TEMA 1. COMPONENTES Y DISPOSITIVOS HARDWARE PDF

Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware TEMA 1. COMPONENTES Y DISPOSITIVOS HARDWARE.................................................. 5 1.1. Sistema Informático. Definición de informática.............

Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware TEMA 1. COMPONENTES Y DISPOSITIVOS HARDWARE.................................................. 5 1.1. Sistema Informático. Definición de informática........................................................... 5 1.2. Hardware. Definición. (Bonilla)....................................................................................6 1.2.1. El microprocesador.............................................................................................6 1.2.2. Los periféricos.................................................................................................... 6 1.2.3. Los buses........................................................................................................... 6 1.3. Software. Definición. (Cabrera)................................................................................... 7 1.3.1. Tipos de software............................................................................................... 7 1.3.2. Licencias de software.(Cano).............................................................................7 Las licencias de software son acuerdos legales que determinan cómo se puede usar, modificar, compartir y distribuir un programa de software. Cuando compramos o descargamos un software, en realidad no estamos adquiriendo el programa en sí, sino una licencia que nos otorga ciertos derechos sobre su uso. Cada tipo de licencia establece qué está permitido hacer con el software y qué restricciones existen.......................................................................................................................... 7 1.4. Arquitectura Von Neumann. Elementos funcionales de un Sistema Informático. (Cortés y Delgado) revisado y reestructurado..................................................................10 J1.4.1 Estructura de un Ordenador.................................................................................. 10 1.4.2. Composición de un Sistema Informático................................................................ 11 1.5. Placas Base. Definición. (Rodríguez y Ruíz)............................................................ 20 1.5.1. Factores de forma de la placa base................................................................. 20 1.5.2. cplaca base...................................................................................................... 23 1.5.3. Zócalos del microprocesador. (Eliche y Serrano).............................................30 SOCKET ZIF:........................................................................................................................30 1.5.4. Ranuras o zócalos de memoria........................................................................33 1.5.5. El chipset. (Valenzuela).................................................................................... 37 1.5.6. Componentes integrados de la placa base.(Fernández)................................. 41 1.5.7. BIOS. Tipos y características. NO LO HAS DESARROLLADO....................... 41 1.5.8. Ranuras de expansión y VRM.(Gayte y De la Chica)...................................... 48 1.5.9. Conectores internos: Tipos y características. Cables del panel frontal............50 1.5. 10. Conectores externos: Tipos y características.(Hernández)..........................50 1.5.11. Fuente de alimentación. Tipos y características. (Cruz).................................51 1.6. Cajas de ordenador. Tipos y características. (Hervás)............................................. 52 1.6.1. El sistema de refrigeración de las cajas...........................................................55 1.6.2. El sistema de refrigeración del microprocesador............................................. 56 El funcionamiento sería cíclico y de la siguiente forma:​ 1. El chip calienta un extremo del heatpipe, donde se encuentra el líquido.​ 2. El líquido se evapora y se expande ocupando todo el volumen del heatpipe.​ 3. Durante la expansión, al ir rozando las paredes va pasando el calor a las aletas y se enfría.​ 4. El gas comienza a condensar, se vuelve líquido y cae de nuevo. El proceso se repite.......................................................................................................................... 58 heat pipe.....................................................................................................................58 En el caso de los portátiles, por lo general cuentan con un ventilador situado cerca del procesador que se encarga de hacer circular aire por un sistema de canalización 2 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware de forma que este aire (ya caliente) se retire por una lateral (generalmente) al exterior. Además, algunas partes suelen refrigerarse a través de heat-pipes que comunican con la zona del ventilador........................................................................ 58 1.7. El Procesador. Definición. (Jiménez y de la Torre)....................................................59 1.7.1. Arquitectura interna del procesador. Tendencias actuales...............................60 1.7.3. Arquitectura de 32 y 64 bits.(Antonio y Oscar).................................................63 ¿Qué es una arquitectura de 32 o 64 bits?................................................................ 63 1.7.4. Microprocesadores más importantes de Intel y AMD. (Antonio y Oscar).........66 1.8. Memoria RAM. Definición. (León y Torres)............................................................... 70 1.8.1. Tipos de memorias RAM.................................................................................. 70 1.8.2. Módulos de memoria RAM. Tipos y características......................................... 76 1.1 DIMM (Dual Inline Memory Module)..............................................................76 1.2. SO-DIMM (Small Outline DIMM)................................................................... 76 1.3. RDIMM (Registered DIMM)........................................................................... 76 1.4. UDIMM (Unbuffered DIMM)...........................................................................77 1.5. LRDIMM (Load-Reduced DIMM)...................................................................77 Consideraciones Generales para Instalar RAM......................................................... 78 Errores Comunes a Evitar.......................................................................................... 79 1.8.3. Memoria caché, Memoria ROM, Memoria de vídeo, Memoria CMOS. (Lorenzo).................................................................................................................... 80 - Memoria caché...............................................................................................................80 1.8.4. Parámetros a tener en cuenta en las memorias.(Díaz y Ureña)..................... 84 Tecnología............................................................................................................... 84 Capacidad............................................................................................................... 85 Frecuencia o velocidad........................................................................................... 85 Transferencia de datos............................................................................................86 Timings (Latencias)................................................................................................. 86 Latencia Efectiva................................................................................................... 87 Voltaje..................................................................................................................... 87 Perfiles.................................................................................................................... 88 1.9. Discos duros. Definición. (Marín Montoro)................................................................ 88 1.9.1. Discos duros internos. Tipos y características................................................. 88 1.9.2. Discos duros externos. Tipos y características.(Marín Sánchez).....................90 1.10. Dispositivos de almacenamiento. (Martínez y Vázquez).........................................92 1.10. Dispositivos de almacenamiento.............................................................................92 Tipos:.......................................................................................................................94 Disco duro en un equipo de sobremesa................................................................. 94 Disco duro en un equipo portátil............................................................................. 95 1.10.2 Discos duros ATA/IDE o PATA.........................................................................95 Unidades de almacenamiento externas USB.............................................................99 1.10.7. Otros dispositivos de almacenamiento actuales existentes en el mercado.Tipos y características...............................................................................100 Unidades Flash USB............................................................................................. 100 1.11. Dispositivos Periféricos. Definición. (Medel)......................................................... 101 3 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware 1.11.1. Periféricos de Entrada.Tipos y características............................................. 102 Teclado..................................................................................................................... 102 Ratón........................................................................................................................ 102 Escáner.................................................................................................................... 102 1.11.2. Periféricos de Salida.Tipos y características. (Montiel)................................ 103 1.11.3. Periféricos de Almacenamiento. Tipos y características. (Peragón)............ 103 1. Explicación de los periféricos y el almacenamiento.................................................. 105 Más sobre estos periféricos de almacenamiento.................................................................107 1. Discos Duros (HDD)...................................................................................................107 2. Unidades de Estado Sólido (SSD)............................................................................. 107 3. Discos Duros Externos...............................................................................................107 4. Unidades Flash USB.................................................................................................. 108 5. Tarjetas de Memoria...................................................................................................108 6. Almacenamiento en la Nube...................................................................................... 108 7. RAID (Redundant Array of Independent Disks)......................................................... 108 8. Almacenamiento en Red (NAS)................................................................................. 109 1.11.4. Periféricos de Comunicación.Tipos y características. (Pérez)......................110 Periféricos de comunicación............................................................................................ 110 Clasificación de los periféricos de comunicación..................................................... 110 Periféricos de Entrada.........................................................................................111 Periféricos de Salida...........................................................................................112 Periféricos de Entrada/Salida (E/S).................................................................... 112 Tipos de comunicación............................................................................................. 113 Importancia de los periféricos de comunicación.......................................................115 Ejemplos de Periféricos de Comunicación............................................................... 116 Evolución y Tendencias............................................................................................ 117 Conclusión................................................................................................................ 117 1.12. Preguntas por apartados para evaluar el tema..................................................... 118 4 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware TEMA 1. COMPONENTES Y DISPOSITIVOS HARDWARE 1.1. Sistema Informático. Definición de informática. Un sistema informático (SI) es un sistema que nos permite almacenar y procesar información mediante una serie de partes interrelacionadas, como son el hardware, el software y el personal. De hecho, estos son sus tres componentes fundamentales. La palabra informática proviene de la contracción de dos términos INFORmación autoMÁTICA, la Real Academia de la Lengua la define como “El conjunto de conocimientos científicos y técnicas que hacen posible el tratamiento automático de la información por medio de ordenadores”. 5 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware 1.2. Hardware. Definición. (Bonilla) Es toda la parte física y tangible de una computadora/ordenador. Es esencial para el funcionamiento de cualquier equipo informático, teniendo cada parte un trabajo importante. 1.2.1. El microprocesador. Un microprocesador es una parte esencial de la mayoría de los dispositivos electrónicos actuales. Explico sus características y funcionamiento aquí: ​ Descripción: Un microprocesador es un circuito integrado que alberga la CPU de un sistema informático. Es responsable de procesar datos y ejecutar instrucciones. ​ Principales funciones: Realizar las operaciones: Realiza operaciones lógicas y aritméticas. Control de dispositivos: Controla el funcionamiento de la memoria y los dispositivos de entrada/salida del sistema. Procesamiento de datos: procesa y modifica datos para realizar tareas específicas. Tipos: ​ Microprocesadores de 8 bits, 16 bits, 32 bits y 64 bits: Se clasifican según el tamaño de los datos que pueden procesar. ​ Microcontroladores: Integran un microprocesador con memoria y periféricos en un solo chip, usados comúnmente en dispositivos embebidos. 1.2.2. Los periféricos. Los periféricos son dispositivos electrónicos, unidades externas que se conectan a la computadora a través de los buses de entrada/salida. Una vez que el sistema los reconoce, los controla como parte de sí mismo. Hay una infinidad de tipos de periféricos, pero podemos clasificarlos por su función: ​ Unidades de entrada. ​ Unidades de salida. ​ Unidades de entrada/salida. ​ Unidades de almacenamiento externo 1.2.3. Los buses. Los circuitos eléctricos que conectan la CPU con el resto de las unidades para comunicarse entre sí se conocen como buses del sistema. Cada bus es un conjunto de cables o pistas de 6 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware un circuito integrado que permite la transmisión de información en paralelo entre las diferentes partes de la computadora. Hay tres clases distintas de buses según su uso o la necesidad para que se tengan en cuenta: ​ Bus de instrucción y datos. ​ Bus de control. ​ Bus de direcciones. 1.3. Software. Definición. (Cabrera) El software es la parte lógica del dispositivo, es el conjunto de programas y datos que permiten controlar el hardware, coordinando y controlando su funcionamiento. Está compuesto por dos partes, el software básico, que es el que se encarga de controlar el hardware y comunicar al usuario con el hardware de la máquina, y el software de aplicaciones es la parte que permite procesar la información de forma personalizada 1.3.1. Tipos de software. Existen 3 tipos de software, el software de sistema, de aplicación y de programación: El software de sistema administra los recursos del sistema, que son los programas y componentes que sirven de intermediarios entre el usuario y el hardware, como por ejemplo el sistema operativo, los controladores de dispositivos o el firmware. El software de aplicación es un software pensado para realizar tareas más específicas como por ejemplo un procesador de textos. El software de programación permite al usuario asistencia para escribir código y así crear software. 1.3.2. Licencias de software.(Cano) Las licencias de software son acuerdos legales que determinan cómo se puede usar, modificar, compartir y distribuir un programa de software. Cuando compramos o descargamos un software, en realidad no estamos adquiriendo el programa en sí, sino una licencia que nos otorga ciertos derechos sobre su uso. Cada tipo de licencia establece qué está permitido hacer con el software y qué restricciones existen. 7 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware Propósito de las licencias de software El objetivo principal de una licencia es proteger los derechos de autor del desarrollador o de la empresa que creó el software. Las licencias aseguran que el software no se use de manera indebida y ayudan a los desarrolladores a controlar cómo sus creaciones son distribuidas y utilizadas. Además, permiten definir el tipo de soporte, actualizaciones, y modificaciones que los usuarios pueden realizar sobre el software. Elementos personales de una licencia de software Licenciante→ El licenciante o proveedor-licenciante es aquel que provee el software más la licencia al licenciatario, la cual, le permitirá a este último tener ciertos derechos sobre el software. El rol de licenciante lo puede ejercer cualquiera de los siguientes actores: - Autor, Titular de los derechos de explotación, Distribuidor. Garantía de titularidad→ Es la garantía ofrecida por el licenciante o propietario, en la cual, asegura que cuenta con suficientes derechos de explotación sobre el software como para permitirle proveer una licencia al licenciatario. Licenciatario→ El licenciatario o usuario-licenciatario es aquella persona física o jurídica que se le permite ejercer el derecho de uso más algún otro derecho de explotación sobre un determinado software cumpliendo las condiciones establecidas por la licencia otorgada por el licenciante. - Usuario consumidor: persona natural que recibe una licencia de software otorgada por el licenciante, la cual, se encuentra en una posición desventajosa ante los términos y condiciones establecidas en ella. - Usuario profesional o empresa: persona natural o jurídica que recibe una licencia de software otorgada por el licenciante, la cual, se encuentra en igualdad de condiciones ante el licenciante para ejercer sus derechos y deberes ante los términos y condiciones establecidos en la licencia. Elementos objetivos de una licencia de software Plazo→ El plazo determina la duración en el tiempo durante la cual se mantienen vigentes los términos y condiciones establecidos en licencia. Las licencias sobre la base de sus plazos se pueden clasificar en: - Licencias con plazo específico. - Licencias de plazo indefinido. - Licencias sin plazo. Precio→ El precio determina el valor el cual debe ser pagado por el licenciatario al licenciante por el concepto de la cesión de derechos establecidos en la licencia. 8 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware Tipos de licencias Licencia Propietaria Descripción: Es la más restrictiva y permite al usuario utilizar el software, pero no modificarlo ni distribuirlo sin el permiso del propietario. Ejemplo: Microsoft Office o Adobe Photoshop. Licencia de Software Libre Descripción: Permite a los usuarios usar, modificar y distribuir el software libremente. A menudo se confunde con "gratuito", pero el término "libre" significa que respeta la libertad de los usuarios. Ejemplo: GNU/Linux o LibreOffice. Licencia de Código Abierto (Open Source) Descripción: Similar al software libre, permite acceso al código fuente y libertad para modificar y distribuir el software. La diferencia es que "código abierto" pone más énfasis en el desarrollo colaborativo que en la libertad de uso. Ejemplo: Mozilla Firefox o WordPress. Licencia GNU General Public License (GPL) Descripción: Es una licencia de software libre específica que garantiza que el software y sus versiones derivadas seguirán siendo libres. Ejemplo: El sistema operativo Linux. Licencia de Software Freemium Descripción: Es una combinación de software gratuito y de pago, donde el software básico es gratuito, pero se debe pagar para obtener funciones avanzadas. Ejemplo: Spotify o Dropbox. Licencia de Software de Dominio Público Descripción: El software está en dominio público y puede ser usado, modificado y distribuido sin restricciones. Ejemplo: Algún software académico o proyectos públicos. Licencia de Prueba (Trial) Descripción: Permite al usuario probar el software por un tiempo limitado, tras el cual debe adquirir una licencia de pago si quiere seguir usándolo. Ejemplo: Muchas versiones de prueba de software propietario como Microsoft Office. 9 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware 1.4. Arquitectura Von Neumann. Elementos funcionales de un Sistema Informático. (Cortés y Delgado) revisado y reestructurado J1.4.1 Estructura de un Ordenador En Arquitectura de Ordenadores un sistema informático se podría representar, en su forma más simple, mediante el siguiente esquema. En él aparecen representados los principales elementos hardware y cómo interactúan unos con otros. Obviamente con el paso de los años este esquema y su complejidad han evolucionado mucho y muy rápido, pero en esencia el funcionamiento sigue siendo el mismo. Simplemente cada componente ha sido mejorado en calidad, cantidad y velocidad. Desde los primeros ordenadores personales hasta lo que podemos encontrar hoy en día, se ha seguido de alguna manera la misma estructura, basada en lo que se conoce como Arquitectura Von Neumann (siguiente imagen). ARQUITECTURA DE VON NEUMANN Y SUS LIMITACIONES https://youtube.com/shorts/Il2ggGhBSE8?si=LqHSMmaylasJCW 10 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware Visto el esquema básico de un sistema informático, conviene diferenciar entre los siguientes términos: Hardware: Son todas las partes físicas y tangibles de un ordenador: elementos mecánicos, electrónicos, cables, tarjetas de expansión,... Software: Es el soporte lógico de un ordenador que hace que éste pueda funcionar. Lo que se conoce generalmente como aplicaciones, incluyendo en éstas al propio Sistema Operativo. Firmware: Se compone de una serie de instrucciones grabadas en un tipo de memoria para gestionar el nivel más bajo de funcionamiento de algún elemento de hardware. Puesto que se integra en la electrónica del dispositivo se dice que es a la vez hardware y software, y en cierta manera funciona como intermediario entre las órdenes que un dispositivo recibe y sus componentes electrónicos. El ejemplo más conocido de elemento firmware es la BIOS. 1.4.2. Composición de un Sistema Informático Tal y como se observa en el esquema anterior, un Sistema Informático está compuesto principalmente por los siguientes elementos: 11 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware Unidad Central de Proceso (CPU) que es el elemento que procesa las instrucciones y los datos y coordina en gran medida el resto del hardware para el correcto funcionamiento de todo el sistema. La Memoria está formada por todos los elementos hardware que permiten que un sistema almacene información, ya sea de forma volátil o permanente. Los buses son los elementos que permiten que las diferentes partes del sistema estén conectadas y se comuniquen entre sí. Las tarjetas de expansión son aquellos elementos que permiten extender la funcionalidad básica o inicial de cualquier sistema informático. Con el paso del tiempo,algunos de estos elementos considerados como tarjetas de expansión se han hecho tan imprescindibles que podrían dejar de considerarse como tal. ¿Qué dispositivos se pueden considerar tarjetas de expansión? La Unidad Central de Proceso ​ La CPU, también conocida como procesador, es el elemento hardware encargado de leer y ejecutar las instrucciones del programa que se encuentre en ejecución en cada momento. Es uno de los componentes principales de cualquier sistema informático y en gran medida determina la capacidad de procesamiento de éste, aunque con cierta dependencia del resto de elementos que componen el sistema. Su velocidad (frecuencia) se mide en Hercios (actualmente en Ghz) que es la forma de expresar cuántos ciclos de ejecución es capaz de ejecutar en un segundo. Si simplificamos diríamos que cuanta más frecuencia de procesador mayor procesamiento, pero al referirse al número de ciclos deberemos saber qué es capaz de hacer un procesador determinado en cada ciclo. Si tenemos en cuenta eso y nos fijamos en la tendencia actual, se ha llegado incluso a reducir la frecuencia en procesadores que en la práctica son mucho más potentes que otros anteriores. Esto se debe a que internamente evolucionan también en otros aspectos como pueden ser el número de cores, la memoria caché integrada en el mismo, la complejidad de su estructura y otros aspectos que finalmente cobran tanta importancia como la frecuencia. COMO SABER LA VELOCIDAD DE MI PROCESADOR WINDOWS 11 En la siguiente imagen se representa el esquema de uno de los últimos procesadores de Intel, el Intel Core i7, caracterizado por sus cuatro cores o núcleos y cada uno de ellos con acceso a una zona de caché. 12 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware También es importante tener en cuenta que, dada la estructura que se ha comentado al inicio de este punto, se produce lo que se conoce como cuello de botella por el que elementos muy rápidos deben esperar a elementos muy lentos, de manera que la velocidad del conjunto vendrá determinada siempre por el elemento más lento. De esa manera, si disponemos de una CPU muy potente pero el resto de componentes no lo son, no estaremos aprovechando todo el rendimiento que esa CPU nos pueda proporcionar. Actualmente, ¿Cuál es el mayor cuello de botella en un equipo informático? https://www.pccomponentes.com/cuello-de-botella-de-un-pc La Memoria La situación ideal en cualquier equipo informático es la de una única memoria de capacidad infinita, rápida, no volátil y de un coste muy bajo. Puesto que en la realidad no existen esas memorias, se hace uso de lo que se conoce como jerarquía de memoria. 13 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware Para entender el concepto de jerarquía de memoria hay que tener en cuenta, tal y como se muestra en el gráfico anterior, que la memoria incrementa el coste cuánto más rápida y más capacidad tiene de tal manera que no es viable fabricar un ordenador con gran capacidad de memoria más rápida. También hay que tener en cuenta que cuanto mayor es la capacidad de la memoria, más difícil será conseguir que ésta sea rápida. Así, cualquier equipo actual posee una cierta cantidad de varios niveles de memoria, empezando por una memoria muy rápida, de pequeña capacidad y de un coste muy elevado, para terminar con una memoria muy lenta, de gran capacidad y de un coste muy bajo, pasando por varios tipos de memoria de características y prestaciones intermedias. Así, actualmente podemos distinguir entre cuatro tipos de memoria: Registros de la CPU: De muy pequeña capacidad pero muy rápida. La componen los registros internos del procesador (unos pocos registros) Memoria caché (L1, L2): Actualmente cobra más importancia en la fabricación de los procesadores y alcanza tamaños de unos pocos MBytes. Más lenta que los registros de la CPU y mucho más rápida que la memoria principal, aunque de tamaño mucho más pequeño que ésta. Memoria Principal: También conocida como memoria RAM con más capacidad cada día. Memoria Secundaria: Lo que se conoce popularmente como el disco duro, puede ser cualquier soporte donde se guarde información. Registros de la CPU Los registros de la CPU son el primer nivel en la jerarquía de memoria. Es la memoria más rápida pero también la de menor capacidad. La forman una serie de registros 14 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware internos del procesador que funcionan como memorias muy rápidas donde se almacenan los datos con los que se va a operar en cada momento. El tamaño de estos registros determina el tamaño de los datos con los que es capaz de operar el procesador. Así, los procesadores actuales operan ya con registros de 64 bits frente a los registros de 32 bits con los que se llevaba trabajando mucho tiempo. Así, se habla de arquitecturas de 32 bits (x86) ó arquitecturas de 64 bits (amd64,x86_64). El tamaño de los registros dependerá de la arquitectura que implemente un procesador determinado. Por ejemplo, hoy en día todos los nuevos procesadores ya implementan arquitecturas de 64 bits por lo que operan con tamaños de datos más grandes y son capaces de realizar operaciones más grandes en el mismo intervalo de tiempo que las arquitecturas de 32 bits. Caché La memoria caché es una memoria de alta velocidad y pequeña capacidad (más lenta que los registros de la CPU pero de mucha más capacidad que éstos). Su utilidad es la de almacenar los datos e instrucciones más utilizados por los programas, puesto que por norma general se tiende a acceder en gran medida a los mismos datos e instrucciones una y otra vez. De esta manera, se evita que el ordenador deba acceder a memoria RAM, que es mucho más lenta que esta memoria. Cada vez que el dato se encuentra en memoria caché se dice que se ha producido un acierto. Esa será entonces la medida a evaluar para saber si una memoria caché es buena. Otro aspecto que cabe destacar a la hora de tener en cuenta una memoria caché, es el nivel que ocupa ésta. En ese caso hablamos de memorias caché de nivel 1 (L1,integrada en el procesador), nivel 2 (L2) y nivel 3 (L3), en función de la distancia a la que se encuentran del procesador. De esa manera, cuanto más cerca del procesador más rápida 15 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware es pero también disminuye su capacidad. En la actualidad, la gran mayoría de procesadores disponen de una memoria caché L2 integrada ya en el procesador junto a una pequeña porción de caché L1 de unos pocos KBs y no se dispone de memoria de nivel 3. ¿Es importante esta memoria caché, de unos pocos megas, en el rendimiento general del equipo? Memoria Principal La memoria principal, también conocida como memoria RAM, está directamente conectada a la CPU a través de un bus de direcciones y un bus de datos. Debe estar presente para que ésta funcione puesto que contendrá, en todo momento, los programas o procesos en ejecución y los datos con los que se opera. Es un tipo de memoria de lo que se conoce como acceso aleatorio, denominación que surge para diferenciarlas de las memorias de acceso secuencial, donde el acceso a un dato pasaba por acceder primero a todos los datos que estaban situados por delante de éste (cinta de datos). Con las memorias de acceso aleatorio es posible acceder directamente a cualquier dato, sin tener que pasar antes por ningún otro. Es una memoria de mucha más capacidad que la memoria caché pero bastante más lenta que ésta. Por el contrario, es mucho más rápida que la memoria secundaria, pero también de menor capacidad y de un coste superior. La memoria principal se puede ver como un conjunto de celdas donde cada una de estas celdas se identifica con una dirección diferente para que el procesador pueda direccionarlas. Así, como se ha comentado anteriormente son necesarios dos buses para comunicarse con la memoria principal: Bus de direcciones: Que permite direccionar o seleccionar qué celda de la memoria principal se leerá/escribirá en la siguiente operación. Dependiendo del tamaño de este bus de direcciones, el procesador podrá direccionar más o menos de esas celdas de memoria. Bus de datos: Que permite que el dato que se escribe/lee viaje de la CPU a la memoria principal. Dependiendo del tamaño de este bus, se permitirá transferir datos de mayor o menor tamaño al mismo tiempo ¿Cómo puedo saber si mi ordenador dispone de suficiente memoria RAM? Memoria Secundaria La memoria secundaria se caracteriza, principalmente, por ser de gran capacidad y no volátil. Cuando se habla de memoria secundaria se hace referencia al disco duro puesto que es el dispositivo más común que se utiliza como almacenamiento secundario y, hoy en día, se ha convertido en un elemento indispensable en un ordenador. 16 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware Por otro lado, y debido principalmente al encarecimiento de la memoria principal, existen algunos mecanismos muy extendidos que permiten al Sistema Operativo hacer funcionar la memoria secundaria (que es barata) como si fuera memoria principal. Es lo que se conoce como memoria virtual (swap) y ReadyBoost, que están muy relacionados con los elementos de memoria de un sistema. ¿Cómo podemos saber el uso de memoria virtual de nuestro Sistema Operativo? El Sistema de Entrada/Salida El Sistema de Entrada Salida (E/S) está compuesto por los elementos hardware que se encargan de realizar todas las operaciones de comunicación que los dispositivos periféricos establecen con la unidad central de proceso (CPU) de cualquier equipo informático. 17 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware Así, se conoce como Entrada a todas las operaciones en las que la CPU recibe señales y Salida son aquellas en las que la CPU emite señales a cualquiera de los componentes que forman el equipo. Por ejemplo, leer de un disco y utilizar el teclado o ratón serían operaciones de Entrada, mientras que el uso de los monitores o la impresora, serían operaciones de Salida. También nos podemos encontrar con operaciones de Entrada/Salida, que son aquellas que se dan en dispositivos que emiten ambos tipos de señales, entrada y salida, como pueden ser los módems o las tarjetas de red. Bus Se denomina bus, al conjunto de conexiones físicas (cables, placa de circuito impreso, etc.) que pueden compartirse con múltiples componentes de hardware para que se comuniquen entre sí. Es el elemento principal de cualquier operación E/S. En realidad, cada bus se puede dividir a su vez en tres subconjuntos: El bus de direcciones, (también conocido como bus de memoria) transporta las direcciones de memoria a las que el procesador desea acceder, para leer o escribir datos. Se trata de un bus unidireccional. El bus de datos transfiere tanto las instrucciones que provienen del procesador como las que se dirigen hacia él. Se trata de un bus bidireccional. El bus de control transporta las órdenes y las señales de sincronización que provienen de la unidad de control y viajan hacia los distintos componentes de hardware. Se trata de un bus bidireccional en la medida en que también transmite señales de respuesta del hardware. Dentro de un equipo más antiguo, se distinguen dos buses principales: El bus interno o de sistema (que también se conoce como bus frontal o FSB). El bus interno permite al procesador comunicarse con la memoria principal (la memoria RAM). El bus de expansión (llamado algunas veces bus de entrada/salida) permite a diversos componentes de la placa base (USB, puerto serial o paralelo, tarjetas insertadas en conectores PCI, discos duros, unidades de CD) comunicarse entre sí. Sin embargo, permite principalmente agregar nuevos dispositivos por medio de las ranuras de expansión que están a su vez conectadas al bus de entrada/salida. El conjunto de chips es el componente que envía datos entre los distintos buses del equipo para que todos los componentes que forman el equipo puedan a su vez comunicarse entre sí. Originalmente, el conjunto de chips estaba compuesto por un gran número de chips electrónicos, aunque destacan dos componentes: El Puente Norte (que también se conoce como controlador de memoria), se encarga de controlar las transferencias entre el procesador y la memoria RAM. Se encuentra ubicado físicamente cerca del procesador. 18 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware El Puente Sur (también denominado controlador de entrada/salida o controlador de expansión) administra las comunicaciones entre los distintos dispositivos periféricos de entrada-salida. Controlador Las unidades de E/S constan normalmente de un componente mecánico y un componente electrónico. El componente electrónico se denomina controlador del dispositivo o adaptador. En los ordenadores personales este componente suele adoptar la forma de una tarjeta de circuito impreso (tarjeta controladora) que puede insertarse en una ranura de expansión. El componente mecánico es el mismo dispositivo.weet6 Cómo se comunican los dispositivos con la CPU: Las interrupciones https://youtu.be/CVLCLpHYJxM Ya que un procesador no puede procesar simultáneamente varios trozos de información (procesa un trozo de información por vez), un programa que está siendo ejecutado puede, gracias a la petición de interrupción (IRQ), ser momentáneamente suspendido mientras se produce una interrupción. El programa interrumpido puede continuar ejecutándose luego. Video funcionamiento de un ordenador HASTA AQUÍ 19 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware 1.5. Placas Base. Definición. (Rodríguez y Ruíz) Enlace canva: https://www.canva.com/design/DAGWeHKNmRE/Xqk-x1yx9wYTllXHZw9CPg/edit?utm_cont ent=DAGWeHKNmRE&utm_campaign=designshare&utm_medium=link2&utm_source=shar ebutton Kahoot: Enviado por Correo Electrónico a 1.5.1. Factores de forma de la placa base. -​ Definición: Es una tarjeta de circuito impreso fundamental en un ordenador que conecta y coordina los componentes esenciales para su funcionamiento. Es el principal soporte físico y lógico que une todos los elementos, como el procesador, memoria RAM, disco duro, tarjeta gráfica, puertos USB, entre otros. -​ Factores de forma: Determina la forma de la placa base, la posición de los anclajes, la cantidad de conectores y las áreas donde se sitúan algunos de los componentes, como los conectores del ratón, teclado, etc Ejemplos: -​ ATX: Es el más común -​ Micro ATX: Ideal para sistemas compactos y de bajo consumo 20 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware 21 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware -​ Mini ITX: Es el más pequeño, se suele utilizar para servidor y estaciones de trabajo que sean más compactas -​ E-ATX: Se utiliza para sistemas de alto rendimiento y expansiones como servidores, es más grande que el ATX 22 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware 1.5.2. cplaca base. La placa base está fabricada sobre un soporte con una serie de circuitos impresos (como resistencias, condensadores) así como una serie de circuitos integrados en los que destacan el Chipset, la BIOS, etc… Los componentes principales de una placa base son: 23 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware https://www.cerebriti.com/juegos-de-tecnologia/partes-de-una-placa-base-amg https://www.cerebriti.com/juegos-de-tecnologia/placa-base-iker-calvo-fuentes ​ CPU SOCKET: Es el lugar donde el procesador (CPU). Es el “cerebro” del equipo y realiza la mayoría de las tareas de procesamiento. ​ 24 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware ​ Ranuras RAM: Son las ranuras donde se instalan las memorias RAM, que almacenan temporalmente los datos y programas que se están usando. ​ Ranuras PCIe: Son ranuras de expansión, como tarjetas gráficas o de sonido, que amplían las capacidades del equipo. Y ofrece mucha mayor velocidad y rendimiento a diferencia del PCI tradicional, usa enlaces seriales en lugar de autobuses paralelos, lo que permite una transmisión de datos más rápida. 25 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware ​ Ranuras PCI: Son ranuras de expansión, como tarjetas gráficas o de sonido, que amplían las capacidades del equipo. Tienen una velocidad más baja y un ancho de banda limitado, lo que lo hizo obsoleto frente a las nuevas tecnologías. ​ Conectores SATA: Se utilizan para conectar discos duros, SSD y unidades ópticas al sistema. ​ Conectores de alimentación: Proporcionan energía a la placa base y a los componentes conectados, como el procesador y la RAM. Hay distintos tipos: ❖​ Conector ATX: Le da energía a la placa base directamente. 26 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware ❖​ Conector de alimentación: Le da energía a la fuente de alimentación ​ Cabeceras USB: Son conectores internos que permiten agregar puertos USB adicionales al ordenador. 27 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware ​ Chipset (puente sur): Manejan algunas funciones como la gestión de dispositivos de entrada/salida, almacenamiento y puertos USB. ​ Puente norte: Se encargaba de gestionar la comunicación entre el procesador y los componentes de alta velocidad del sistema, como la RAM, la tarjeta gráfica. En las placas antiguas estaba separado, pero en las actuales está integrado dentro del procesador. 28 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware ​ La BIOS: Es un software esencial que se encuentra en las placa base y es el primer programa que se ejecuta cuando enciendes el ordenador. Su función principal es inicializar y probar el hardware del sistema antes de cargar el sistema operativo. ​ Batería (CMOS): Es una pequeña batería redonda, su función principal es almacenar la configuración del sistema como la configuración básica del sistema y el reloj del hardware. 29 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware 1.5.3. Zócalos del microprocesador. (Eliche y Serrano) Un socket o zócalo es un conector físico en la placa base de un ordenador que permite instalar el microprocesador. La historia de los zócalos en las placas base es un reflejo de la evolución tecnológica. Desde los primeros DIP hasta los modernos LGA y PGA, cada tipo ha contribuido significativamente al avance de las computadoras. Nuevas placas base con socket AM5 e Intel LGA 1851 a finales de 2024 El primer DIP Intel 4004 iba soldado a la placa base. Existen diferentes tipos de zócalos : SOCKET ZIF: El socket ZIF es un avance clave en el diseño de zócalos. Su mecanismo permite insertar o retirar el procesador sin aplicar fuerza, reduciendo el riesgo de daño a componentes sensibles. El término «ZIF» se refiere a «Zero Insertion Force,» que en español significa «Fuerza de Inserción Cero.» Este tipo se utilizaba en procesadores y placas base más antiguos, pero actualmente no se encuentra en uso en procesadores modernos ni en placas base de uso común. Los sockets ZIF se caracterizaban por permitir la inserción y extracción del procesador con una fuerza mínima, lo que facilita su manipulación y evita daños. Sin embargo, con los avances en la tecnología de los procesadores, estos han sido reemplazados por otros diseños, como el socket LGA (Land Grid Array) de Intel y el socket AM4 de AMD. 30 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware Socket LGA (Land grid array) : Este Socket es utilizado por Intel, en este zócalo, los pines están en la placa madre en lugar del procesador. Esto permite una mejor redistribución de energía y mayores velocidades de bus. Socket PGA (Pin grid array) : En un socket PGA, los pines del micro están ubicados en la parte inferior del mismo y se extienden hacia afuera en forma de una matriz bidimensional. El socket PGA tiene una estructura de contacto que coincide con la configuración de los pines del micro, lo que permite una conexión precisa y segura. Los procesadores AMD Ryzen utilizan el socket AM4 y AM5, que son de tipo PGA (Pin Grid Array). Estos tienen pines en el procesador que hacen contacto con los agujeros en la placa base. El PGA se destaca por su conexión robusta y facilidad de reemplazo. Sin embargo, los pines en el procesador son susceptibles a daños, y su diseño limita la miniaturización del procesador. 31 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware SOCKET BGA : BGA significa Matriz de Rejilla de Bolas en español y se trata de un conector que, en lugar de utilizar pines para la conexión, se sirve de una especie de almohadilla con una pequeña bola de soldadura. En el lado de la placa base tenemos otra matriz de contactos eléctricos de cobre en donde estas pequeñas bolas irán directamente soldadas. Actualmente es una opción perfecta para utilizarse en equipos informáticos extremadamente delgados y de pequeño tamaño. 32 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware Práctica zócalo Microprocesador : https://www.educaplay.com/learning-resources/21375007-zocalos_microprocesador.html 1.5.4. Ranuras o zócalos de memoria. Son conectores con pestañas a los lados para sujetar las placas de memoria RAM. Suelen tener un resalte para colocarla en la posición correcta, que varía según el tipo de RAM, y estar cerca del procesador. Podremos ampliar la memoria dependiendo de la cantidad de zócalos que posea el ordenador. Varía en cada placa, pero se suelen agrupar en 2, 4, 6 u 8. Ahora, se usan módulos tipo DIMM, pero también existían los SIMM en las primeras placas base. SIMM: es antiguo y está en desuso. Puede ser de 30 contactos, que se encuentra en grupos de cuatro, o de 72 contactos. 33 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware Los módulos DIMM se colocan verticalmente y se clasifican según el número de contactos: ​ Ranura DIMM de 168 contactos, para memorias SDRAM. Trabaja a 3,3 V. Se diferencia fácilmente porque tiene dos muescas y el resto solo una.​ ​ Ranura DIMM de 184 contactos, para memorias DDR. Trabaja a 2,5 V.​ ​ Ranura DIMM de 240 contactos, para memorias DDR2 o DDR3. Trabaja entre 1,5 y 1,8 V.​ ​ Ranura DIMM de 288 contactos, para memorias DDR4 o DDR5. Módulo SDRAM 34 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware 35 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware Los módulos SO-DIMM son ranuras más pequeñas que se encuentran en equipos como portátiles, por lo que se colocan paralelos a la placa base, aunque suelen tener las mismas características que los DIMM. 36 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware Práctica zócalo RAM: https://es.educaplay.com/recursos-educativos/21374154-desafio_de_memoria_ram.html HASTA AQUÍ DIA 15/11/2024 1.5.5. El chipset. (Valenzuela) Componente de especial importancia, por ser el centro donde se organizan los datos, Determina el rendimiento del equipo y los componentes con los que dicho equipo es compatible, como puede ser la RAM. El chipset, en principio era de dos tipos, puente norte (north bridge) y puente sur (south bridge). familias de procesadores, frente a las 3 de En el año 2001 se integró el puente Intel. norte en el microprocesador, de la mano de Intel. Aunque el de AMD es más flexible por el hecho de que soporta hasta 4 37 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware Ahora las conexiones son directas desde el procesador, el cual, se encarga de mandar y organizar los datos tanto del procesador, como la RAM, el SSD o la tarjeta gráfica. Así, se consigue que los datos vayan mucho más rápido y maximiza su rendimiento. Por ello hay que tener muy en cuenta el chipset que tiene nuestro El puente norte desaparece, se procesador, pues de él depende la elimina el bus que lo conectaba al compatibilidad de nuestro sistema con los procesador por la ralentización del componentes antes mencionados. proceso de datos. PENTIUM 4 AÑO 2000 38 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware INTEL CORE i7 AÑO FINALES 2009 39 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware En cuanto a la arquitectura del chipset, en los últimos años se puede hablar de dos tendencias: 40 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware Arquitectura Hub: El chipset de la placa se reparte entre dos componentes, conocidos como puente norte y puente sur. El puente norte se encarga de interconectar al procesador con los componentes más rápidos del sistema (memoria RAM y gráficos) y el puente sur interconecta el puente norte con el resto de componentes y buses del sistema (PCI, red, audio, discos,... PCH, Platform Controller Hub: En esta nueva arquitectura, utilizada desde 2008, el procesador incorpora el puente norte incluyendo controlador PCI Express (para gráficos), DMI ó QPI (Bus de conexión con el nuevo puente sur) y controlador de memoria DDR3. Al puente sur se le conoce como PCH y gestiona la interconexión del procesador con el resto de componentes del sistema a través del FSB (ahora conocido como DMI o QPI). En este caso, el chipset se ve reducido a tan sólo lo que antes se conocía como puente sur, puesto que toda la funcionalidad del antiguo puente norte la asume el procesador ¿Cuáles son las principales diferencias entre los tres esquemas (Pentium, i7, AMD 990FX)? Presentación Chipset. 1.5.6. Componentes integrados de la placa base.(Fernández) 1.5.7. BIOS. Tipos y características. NO LO HAS DESARROLLADO https://www.canva.com/design/DAGXI-nRd20/uj1fq_a3-R17VskCvVtlSw/edit 1.1 Conectores de energía. · Conector ATX 24 pines: Es el conector principal de alimentación que suministra energía a la placa base, generalmente se encuentra en la parte lateral de la placa. Proporciona voltajes cómo +3.3V, +5V y +12V 41 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware Conector EPS de 4/8 pines: Es el conector dedicado para la CPU, la mayoría se encuentra en el socket del procesador. Puede ser de 4 pines (2+2) o de 8 pines (4+4) · Conector de alimentación adicional para tarjetas gráficas: Algunas tarjetas gráficas requieren alimentación adicional además de la que reciben a través del slot PCIe. Pueden ser conectores de 6 pines, 8 pines, o combinaciones (6+2 pines) que se pueden utilizar como 6 o 8 pines según sea necesario. · Conectores de alimentación para discos duros y SSD: - SATA, conector de 15 pines que alimenta los discos duros y SSD. - MOLEX, un conector de 4 pines, menos común hoy en día, pero utilizado en algunos discos duros y dispositivos antiguos. 42 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware Conectores de alimentación del ventilador: - 4 pines, para ventiladores PWM (modulación por ancho de pulso), que permiten un control más preciso de la velocidad. - 3 pines, conexiones más simples que no permiten el control de velocidad de manera tan efectiva. 1.2 Zócalo o Socket El zócalo, o socket, es un conector físico en la placa base diseñado para alojar y conectar la unidad central de procesamiento (CPU). Es un componente clave que permite que la CPU se comunique con el resto del sistema. 43 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware Tipos de Zócalos (Socket): - LGA (Land Grid Array): Los pines están en la placa base, y la CPU tiene contactos planos. Ejemplos son LGA 1151 y LGA 1700 de Intel. - PGA (Pin Grid Array): Los pines están en la CPU y se insertan en los orificios del socket de la placa base. Un ejemplo es el AM4 de AMD. - BGA (Ball Grid Array): Los pines son bolas de soldadura que se conectan directamente a la placa base y no son reemplazables. 1.3 Conectores de memoria RAM: Los conectores de memoria RAM son esenciales para instalar los módulos de memoria y asegurar que la computadora funcione correctamente. 44 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware 1.2 Conectores de audio y red. Los conectores de audio permiten la conexión de dispositivos de sonido, como altavoces, auriculares y micrófonos. Los conectores de red permiten la conexión de la computadora a redes de área local (LAN) y a Internet. Tipos de conectores de audio: - Conectores de 3,5 mm, se utilizan para conectar altavoces, auriculares o micrófonos. Verde: Salida de audio (altavoces/auriculares). Rosa: Entrada de micrófono. Azul: Entrada de línea (para fuentes de audio externas). Negro y gris: Pueden ser utilizados para configuraciones de sonido envolvente. - Conector S/PDIF, se utiliza para conectar dispositivos de audio como receptores de AV o sistemas de sonido envolvente. 45 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware Conectores de red: Puerto Ethernet (RJ-45), es el conector más utilizado para la conexión a redes cableadas. El tipo de conexión que utiliza es un conector RJ-45. Conectores de antenas WIFI, pueden ser conectores SMA o RP-SMA, que permiten la conexión de antenas externas para mejorar la conectividad inalámbrica. 1.3 Tipos de BIOS y características -​ BIOS Tradicional: Es el tipo más antiguo de BIOS, presente en PCs desde los años 80. Sus características son las siguientes: ​ Interfaz de texto básica (navegable con teclado). ​ Limitada a sistemas con particiones MBR (Master Boot Record) y discos de hasta 2 TB. ​ Utiliza una memoria ROM o EEPROM para almacenar el firmware. ​ Requiere interrupciones de hardware para operar. ​ No soporta sistemas modernos como UEFI. 46 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware -​ BIOS UEFI : Sucesor moderno de la BIOS tradicional, introducido en la década de 2000. Sus características son las siguientes: ​ Interfaz gráfica avanzada, navegable con teclado y ratón. ​ Compatible con discos GPT, permitiendo particiones mayores de 2 TB. ​ Arranque más rápido ​ Soporte para sistemas operativos modernos (Windows, Linux, etc.). ​ Mayor seguridad ​ Arquitectura modular y actualizable. -​ BIOS Coreboot : Firmware de código abierto diseñado como alternativa a las BIOS propietarias. Sus características son las siguientes: ​ Rápido y ligero. ​ Personalizable según las necesidades del hardware. ​ Mayor control y transparencia para desarrolladores. -OpenBIOS y Libreboot: de código abierto enfocados en la libertad del usuario y la transparencia. Sus características son las siguientes: ​ Compatibles con hardware específico. ​ Personalización total. ​ Suelen utilizarse en proyectos especializados o sistemas que priorizan la privacidad. 47 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware 1.5.8. Ranuras de expansión y VRM.(Gayte y De la Chica) https://www.canva.com/design/DAGXIMJtGr4/xhcd3wH0RQtdclTDVqV_Ig/edit?utm_content =DAGXIMJtGr4&utm_campaign=designshare&utm_medium=link2&utm_source=sharebutto n Son unas ranuras de plástico o slots con conectores eléctricos en las que se insertan las tarjetas de expansión, como, por ejemplo, las tarjetas gráfica, de sonido, de red, etc. Hay varios tipos de ranuras de expansión tales como: ​ AGP—> Soluciona los cuellos de botella y se usan exclusivamente para tarjetas gráficas ​ PCI—> Ofrecen la capacidad de configuración automática, o plug-and-play, que hace que su instalación y configuración sea más sencilla. 48 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware ​ PCI Express—> A diferencia de PCI, PCI Express transmite datos en serie, es decir, un bit detrás de otro; esto permitirá enviar pocos bits por cada pulso de reloj, pero a una velocidad muy alta. 49 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware 1.5.9. Conectores internos: Tipos y características. Cables del panel frontal Estos conectores suelen estar rodeados por un marco de plástico y a menudo de diferentes colores. Los más importantes son: 1.5. 10. Conectores externos: Tipos y características.(Hernández) ​ PS/2: Las placas base cuentan con dos puertos PS/2 para conectar ratones y teclados, diferenciados por colores: verde claro para el ratón y violeta para el teclado. Aunque estos puertos son similares y pueden causar confusión, su uso ha disminuido debido a la popularidad de las conexiones USB. Los puertos PS/2 son hembra (Mini-DIN6F) y existen adaptadores de PS/2 a USB. ​ Puerte Serie: El puerto serie, o puerto COM, es un conector para comunicaciones que utiliza una conexión DE-9M macho y transmite datos en serie, bit a bit. Comúnmente es de color azul, aunque también puede ser negro. Aunque inicialmente se usaba para ratones, fue reemplazado por puertos PS/2 y USB. Hoy en día, se usa principalmente para configurar y actualizar dispositivos como routers y consolas, aunque su uso es limitado debido a opciones más avanzadas. ​ Puerto Paralelo: 50 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware El puerto paralelo es un tipo de conexión de comunicaciones que utiliza un conector DB-25F, con 25 pines hembra dispuestos en dos filas. Suele ser de colores como rosa, violeta, azul marino o negro. Este puerto permite la transmisión paralela de 1 byte, lo que significa que envía datos simultáneamente por varios canales. Tradicionalmente, se ha utilizado para conectar impresoras y escáneres, aunque ha sido reemplazado en gran medida por el USB. ​ USB: El USB, o Puerto Serie Universal, es un estándar para conectar dispositivos periféricos a ordenadores, facilitando la conexión "en caliente" sin reiniciar. Su diseño incluye cuatro pines (cinco en Mini-USB y Micro-USB), permitiendo la transferencia de datos y alimentación de hasta 5V, lo que permite que algunos dispositivos funcionen sin fuente externa. Puede conectar hasta 127 dispositivos en una topología en estrella, aunque se recomienda un máximo de 8. Las versiones de USB varían en velocidad: 1.0 (hasta 12 Mbits/s), 2.0 (480 Mbits/s) y 3.0 (hasta 4,8 Gbits/s). Los conectores más comunes son USB-A, USB-B, Mini-USB y Micro-USB, utilizados en una variedad de dispositivos, incluyendo cargadores y móviles. ​ Firewire ​ eSata ​ Conectores Audio MiniJack ​ RJ45 o conector de red ​ Conector S/PDIF óptico ​ Joystick/MIDI ​ VGA ​ HDMI ​ DVI 1.5.11. Fuente de alimentación. Tipos y características. (Cruz) 51 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware 1.6. Cajas de ordenador. Tipos y características. (Hervás) Una caja de un ordenador, también conocido como chasis, es el recinto que contiene la mayor parte del hardware de un ordenador personal. Hay diferentes tipos: Sobremesa: Las cajas SOBREMESA están diseñadas para colocarse sobre el escritorio ya que no ocupan mucho espacio suele tener 1 bahía de 5.25 y 1 o 2 de 3.5 Torres: En este tipo de cajas, la diferencial es el número de bahías que poseen: ​ Minitorre: 1 o 2 bahías 5.25" y 3 de 3.5" internas/externas ​ semitorre: : 3 bahías 5.25" y 3+ de 3.5" internas/externas 52 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware ​ torre: 4 bahías 5.25" y 4+ de 3.5" internas/externas ​ gran torre: 5+ bahías 5.25" y 5+ de 3.5" internas/externas Barebones: Son cajas de pequeño tamaño cuya función principal es la de ocupar menor espacio y crear un diseño más agradable. Lo suelen utilizar personas que no le exijan mucho trabajo al ordenador. 53 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware Servidores y Caja rack: ​ Servidores: Son ordenadores con características especiales que normalmente tienen una potencia superior que cualquier otro ordenador ​ Rack: Son otro tipo de servidores. Los servidores rack se atornillan a un mueble que tiene un a medida especial: la "U". Una "U" es el ancho de una ranura del mueble. Este tipo de servidores suele colocarse en salas climatizadas debido a la temperatura que alcanza. 54 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware 1.6.1. El sistema de refrigeración de las cajas. Hay dos tipos de refrigeración: ​ Refrigeración por aire: La refrigeración por aire es un método muy simple para disipar el calor, y puede ser altamente eficaz y muy fácil de instalar. Un refrigerador por aire consta de dos partes: un disipador térmico y un ventilador. El ventilador se sitúa encima o al lado del disipador térmico, y aparta el aire de la CPU para enfriar sus componentes. ​ Refrigeración líquida: Un sistema de refrigeración por líquido consta de bloques de agua, una bomba, un radiador, tubos y, opcionalmente, un depósito. La bomba mueve el refrigerante líquido hacia y desde un radiador a través del bloque de agua, que va pegado a la CPU. De este modo, el calor es transferido desde el componente hacia el líquido de refrigeración, que circula continuamente a través del sistema. 55 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware 1.6.2. El sistema de refrigeración del microprocesador. El sistema de refrigeración del sistema informático lo componen todos los dispositivos cuya finalidad es reducir la temperatura del conjunto o de algunos componentes de forma más específica: Los disipadores del procesador y los puentes norte y sur son los elementos de refrigeración que se conocen como disipación pasiva. Los ventiladores, se colocan siempre sobre un disipador, en el procesador, el puente norte y en diferentes zonas de la caja con la finalidad de refrigerar estos componentes o bien sacar el aire caliente de la parte interna de la caja. En el caso de los ventiladores, algunos aspectos a tener en cuenta son el ruido (medido en dB) y la velocidad de giro (medido en rpm), que normalmente será variable en función de la necesidad de refrigeración del equipo. 56 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware Heat-pipes o tuberías de calor, consisten en tubos huecos con un fluido dentro que absorbe el calor generado por el procesador y cuando el fluido se evapora por el aumento de temperatura se condensa y vuelve a estar frío para absorber de nuevo más calor generador Estos sistemas de refrigeración han ido evolucionando en la misma medida que los propios componentes del ordenador, puesto que un mayor rendimiento suele venir acompañado de un incremento en la temperatura y se han tenido que diseñar elementos capaces de disipar unas temperaturas que cada vez son más elevadas. 57 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware El funcionamiento sería cíclico y de la siguiente forma:​ 1. El chip calienta un extremo del heatpipe, donde se encuentra el líquido.​ 2. El líquido se evapora y se expande ocupando todo el volumen del heatpipe.​ 3. Durante la expansión, al ir rozando las paredes va pasando el calor a las aletas y se enfría.​ 4. El gas comienza a condensar, se vuelve líquido y cae de nuevo. El proceso se repite. En el caso de los portátiles, por lo general cuentan con un ventilador situado cerca del procesador que se encarga de hacer circular aire por un sistema de canalización de forma que este aire (ya caliente) se retire por una lateral (generalmente) al exterior. Además, algunas partes suelen refrigerarse a través de heat-pipes que comunican con la zona del ventilador. 58 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware 1.7. El Procesador. Definición. (Jiménez y de la Torre) La unidad central de procesamiento (conocida por las siglas CPU, del inglés Central Processing Unit) o procesador es un componente del hardware dentro de un ordenador, teléfonos inteligentes, y otros dispositivos programables. El procesador o microprocesador es una de las partes fundamentales en cualquier equipo informático. Es el encargado de ejecutar cada una de las instrucciones que forman cualquier programa que se encuentre en ejecución. La velocidad de un procesador se mide en Hercios (GHz actualmente) que mide el número de ciclos a los que opera el procesador. Para determinar la velocidad real del procesador es necesario conocer además cuantas operaciones puede éste ejecutar en un ciclo. Esta medida dependerá en gran medida de la tecnología utilizada pero se puede decir que actualmente un procesador es capaz de ejecutar entre 3 y 4 instrucciones por ciclo, y algunas más en el caso de procesadores multinúcleo. Por tanto, a misma frecuencia es posible que un procesador sea mucho más eficiente que otro. Sólo hay que observar como procesadores actuales operan a frecuencias más bajas que procesadores con unos cuantos años de antigüedad y sin embargo los primeros ofrecen un rendimiento mucho mayor que los segundos. Eso se debe a que ahora otras características del procesador están cobrando mucha importancia y afectan directamente al rendimiento del mismo, como son la tecnología multicore y el aumento de la memoria caché del procesador en los últimos años. Desde hace ya un tiempo el diseño de procesadores se ha centrado en 4 ideas: ​ Incrementar el número de transistores y la densidad de estos (haciendo cada vez más pequeño su tamaño), lo que se conoce como aumentar la escala de integración (actualmente entre 7 y 12 nm) ​ Incrementar la velocidad del reloj (actualmente en torno a 5 GHz) ​ Incrementar el tamaño de los registros internos (actualmente 64 bits) ​ Incrementar el tamaño del número de núcleos (actualmente entre 2 y 64) 59 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware 1.7.1. Arquitectura interna del procesador. Tendencias actuales. La información más relevante de un procesador es la siguiente: ​ Velocidad del reloj: Velocidad interna del procesador. ​ Velocidad del bus: Velocidad con la que el procesador se comunica con la placa base. ​ Memoria caché: Utilizada para almacenar los datos más usados por el procesador. Siempre hay que tener en cuenta de qué tipo de caché se trata (L1, L2, L3), puesto que determinan la cercanía al procesador y su velocidad. ​ Número de núcleos: Permiten replicar algunas partes del procesador por lo que algunas tareas pueden realizarse de manera concurrente o coincidente. ​ Hyperthreading (sólo Intel): Tecnología de Intel que permite que los programas preparados para ejecutar hilos lo hagan de forma paralela en un solo procesador. ​ Consumo: Medido en vatios, actualmente cobra mucha importancia en portátiles y netbooks, puesto que influye directamente en el consumo y duración de la batería 1.- Núcleos: En los microprocesadores modernos suelen existir más de un núcleo (core) de procesamiento. Cada núcleo es un pequeño microprocesador independiente dentro del mismo microprocesador. Cada núcleo se compone de su propia Unidad de Control (UC), Unidad Aritmético-lógica (UAL), Unidad de Punto Flotante (UPF), Registros y los primeros niveles de Memoria Caché. 2.- Memoria Caché: La función de la memoria caché es sencilla, conseguir que los datos más usados estén lo más cerca del microprocesador para ser accedidos de la manera más rápida. Se organiza en niveles, de menor a mayor tamaño según lo alejada que esté del micro, si el procesador necesita un dato de la memoria se comprueba si este se encuentra en el primer nivel. En caso de no encontrarlo, se busca en 60 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware el segundo nivel y si no en el tercero. Todo funciona si se colocan los datos más utilizados en los niveles más cercanos al procesador. 3.- Controlador de la memoria: El controlador de memoria es la parte del microprocesador encargado de facilitar el acceso a la memoria RAM. En un principio, esta funcionalidad se implementaba en un chip que se encontraba 61 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware sobre la placa base, sin embargo desde hace un tiempo ya se encuentra integrado en el interior del microprocesador. 4.-Controlador Gráfico: El controlador gráfico es la parte del microprocesador que se encarga de crear y manejar las imágenes que se envían al monitor. También se denomina tarjeta gráfica integrada (iGPU - Integrated Graphics Processing Unit). AMD denomina a sus procesadores con controlador gráfico como APU (Accelerated Processing Unit). Este controlador no será tan potente como una tarjeta gráfica dedicada, pero es más que suficiente para realizar tareas básicas, como ofimática, películas, navegación e incluso diseño de fotografía o arquitectura. 1.7.2. CARACTERÍSTICAS DE UN MICROPROCESADOR. - Número de núcleos: la cantidad de núcleos va a depender de la capacidad de respuesta y la posibilidad de ejecutar múltiples tareas al mismo tiempo. - Zócalo: es la base que conecta el microprocesador a la placa base. - Número de hilos: es la cantidad de conexiones que se realizan dentro de cada núcleo del procesador, lo cual permite al ordenador realizar todos los procesos internos para su correcto funcionamiento. - Memoría caché: son aquellos datos que la CPU guarda para funcionar de forma más rápida y ofrecer una mejor versión al usuario. - Frecuencia de reloj: es la velocidad que puede desarrollar la CPU, su unidad de medida es en MHz o GHz, dependiendo de la capacidad. TENDENCIAS ACTUALES. Dentro de los procesadores que utilizamos hoy en día lo que más están en tendencia son los procesadores Intel Xeon, Intel Core Ultra, Intel Core, Intel, Intel Atom, Intel Evo, Amd Ryzen 7, Amd Ryzen 5. 62 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware 1.7.3. Arquitectura de 32 y 64 bits.(Antonio y Oscar) 1.7.3. Arquitectura de 32 y 64 bits. ¿Qué es una arquitectura de 32 o 64 bits? Hasta hace unos años los procesadores, por lo general, se basaban en arquitecturas de 32 bits, por lo que sus registros tenían un tamaño de 32 bits. Se determinó así hace unos años porque se pensó que sería suficiente para las necesidades de la época. Pero la evolución, tanto de los propios equipos, como de los programas, cada vez más exigentes en cuanto a procesamiento y memoria, ha hecho evolucionar este aspecto. Así, actualmente ya se fabrican, a nivel doméstico incluso, procesadores basados en arquitecturas de 64 bits, lo que ha permitido por una parte una mayor capacidad de proceso y por otro lado una mayor capacidad de direccionamiento, que ha repercutido en el soporte de una mayor cantidad de memoria principal. Para entender esto hay que tener en cuenta que trabajando con números de 32 bits, un procesador sólo es capaz de trabajar con un rango máximo de 2 elevado a 32 lo que equivale a 4294967296 valores diferentes. En definitiva sólo permitía direccionar hasta esa cantidad de direcciones de memoria por lo que sólo era posible trabajar con hasta 4 GB de memoria principal. Si contamos con que algunos Sistemas Operativos reservaban parte de esa memoria para otros usos, nos encontrábamos con que algunos equipos veían limitada su memoria máxima a unos 3 GB. Así, con el paso a arquitectura de 64 bits, es posible trabajar con 2 elevado a 64 direcciones de memoria diferentes, lo que equivale a la posibilidad de trabajar con cantidades considerablemente mayores de memoria. 32 bits: Procesadores que manejan menos datos y pueden usar menos memoria. Son suficientes para tareas básicas como hojas de cálculo y navegadores web. 64 bits: Procesadores que manejan el doble de datos y pueden usar más memoria RAM. Son ideales para tareas que requieren mucho rendimiento, como edición de video y juegos. En general, si haces tareas simples, un equipo de 32 bits funciona bien. Si necesitas más potencia, un equipo de 64 bits es la mejor opción. Los programas que se ejecutan en versiones de 64 bits deben tener instalados controladores de hardware de 64 bits. Algunos ejemplos: 63 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware ​ Software de diseño asistido por ordenador (CAD) y 3D. ​ Programas de edición de imágenes y vídeo. ​ Juegos y otros programas que requieren cálculos complejos ​ Programas que tienen acceso a grandes bases de datos o que trabajan con ellas ​ Programas de grabación y análisis de vídeo que guardan grandes cantidades de datos en la memoria. ¿Qué versión se debe instalar? La mayoría de los procesadores hoy en día son de 64 bits, lo que significa que instalar un sistema operativo de 32 bits puede limitar el rendimiento del equipo. Aunque muchos sistemas operativos tienen versiones de 64 bits, algunas personas todavía utilizan la versión de 32 bits porque muchas aplicaciones están diseñadas para esa arquitectura y pueden no funcionar bien en 64 bits. Esto puede llevar a que se desaproveche parte de la potencia del hardware. ¿Es posible ejecutar programas de 32 bits en un equipo de 64 bits? Sí, puedes ejecutar programas de 32 bits en un equipo de 64 bits y la mayoría funcionará bien. Sin embargo, algunos programas antivirus pueden tener problemas. En cambio, los controladores de 32 bits no suelen funcionar en sistemas de 64 bits, lo que puede causar incompatibilidades. ¿Cómo se puede saber si el equipo está ejecutando una versión de 32 bits o de 64 bits en una distribución Linux? Abrir el terminal y ejecutar el siguiente comando: uname -m Los posibles resultados y su significado son los siguientes: i686: La versión instalada es de 32 bits. x86_64: La versión instalada es de 64 bits. 64 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware ¿Cómo se puede saber si el equipo está ejecutando una versión de 32 bits o de 64 bits de Windows? Para comprobar si el equipo ejecuta una versión de windows de 32 bits o 64 bits hay que abrir la opción Sistema del Panel de control 65 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware 1.7.4. Microprocesadores más importantes de Intel y AMD. (Antonio y Oscar) INTEL Intel 4004 (1971): Primer microprocesador comercial del mundo, marcó el inicio de la era de los microprocesadores. Intel 8086 (1978): Introdujo la arquitectura x86, que se convirtió en el estándar para los PCs. Intel 80386 (1985): Primer microprocesador de 32 bits, mejoró el rendimiento y la multitarea. Intel Pentium (1993): Popularizó el uso de la arquitectura x86 y fue fundamental en el auge de los PCs. Intel Core (2006): Introdujo una nueva microarquitectura, mejorando significativamente el rendimiento y la eficiencia energética. Intel Core i7 (2008): Parte de la familia Core, se centró en el rendimiento en tareas intensivas. Intel Core i9 (2017): Orientado a entusiastas y profesionales, con múltiples núcleos y alto rendimiento. Intel Alder Lake (2021): Introdujo una arquitectura híbrida, combinando núcleos de alto rendimiento y eficiencia. 66 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware 67 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware AMD AMD Am2900 (1975): Uno de los primeros microprocesadores de AMD, marcó su entrada en el mercado. AMD K5 (1996): Competidor directo de Intel Pentium, ofrecía un buen rendimiento a un precio competitivo. AMD Athlon (1999): Primer procesador en superar la barrera de 1 GHz, revolucionó el mercado. AMD Opteron (2003): Diseñado para servidores, introdujo la arquitectura de 64 bits y fue fundamental en el crecimiento de AMD en el sector empresarial. AMD Ryzen (2017): Marca que revitalizó a AMD, ofreciendo un excelente rendimiento por precio y competencia directa con los procesadores Intel. AMD Ryzen 5000 (2020): Basado en la arquitectura Zen 3, mejoró significativamente el rendimiento en juegos y aplicaciones. AMD EPYC (2017): Procesadores para servidores que compiten con los productos de Intel en el ámbito empresarial, con un enfoque en el rendimiento y la eficiencia. AMD Ryzen 7000 (2022): Introdujo la arquitectura Zen 4, con mejoras en rendimiento y eficiencia energética. 68 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware Estos microprocesadores han jugado un papel crucial en la evolución de la computación y continúan influyendo en la tecnología actual. 69 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware 1.8. Memoria RAM. Definición. (León y Torres) RAM (Random Access Memory o memoria de acceso aleatorio.) Esto significa que una palabra (conjunto de bytes) se puede encontrar de forma directa, sin tener en cuenta los bytes almacenados antes o después de dicha palabra. Es un tipo de memoria que utilizan los ordenadores para almacenar los datos y programas a los que necesita tener un rápido acceso. Es uno de los componentes que afectan en mayor medida el rendimiento global del ordenador (junto al procesador). Es volátil, lo que significa que debe estar continuamente alimentada con electricidad para funcionar y almacenar los datos. -​ ¿Para qué sirve? Tu ordenador o móvil no ejecuta todas las acciones utilizando únicamente el disco duro, ya que si lo hiciera tardaría demasiado en ejecutarlas. Por eso, se utiliza un tipo de memoria mucho más rápida para hacer estas tareas más inmediatas, y es la encargada de almacenar las instrucciones de la CPU o los datos que las aplicaciones necesitan constantemente. Estas instrucciones quedan allí hasta que se apague el ordenador o hasta que se sustituyan por otros nuevos. 1.8.1. Tipos de memorias RAM. 70 Tema1. Componentes y Dispositivos Hardware Fundamentos Hardware -​ SRAM Funcionamiento: Utiliza flip-flops para almacenar datos, lo que permite que los datos se mantengan mientras la memoria esté alimentada (sin necesidad de ser refrescada constantemente). Velocidad: Es más rápida que la DRAM debido a que no requiere ciclos de refresco. Consumo de energía: Consume menos energía en reposo, pero más durante el uso activo. Costo: Es más cara de producir porque utiliza más transistores por celda (6 transistores por bit). Capacidad: Generalmente tiene menor densidad de datos (menos capacidad por unidad de área) en comparación con la DRAM. Uso: Se utiliza en cachés de CPU, almacenamiento intermedio de discos duros y otros sistemas donde se necesita alta velocidad. -​ DRAM ​ Funcionamiento: Almacena datos en condensadores, que pierden carga con el tiempo, por lo que necesita ser constantemente refrescada para mantener los datos. ​ Velocidad: Es más lenta que la SRAM debido a los ciclos de refresco. ​ Consumo de energía: Consume más energía en reposo porque requiere un refresco constante, pero menos en uso activo. ​ Costo: Es más económica de producir debido a su diseño más simple (1 transistor y 1 condensador por bit). ​ Capacidad: Tiene mayor densidad de datos y puede almacenar más información en el mismo espacio físico. ​ Uso: Es la memoria principal en computadoras (RAM del sistema), teléfonos móviles y otros dispositivos donde la capacidad es más importante que la velocidad extrema. ​ SDRAM (Synchronous DRAM): a diferencia de la DRAM (Dynamic RAM), no necesita ser refrescada constantemente para mantener los datos almacenados. Esto se debe a su diseño basado en flip-flops, que permiten que cada celda de memoria almacene un bit de forma estable mientras la memoria esté alimentada. ​ DDR La memoria DRAM (Dynamic Random Access Memory), ampliamente utilizada como memoria principal en ordenadores, smartphones y otros dispositivos electrónicos. Su característica principal es que almacena los datos en condensadores que necesitan ser refrescados constantemente para mantener la información. Las generaciones de memoria RAM DDR mejoran el rendimiento, capacidad y eficiencia energética con cada avance. Ofrecen mayor velocidad de transferencia y menor consumo, 71 Tema1. C