Introducción al Hardware y la Informática PDF

1. TEMA 1: Introducción: Funcionamiento básico del ordenador. 1.1. Informática e información digitalizada La Informática es el conjunto de conocimientos científicos y tecnologías que hacen posible el tratamiento automatizado de la información digital por medio de ordenadores y dispositivos...

1. TEMA 1: Introducción: Funcionamiento básico del ordenador. 1.1. Informática e información digitalizada La Informática es el conjunto de conocimientos científicos y tecnologías que hacen posible el tratamiento automatizado de la información digital por medio de ordenadores y dispositivos de computo. Pero en la actualidad no se puede entender el tratamiento informático de la información sin considerar de modo integrado en los sitemas informáticos no están aislados sino que se conumican entre si mediante variados sistemas de comunicaciones. El término información hace referencia al conjunto de símbolos con los que se representan habitualmente hechos, objetos o ideas. Un ordenador es una máquina capaz de aceptar unos datos de entrada, almacenarlos, procesarlos efectuando sobre ellos operaciones lógicas y aritméticas, y facilitar el acceso a la información almacenada a través de un medio de salida; todo esto bajo el control de programas que integran el conjunto de instrucciones necesario para el procesado almacenamiento y búsqueda de esa información. Ese conjunto de instrucciones, que puede llegar a ser muy complejo, constituye un “programa” que debe estar previamente almacenado en el ordenador. Las salidas de un programa (por ejemplo, los resultados de un cálculo matemático, o de la búsqueda de un nombre en una base de datos) se denominan datos de salida, pudiendo eventualmente utilizarse estos como datos de entrada de un programa posterior. Figura 1.1. Tipos de información con los que actúa un ordenador La palabra dato se utiliza aquí en contraposición a instrucción. El ordenador actúa con dos tipos de informaciones: instrucciones (que indican a la máquina que es lo que tiene que hacer) y datos (que son los elementos sobre los que actúa o que genera un programa). Pero hay que destacar que tanto dentro de un ordenador, teléfono móvil o cualquier otro dispositivo informático, así como en las redes de comunicaciones, tanto los datos como las instrucciones se codifican como secuencias de ceros y unos. En otras palabras, todas las instrucciones de cualquier dispositivo informático, todos los datos que maneja (incluyendo datos multimedia) o que se transmiten por cualquier sistema de comunicación se codifican mediante secuencias mas o menos largas de ceros y unos. Mas adelante estudiaremos algunos conceptos básicos sobre la representación de datos en el ordenador, desde la codificación de texto y números hasta la representación de datos multimedia (imágenes, sonido y video), así como sobre la codificación de instrucciones, pero de momento lo que tiene que quedar claro es que toda instrucción y todo dato es una secuencia de ceros y unos. Así, la unidad elemental de información de un ordenador se llama bit (Binary Digit). Un bit puede ser un 0 o un 1, ya que los dígitos binarios son precisamente el 0 y el 1, Por lo tanto, los datos e instrucciones de un ordenador se representam mediante secuencias de bits es decir secuen cias de ceros y unos.  Lógicamente un bit es demasiado pequeño para manipularse de forma individual, por lo que normalmente se maneja en agrupaciones. La agrupación básica es el byte que está compuesto por ocho bits. Los múltiplos del byte son: - 1 Kilobyte (1 KByte, 1KB, 1K) = 1024 bytes - 1 Megabyte (1 MByte, 1MB, 1Mega) = 1024 KB - 1 Gigabyte (1 GByte, 1GB, 1Giga) = 1024 MB - 1 Terabyte (1 TByte, 1TB, 1Tera) = 1024 GB - 1 Petabyte (1 PByte, 1PB, 1Peta) = 1024 TB Desde otro punto de vista, un ordenador es un sistema físico y lógico de tratamiento simbólico de la información capaz de efectuar operaciones, previamente especificadas o programadas, de forma automática o semiautomática. En definitiva, una máquina compuesta por elementos físicos de tipo electrónico que puede realizar una gran variedad de trabajos a gran velocidad y con precisión, siempre que se le den las instrucciones o órdenes pertinentes. Es necesario diferenciar dos elementos o componentes fundamentales: - El hardware: es la parte “física” de un ordenador, todo lo que se puede ver y tocar o cosas que no se puedne ver ni tocar pero que tienen una base física como las ondas de radio, de telefonía móvil, de wifi etc. Nos referimos, por tanto, a placas, circuitos, tarjetas, cables, teclado, monitor, impresora, antenas, satélites, fibra etc. Obsérvese que las comunicaciones también usan un hardware específico, fibra óptica, ondas de radio frecuencia etc. - El software: es la parte “lógica” de un ordenador. Un conjunto de instrucciones básicas que indicarán a cada parte del ordenador lo que debe hacer en cada momento, es decir, los programas necesarios para la realización de los tratamientos deseados. También podemos considerar software a la información en sí que un sistema informático maneja. En este ámbito debemos entender conceptos como sistema operativo, gestor de base de datos, aplicación, lenguaje de programación, algoritmo y muchos otros que veremos más adelante. 1.2. Hardware: arquitectura modular de un ordenador Existe una gran variedad de ordenadores, como veremos, sin embargo, los elementos constituyentes son comunes, en líneas generales. La estructura más simplificada de un ordenador es la formada por: - Unidades de entrada: aceptan la información que introduce una persona a través de los dispositivos de entrada (por ejemplo, de un teclado o de un ratón). - Memorias: las unidades de memoria tienen como único objetivo el almacenamiento de datos y programas. Se pueden distinguir dos tipos de dispositivos de memoria: el que se ocupa del almacenamiento primario y los que se encargan del almacenamiento secundario. El primero se denomina memoria principal y está formado por componentes microelectrónicos de rápido acceso en los que se almacenan temporalmente los datos y los programas durante su ejecución (ej. Memoria RAM). Este tipo de memoria se caracteriza por ser volátil, es decir, la información se pierde en el momento en que el flujo eléctrico se corta. En dicha memoria la información se almacena en grupos de bits de longitud fija (palabras, bytes) que pueden tanto  almacenarse como recuperarse mediante una única operación básica. La memoria secundaria es más lenta, almacena la información de forma permanente y tiene una capacidad de almacenamiento mucho mayor que la memoria principal. Bajo esta categoría se incluyen los discos duros magnéticos, los discos de estado sólido, las cintas, los floppies (3 1/2, 5 1/2...), los DVD, los ZIP, las memorias USB, etc. - Unidad Central de Proceso (CPU): se denomina también procesador o microprocesador. Es el elemento que realiza los tratamientos sobre los datos almacenados en la memoria principal, de modo que genera nuevos datos que también serán almacenados en dicha memoria. Formando parte de la Unidad Central de Proceso, se encuentran la Unidad de Control, y la Unidad Aritmético Lógica. 1. Unidad de Control (UC): supervisa y controla su secuencia de ejecución. La Unidad de Control se encarga de coordinar las unidades de almacenamiento y de procesar la información, así como de controlar la entrada y salida de la información. Dispone de circuitos de control, que generan las señales de tiempo necesarias para dirigir el funcionamiento. 2. Unidad Aritmético Lógica (ALU): se encarga de ejecutar las operaciones matemáticas y lógicas que la Unidad de Control demanda. Normalmente, la Unidad Aritmético Lógica y la Unidad de Control trabajan a velocidades mucho mayores que las de los dispositivos conectados al sistema informático, hecho que posibilita el que un sólo procesador sea capaz de controlar de modo simultáneo varios dispositivos externos. Figura 3.2. Estructura funcional de un ordenador - Unidades de salida: son las encargadas de transferir al exterior la información elaborada por el sistema, los datos de salida o resultados, ya sea escribiéndola sobre un soporte papel a través de la impresora, mostrándola directamente en un monitor, o bien grabándola en un medio magnético para ser aprovechada por otro sistema con posterioridad. Sin estas unidades no se concibe un sistema de tratamiento de la información, ya que este no es útil si no se comunica con una persona o con otro sistema. Ejemplos de unidades de salida son, como ya se comentaron, el monitor y la impresora. 1.2.1. Funcionamiento de un ordenador Una vez considerados los elementos que forman la estructura básica de un ordenador, se estudiará cómo se procesa la información, para lo cual será necesario distinguir entre instrucciones y datos. Las instrucciones son órdenes que, por un lado, especifican las operaciones que deben llevarse a cabo y por otro, gobiernan la transferencia de la información en el interior del ordenador y entre este y las unidades de entrada/salida a él conectadas. El conjunto de instrucciones destinadas a realizar una tarea concreta se denomina programa. Por regla general, el método seguido para el procesamiento de la información consiste en almacenar uno o varios programas en la memoria principal, de donde la CPU va tomando las instrucciones para llevar a cabo las operaciones correspondientes. El orden en que se ejecutan las instrucciones es, por lo común, el de la secuencia con la que están escritas, si bien puede variar. De esta forma, el programa almacenado en la memoria principal es el que controla la totalidad del comportamiento del ordenador, aunque siempre existe la posibilidad de que, tanto la persona como los dispositivos conectados a la máquina, lleven a cabo una interrupción externa. La realización de una tarea cualquiera en un ordenador se inicia con el almacenamiento en la memoria principal del programa adecuado para llevarla a cabo. Las instrucciones que forman el programa son llevadas desde la memoria principal a la CPU, la cual las ejecuta con los operandos (los datos) almacenados así mismo en la memoria principal. Las transferencias entre la memoria principal y la CPU se inician con el envío a la unidad de memoria de la dirección correspondiente a la posición de almacenamiento del dato o instrucción, acompañada de la emisión de las señales de control adecuadas, que indican si se trata de una operación de lectura o de escritura. Acto seguido, el contenido de dicha dirección es transferido desde la memoria principal, o bien los datos e instrucciones son transferidos a la posición de memoria, según corresponda. La CPU, además de tener circuitos aritméticos y lógicos, que son sus elementos de procesamiento, dispone de registros para el almacenamiento temporal de la información entre los cuales destacan el Registro de Instrucción, el Contador de Programa y los Registros de Dirección de Memoria, además de varios Registros de uso General: - El Registro de Instrucción contiene el código correspondiente a la instrucción que se ejecuta y su contenido permite a la unidad de control saber cuáles son las operaciones básicas que han de llevarse a cabo, tanto en el procesador como en los periféricos, para obtener el resultado que se está buscando. - El Contador de Programa es un registro que rastrea la ejecución de un programa y contiene la dirección de memoria de la instrucción que se está a ejecutar en ese instante. Durante el intervalo temporal abarcado por la ejecución de la instrucción, el contador de programa se actualiza apuntando hasta la siguiente dirección cuyo contenido debe transferirse desde la memoria principal. - Los Registros de Direcciones de memoria contienen la dirección de la localización desde o hasta que se transfieren los datos. - Registros de propósito general: a fin de que se inicie la ejecución de un programa, hay que hacer que el contador de programa apunte a la primera instrucción de este. Así, el contenido del contador de programa envía al registro de direcciones de memoria una señal de control de lectura, para que la primera instrucción del programa  se lea (se extraiga de la memoria) y se transfiera al registro de instrucción, donde quedará ya preparada para ser descodificada y ejecutada. En el caso de que la instrucción contenga alguna operación que deba ser realizada por la unidad aritmético-lógica, es necesario obtener los operandos adecuados para que aquella pueda realizarla. Para eso, el operando se lee allí donde se encuentre, pasando a la unidad aritmético lógica, la cual lleva a cabo la operación con los diversos operandos. Además, la dirección de la localización en la que se deba almacenar el resultado se envía al registro de direcciones de memoria, iniciándose la escritura. El contador apunta ahora a la siguiente instrucción, y así en adelante. Existen también instrucciones que permiten enviar datos a los dispositivos de salida y recibir datos procedentes dos dispositivos de entrada. Si dispone, de la misma forma, de la señal de interrupción, que activa la rutina (programa pequeño) de interrupción/servicio, la cual permite que, en condiciones especiales, un dispositivo de entrada/salida envíe al procesador una solicitud de servicio, lo que interrumpe el programa en ejecución. Sin embargo, dado que dicha interrupción puede modificar el estado interno del procesador, es necesario, antes de llevarla a cabo, guardar su situación en la memoria principal (esto es, almacenar el contenido del contador de programa, de los registros de uso general y alguna información de control). Una vez finalizada la rutina de interrupción/servicio, se restaura el estado del procesador, con lo cual continúa la ejecución del programa que fuera interrumpido en la misma instrucción en que se detuvo. Hasta ahora se estudiaron tanto las unidades funcionales que forman el ordenador como sus cometidos, sin mencionar como deben estar interconectadas para que todo eso sea posible, que será lo que se desarrolle a continuación. Para poder alcanzar velocidades razonables de operación, los ordenadores deben estar organizados de forma que todas las unidades han de poder manejar, en un instante dado, una palabra (unidad mínima de información) completa de datos, así como que las transferencias de datos entre las distintas unidades deben hacerse en paralelo, lo cual implica que deben existir tantos conductores como bits se deseen transferir simultáneamente. El conjunto de hilos conductores que conectan dos entidades se denomina bus. Los buses son de tres tipos: - Buses de datos: se emplean para la transmisión de datos. El número de hilos conductores corresponde al de bits que forman cada palabra. - Buses de direcciones: se emplean para indicar la localización de los datos contenidos en memoria. El número de hilos conductores corresponde al número de posiciones de memoria direccionables. - Buses de control: se emplean para enviar órdenes con las que coordinar diversas acciones. A veces la interconexión de diversos dispositivos con velocidades diferentes supone problemas, por ejemplo, el bloqueo de un procesador de alta velocidad por un dispositivo de entrada/salida lento. En estos casos, es necesario disponer de un mecanismo que haga más eficientes las transferencias. Uno de esos mecanismos está basado en los registros que almacenan la información durante las transferencias de datos. Estos registros son los que permiten, por ejemplo, que el procesador transfiera a través del bus todos los datos a imprimir, sin importar el ritmo al que la impresora imprima. Estos datos quedan almacenados en el registro buffer de la impresora y se van imprimiendo al ritmo que marque la impresora, fuera ya del control del procesador. De esta forma, el procesador y el bus quedan disponibles para otra tarea.  A continuación, se describen con más detalle los elementos funcionales básicos de un ordenador. 1.2.2. La memoria Es la unidad del ordenador encargada de almacenar la información que va a ser tratada o que ya fue elaborada por el sistema. En ella no se encuentran datos, sino que está destinada también a contener los programas que van a ser ejecutados. Ambos los dos, datos y programas, son formalmente indistinguibles, ya que no hay ningún elemento en la memoria que los diferencie al estar convertidos en conjuntos de bits. Las memorias, por lo general, tienen las siguientes características. - Capacidad de grabación: debe poder fijar los datos y mantenerlos el tiempo necesario para su tratamiento. De tratarse de una memoria volátil, debe ter los mecanismos que aseguren la permanencia de los datos (como baterías de seguridad o similares). Si la memoria no permite que se regraben datos en ella después de su fabricación y primera grabación, se denomina memoria ROM (Read Only Memory), usada para contener programas que no van a cambiar. Si se pueden grabar datos a voluntad, borrando cada vez los existentes anteriormente en las posiciones a grabar, y se puede acceder directamente a cualquier dirección, se trata de una memoria RAM (Random Access Memory). También existen memorias que tienen propiedades comunes a ambas denominadas con términos que así lo indican, como PROM, EPROM, etc. - Capacidad de lectura: debe asegurar que los datos almacenados en ella puedan ser recuperados, tratados y consultados tantas veces como fuese necesario. - Capacidad de direccionamiento o de almacenamiento máximo: es necesaria para garantizar las operaciones anteriores, pues sólo será posible recuperar la información grabada si se sabe dónde está. La unidad mínima direccionable es el byte siendo, por tanto, imposible acceder directamente a bits aislados. La memoria principal está conectada a la unidad de control y a la unidad aritmético-lógica por un bus de datos, un bus de direcciones y un bus de control. El primero es el camino por el que transitan los datos de una a otra unidad. Su amplitud determina el número de bits que pueden viajar simultáneamente por él y, por lo tanto, fija la cantidad máxima de bits que pueden leerse o grabarse en cada operación. El segundo, el bus de direcciones, determina con su amplitud la capacidad máxima que puede tener la memoria, ya que de nada vale disponer de una gran cantidad de memoria, si no es posible dirigirse a ella para leer o grabar sus posiciones más altas. Evidentemente, un sistema basado en un bus de datos de 8 bits debe ser teóricamente cuatro veces más lento en operaciones de lectura/escritura que otro de 32 bits. Actualmente, los buses suelen ser de 32 o 64 bits. Un bus de direcciones de 32 bits permite especificar direcciones del orden de 232 y, por lo tanto, la capacidad máxima de la memoria que puede tener la máquina es de 232 = 210 x 210 x 210 x 22 = 4GB, que será la capacidad de memoria máxima que admita la máquina. - Tiempo de acceso: es el tiempo que se tarda en acceder a determinada información, que suele ser del orden de nanosegundos (10-9 segundos) en las memorias RAM.  - Velocidad de transferencia: es la velocidad máxima que el bus de datos alcanza en la transferencia de datos desde la memoria a otra unidad del sistema o viceversa. Se mide en Mbytes/sg. Como resumen se puede decir que la memoria principal es un recurso limitado, aunque cada vez más barato y susceptible de perder datos a causa de su volatilidad, lo que puede generar problemas por defectos de alimentación eléctrica. Debido a estos dos factores, se recurre a la instalación de memorias auxiliares, también denominadas externas o masivas, que dotan al sistema de una mayor capacidad de almacenamiento y, al mismo tiempo, de una mayor seguridad, al eliminar la volatilidad de los datos almacenados en ellas. Estas memorias externas suelen estar basadas en medios magnetizables (como las unidades de discos o cintas magnéticas) o ópticos (CD, DVD); como contrapartida, los tiempos de acceso son mucho más altos, del orden de decenas de milisegundos (10-3 segundos). La posibilidad de tener memorias masivas, de elevada fiabilidad y, cada vez, de más rápido acceso, hizo viable diseñar sistemas basados en una técnica que permite desentenderse de las limitaciones impuestas por el tamaño de la memoria principal. Esta técnica, denominada memoria virtual, considera parte del almacenamiento en disco como una ampliación de la memoria principal. Para esto se hace uso de la técnica denominada de segmentación o paginación, que divide tanto la memoria principal como el disco destinado a ser una extensión de esta, en segmentos o páginas de igual tamaño, intercambiándose páginas de memoria principal y de disco, según sea necesario. Si el sistema necesita un dato o un programa que non está en ese momento en la memoria principal, se trae esa página en que reside, substituyendo otra página de la memoria principal (ya que la memoria principal tiene una capacidad fija y limitada). Existen algoritmos (conjuntos de reglas) que comprueban cuales son las páginas que residen en la memoria principal desde hace más tiempo. Cuando se requiere espacio para una nueva página, se substituye primero las que más tiempo llevan residiendo en memoria y menos se utilizaron. 1.2.3. La Unidad de Control Es la unidad que dirige y controla el funcionamiento del ordenador, al efectuar las accione de acuerdo con las instrucciones almacenadas en la memoria principal. Las funciones que realiza esta unidad se pueden resumir en: - “Entender” las instrucciones del programa que se está a ejecutar. - “Dirigir” el funcionamiento del sistema para lograr ejecutar cada instrucción. - Atender y decidir la prioridad de las interrupciones que puedan producirse a lo largo de la ejecución de los programas. Para llevar a cabo esas funciones, la unidad de control consta de unidades especializadas cada una de ellas en un trabajo concreto: el reloj, los registros y el descodificador. A continuación, se estudiará cada una de estas con un poco más de detalle. - Reloj: como los procesos que se realizan en el ordenador no son más que secuencias de operaciones preestablecidas en el tiempo, se necesario un sincronismo perfecto entre todas las unidades implicadas, pues hay que conocer exactamente el momento en que cada operación tiene que comenzar y acabar. Para eso, el sistema dispone de un generador de impulsos a ritmo constante, denominado habitualmente reloj, señalando estos impulsos al principio y al final de cada operación. El número de impulsos generados por segundo denota la potencia o velocidad de ejecución de la  CPU, ya que cada pulso de reloj marca el comienzo de la ejecución de una instrucción de máquina. Se mide en hertzios (Hz) o pulsos por segundo. Un pulso representa la ejecución de una instrucción elemental por lo que un reloj de 200 MHz puede realizar dos millones de estas instrucciones por segundo. - Registro contador de instrucciones: también llamado contador de programa, contiene en cada momento la dirección de memoria en que se encuentra la siguiente instrucción a ejecutar. Su contenido se incrementa cada vez que se ejecuta una instrucción. Si la instrucción que se está a ejecutar es de salto a una dirección determinada, el contador asumirá esta como su nuevo valor, de forma que la dirección de la siguiente instrucción a ejecutar será la indicada por la propia instrucción. Dicha dirección deberá ser comprobada por si corresponde al rango de direcciones de programa o si, por un error, se quiere ejecutar una instrucción no autorizada por no encontrarse entre las direcciones de las instrucciones. - Registro de instrucción: es un elemento especializado de memoria, ajeno a la unidad de memoria principal, cuya misión es contener la instrucción a ejecutar. La unidad de control, sabida ya la dirección de la siguiente instrucción a ejecutar, la localiza y trae a este registro desde la memoria principal. En él se lleva a cabo el análisis de la instrucción, determinando los operandos (datos), las direcciones de estos y el tratamiento a que va a dar lugar la ejecución de la instrucción analizada. - Descodificador: lleva a cabo el análisis de la instrucción almacenada en el registro de instrucciones. Las instrucciones máquina (instrucciones que son quién de entender el ordenador) tienen una estructura en la que se distinguen, primero, el código de la operación y, a continuación, las direcciones de memoria de los operandos. La instrucción puede tener uno o más operandos, siendo fija la longitud del código y de cada uno de los operandos, determinando ese tamaño la capacidad del microprocesador. El descodificador toma los N primeros bits de la instrucción que corresponden a su código y efectúa las operaciones específicas de ese código. Lo único que debe hacer el descodificador es probar que el código es uno de los posibles e investigar los campos que contienen las direcciones de los operandos (ya que sabe el número de ellos por el tipo de instrucción) para ordenar su traslado a los registros de operandos. Una vez que estos están en sus respectivos registros se ejecuta la instrucción. La unidad de control se encarga también del tratamiento de las interrupciones, que son señales que avisan y permiten a la unidad de control atender cualquier eventualidad no prevista en la ejecución del trabajo normal de los procesos. Estas pueden producirse por muchas causas, requiriendo acciones distintas en cada caso. Las interrupciones se dividen en familias que requieren acciones similares y que son: - De entrada/salida (E/S): informan de la finalización de una operación de entrada o salida por el periférico (dispositivo conectado al ordenador central) que la estaba llevando a cabo, quedando disponible para una nueva operación. - De programa: informan de una anormalidad detectada durante la ejecución de un programa y pueden deberse a cualquiera de las siguientes causas: instrucciones inexistentes o no permitidas, acceso a zonas de memoria no autorizadas, direccionamientos inexistentes y overflow (desbordamiento). - De error de máquina: informan de errores debidos al hardware, tales como: errores de paridad, transferencias erróneas de información y fallos en la alimentación eléctrica. - Externas: informan de acciones externas a la CPU, tales como: acciones de la persona operadora e interrupciones de prueba de programa. Cuando se produce una interrupción, la unidad de control graba el contenido de los registros y cede el control a una secuencia especial, que hace un análisis del tipo y el origen de la interrupción, actuando en consecuencia. Después de esto, se ejecutan las acciones necesarias para volver a la normalidad y proseguir la ejecución en el punto en que fue dejada. Con el fin de poder decidir qué interrupción atender, en el caso de que hubiese varias simultáneamente, se estableces un sistema de prioridades que organiza las interrupciones en colas de espera para ser atendidas, lo que ocurre por lo general una vez ejecutada la instrucción en curso. 1.2.4. Unidad Aritmético-Lógica Realiza las operaciones aritméticas y lógicas que se necesitan durante la ejecución del programa almacenado en la memoria principal. Las principales operaciones son: - Aritméticas: suma, resta, multiplicación, división y exponenciación. - Lógicas: comparación, complementación, desplazamientos, suma y productos lógicos. Como ya se explicó, los datos con los que opera esta unidad deben de estar almacenados previamente en la memoria principal, único sitio desde donde pueden ser transferidos a los registros de la ALU y adonde irán los resultados de las operaciones posteriormente. La ALU está constituida por circuitos encargados de operaciones muy sencillas (en muchos casos ni siquiera pueden llevar a cabo multiplicaciones) que tendrán que ser efectuadas por sumas sucesivas. Los registros de la ALU son principalmente tres: el ROP1 (registro del primer operando), ROP2 (Registro del segundo operando) y RR (Registro resultado o acumulador). Los circuitos elementales en que se basa la ALU son fundamentalmente tres: - El circuito o puerta lógica AND - El circuito o puerta lógica OR - El circuito o puerta lógica NOT Con estos se elaboran los demás circuitos operacionales de la ALU, que son, pues, combinación de estos tres. Actualmente existen ALUs muy complejas, que permiten cálculos muy rápidos y operaciones que hasta hace poco se desarrollaban como secuencias de operaciones más simples. Esto fue posible gracias a la miniaturización de los circuitos y a la mayor complejidad de estas unidades. 1.2.5. Tipos de ordenadores Los ordenadores se clasifican en función de una serie de características como tamaño, velocidad de procesamiento, capacidad de almacenamiento, número de personas a las que sirven, precio, etc. Lógicamente al atender a tantos atributos es difícil establecer una clasificación rigurosa. No obstante, a grandes trazos, en la actualidad podríamos hablar de la clasificación que se muestra a continuación en función de su potencia:  - Terminales - Microordenadores - Ordenadores de red o NC (Network Computing) - Ordenadores personales de red NetPC - Ordenadores Personales (PC) - Miniordenadores - Grandes Ordenadores (Mainframes) - Superordenadores Antes de describir los tipos de ordenadores que acabamos de listar, debemos hacer una mención separada de los servidores. Con el paso del tiempo, los usuarios de ordenadores fueron necesitando acceder a mayor cantidad de información y de forma más rápida. En respuesta a esta problemática surgen los servidores que son ordenadores que permiten compartir sus recursos con otros ordenadores. Los servidores pueden ser de varios tipos y entre ellos se encuentran los que listamos a continuación: - Servidor de archivos - Servidor de impresión - Servidor de comunicaciones - Servidor de correo electrónico - Servidor Web - Servidor FTP Terminales Son aparatos situados en la periferia de la unidad central y a distancia, que permiten la salida de datos del sistema. Hay también terminales activos que mediante un teclado u otro dispositivo permiten introducir datos al sistema. Además existen terminales que pueden ejecutar algunas operaciones de tipo general o específico. En ocasiones se pueden utilizar ordenadores personales PCs como terminales. Entre otros están los terminales de puntos de venta (TPV), los terminales de cajero automático, etc. Microordenadores Son ordenadores en los que la Unidad Central de Proceso (CPU) es un microprocesador. Así entran en esta categoría los ordenadores personales, los portátiles y otros dispositivos como tablets y smartphones. Ordenadores de red o NC (Network Computer ) El Network Computing o NC, también llamado “terminal pasivo”, es un ordenador sin software que usa por un tiempo determinado el programa de software que necesite a través de una red o de Internet. Para poder funcionar tiene que estar siempre conectado a la red. Si la red cae (deja de funcionar), el ordenador queda inutilizado. Es un ordenador cliente o estación de trabajo que ejecuta aplicaciones, incluso el Sistema Operativo, obtenidas de la red. Están diseñados fundamentalmente para las empresas por su facilidad de uso y mantenimiento, capacidad multimedia y posibilidades de conectarlo a Internet y, también, con el objetivo de reducir los costes de adquisición y de mantenimiento de equipos informáticos.  Ordenadores personales de red NetPC Igual que el NC no dispone de disqueteras, unidades de CD-ROM... pero, en cambio, si lleva incorporada una unidad de disco duro para poder almacenar aplicaciones locales y el Sistema Operativo. Como el NC, este equipo está conectado a una red, aunque el NetPC puede sobrevivir sin ella. Con estos ordenadores se pretende realizar una gestión remota de los recursos, aumentar la seguridad y protección de la inversión y conseguir un control del software, pero con capacidad de trabajo en modo local. Por eso, en estos ordenadores no se puede introducir nada, sólo lo puede configurar la persona que lo administre. Ordenadores Personales (PC) Los microordenadores, ordenadores personales o PCs (Personal Computer) se desarrollaron inicialmente para servir de entretenimiento o como instrumento de acercamiento de la gente a la informática. Se comprobó posteriormente su gran utilidad para la gestión empresarial, gracias a sus enormes prestaciones, manejabilidad y facilidad de aplicación. Se caracterizan por ser ordenadores de todo uso, monousuarios, de bajo precio y sencillos de utilizar debido al gran número y difusión de programas desarrollados para ellos. Tradicionalmente los PCs fueron concebidos para su uso doméstico, pero su creciente potencialidad y la gran cantidad de programas disponibles propiciaron su implantación en el ámbito laboral y profesional. Actualmente muchos PCs ofrecen iguales o superiores prestaciones de proceso que algunos miniordenadores de propósito general. Miniordenadores Son ordenadores de tamaño medio con unas capacidades intermedias entre los ordenadores personales y los grandes ordenadores o mainframes. Pueden ser utilizados por varios usuarios al mismo tiempo, cuentan con mayores recursos que los microordenadores, mayor capacidad de proceso, mayor memoria, periféricos lo más sofisticados y, sobre todo, la posibilidad de conectar más de un puesto de trabajo. La gama de potencia de los miniordenadores es tan amplia que, a veces, se solapan con los microordenadores por abajo o con los ordenadores de nivel superior. Ejemplos típicos de este tipo de máquinas son la serie AS/400 de IBM, la HP 9000 de Hewlett Packard, y las correspondientes de Bull, Data General, Siemens Nixdorf, Unisys, Sun y Digital. Ordenadores grandes o mainframes Hace referencia a los procesadores centrales de los sistemas informáticos de las grandes organizaciones. Se trata de ordenadores de gran capacidad, tanto de procesamiento como de almacenamiento, comunicaciones, etc. Son capaces de gestionar múltiples bases de datos y procesar miles de transacciones al minuto procedentes de miles de terminales a la vez. Un ejemplo característico de este tipo de arquitecturas es el 390 de IBM. En la arquitectura de estos sistemas es frecuente encontrar varios procesadores trabajando en paralelo, lo cual requiere sistemas de programación más complejos y equipos de especialistas exclusivamente dedicados a mantener en funcionamiento el sistema. Superordenadores Son ordenadores de gran potencia y elevadísimas prestaciones destinados normalmente a la investigación. Se utilizan principalmente para cálculos científicos que precisan una gran capacidad de proceso y pueden realizar miles de millones de operaciones por segundo. Una de las firmas que fabrica este tipo de supermáquinas es Cray. Otra, IBM, presentó a finales de 1998 uno de los superordenadores más conocidos, el Pacific Blue. Este superordenador era capaz de realizar cerca de 4 billones de operaciones matemáticas en un segundo, tenía una memoria equivalente a la de 80.000 PCs y una velocidad de procesamiento de la información 15.000 veces superior. Utilizaba 5.800 chips o microordenadores, cada uno de ellos de capacidad ligeramente superior a un Pentium II. La tecnología empleada en estos superordenadores se denomina arquitectura paralela masiva o de procesamiento paralelo masivo PPM. Desde entonces, el mundo de la informática evolucionó de manera vertiginosa. Hoy en día, hablamos ya de superordenadores capaces de procesar operaciones del orden de los petaflots (1015 operaciones por segundo). En concreto, podemos citar al superordenador Tianhe-2 ubicado en el Centro Nacional de Superordenadores en Guangzho (China), como aquel que ocupa el primer lugar en las listas de los superordenadores más potentes en la actualidad, con un total de 80.000 procesadores de los modelos Intel Xeon Ivy Bridge y Xeon Phi, y cerda de 3.120.000 núcleos. 1.2.6. Estructura interna de un PC: Sus componentes observables. La disposición física de los diferentes componentes puede variar de un ordenador a otro, pero la organización lógica y la función de cada uno de ellos es siempre la misma para todos los ordenadores personales. Figura. Estructura interna de un PC Los elementos que están dentro de la unidad principal son básicamente los siguientes: - Fuente de alimentación - Placa base - Tarjetas - Unidades de disco Además, se pueden ver una serie de cables en el interior de la carcasa, que conectan unos con otros los elementos de un ordenador. Conectados a la unidad principal del PC se encuentran los periféricos. Fuente de alimentación La función de la fuente de alimentación es proporcionar la electricidad para que los componentes del ordenador puedan funcionar. Se trata de una caja metálica que contiene un transformador al que se conecta un cable que se enchufa a la red eléctrica. También alberga un pequeño ventilador, que tiene la misión de crear una corriente de aire que refrigere los componentes que se encuentran en el interior de la unidad. Conviene, por lo tanto, mantener bien aireada la zona posterior de la fuente para evitar que el equipo se caliente de más. La fuente de alimentación toma los 220 voltios que proporciona la red eléctrica y convierte en un valor menor (5, 12,... voltios), que son con los que funcionan los circuitos que componen el ordenador. La capacidad o potencia de la fuente de alimentación limita el número de elementos que se pueden instalar en el ordenador. Los ordenadores actuales vienen con fuentes de alimentación capaces de dar una potencia de unos 350-400 vatios. Figura. Fuente de alimentación Placa base La placa base es el componente principal del interior de un ordenador. Es fundamental dentro del sistema, ya que a ella se conectan todos los dispositivos de memoria, microprocesador, los puertos, las tarjetas de expansión, etc. Sobre la placa base y en posición perpendicular a ella, están las tarjetas de expansión: de vídeo, controladoras de las unidades de disco, etc. Los componentes más importantes que se conectan a la placa base son: el procesador, las ranuras de expansión, el chipset, la memoria RAM, la memoria caché, la memoria ROM-BIOS y la pila. Figura. Placa base  El procesador La unidad central de proceso o procesador es el núcleo principal del ordenador ya que realiza la parte más importante del trabajo de este. Es el elemento responsable de coordinar todas las acciones del ordenador: lee e interpreta los datos, realiza cálculos, obtiene resultados y los guarda en la memoria principal. En los ordenadores actuales, la CPU constituye el microprocesador. Es el elemento que realiza los cálculos necesarios para hacer funcionar los programas. Por este motivo, cuanto más rápido se realicen estos cálculos, más rápidamente se ejecutarán los programas. La velocidad con la que funcionan los microprocesadores se mide en hertzios (MHz, GHz, etc.). Los primeros ordenadores personales utilizaban los microprocesadores 8086 de Intel. En los modelos posteriores, y más rápidos, se fueron utilizando procesadores cada vez más potentes de la familia Intel, como son los 386 y 486, y los Intel Pentium, hasta llegar a los AMD64 e Intel Core actuales. La memoria RAM La memoria principal es el componente más importante del ordenador junto con el procesador. Los ordenadores la necesitan para trabajar y, cuanta más tengan, más rápido funcionarán. Todos los ordenadores tienen dos tipos de memoria: la ROM y la RAM. La RAM almacena datos e instrucciones mientras el ordenador está encendido, pero pierde su contenido cuando se apaga (volátil). Cuanto mayor sea la memoria del ordenador, mayor número de programas podrán funcionar al mismo tiempo. Hoy en día los ordenadores tienen alrededor de 2GB de RAM (512 MB, 1 GB, 4GB, etc.). Figura 3.5. Memoria La memoria Caché Se trata de un tipo de memoria especial más rápida que la memoria RAM. En ella se almacenan los datos e instrucciones más utilizados. Cuando se necesita algún dato, primero se trata de localizar en la memoria caché y sólo, si no se encuentran allí, se buscan en la memoria RAM. La memoria ROM – BIOS La memoria ROM es una memoria que no se puede borrar (esto es, sólo de lectura) en la que se encuentran los pequeños programas que el procesador necesita cada vez que arranca el ordenador. Al ser de sólo lectura no se pierde su contenido, ni siquiera después de desconectar el ordenador. En los ordenadores personales, la ROM contiene un elemento fundamental: la BIOS (Basic Input/Output System: sistema básico de entrada/salida). La BIOS es un conjunto de programas (rutinas) que coordinan las actividades de los diferentes componentes del hardware conectados a un PC y comprueban su estado. La ROM-BIOS, en que está la BIOS, es una memoria ROM en la que están las rutinas básicas como el proceso necesario para el arranque, los mensajes de errores básicos, etc. La ROM-BIOS se compone de un chip de tamaño medio situado en la placa base. La memoria BIOS suele ser de tipo EPROM (Erasable Programable Read Only Memory). En condiciones normales sólo se puede leer el contenido de esta memoria ROM-BIOS, aunque, si se abriera, se podría borrar mediante rayos ultravioleta y, después, grabar sobre ella y volver a programar la BIOS. En principio, la información contenida en la ROM-BIOS fue grabada en algún momento por el propio fabricante de la placa base, pues el contenido de dicha memoria está íntimamente relacionado con la placa. La memoria CMOS En los primeros ordenadores PCs, a través de la posición de unos interruptores, la BIOS conocía cuales eran los componentes conectados al sistema. A partir de los ordenadores que incorporan los 286 de Intel, dejan de existir estos interruptores y, en su lugar, surge la denominada memoria CMOS. La CMOS es una memoria especial que guarda la configuración del ordenador, esto es, el número de componentes y opciones que tiene instalado (como el número y tipo de unidades de disco duro y de disquetes, la cantidad de memoria RAM etc.). Se trata de una memoria de bajo consumo, por lo que necesita muy poca energía para funcionar. Para indicar al sistema que se cambió la configuración, o que se acrecentaron nuevos elementos al ordenador, se debe modificar la CMOS mediante el programa SETUP. El SETUP es un pequeño programa que se encuentra dentro de la propia ROMBIOS que tiene la misión de poder modificar los datos almacenados en la memoria CMOS: Pulsando la tecla DEL (Supr) se entra en el SETUP, en el que es posible cambiar muchas de las opciones del ordenador. Las características de este programa y las alternativas que incluya dependerán del tipo de memoria ROM-BIOS instalada. Actualmente, la mayor parte de las actualizaciones de la CMOS se hacen automáticamente. La pila La memoria CMOS pierde sus datos si no recibe alimentación, por lo que las placas base traen una pila o batería que tiene la misión de proporcionar la energía necesaria para que esta memoria pueda mantener los datos cuando el ordenador está apagado. De esta forma, el ordenador mantiene su configuración incluso cuando no está trabajando. Las ranuras de expansión Se denominan también slots, en ellas se conectan las tarjetas de ampliación del sistema, que sirven para comunicar el ordenador con el exterior. Se trata de conexiones, también llamadas zócalos, soldadas a la placa base, en que se insieren las tarjetas de expansión. Las ranuras de expansión permiten ampliar las capacidades del ordenador mediante a instalación de nuevas tarjetas. Existen tres tipos básicos: - La AGP, para las tarjetas gráficas. - La PCI, que se utiliza para el resto de las tarjetas.  - La ISA, ranuras de expansión antiguas, más lentas que las PCI y las AGP. El chipset La placa base contiene, además del microprocesador y de la memoria, los chips controladores y otros dispositivos que permiten relacionar unos elementos del PC con otros. Para controlar las principales funciones de la placa base se utilizan un conjunto de chips denominados chipset. Las tarjetas adaptadoras También llamadas tarjetas de expansión, se conectan en las ranuras o slots de expansión de la placa base con el fin de ampliar sus prestaciones. Se puede encontrar una gran variedad de tarjetas adaptadoras, tantas como funciones nuevas se desee que desempeñe el ordenador. Entre ellas están: - Tarjeta controladora de vídeo o tarjeta gráfica. Permite la visualización de gráficos en la pantalla del ordenador. - Tarjeta de sonido. Para poder escuchar sonidos y música mediante el ordenador. - Tarjeta de red. Capaz de conectar el ordenador a una red de ordenadores. - Tarjeta de módem. Permite comunicar unos ordenadores con otros utilizando la línea telefónica. Estas tarjetas son las de los modems internos pues los externos se conectan directamente al puerto serie o al puerto USB. Figura 3.6. Módem Interno Puertos de comunicaciones Figura 3.7. Puertos de comunicaciones Son vías de comunicación de los ordenadores, entre ellos o con cualquier otra máquina. Existen varios tipos; a continuación, se describen los más habituales. - Paralelo o Centronics (hembra de 25 patillas): el puerto paralelo se pueden definir como aquel en que los bits circulan simultáneamente por cables separados. Si se  establece como unidad de transmisión o byte, serán necesarias 8 líneas distintas para establecer la comunicación, más alguna otra de control del dispositivo. Aunque a través de este tipo de puertos es posible la comunicación bidireccional, no todos los ordenadores están preparados para esto. Es, pues, un puerto algo desaprovechado, empleándose casi exclusivamente para el envío de datos a las impresoras. - Serie o RS-232 (macho 9 patillas): si en la comunicación en paralelo los datos circulan byte a byte, en la comunicación en serie se transmiten bit a bit, uno después del otro por el mismo cable. El puerto serie sirve para comunicarse con cualquiera aparato que tenga otro puerto del mismo tipo: otro ordenador, un módem externo, lectoras ópticas, etc. - PS/2: Inventado por IBM para los ratones y que también se usa en teclados. - USB (Universal Serial Bus): los puertos serie y paralelo fueron quedando pequeños para hacer frente a las necesidades de los nuevos equipos, al existir serias limitaciones en cuanto a la cantidad de dispositivos que se pueden conectar y generarse problemas de configuración. Existen, además, una gran variedad de conectores para cada dispositivo, todos diferentes. Para solventar todos estos problemas se diseñó un nuevo estándar, el USB. Algunos de los dispositivos que pueden conectarse mediante USB son, por ejemplo, teclados, monitores, ratones, impresoras, módems, escáneres, etc. El USB emplea la transmisión de datos en serie como en el puerto serie tradicional más, gracias a las mejoras tecnológicas, es capaz de alcanzar velocidades mucho mayores. El USB presenta ventajas, como por ejemplo es totalmente Plug & Play (enchufar y funcionar, esto es, no necesita configuración por software), y presenta una autoconfiguración efectiva, que evita al usuario cualquier complicación al respecto. Así mismo, permite conectar dispositivos en caliente (o lo que es lo mismo, con el ordenador encendido) que son reconocidos instantáneamente sin tener que rearrancar el equipo. La alimentación para dispositivos de bajo consumo es suministrada por el mismo cable de datos, de forma que dispositivos como los modems no necesitan alimentación extra, aunque las impresoras siguen necesitando un cable de alimentación independiente. Figura 3.8. Conector USB - RJ-11 y RJ-45: conexiones para el cable del modem y de red, respectivamente. En el módem que aparece en la Figura 3.6 se pueden ver los conectores RJ-11. Unidades de almacenamiento Se pueden considerar también como elementos de entrada/salida, pero con la peculiaridad de que sirven para las dos cosas, tanto para almacenar información que sirva de entrada, como para recoger las salidas o resultados. Su función principal, no obstante, es la de guardar información de forma permanente para su recuperación periódica.  Su utilidad reside fundamentalmente en su bajo coste de almacenamiento, gran capacidad y seguridad, ya que, a diferencia del almacenamiento primario, los datos no se pierden al interrumpirse la corriente o, dicho de otra forma, son no volátiles. Una primera clasificación divide las unidades de disco en dos grupos: las unidades de almacenamiento secundario de acceso secuencial y las unidades de almacenamiento secundario de acceso directo o aleatorio. Para modificar o recuperar un dato dentro de una memoria de almacenamiento secundario de acceso secuencial hay que hacer pasar por la cabeza de lectura/escritura todo el conjunto de datos que hubieran sido almacenados previamente en la misma. La más conocida de estas unidades de almacenamiento es la unidad de cinta magnética. Puede funcionar como dispositivo de entrada o como dispositivo de salida, pero no como ambas cosas simultáneamente. En la cinta, los datos se graban en pistas paralelas a lo largo de la misma, formando bloques. Este método de almacenamiento se llama representación en paralelo. Las unidades de cinta se clasifican según su densidad de grabación y su velocidad media de transmisión. Las cintas suelen tener una gran capacidad y bajo coste (alrededor de 8 GB), aunque su tiempo de acceso es muy elevado (30 segundos). Por el contrario, cuando el orden de las modificaciones no es conocido de antemano, es más útil un dispositivo de acceso directo o aleatorio. Las memorias de acceso directo están direccionadas a través de un procedimiento de retícula bidimensional, por lo que se puede recuperar o modificar cada dato de forma independiente y directa en lugar de la memoria en que se encuentre. Los dispositivos más conocidos son los que se describen a continuación: Discos magnéticos En estos dispositivos la lectura/escritura de la información se hace por medio de la manipulación de partículas magnéticas presentes en la superficie del medio. En el caso de la grabación de datos, la cabeza de lectura/escritura genera un campo magnético que magnetiza las partículas positiva o negativamente, permitiendo así la representación de bits según la polaridad empleada. En el caso de la lectura, tiene lugar el proceso inverso. Cuando el campo magnético producido por la misma cabeza de lectura/escritura entra en contacto con las partículas magnéticas del medio, se verifica si estas son atraídas o no por dicho campo, determinándose, por lo tanto, su estado positivo o negativo. Algunos ejemplos de dispositivos de almacenamiento magnético son: - Disquetes o floppies: también conocidos como discos flexibles debido a que están construidos sobre material plástico están en la actualidad completamente en desuso por la aparición de nuevos dispositivos más manejables y de mucha más capacidad. - Unidades de disco duro: unidad de disco rígido, normalmente metálico. Puede ser, generalmente, de 2 ½ o 3 ¼ pulgadas, no es intercambiable y tiene una capacidad muy superior (1TB, 500 GB, 250 GB, etc.) y tiempo de acceso variable. - Discos duros removibles: contienen una o varias unidades de disco duro. - Los ZIP y los JAZZ: son dispositivos de almacenamiento masivo que se extendieron mucho en su tiempo debido a la excelente relación capacidad/precio. Son unidades muy parecidas a las disqueteras pero los discos que manejan tienen más capacidad para guardar información. Los ZIP admiten hasta 750 MB y los JAZZ hasta cerca de 3 GB. La ventaja fundamental, derivada del carácter magnético de la tecnología empleada en su fabricación, es que permiten la reescritura inmediata.  Cualquier unidad de disco tiene la ventaja de poder funcionar simultáneamente como unidad de entrada y de salida en un mismo proceso. La organización de la información en el disco, a diferencia de la cinta, se realiza en una serie de pistas de grabación o círculos concéntricos. Los datos se registran en serie en lugar de en paralelo, y existe una cabeza de lectura-escritura por superficie de grabación. Figura 3.9. Interior de un disco duro Figura 3.10. Unidad ZIP Los disquetes y algunos discos duros utilizan, además, una organización por sectores. El número de pista y de sector localiza cualquier dirección en la superficie del disco y, así, se reduce el tiempo de acceso. El número de sectores depende de la calidad de disco y del software que utilice el ordenador. En los disquetes, esta sectorización no es física, sino que se hace por programa (por software), esto es, la información sobre la situación de los sectores y sobre el contenido del disquete (denominado directorio) se graba en el propio disco, en forma magnética, haciendo lo que se denomina un “formateado” o sectorización del disco. Como ya dijimos, el tiempo de acceso es el tiempo que el procesador tarda en recuperar un dato cualquiera de la memoria de acceso directo. En todas las memorias secundarias aumenta al tener que depender de dispositivos mecánicos. El tiempo de acceso total se mide en términos de milisegundos. Discos ópticos Los dispositivos de almacenamiento ópticos son ampliamente utilizados para la grabación de información multimedia, así como para la instalación de programas en ordenadores. Los procedimientos de lectura/escritura en este tipo de unidades de almacenamiento se hace a través de tecnología láser. La lectura de datos se realiza por medio de un rayo láser, que es proyectado sobre la superficie del medio. En el proceso de grabación dicha superficie es "quemada" creando surcos microscópicos capaces de desviar la luz de láser en diferentes direcciones, lo que permite la representación de dígitos binarios. A continuación se describen los dispositivos ópticos más importantes: - CD-ROM (Compact Disk – Read Only Memory): el disco compacto de memoria de sólo lectura es el más difundido de los soportes ópticos, con capacidades de almacenamiento que van desde 650 MB hasta 1 GB. Existen otro tipo de CDs que se pueden grabar: los CD-R, que sólo se pueden grabar una vez, y los CD-RW, que se pueden reescribir hasta 1000 veces. La velocidad de la grabadora se indica mediante el término grabación x regrabación x lectura. Por ejemplo, una unidad CD-R 6x4x6 podría grabar datos a una velocidad máxima de 4x y leerlos a una velocidad máxima de 6x. Para obtener la velocidad real se aplica la equivalencia 1x = 150 KB/sg. Quizás, el único problema que plantean estas unidades es que el proceso de grabación no es rápido y la modificación de algo que está guardado no es posible (es necesario eliminar el contenido para escribir nuevamente el disco, o lo que es lo mismo, no permite reescritura directa). - DVD (Disco Digital de Vídeo o Versátil): tiene 12 centímetros de diámetro como el CD y presenta una altísima capacidad de almacenamiento, entre 4 y 17 GB. A diferencia con el CD-ROM está en la estructura interna del DVD. Este dispositivo tiene un número mayor de surcos o pistas concentrícas en cada unidad de superficie. También a la hora de escribir y leer el DVD, se necesita una unidad grabadora y lectora con un sensor y un cabezal láser mucho más sensibles y sofisticados. - Magneto-ópticos (MO): utilizan rayos láser para escribir y leer los datos sobre el disco. Pueden ser grabados y borrados por el usuario utilizando una tecnología mixta magneto-óptica. Normalmente, su tamaño suele ser de 3 ½ y su capacidad de almacenamiento desde 230 MB hasta varios GBs, en función del dispositivo de lectura/escritura que posea. Dispositivos de estado sólido También conocidos como SSDs, son los más recientes. Compuestos únicamente de circuitos electrónicos, se caracterizan por el hecho de que carecen de partes móviles (como es el caso de los platos giratorios magnéticos y cabezas de lectura/escritura que se encuentran en los discos duros convencionales), lo que permite reducir de manera drástica los tiempos de acceso y latencia. También por eso, su coste es mucho más elevado. La grabación de información en este tipo de dispositivos se hace a través de los propios materiales usados en la fabricación de los chips de memoria (típicamente memorias NAND flash no volátiles) que almacenan la información. Las unidades de almacenamiento de estado sólido se pueden encontrar en pen drives, tarjetas de memoria para cámaras digitales, y cada vez más en ordenadores portátiles que utilizan memorias sólidas como dispositivo de almacenamiento principal en sustitución de los discos duros magnéticos. 1.2.7. Los periféricos Un periférico es un dispositivo que permite que el ordenador se comunique con el contorno para obtener, almacenar o transmitir datos. Desde el punto de vista del flujo de datos se distinguen tres tipos:  - De Entrada: La información va desde el dispositivo hasta la unidad central. Introducen en el ordenador los datos que posteriormente serán tratados por este. Son dispositivos de entrada: el teclado, el escáner, un lector de códigos de barras, etc. - De salida: En ellos la información se dirige de la unidad central al dispositivo externo. Se encargan de transmitir información al usuario o a otros ordenadores. Por ejemplo, la impresora, la pantalla, el plotter, etc. - De entrada/salida: se utilizan como medio de comunicación en ambos sentidos. Son ejemplos de periféricos de entrada/salida los modems, las pantallas táctiles, etc. El teclado Es el periférico que sirve para introducir datos y órdenes, controlar el software y desplazarse por la pantalla. En el teclado podemos identificar varias zonas: un área alfabética, una numérica, una fila de teclas de función y unas teclas de desplazamiento. El ratón El ratón es un dispositivo que simplifica el manejo de muchos programas, en la actualidad, la mayoría. Con el se controla el movimiento de un cursor que, normalmente, es una pequeña flecha, y permite señalar las opciones que se desea activar o desactivar dentro de los programas. El funcionamiento del ratón está controlado por su propio software. Este se ejecuta al encender el ordenador y permite configurar ciertas características de su funcionamiento y del puntero que se presenta en la pantalla. Además de los ratones clásicos, existen ratones inalámbricos, ratones de bola (trackballs), en los que el movimiento del apuntador se realiza al manipular una pequeña bola, y pantallas táctiles, muy difundidas en los ordenadores portátiles. En estos últimos, el desplazamiento del cursor está controlado por medio de una pequeña superficie sensible al tacto. La impresora Las características principales de una impresora son: - Resolución: se corresponde con un número de puntos que la impresora es capaz de imprimir en una pulgada. Se representa como ppp (puntos por pulgada), y cuanto mayor sea, mayor será la calidad de impresión. Por ejemplo: 600x300 ppp. - Velocidad: se mide por el número de páginas completas en blanco y negro que es capaz de imprimir en un minuto y se representa en ppm. En algunas impresoras, la velocidad se mide en caracteres impresos por segundo (cps). - Memoria interna: también denominada buffer, es la memoria en que se almacena temporalmente la información recibida de la unidad central.  Existen en el mercado tres tipos básicos de impresoras: - Matriciales: imprimen por medio de una matriz rectangular formada por agujas, que son proyectadas hasta una cinta de nylon empapada en tinta que choca con el papel y deja impreso el carácter. Debido al sistema de impresión que utilizan, se llaman también impresoras de agujas. El número de agujas (variable, de 9 a 24) determina la calidad de impresión. Permiten el uso de papel multicopia. - Inyección de tinta: utilizan pequeños depósitos de tinta que se proyecta por multitud de pequeños inyectores que disparan pequeñas gotas sobre el papel, en que quedan fijadas. Este tipo de impresora utiliza un depósito para la tinta negra y otro formado por tres depósitos con tres colores básicos (rojo, amarillo y azul). La mezcla diferencial de estos tres tipos de tinta da lugar a cientos de colores diferentes. El depósito de tinta negra está separado de los de color debido a que el gasto de estos tipos de tinta se produce a diferente velocidad. El bajo coste de estas impresoras y la alta calidad de impresión que ofrecen, hacen posible que su utilización sea muy común. - Láser: la impresión se realiza por medio de una lámpara láser que marca zonas del papel en las que posteriormente se adhiere un polvo de tinta que constitúye el tóner. Por lo general, imprimen en blanco y negro, aunque también existen impresoras láser de color. Son rápidas, silenciosas y dan gran calidad, aunque también son caras. El monitor El monitor es uno de los periféricos más importantes del equipo, ya que es el encargado de mostrar la información y los resultados del trabajo realizado con el ordenador. De su calidad depende que se puedan ver fotos con mayor o menor definición, que se puedan ver secuencias de vídeo, que los colores mostrados sean o no reales, o, más importante aún, que la vista sufra lo menos posible durante el tiempo que se esté mirando al monitor. El monitor de un ordenador es la pantalla de televisión, aunque son parecidos (comparten el mecanismo interno de funcionamiento básico), funcionan de manera diferente, ya que las señales que reciben e interpretan son muy distintas, así como la forma de presentarlas. Para valorar la calidad de un monitor hay que analizar varias características: - Tamaño: El tamaño de un monitor mide la distancia de la diagonal de su pantalla y viene expresado en pulgadas. Una pulgada (1”) equivale a 2’54 cm. Hoy en día la mayoría de los monitores son de 17 pulgadas, aunque también se comercializan de otros tamaños como los de 19, de 21, de 24, etc. - Resolución: La pantalla de un monitor está compuesta por una serie de filas y columnas de puntos que dan como resultado una superficie cuadriculada. Cada uno de esos puntos presentes en la pantalla se denomina píxel. Según como se iluminen los píxeles, darán lugar a las imágenes. El número de filas y de columnas de una pantalla determina la cantidad de píxeles y, por lo tanto, la calidad de la imagen. A este número de píxeles se le llama resolución, y se expresa como el producto del número de píxeles que forman las columnas por el que forman las filas. Por ejemplo, un monitor con una resolución de 800x600 tiene una pantalla formada por 800 columnas y 600 filas, que hacen un total de 480.000 píxeles para formar cada  imagen. Actualmente los monitores presentan resoluciones de 1024x768, 1280x1024, 1600x1200, etc. Podemos decir que, hoy en día, la práctica totalidad de los monitores son pantallas planas, en las que ya desapareció el antiguo tubo de rayos catódicos y se utilizan otras tecnologías. Así, en los ordenadores portátiles las imágenes se muestran en una pantalla de cristal líquido (LCD), con una tecnología que permite una calidad de imagen muy similar a la de los grandes monitores. Otra tecnología, la TFT, permite una mejor visión desde los laterales (aspecto en el que fallaban las pantallas de cristal líquido). Existen también pantallas que no sólo muestran información, sino que son capaces de transmitir órdenes o datos a la unidad central. Se trata de pantallas táctiles en las que, tocando sobre ciertas zonas de su superficie, se seleccionan determinadas opciones (por lo tanto, unidades de E/S). - Frecuencia de refresco: Es el número de veces que se refresca la imagen por segundo. La frecuencia de refresco está proporcionalmente ligada a la estabilidad de la imagen y, por lo tanto, al descanso y comodidad de nuestra vista. Nunca deberíamos escoger valores por debajo de los 85 Hz en modos de 1024x768 puntos, aunque valores óptimos serían de 90 Hz, que sería lo mínimo exigible en resoluciones menores. En resoluciones mayores, seguramente alcancen frecuencias más bajas. El escáner Es un dispositivo que convierte las impresiones en papel en código digital. Transforma una impresión, bien sea de una fotografía o de un texto, en un conjunto de bits (bitmap). De tratarse de un texto, y en el caso de querer reconocer esos caracteres, debemos utilizar un programa denominado OCR (Optical Character Recognition) o reconocimiento óptico de caracteres que pasará esa imagen, como mínimo, al código ASCII.