2.EL CPU, ESA MISTERIOSA CAJA LLENA DE
CHIPS, BYTES y DISCOS DUROS.
2.1 CONCEPTOS BÁSICOS DE HARDWARE Y SOFTWARE.
Hardware corresponde
a todas las partes tangibles de un sistema informático sus componentes son:
eléctricos, electrónicos, electromecánicos y mecánicos. 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. El término, aunque es lo más común, no
solamente se aplica a una computadora tal como se la conoce, también, por
ejemplo, un robot,
un teléfono móvil, una cámara fotográfica o un reproductor multimedia poseen hardware (y software).
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.
Se
conoce como software al equipamiento lógico o soporte lógico
de un sistema informático; comprende el conjunto de
los componentes lógicos
necesarios que hacen posible la realización de tareas específicas, en
contraposición a los componentes físicos, que son llamados hardware.
Los
componentes lógicos incluyen, entre muchos otros, las aplicaciones informáticas; tales como el procesador de texto, que permite al usuario
realizar todas las tareas concernientes a la edición de textos; el software de sistema, tal como el sistema
operativo, que, básicamente, permite al resto de los programas funcionar
adecuadamente, facilitando también la interacción entre los componentes físicos
y el resto de las aplicaciones, y proporcionando una interfaz con el usuario.
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Software al equipamiento lógico o soporte lógico de un sistema informático; comprende el conjunto de los componentes lógicos necesarios que hacen posible la realización de tareas específicas, en contraposición a los componentes físicos, que son llamados hardware.
Los componentes lógicos incluyen, entre muchos otros, las aplicaciones informáticas; tales como el procesador de texto, que permite al usuario realizar todas las tareas concernientes a la edición de textos; el software de sistema, tal como el sistema operativo, que, básicamente, permite al resto de los programas funcionar adecuadamente, facilitando también la interacción entre los componentes físicos y el resto de las aplicaciones, y proporcionando una interfaz con el usuario.
CPU o gabinete
El CPU es el
encargado de ejecutar las instrucciones dictadas por los programas. Dentro
de él se encuentran elementos como el procesador, la memoria, el disco duro y
unidad de CD.
Placa Madre: toda computadora cuenta con una placa madre, pieza
fundamental de una computadora, encargada de intercomunicar todas las demás placas,
periféricos y otros componentes entre sí.
Microprocesador: ubicado en el corazón de la placa madre, es el
"cerebro" de la computadora. Lógicamente es llamado CPU.
Memoria: la memoria RAM, donde se guarda la
información que está siendo usada en el momento. También cuenta con memoria ROM, donde se almacena
la BIOS y la configuración
más básica de la computadora.
Cables de comunicación:
normalmente llamados bus, comunican diferentes componentes entre sí.
Otras placas: generalmente
van conectadas a las bahías
libres de la placa madre. Otras placas pueden ser: aceleradora
de gráficos, de sonido, de red, etc.
Dispositivos de enfriamiento:
los más comunes son los coolers (ventiladores) y los disipadores
de calor.
Fuente eléctrica: para proveer de energía a la
computadora.
Puertos de comunicación: USB, puerto serial, puerto paralelo, para la conexión con periféricos externos.
Discos duros: son los dispositivos de almacenamiento masivos más comunes en
las computadoras. Almacenan el sistema operativo y los archivos del usuario.
Discos ópticos: las unidades para la lectura de CDs, DVDs, Blu-Rays y HD-DVDs.
Disquetes: las unidades para lectura de disquetes, casi sin uso en la
actualidad.
Otros dispositivos de almacenamiento:
ZIP, memorias flash, etc.
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Monitor: El monitor o pantalla de
computadora, es un dispositivo de salida que, mediante una interfaz,
muestra los resultados, o los gráficos del procesamiento de una computadora.
Existen varios tipos de monitores: los de tubo de rayos catódicos (o CRT), los de pantalla
de plasma (PDP), los de pantalla de cristal líquido (o LCD), de paneles de diodos orgánicos de emisión de luz (OLED), o Láser-TV, entre otros.
Teclado: Un teclado de computadora es un periférico, físico o virtual (por ejemplo
teclados en pantalla o teclados táctiles), utilizado para la introducción de
órdenes y datos en una computadora. Tiene su origen en los teletipos y las máquinas
de escribir eléctricas, que se utilizaron como los
teclados de los primeros ordenadores y dispositivos de almacenamiento
(grabadoras de cinta de papel y tarjetas perforadas). Aunque físicamente hay
una miríada de formas, se suelen clasificar principalmente por la distribución de teclado de su zona
alfanumérica, pues salvo casos muy especiales es común a todos los dispositivos
y fabricantes (incluso para teclados árabes y japoneses).
Ratón: El mouse o ratón es un periférico de computadora de uso manual, utilizado como entrada
o control de datos. Se utiliza con una de las dos manos del usuario y detecta su movimiento relativo en dos dimensiones por la superficie horizontal en la que se apoya,
reflejándose habitualmente a través de un puntero o flecha en el monitor. Anteriormente, la información
del desplazamiento era transmitida gracias al movimiento de una bola debajo del
ratón, la cual accionaba dos rodillos que correspondían a los ejes X e Y. Hoy,
el puntero reacciona a los movimientos debido a un rayo de luz que se refleja
entre el ratón y la superficie en la que se encuentra. Cabe aclarar que un
ratón óptico apoyado en un espejo o sobre un barnizado por ejemplo es
inutilizable, ya que la luz láser no desempeña su función correcta. La
superficie a apoyar el ratón debe ser opaca, una superficie que no genere un
reflejo, es recomendable el uso de alfombrillas.
Micrófono: permite al usuario hablar a la computadora para entrar datos e instrucciones.
Impresora: Una impresora es un periférico de computadora que permite producir una copia
permanente de textos o gráficos de documentos almacenados en formato
electrónico, imprimiendo en papel de lustre los datos en medios físicos,
normalmente en papel o transparencias, utilizando cartuchos de tinta o tecnología láser. Muchas impresoras son usadas como periféricos, y están permanentemente
unidas a la computadora por un cable. Otras impresoras, llamadas impresoras de
red, tienen una interfaz de red interna (típicamente wireless o Ethernet), y
que puede servir como un dispositivo para imprimir en papel algún documento
para cualquier usuario de la red. Hoy en día se comercializan impresoras
multifuncionales que aparte de sus funciones de impresora funcionan
simultáneamente como fotocopiadora y escáner, siendo éste tipo de impresoras
las más recurrentes en el mercado.
Escáner: En informática, un escáner
es un periférico que se utiliza para convertir, mediante el uso de la
luz, imágenes o cualquier otro impreso a formato digital. Actualmente vienen
unificadas con las impresoras formando Multifunciones
Almacenamiento
Secundario: El disco duro es un sistema de grabación magnética digital, es donde en la mayoría de los casos reside el Sistema operativo de la computadora. En los discos duros se almacenan
los datos del usuario. En él encontramos 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.
Una Unidad de estado sólido es un
sistema de memoria no volátil. Están formados por varios chips de memoria NAND Flash en su interior unidos a una
controladora que gestiona todos los datos que se transfieren. Tienen una gran
tendencia a suceder definitivamente a los discos duros mecánicos por su gran
velocidad y tenacidad. Al no estar formadas por discos en ninguna de sus
maneras, no se pueden categorizar como tal, aunque erróneamente se tienda a
ello.
Altavoces: Los altavoces se utilizan para escuchar los sonidos emitidos por el
computador, tales como música, sonidos de errores, conferencias, etc.
Altavoces de las placas base: Las placas base
suelen llevar un dispositivo que emite pitidos para indicar posibles
errores o procesos.
Unidad de CD: La unidad de CD te permite introducir
o guardar programas o información a la computadora por medio de discos
compactos.
Webcam: entrada de video, especial para videoconferencias.
Joystick, volante, gamepad: permiten controlar los juegos de
computadora. (Ver los mejores videojuegos de la
historia).
Sistema operativo: software que controla la computadora y administra los servicios y sus
funciones, como así también la ejecución de otros programas compatibles con éste. El más difundido a
nivel mundial es Windows, pero existen otros de gran popularidad como los basados en UNIX.
(Ver por qué Windows
funciona lento).
Aplicaciones del usuario: son los programas que instala el usuario y que se ejecutan en el sistema operativo. Son las
herramientas que emplea el usuario cuando usa una computadora. Pueden ser: navegadores, editores de
texto, editores gráficos, antivirus, etc. (Ver cómo proteger una computadora).
Firmware: software que generalmente permanece inalterable de fábrica, y
guarda información importante de la computadora, especialmente el BIOS.
Es también considerado "hardware".
2.2.1. UNIDAD CENTRAL DE PROCESO (CPU).
La unidad central de procesamiento, UCP o CPU (por el acrónimo en inglés
de central processing unit), o
simplemente el procesador o microprocesador, es el componente del
computador y otros dispositivos programables, que interpreta las instrucciones contenidas en los programas
y procesa los datos.
Los CPU proporcionan la característica fundamental de la computadora digital
(la programabilidad) y son uno de los componentes necesarios
encontrados en las computadoras de cualquier tiempo, junto con el almacenamiento primario y los dispositivos
de entrada/salida.
Se conoce como microprocesador el CPU que es manufacturado con circuitos integrados. Desde mediados de los años 1970,
los microprocesadores de un solo chip han reemplazado casi totalmente todos los
tipos de CPU, y hoy en día, el término "CPU" es aplicado usualmente a
todos los microprocesadores.
La expresión
"unidad central de proceso" es, en términos generales, una
descripción de una cierta clase de máquinas de lógica que pueden ejecutar
complejos programas
de computadora. Esta amplia definición puede fácilmente ser aplicada a muchos
de los primeros computadores que existieron mucho antes que el término
"CPU" estuviera en amplio uso. Sin embargo, el término en sí mismo y
su acrónimo han estado en uso en la industria de la informática por lo menos
desde el principio de los años 1960. La forma, el diseño y la implementación de los
CPU ha cambiado drásticamente desde los primeros ejemplos, pero su operación
fundamental ha permanecido bastante similar.
Los primeros CPU
fueron diseñados a la medida como parte de una computadora más grande,
generalmente una computadora única en su especie. Sin embargo, este costoso
método de diseñar los CPU a la medida, para una aplicación particular, ha
desaparecido en gran parte y se ha sustituido por el desarrollo de clases de
procesadores baratos y estandarizados adaptados para uno o muchos propósitos.
Esta tendencia de estandarización comenzó generalmente en la era de los transistores
discretos, computadoras centrales, y microcomputadoras,
y fue acelerada rápidamente con la popularización del circuito integrado (IC), éste ha permitido que
sean diseñados y fabricados CPU más complejos en espacios pequeños (en la orden
de milímetros).
Tanto la miniaturización como la estandarización de los CPU han aumentado la
presencia de estos dispositivos digitales en la vida moderna mucho más allá de
las aplicaciones limitadas de máquinas de computación dedicadas. Los
microprocesadores modernos aparecen en todo, desde automóviles,
televisores,
neveras,
calculadoras,
aviones,
hasta teléfonos móviles o celulares, juguetes, entre
otros.
2.2.1.1.
UNIDAD DE CONTROL.
La unidad de control (UC) es uno de los
tres bloques funcionales principales en los que se divide una unidad central de procesamiento
(CPU). Los otros dos bloques son la unidad
de proceso y el bus de entrada/salida.
Su
función es buscar las instrucciones en la memoria
principal, decodificarlas (interpretación) y ejecutarlas, empleando para
ello la unidad de proceso.
Existen
dos tipos de unidades de control, las cableadas, usadas generalmente en
máquinas sencillas, y las microprogramadas, propias de máquinas más complejas.
En el primer caso, los componentes principales son el circuito de lógica secuencial, el de control de estado, el de
lógica combinacional y el de emisión de
reconocimiento de señales de control. En el segundo caso, la microprogramación
de la unidad de control se encuentra almacenada en una micromemoria, a la cual
se accede de manera secuencial para posteriormente ir ejecutando cada una de
las microinstrucciones.
En
computadoras, la unidad de control fue históricamente definida como una parte
distinta del modelo de referencia de 1946 de la Arquitectura de von Neumann. En diseños
modernos de computadores, la unidad de control es típicamente una parte interna
del CPU.
2.2.1.2.
UNIDAD LÓGICO-ARITMÉTICA.
En computación, la unidad aritmético lógica, también conocida como ALU (siglas en inglés de arithmetic logic unit), es un circuito
digital que calcula operaciones aritméticas (como suma, resta,
multiplicación, etc.) y operaciones lógicas (si, y, o, no), entre dos números.
Muchos
tipos de circuitos electrónicos necesitan realizar algún tipo de operación
aritmética, así que incluso el circuito dentro de un reloj digital tendrá una
ALU minúscula que se mantiene sumando 1 al tiempo actual, y se mantiene
comprobando si debe activar el sonido de la alarma, etc.
Por
mucho, los más complejos circuitos electrónicos son los que están construidos
dentro de los chips de microprocesadores modernos. Por lo tanto, estos
procesadores tienen dentro de ellos un ALU muy complejo y potente. De hecho, un
microprocesador moderno (y los mainframes) pueden tener múltiples núcleos,
cada núcleo con múltiples unidades
de ejecución, cada una de ellas con múltiples ALU.
Muchos
otros circuitos pueden contener en el interior una unidad aritmético lógica: unidades de procesamiento gráfico
como las que están en las GPU
NVIDIA y AMD, FPU como el viejo coprocesador
matemático 80387, y procesadores digitales de señales como
los que se encuentran en tarjetas de sonido Sound
Blaster, lectoras de CD y los televisores de alta
definición. Todos éstos tienen en su interior varias ALU potentes y
complejas.
2.2.2. DISPOSITIVOS DE ENTRADA-SALIDA.
Dispositivos
de entrada
Son los que envían información
a la unidad de procesamiento, en código
binario. Dispositivos de entrada (entre otros):
Teclado:
Un teclado se compone de una serie de teclas agrupadas en funciones que
podremos describir:
Teclado
alfanumérico: es un conjunto de 62 teclas entre las que se encuentran las
letras, números, símbolos
ortográficos, Enter, alt...etc.
Teclado
de Función:
es un conjunto de 13 teclas entre las que se encuentran el ESC, tan utilizado
en sistemas
informáticos, más 12 teclas de función. Estas teclas suelen ser configurables
pero por ejemplo existe un convenio para asignar la ayuda a F1.
Teclado
Numérico: se suele encontrar a la derecha del teclado alfanumérico y consta de
los números así como de un Enter y los operadores numéricos de suma, resta,...
etc.
Teclado
Especial: son las flechas de dirección
y un conjunto de 9 teclas agrupadas en 2 grupos; uno
de 6 (Inicio y fin entre otras) y otro de 3 con la tecla de impresión de
pantalla entre ellas.
Conviene distinguir entre dos tipos de
teclado:
De
Membrana: Fueron los primeros que salieron y como su propio nombre indica
presentan una membrana entre la tecla y el circuito que hace que la pulsación
sea un poco más dura.
Mecánico:
Estos nuevos teclados presentan otro sistema
que hace que la pulsación sea menos traumática y más suave para el usuario.
Mouse:
A este periférico se le llamó así por su parecido con este roedor. Suelen estar
constituidos por una caja con una forma más o menos anatómica en la que se
encuentran dos botones que harán los famosos clicks de ratón siendo
transmitidos por el cable al puerto PS/II
o al puerto de serie (COM1 normalmente). Dentro de esta caja se encuentra una
bola que sobresale de la caja a la que se pegan 4 rodillos ortogonalmente
dispuestos que serán los que definan la dirección de movimiento
del ratón. El ratón se mueve por una alfombrilla ocasionando el movimiento de
la bola que a su vez origina el movimiento de uno o varios de estos rodillos
que se transforma en señales
eléctricas y producen el efecto de desplazamiento del ratón por la pantalla del
ordenador.
Micrófono:
Periférico por el cual transmite sonidos que el ordenador capta y los
reproduce, los salva, etc. Se conecta a la tarjeta de sonido.
Escáner:
Es un dispositivo utiliza un haz luminoso para detectar los patrones de luz y
oscuridad (o los colores) de
la superficie del papel, convirtiendo la imagen en
señales digitales que se pueden manipular por medio de un software de tratamiento de imágenes o
con reconocimiento óptico de caracteres. Un tipo de escáner
utilizado con frecuencia es el flatbed,
que significa que el dispositivo de barrido se desplaza a lo largo de un
documento fijo. En este tipo de escáneres, como las fotocopiadoras de oficina, los
objetos se colocan boca abajo sobre una superficie lisa de cristal y son
barridos por un mecanismo que pasa por debajo de ellos. Otro tipo de escáner flatbed utiliza un elemento de
barrido instalado en una carcasa fija encima del documento.
Lector
de código de barras: dispositivo que mediante un haz de láser lee dibujos
formados por barras y espacios paralelos, que codifica información mediante
anchuras relativas de estos elementos. Los códigos de barras representan datos en una
forma legible por el ordenador, y son uno de los medios
más eficientes para la captación automática de datos.
Cámara
digital: Cámara que se conecta al ordenador y le transmite las imágenes que
capta, pudiendo ser modificada y retocada, o volverla a tomar en caso de que
este mal. Puede haber varios tipos:
Cámara
de fotos
digital: Toma fotos con calidad
digital, casi todas incorporan una pantalla LCD (Liquid Cristal Display) donde
se puede visualizar la imagen obtenida. Tiene una pequeña memoria
donde almacena fotos para después transmitirlas a un ordenador.
Cámara
de video:
Graba videos como si de una cámara normal se tratara, pero las ventajas que
ofrece en estar en formato digital, que es mucho mejor la imagen, tiene una
pantalla LCD por la que ves simultáneamente la imagen mientras grabas. Se
conecta al PC y este recoge el video que has grabado, para poder
retocarlo posteriormente con el software adecuado.
Webcam:
Es una cámara de pequeñas dimensiones. Sólo es la cámara, no tiene LCD. Tiene
que estar conectada al PC para poder funcionar, y esta transmite las imágenes
al ordenador. Su uso es generalmente para videoconferencias por internet, pero
mediante el software adecuado, se pueden grabar videos como una cámara normal y
tomar fotos estáticas.
Lápiz
Óptico: dispositivo señalador que permite sostener sobre la pantalla un lápiz
que está conectado al ordenador y con el que es posible seleccionar elementos u
opciones (el equivalente a un clic de mouse
o ratón), bien presionando un botón en un lateral del lápiz óptico o
presionando éste contra la superficie de la pantalla.
Joystick:
dispositivo señalador muy conocido, utilizado mayoritariamente para juegos
de ordenador o computadora, pero que también se emplea para otras tareas. Un joystick o palanca de juegos tiene
normalmente una base de plástico
redonda o rectangular, a la que está acoplada una palanca vertical. Los botones
de control
se localizan sobre la base y algunas veces en la parte superior de la palanca,
que puede moverse en todas direcciones para controlar el movimiento de un
objeto en la pantalla. Los botones activan diversos elementos de software, generalmente produciendo un
efecto en la pantalla. Un joystick
es normalmente un dispositivo señalador relativo, que mueve un objeto en la
pantalla cuando la palanca se mueve con respecto al centro y que detiene el
movimiento cuando se suelta. En aplicaciones industriales de control, el joystick puede ser también un
dispositivo señalador absoluto, en el que con cada posición de la palanca se marca una
localización específica en la pantalla.
Tarjetas
perforadas: ficha de papel manila de 80 columnas, de unos 7,5 cm (3 pulgadas)
de ancho por 18 cm (7 pulgadas) de largo, en la que podían introducirse 80
columnas de datos en forma de orificios practicados por una máquina
perforadora. Estos orificios correspondían a números, letras y otros caracteres
que podía leer un ordenador equipada con lector de tarjetas
perforadas.
Pantalla
Táctil: pantalla diseñada o modificada para reconocer la situación de una presión en
su superficie. Al tocar la pantalla, el usuario puede hacer una selección o
mover el cursor. El tipo de pantalla táctil más sencillo está compuesto de una red de líneas
sensibles, que determinan la situación de una presión mediante la unión de los
contactos verticales y horizontales.
Dispositivos
de salida
Son los dispositivos que reciben
información que es procesada por la CPU
y la reproducen para que sea perceptible para la persona.
Monitor:
es la pantalla en la que se ve la información suministrada por el ordenador. En
el caso más habitual se trata de un aparato basado en un tubo de rayos
catódicos (CRT) como el de los televisores, mientras que en los portátiles es
una pantalla plana de cristal líquido (LCD).
Impresoras:
Dispositivo que sirve para captar la información que le envía la CPU y
imprimirla en papel, plástico, etc. Hay varios tipos:
Altavoces:
Dispositivos por los cuales se emiten sonidos procedentes de la tarjeta de
sonido. Actualmente existen bastantes ejemplares que cubren la oferta
más común que existe en el mercado. Se trata de modelos que van desde lo más
sencillo (una pareja de altavoces estéreo), hasta el más complicado sistema de
Dolby Digital, con nada menos que seis altavoces, pasando por productos
intermedios de 4 o 5 altavoces. Sin duda alguna, se nota perfectamente el
esfuerzo que todos los fabricantes han realizado para ponerse al día en esta
tecnología, ya que en poco tiempo han incorporado a su tecnología desarrollos
basados en Dolby Surround o Dolby Digital.
Auriculares:
son dispositivos colocados en el oído para
poder escuchar los sonidos que la tarjeta de sonido envía. Presentan la ventaja
de que no pueden ser escuchados por otra persona, solo la que los utiliza.
Fax:
Dispositivo mediante el cual se imprime una copia de otro impreso, transmitida
o bien, vía teléfono,
o bien desde el propio fax.
Se utiliza para ello un rollo de papel que cuando acaba la impresión se corta.
