Embed Size (px)
Citation preview
Estructura Interna de la Computadora y Periféricos
Prof. Guillermo de Majo
Informatización de Bibliotecas
Temas
Computadora. Tipos de Computadoras. Componentes de la Computadora. Funcionamiento de la Computadora. Funciones de la Computadora. Microprocesador. Memoria. Tipos de Memoria. Unidades de Medida. Interfaces. Placa Base. Dispositivos de Almacenamiento. Perisféricos.
Computadora
Una computadora es un dispositivo capaz de aceptar datos, realizando sobre ellos determinados procesos y entregando los resultados de estos procesos como información útil.
Tipos de Computadoras (tamaño)
1. Supercomputadoras Blue Gene - IBM y
Department of Energy (EE.UU.)
Columbia - NASA y AMES research Center (EE.UU)
Earth Simulator - Earth Simulator Center (Japón
Tipo de computadora más potente y más rápida que existe en un momento dado.
Están diseñadas para procesar enormes cantidades de información en poco tiempo.
Son dedicadas a una tarea especifica.
Tipos de Computadoras (tamaño)
2. Macrocomputadoras o mainframes
Son grandes, rápidas y costosas.
Sistemas capaces de controlar cientos de usuarios simultáneamente y cientos de dispositivos de entrada y salida.
Son más poderosos que las súper computadoras porque soportan más programas simultáneamente.
Tipos de Computadoras (tamaño)
3. Minicomputadoras Surgió 1960. Es una versión más pequeña
de la macrocomputadora. Orientada a tareas especificas. Es un sistema multiproceso
(varios procesos) capaz de soportar de 10 hasta 200 usuarios simultáneamente.
Actualmente se usan para almacenar grandes bases de datos, automatización industrial y aplicaciones multiusuario.
Tipos de Computadoras (tamaño)
4. Microcomputadoras o PC (Personal Computer)
Tuvieron su origen con la creación de los microprocesadores.
Las PC son computadoras para uso personal.
Tipos de PC: Computadoras personales de
escritorio. Computadoras personales
portátiles Laptop, Notebook o Palmtop.
Estaciones de trabajo o Workstations.
Componentes de la Computadora
Una computadora tiene los siguientes componentes de hardware agrupados de acuerdo a su funcionalidad:
1. Dispositivos de entrada
2. Dispositivos de salida
3. Unidad central de procesamiento
4. Memoria y dispositivos de almacenamiento.
Funcionamiento de la Computadora
A través de los dispositivos de entrada (teclado, ratón, micrófono, etc.) se introducen datos. Estos pasan a guardarse en los dispositivos correspondientes (memorias) y se incorporan a la unidad central donde se procesan. El resultado de tal procesamiento se envía a los dispositivos de salida (monitor, impresora, etc.) dando lugar a la salida de datos.
Funciones de la Computadora
1. Reciben entradas: la entrada son los datos que se capturan en un sistema de computación para su procesamiento.
2. Producen salidas: la salida es la presentación de los resultados del procesamiento.
3. Procesan información.
4. Almacenan información.
Microprocesador, Procesador o CPU (Unidad Central de Procesamiento) Es el chip más importante de la
computadora. Es un circuito electrónico integrado que actúa como unidad central de proceso de un ordenador, proporcionando el control de las operaciones de cálculo.
Controla y coordina toda la actividad del procesamiento de datos, incluyendo el control de todos los dispositivos de Entrada/Salida.
Coordina la entrada y salida de datos e información de las diferentes memorias
Ejecuta las instrucciones de los programas.
Ejecuta todos los cálculos matemáticos (Suma, resta, multiplicación y división) y todas las comparaciones lógicas.
Microprocesador, Procesador o CPU (Unidad Central de Procesamiento)
Funcionamiento
Microprocesador, Procesador o CPU - Unidad de control Es la encargada de controlar la operación de los
componentes de la CPU, y también los elementos externos a ella, mediante el envió de señales de control.
Funciones básicas: Controlar la secuencia de instrucciones a ser ejecutadas. Controlar el flujo de datos entre las diferentes partes que forman
un ordenador. Interpretar las instrucciones. Regular tiempos de acceso y ejecución en el procesador. Enviar y recibir señales de control de periféricos externos.
Microprocesador, Procesador o CPU – Unidad de Control Elementos:
Contador de programa
Registro de instrucciones
Decodificador Reloj Secuenciador
Microprocesador, Procesador o CPU – Unidad de Control Contador de programa: Contiene
permanentemente la dirección de memoria de la siguiente instrucción a ejecutar.
Registro de instrucción: Contiene la instrucción que se está ejecutando en cada momento.
Registro de Estado: Mantiene información "bits de estado" o " flags" con información sobre lo que ha pasado en la operación realizada por la ALU.
Registro de Direcciones de Memoria (MAR): Guarda la dirección del dato que va a ser accedido en la memoria.
Decodificador de Instrucciones: Se encarga de extraer el código de operación de la instrucción en curso.
Decodificador de Direcciones: Unidad que interpreta la dirección en el registro de direcciones de Memoria MAR y selecciona la posición de memoria a ser accedida.
Reloj: Proporciona una sucesión de impulsos eléctricos a intervalos constantes, que marcan los instantes en que han de comenzar los distintos pasos de que consta cada instrucción.
Secuenciador: Aquí se generan órdenes muy elementales (micro órdenes) que, sincronizadas por los impulsos de reloj, hacen que se vaya ejecutando la instrucción que está cargada en el registro de instrucción.
Microprocesador, Procesador o CPU - Unidad Aritmético Lógica ALU (Aritmetic Logic
Unit). Esta unidad se encarga
de realizar las operaciones elementales de tipo aritmético (sumas, restas, productos, divisiones) y de tipo lógico (comparaciones).
Microprocesador, Procesador o CPU – Unidad Aritmético Lógica Circuito operacional:
Contiene los circuitos necesarios para la realización de las operaciones con los datos procedentes de los registros de entrada (REN).
Registros de entrada (REN): En ellos se almacenan los datos u operandos que intervienen en una instrucción antes de la realización de la operación por parte del circuito operacional.
Registro acumulador: Almacena los resultados de las operaciones llevadas a cabo por el circuito operacional.
Registro de estado (flags): Se trata de unos registros de memoria en los que se deja constancia de algunas condiciones que se dieron en la última operación realizada y que habrán de ser tenidas en cuenta en operaciones posteriores.
Microprocesador, Procesador o CPU - Instrucciones Las instrucciones se clasifican según su función en:
Instrucciones de transferencia de datos: Estas instrucciones mueven datos (que se consideran elementos de
entrada/salida) desde la memoria hacia los registros internos del microprocesador, y viceversa.
Instrucciones de cálculo: Son instrucciones destinadas a ejecutar ciertas operaciones
aritméticas o ciertas operaciones lógicas. Instrucciones de transferencia del control del programa:
Permiten romper la secuencia lineal del programa y saltar a otro punto del mismo.
Instrucciones de control: Son instrucciones que actúan sobre el propio microprocesador.
Permiten acceder a diversas funciones.
Microprocesador, Procesador o CPU - Instrucciones Ejecución de las
instrucciones Para que un programa
pueda ser ejecutado por una computadora, debe estar almacenado en la memoria central (RAM). El microprocesador tomará una a una las instrucciones que lo componen e irá realizando las tareas correspondientes.
Microprocesador, Procesador o CPU - BUSES La CPU se comunica con el exterior mediante buses
(grupos de líneas por las que recibe o envía datos). Los buses de una CPU son fundamentalmente tres: El bus de datos: a través del cual la CPU recibe datos del
exterior o los envía al exterior. El bus de direcciones: es el utilizado por la CPU para mandar
el valor de la dirección de memoria o de un periférico externo al que la CPU quiere acceder.
El bus de control: con una serie de líneas por las que salen o entran diversas señales de control utilizadas para mandar acciones a otras partes del ordenador.
Microprocesador, Procesador o CPU (Unidad Central de Procesamiento)
La Velocidad del Procesador: Se mide en MHz (Megahertz). Un Megahertz es un
millón de hertz y un Gigaherz (Ghz) mil millones de herz. Un hertz equivale a un ciclo de reloj por segundo.
Procesadores Actuales: Los últimos procesadores de Intel son: Pentium 4 3.2
Ghz., Xeon 3.2 Ghz. y Celaron 3 Ghz. Los últimos procesadores de AMD son: Athlon XP 2
Ghz., Sempron 3.1 Ghz.
Memoria
Es la capacidad de almacenar información. Se divide en dos:
Memoria Central (Interna): la CPU utiliza la memoria de la computadora para guardar información mientras trabaja con ella, mientras esta información permanezca en memoria, la computadora puede tener acceso a ella en forma directa. La memoria interna consta de dos áreas de memoria: RAM y ROM
Memoria Auxiliar (Externa): es donde se almacenan todos los programas o datos que el usuario desee. Los dispositivos de almacenamiento o memorias auxiliares mas comúnmente utilizados son: cintas magnéticas y discos magnéticos.
Su unidad de almacenamiento es el byte que es la capacidad de almacenar un caracter.
Tipos de Memoria – Memoria ROM
Esta memoria es sólo de lectura, y sirve para almacenar el programa básico de iniciación, instalado desde fábrica (BIOS). Este programa entra en función en cuanto es encendida la computadora y su primer función es la de reconocer los dispositivos, (incluyendo memoria de trabajo).
Tipos de Memoria – Memoria RAM
Esta es la denominada memoria de acceso aleatorio, tiene la característica de ser volátil.
Una computadora utiliza la memoria de acceso aleatorio (RAM) para almacenar las instrucciones y los datos temporales que se necesitan para ejecutar las tareas. De esta manera, la unidad central de proceso o CPU puede procesar rápidamente las instrucciones y los datos almacenados en la memoria.
Tarjetas de memorias actuales: DIMM, SIMM, DDR, SDRAM, de 128 MB, 256 MB, 512 MB y 1GB.
Diferencia entre Memoria y Almacenamiento El término "memoria" significa la cantidad de RAM instalada en la
computadora, mientras que "almacenamiento" hace referencia a la capacidad del disco duro.
La información almacenada en el disco duro permanece intacta cuando se apaga la computadora. En cambio, el contenido de la memoria queda borrado cuando se apaga la computadora.
La memoria de la computadora guarda las modificaciones introducidas en el documento hasta que el usuario las guarda en el disco duro. Si por cualquier razón se interrumpe la operación de la computadora, por ejemplo, debido a un corte de luz o a un error del sistema, se perderán todas las modificaciones realizadas que no fueron salvadas hasta ese momento.
Unidades de Medida
Byte (B): es la capacidad de almacenar un carácter: una letra, número o cualquier símbolo como #, $, &, etc.
Kilobyte (KB): es igual 1024 bytes. Megabyte (MB): es igual 1024 kilobytes y a 1.048.576
bytes. Gigabyte (GB): es igual 1024 megabytes y a
1.073.741.824 bytes. Terabyte (TB): es igual a un trillón de bytes.
Interfaces – RS-232
Es una estandar aprobada por la Electronic Industries Alliance (EIA) para conectar dispositivos seriales.
Soporta 2 tipos de conectores de 25 (DB25) y 9 Pines (DB9).
Intercambio en serie de datos binarios. Velocidades de transmisión superiores
a los 20,000 bps. Opera con datos síncronos. Limitada por una longitud de cable de
aprox. 15 metros.
Placa Base
Tarjeta principal, placa madre o motherboard.
Es donde se encuentran el microprocesador, los circuitos electrónicos para manejar los dispositivos periféricos, los chips de memoria y las conexiones básicas para todos los componentes de la computadora, los cuales giran en torno al microprocesador.
Interfaces - Centronics
Interface estándar para conectar impresoras y dispositivos paralelos.
Soporta un conector de 36 pines utilizado para interfaces de impresoras paralelas y un conector de 50 pines.
Interfases - USB (Universal Serial Bus) Interfaz para transmisión de datos y distribución
de energía entre la PC y ciertos dispositivos: teclados, mouses, scanner, impresoras, módems, placas de sonido, cámaras, etc.
Emplea topología estrella y el método de acceso al medio es paso de testigo.
Características: Plug and Play Hot Pluggable Velocidad de transferencia de los datos hasta 12
Mbps Soporte Multiplataforma Múltiples Dispositivos Conectados de Manera
Simultanea
Dispositivos de Almacenamiento - Disco Duro Se lo denomina
también disco rígido. En él se pueden almacenar grandes cantidades de información y modificar en cualquier momento su contenido.
Dispositivos de Almacenamiento - Disco Duro - Partes Está formado por varios platos de metal (platters)
recubierto con material magnetizable. El plato a su vez está dividido en pistas (tracks),
que es la trayectoria circular que la cabeza de lectura/escritura traza sobre la superficie giratoria del plato.
Las pistas se dividen en sectores (sectors). Posee una cabeza (head) en cada lado del plato. El cilindro (cylinder) está formado por las pistas
concéntricas de cada cara del plato que están situadas unas justo encima de las otras, de modo que la cabeza no tiene que moverse para acceder a las diferentes pistas de un mismo cilindro.
Organización lógica: al dar formato al disco rígido, se agrupan los sectores en unidades de asignación (clusters).
Dispositivos de Almacenamiento - Disco Duro Capacidad de almacenamiento: cantidad de
información que puede grabarse en el disco duro. (200 GB)
Velocidad de rotación: es la velocidad a la que gira el disco duro. Se mide en número de revoluciones por minuto (rpm). (7200 rpm, 10000 rpm)
Tiempo de acceso: es el tiempo medio que tarda la cabeza del disco en acceder a los datos que necesitamos. (10 milisegundos)
Dispositivos de Almacenamiento – Disquetes (Disco Flexible) Consiste en un disco plástico, recubierto en ambas
caras por una fina lámina metálica. Todo este medio está recubierto por una funda plástica que le brinda protección.
Posee propiedades magnéticas, modificables por los cabezales de lectura/escritura.
Existen discos flexibles de dos tipos: los disquetes de 5 ¼ y los de 3 ½. Pueden ser de acuerdo a su capacidad de almacenamiento de doble o alta densidad.
Los utilizados actualmente son los disquetes de 3 ½ de alta densidad, que tienen una capacidad de 1,44 Mb, vvelocidad de rotación de 360 rpm y tiempo de acceso de 150 mseg.
Dispositivos de Almacenamiento – Unidades ZIP Las unidades Zip, por las capacidades de sus disquetes,
por su confiabilidad y por su velocidad de transferencia están a mitad de camino entre los disquetes y los HD, aunque más próximas a éstos últimos.
Su velocidad de giro es de 3.000 rpm. El gabinete del ZIP drive puede ser interno o externo. La conexión del ZIP drive externo se hace en el puerto
paralelo que usa la impresora. Pueden almacenar entre 100 y 200 Mb.
Dispositivos de Almacenamiento – CD ROM Compact Disk Read Only Memory Construidos de material metálico
recubierto por un polímero. CD Grabable (CD-R):
Puede grabar información sólo una vez. Puede almacenar hasta 700 MB.
CD Regrabable (CD-RW) : Es similar al CD-R, pero permite cambiar
los datos que registra en un disco. Almacena la misma cantidad de datos
que un CD-R.
Dispositivos de Almacenamiento – CD ROM Una unidad de disco compacto usa rayos láser
en lugar de imanes para leer y escribir la información en la superficie del disco.
Una unidad de velocidad simple (1X) lee a 150 Kb por segundo, una de velocidad doble (2X) lee a 300 Kb/s.
Unidades de Cd Room lectoras: sólo pueden leer la información del disco
Unidades de Cd Room grabadoras: pueden leer y escribir información en el disco.
Las velocidades de grabación actuales son: 24x, 32x y 48x.
Las velocidades de lectura actuales son: 48x, 52x y 72x.
Dispositivos de Almacenamiento – DVD (Digital Video Disc) Soporte para el almacenamiento de datos de igual funcionamiento y tamaño que el CD-
ROM, aunque con pistas más finas, lo cual aumenta la densidad de la información grabable en la superficie y por tanto le da una mayor capacidad de almacenamiento que el CD-ROM.
Los tipos de formatos comerciales existentes son DVD-Video, DVD-Audio y DVD-ROM. Dentro de estas categorías existen 5 tipos de discos:
El DVD-5 contiene una sola cara grabada en una sola capa y su capacidad es de 4,7GB.
El DVD-9 contiene una sola cara y dos capas de información, esto es porque el láser recorre dos veces el disco haciendo foco primero en una capa semitransparente y luego en otra capa que esta unos micrones más hacia adentro del disco. Su capacidad es de 8,5GB.
El DVD-10 contiene dos caras y una sola capa por cara, su capacidad es de 9,4GB. El DVD-14 contiene dos caras, una de dos capas y la otra de capa simple, su
capacidad es de 13,2GB. El DVD-18 contiene dos caras y dos capas por cada cara, su capacidad es de
17GB.
Dispositivos de Almacenamiento – Unidades de Cintas Magnéticas Se utilizan para dar soporte a un gran
volumen de datos. Consisten en una cinta magnética que se
enrolla en un tambor, todo esto se encuentra dentro de un cartucho plástico.
Periféricos - Teclado
Periférico de entrada de datos. Las teclas que lo constituyen sirven
para entrar caracteres alfanuméricos y comandos a una computadora.
En un teclado se puede distinguir a cuatro subconjuntos de teclas: Teclado alfanumérico. Teclado numérico. Teclado de funciones (desde F1 hasta F12). Teclado de cursor. Teclas especiales.
Periféricos – Mouse (Ratón)
Periférico de entrada de datos. Este dispositivo permite simular el
señalamiento de pequeños dibujos o localidades como si fuera hecho con el dedo índice. Una vez señalado, permite seleccionar objetos e incluso tomarlos y cambiarlos de lugar.
Mouse Inalámbrico: Es un dispositivo óptico y sin cables. Debe estar sobre cualquier superficie opaca, no importa su rugosidad.
Periféricos – Escáner
Registra caracteres escritos, o gráficos en forma de fotografías o dibujos, impresos en una hoja de papel facilitando su introducción la computadora.
Funcionamiento: mediante haces de luz digitalizan punto por punto una imagen y la transfieren a la memoria de la computadora en forma de archivo.
La resolución con la que pueden rastrear una imagen se mide en dpi (dots per inch - puntos por pulgadas). (19.200 dpi)
OCR son programas de reconocimiento de caracteres que convierten la imagen del documento rastreado en texto libre.
Perisféricos – Cámara Digital
Periférico de entrada. Es similar a una cámara
convencional, Guarda las imágenes
capturadas en un chip de memoria o en un dis43quete.
Perisféricos - Monitor
Periférico de salida. Se encarga de representar visualmente la información. Características:
Tamaño de la pantalla: se mide en pulgadas. (21”) Resolución: se mide en píxeles. El píxel es el
elemento más pequeño en la pantalla. Cuanto mayor sea el número de píxeles mayor es la resolución y produce imágenes más claras y mejor definidas. Una resolución de1024x768 píxeles puede representar hasta 768 líneas horizontales de 1024 puntos cada una.
Perisféricos - Monitor
Existen dos tipos: Basados en un tubos de rayos
catódicos (CRT), como el de los televisores.
Pantallas planas de cristal líquido (LCD, LCD liquid cristal display). Las pantallas planas de cristal líquido miden de 6 a 8 cm de fondo.
Perisféricos - Impresoras
Sirven para llevar al papel información que generamos en la pantalla: texto y fotografías.
Perisféricos - Impresoras
Matriz de puntos Su sistema de impresión consisten en un cabezal el cual posee un
juego de agujas que impacta sobre una cinta entintada la cual deja la impresión sobre el papel. La calidad de impresión va de 200 dip (puntos por pulgada) a 300 dpi.
Inyección de tinta Contienen un cabezal, que posee un conjunto de inyectores dispuestos
verticalmente, los cuales expulsan hilos de tinta, que van dejando impreso el objeto deseado. La calidad de impresión se relaciona con la cantidad de dpi.
Láser Un rayo láser crea patrones de cargas eléctricas en un tambor
giratorio, estos patrones atraen tonificador (toner) y lo transfieren al papel mientras gira el tambor.
Modem
Es un dispositivo electrónico de entrada/salida que se utiliza principalmente para convertir señales digitales a análogas y viceversa. Se utiliza para realizar la conexión, a través de las redes telefónicas, con otras redes.
Velocidad: un modem de 56 K (V90) trasmite 56 Kb por segundo.
Los modems pueden ser de dos tipos: Internos o Externos.
Cable módem
Es un dispositivo que permite tener acceso a datos a muy alta velocidad vía una red de Video Cable (CATV).
Un Cable Módem típicamente tiene dos conexiones, una al cable coaxil de la empresa prestadora del servicio de Video Cable y la otra a la computadora (PC).
Velocidades: Dirección hacia el abonado (desde la red hacia
la computadora) aproximadamente de 36 Mbps. Dirección contraria (de la computadora hacia la
red) hasta 10 Mbps.
