igual que los discos duros.
Forma en la que se almacena la información
La información digital contenida en los discos consiste en una serie de marcas de dos
tamaños diferentes (una equivale a un 0 y otra a un 1), distribuidas en forma de espiral desde
la parte interior del disco hasta la parte externa. La diferencia entre el formato CD y el DVD
está en la separación entre vuelta y vuelta de la espiral (1,6 micras para el CD y 0,74 micras
para el DVD) así como en la distancia que hay entre dos marcas consecutivas (0,83 micras
para el CD y 0,4 micras para el DVD). Eso implica una mayor densidad de datos en el caso del
DVD, de manera que en un DVD de una cara y una capa caben 4,7 GB de datos, frente a los
700 MB (0,64 GB) del formato CD. La máxima capacidad de almacenamiento de un DVD son
los 17 GB que se pueden almacenar en un disco de doble capa y doble cara.
El formato Bluray, actualmente menos difundido en discos para equipos informáticos
que el DVD, permite almacenar un máximo de 50 GB en un disco con las mismas dimensiones
que un CD. Esto es posible gracias a que la “longitud de onda” del láser que lee los datos es
menor.
13
Funcionamiento
La forma en que la unidad óptica
(CD o DVD) realiza la lectura de los
datos digitales grabados en el disco es la
siguiente:
1. Un diodo láser emite un rayo
de luz que incide sobre la superficie del
disco, llegando hasta la zona interior en
la que se encuentran las marcas
(grandes y pequeñas) que representan
la información digital.
2. Como la zona que contiene
las marcas es de un material reflectante,
el rayo láser es reflejado con mayor o
menor intensidad según que incida sobre
una marca o sobre una zona sin marcas. Como las marcas son de dos tamaños diferentes, el
tipo de luz reflejada por una marca durará más o menos tiempo según el tamaño de la marca.
3. El rayo láser reflejado es conducido, mediante espejos y lentes, hasta un sensor, que
es capaz de distinguir entre los dos tipos de luz: la que refleja una marca y la que refleja una
zona sin marcas. Según el tiempo que dure la luz correspondiente a una marca, el sensor
“sabe” si se trata de una marca grande o pequeña, es decir, de un 1 o un 0.
4. Finalmente, el sensor convierte la luz reflejada por las marcas en dos tipos de
impulsos eléctricos, según la marca a la que corresponda.
5.3.3.- Otras unidades de almacenamiento
A día de hoy son importantes las unidades externas que permiten transportar
información de un ordenador a otro. Se conectan a los puertos USB, Firewire o e-SATA y nos
podemos encontrar con diferentes sistemas:
Discos duros externos, son discos duros como los internos que se introducen en una
carcasa con una conexión por cable al ordenador o a través de Wifi. Actualmente hay muchas
carcasas que permiten reproducir contenidos en una TV, con lo que hablamos de “disco duro
multimedia”.
Dispositivos basados en “memorias flash”, los “pendrives”, también llamados
“memorias USB” permiten almacenar información a través de una tecnología conocida como
Flash. Esta tecnología está basado en el almacenamiento de información (1 ó 0) mediante la
presencia o no de carga eléctrica. Se emplea en tarjetas de memoria, teléfonos móviles,
memorias USB o los más modernos discos SSD de estado sólido.
Ejercicio, responde a las siguientes cuestiones, razonando la respuesta.
¿Es necesaria actualmente la tarjeta gráfica en un ordenador.
Ordena de mayor a menor velocidad de transmisión, Disco duro, unidad DVD, memoria
RAM, memoria Flash.
¿Puede arrancar un ordenador si no tiene conectado el disco duro?
¿Cómo es posible que un DVD almacene más información que un CD si tienen el
mismo tamaño?
¿Qué componente de un ordenador tiene una función similar a la del microprocesador?
¿Existe algún tipo de memoria RAM fuera de la placa base?
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