Resumen de Componentes de Computadoras Personales (Hardware y Software) PDF

1. CONTENIDOS GENERALES PARTES ESTRUCTURALES DE UNA COMPUTADORA PERSONAL (HARDWARE Y SOFTWARE) HARDWARE El hardware se refiere a todos los componentes físicos de una computadora. Los componentes son los siguientes: 1. U...

1. CONTENIDOS GENERALES PARTES ESTRUCTURALES DE UNA COMPUTADORA PERSONAL (HARDWARE Y SOFTWARE) HARDWARE El hardware se refiere a todos los componentes físicos de una computadora. Los componentes son los siguientes: 1. Unidad Central de Procesamiento (CPU): La CPU es el cerebro de la computadora. Su función principal es ejecutar instrucciones de los programas y procesar datos. Realiza cálculos, toma decisiones y controla las operaciones de la computadora. Componentes clave a) Núcleos: Puede tener uno o más núcleos. Cada núcleo es capaz de ejecutar instrucciones de manera independiente. Las CPUs modernas suelen tener múltiples núcleos lo que permite realizar múltiples tareas simultáneamente (multitarea). b) Caché: Memoria rápida ubicada dentro de la CPU que almacena datos e instrucciones que se usan con frecuencia. Ayuda a reducir el tiempo de acceso a la memoria principal. c) Unidad de Punto Flotante (FPU): Especializada en realizar cálculos matemáticos complejos, como operaciones en punto flotante. d) Unidad de Gestión de Memoria (MMU): Maneja el acceso a la memoria y traduce direcciones virtuales en direcciones físicas. 2. Memoria. Se divide en dos tipos; memoria RAM y memoria ROM. a) Memoria RAM (Random Access Memory): La memoria RAM es una memoria volátil, lo que significa que pierde su contenido cuando la computadora se apaga. Su función principal es proporcionar espacio para que la CPU almacene temporalmente los datos y programas que están siendo utilizados en ese momento. Características: Volatilidad: La RAM pierde los datos almacenados cuando la computadora se apaga o se reinicia. Acceso Aleatorio: Permite el acceso a cualquier dirección de memoria en igual tiempo, lo que la hace adecuada para operaciones rápidas y de acceso frecuente. Tipos de RAM: DRAM (Dynamic RAM): Almacena datos en condensadores y transistores. Cada celda de memoria se compone de un transistor y un condensador. Los datos DRAM necesitan ser refrescados periódicamente (cada pocos milisegundos aprox.) para mantener su contenido. Esto se debe a que los condensadores pierden su carga con el tiempo. Es más barata y con mayor capacidad en comparación con SRAM, lo que la hace adecuada para la memoria principal de las computadoras. SRAM (Static RAM): Utiliza una arquitectura diferente basado en flip-flops (circuitos que pueden mantener un estado de encendido/apagado) para almacenar cada bit de  información. No requiere de actualización constante y retiene los datos mientras tenga energía. Es más rápida que la DRAM y se utiliza en caché de CPU. Mayor velocidad de acceso pero más cara y menos densa en comparación con la DRAM. Memoria Caché: Es la memoria de alta velocidad situada cerca de la CPU. Se utiliza para almacenar datos e instrucciones a los que se accede con frecuencia para mejorar el rendimiento. NIVELES: L1: La caché L1 es la más rápida y está integrada en el procesador. Tiene una capacidad pequeña y proporciona acceso rápido a datos e instrucciones L2: Suele ser más grande y algo más lenta que la L1, pero sigue proporcionando acceso rápido a datos que no están en la caché L1. L3: Más grande que L1 y L2, y compartida entre varios núcleos del procesador. Ofrece un equilibrio entre velocidad y capacidad. b) Memoria ROM (Read-Only Memory): La memoria ROM es una memoria no volátil, lo que significa que conserva los datos incluso cuando la computadora está apagada. Se utiliza para almacenar el firmware, que es el software fundamental necesario para arrancar y gestionar el hardware de la computadora. Características: No volátil: Los datos almacenados en ROM no se pierden al apagar el equipo. Acceso solo de lectura: Aunque se llame “memoria solo de lectura”, algunos tipos de ROM pueden ser reprogramados, aunque no con la misma facilidad que la RAM. Tipos de ROM: PROM (Programmable ROM): Puede ser programada una sola vez después de su fabricación. El proceso de programación se realiza utilizando una máquina especial. Es barata de producir y útil para aplicaciones donde los datos no cambian. EPROM (Erasable Programmable ROM): Puede ser borrada y reprogramada mediante exposición a la luz ultravioleta. Una vez que los datos son borrados, la memoria puede ser reprogramada. Permite modificar el firmware si es necesario, pero requiere un proceso físico para borrar los datos. EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM): Permite borrar y reprogramar el contenido eléctricamente, sin necesidad de exposición a la luz ultravioleta. Esto la hace más conveniente para actualizaciones frecuentes. Flexibilidad para modificar el contenido y reprogramación más sencilla que la EPROM. 3. Almacenamiento: a) Disco duro (HDD): Dispositivo de almacenamiento magnético que utiliza platos giratorios y cabezales de lectura/escritura. Es no volátil, por lo que mantiene los datos cuando la computadora está apagada. Características: Velocidad de rotación: Medida en revoluciones por minuto (RPM). Mayor RPM Generalmente significa más rápido a los datos. Capacidad: Generalmente se mide en gigabytes (gb) o terabytes (TB).  b) Unidad de estado sólido (SSD): Dispositivo de almacenamiento que utiliza memoria flash NAND para almacenar datos. No tiene partes móviles, permite una mayor velocidad de acceso y menor consumo de energía. Características: Velocidad de lectura/escritura: Mucho mayor que en los HDD. Se traduce en tiempos de arranque más rápidos y carga más veloz de aplicaciones. Durabilidad: Menor desgaste físico, pero la memoria flash tiene un número limitado de ciclos de escritura. c) Dispositivos ópticos (CD, DVD y Blu-Ray): Utilizados para leer y escribir datos en discos ópticos. Pueden ser utilizados para almacenamiento y reproducción de medios. Características: Capacidad: CD: 700MB DVD: Hasta 8.5GB (Doble Capa) Blu-Ray: Hasta 50GB (Doble Capa) 4. Placa Base (Motherboard): Es la placa de circuito principal de una computadora. Esencial para conectar y permitir la comunicación entre todos los componentes del sistema. Actúa como un centro de conexión para la CPU, la memoria, las tarjetas de expansión y otros periféricos. Componentes clave: a) Zócalo de CPU: Es el conector donde se instala el procesador (CPU). Los diferentes tipos de zócalos son compatibles con distintos modelos de procesadores, por lo que es crucial elegir una placa base que sea compatible con el procesador deseado. b) Bancos de RAM: Son las ranuras donde se instalan los módulos de memoria RAM. El número y tipo de ranuras pueden variar según la placa base y es importante para determinar la cantidad máxima de RAM que puede soportar la computadora. c) Chipset: Conjunto de chips en la placa base que gestiona la comunicación entre la CPU, la memoria RAM y otros periféricos. Se compone principalmente de dos partes; el puente norte y el puente sur. El puente norte controla la comunicación de alta velocidad con la CPU y la RAM, mientras que el puente sur maneja la comunicación con dispositivos más lentos como los puertos USB y las unidades de almacenamiento. d) Conectores de expansión: Las placas base suelen tener varias ranuras de expansión, como PCIE (Peripheral Component Interconnect Express), que permiten la instalación de tarjetas adicionales como tarjetas gráficas de sonido, de red, entre otros. e) Puertos y conectores: La placa base incluye una variedad de puertos y conectores para la conexión de periféricos externos. Estos puertos permiten la conexión de dispositivos como teclados, mouses, impresoras y monitores. 5. Tarjetas de expansión: Son tarjetas adicionales que se pueden instalar en las ranuras de expansión de la placa base para añadir funcionalidades adicionales a una computadora. a) Tarjeta gráfica (GPU): Se encarga de procesar los datos gráficos y convertirlos en señales que puedan ser mostradas en un monitor. Es crucial para aplicaciones que requieren un procesamiento intensivo de gráficos, como juegos, diseño gráfico y edición de video.  Componentes: GPU (Unidad de procesamiento gráfico): El procesador especializado en la realización de cálculos gráficos. VRAM (Video RAM): Memoria dedicada que se utiliza para almacenar los datos gráficos. b) Tarjeta de sonido: Gestiona la entrada y salida de audio, proporcionando capacidades avanzadas de procesamiento de sonido y conexión a dispositivos de audio. Es especialmente útil para profesionales de la música y el audio que necesitan una calidad de sonido superior. 6. Periféricos de entrada: a) Teclado: Permite al usuario ingresar datos y comandos a la computadora. Los teclados estándar incluyen teclas alfanuméricas, de función y de control. También pueden incluir teclas multimedia y de acceso rápido. b) Mouse: Dispositivo de apuntado que permite al usuario interactuar con la interfaz gráfica de la computadora. Utiliza sensores ópticos o mecánicos para detectar movimiento, lo que permite mover el cursor en la pantalla y seleccionar elementos. 7. Periféricos de salida: a) Monitor: Dispositivo de visualización que muestra la información visual generada por la computadora. Los monitores modernos utilizan tecnología LCD (Pantalla de cristal líquido) o LED (Diodo emisor de luz), ofreciendo imágenes claras y de alta resolución. b) Impresora: Convierte documentos digitales en copias físicas. Existen varios tipos de impresoras, cada una adecuada para diferentes necesidades de impresión. 8. Periféricos de Entrada/Salida: a) Puertos USB (Universal Serial Bus): Permiten la conexión de una variedad de dispositivos, como unidades flash, teclados, mouse, impresoras y más. Tipos y velocidades: USB 2.0: Velocidad de transferencia de hasta 480 Mbps. USB 3.0: Velocidad de transferencia de hasta 5 Gbps, más rápida que USB 2.0. USB-C: Conector reversible con velocidades de transferencia que pueden alcanzar hasta 10 Gbps, es capaz de transmitir energía y datos simultáneamente. SISTEMAS OPERATIVOS, SOFTWARE DE APLICACIÓN, DRIVERS, ETC. SISTEMAS OPERATIVOS Son el software fundamental que administra el hardware de la computadora y proporciona servicios para ejecutar programas de aplicación. Actúan como intermediarios entre el hardware y los usuarios, facilitando la ejecución de tareas y la gestión de recursos. Los sistemas operativos realizan las siguientes funciones principales: a) Gestión de procesos: Supervisan la ejecución de programas, asignando tiempo de CPU y recursos necesarios. Incluye la creación, planificación y terminación de procesos.  b) Gestión de memoria: Administra la memoria principal (RAM), asignando y liberando espacio según las necesidades de los procesos en ejecución. Esto incluye la memoria virtual y la paginación. c) Gestión de dispositivos: Controlan y coordinan el uso de dispositivos de hardware, como impresoras, discos duros y dispositivos de entrada/salida. Utilizan controladores (drivers) para comunicarse con estos dispositivos. d) Gestión de archivos: Proporcionan una estructura para almacenar, organizar y acceder a datos en dispositivos mediante sistemas de archivos. e) Seguridad y Protección: Protegen los recursos del sistema de accesos no autorizados y garantizan que los usuarios y procesos sólo realicen operaciones permitidas. f) Interfaz de Usuario: Proporcionan interfaces, ya sean gráficas (GUI) o de línea de comandos (CLI), que permiten a los usuarios interactuar con el sistema. Ejemplos: Windows, MacOS, Linux, Unix SOFTWARE DE APLICACIÓN Es una categoría de programas diseñados para realizar tareas específicas para el usuario final. A diferencia del software de sistema, que gestiona los recursos de la computadora, el software de aplicación permite a los usuarios llevar a cabo tareas concretas, como la navegación web o la gestión de bases de datos. Tipos de software de aplicación: a) Procesadores de texto b) Hojas de cálculo c) Software de presentación d) Navegadores web e) Software de edición de imágen y video f) Software de gestión de base de datos g) Software de diseño gráfico y CAD DRIVERS (Controladores) Los drivers son programas de software que permiten que el sistema operativo y las aplicaciones interactúen con el hardware. Actúan como traductores entre los componentes de hardware y el sistema operativo, interpretando las instrucciones de los programas de aplicación para que el hardware pueda ejecutarlas. Funciones de los drivers: a) Comunicación: Facilitan la comunicación entre el sistema operativo y el hardware, permitiendo que los dispositivos funcionen correctamente. b) Abstracción: Proveen una capa de abstracción para que los desarrolladores de software no necesiten conocer los detalles de hardware específicos para interactuar con un dispositivo, c) Optimización: Permiten el uso eficiente de los dispositivos de hardware, optimizando el rendimiento y garantizando la compatibilidad. Ejemplos de drivers: Drivers de impresora, driver de tarjeta gráfica, driver de audio.  FIRMWARE Es un tipo de software que está integrado en dispositivos de hardware para controlar su funcionamiento. Se diferencia del software regular en que está diseñado para ser una parte permanente del hardware, y no se modifica con tanta frecuencia como el software de aplicación o el sistema operativo. Características: a) Incrustado en el hardware: Se almacena en la memoria no volátil del dispositivo, como memoria ROM, EEPROM o memoria flash, lo que significa que no se pierde cuando el dispositivo se apaga. b) Control de hardware básico: Gestiona las funciones más básicas del dispositivo. c) Actualización limitada: Puede ser actualizado pero no con tanta frecuencia ya que está profundamente vinculado al hardware. MIDDLEWARE Software que proporciona servicios comunes y capacidades generales a las aplicaciones más allá de lo que ofrece el sistema operativo. Actúa como un intermediario entre las aplicaciones y otros componentes de software, permitiendo que las aplicaciones interactúen entre sí y con los servicios del sistema operativo de manera más eficiente. DIFERENCIAS SISTEMAS ANALÓGICOS Y DIGITALES ANALÓGICO: La información en un sistema analógico se procesa en una forma fluida y sin interrupciones, utilizan señales continuas (todos los valores) y se representa de forma física. Puede ser afectada por ruido e interferencias, lo que puede degradar la señal. DIGITAL: Los sistemas digitales trabajan con señales discretas, que están codificadas en forma de bits, secuencias de ceros y unos. La información se convierte en datos binarios que se pueden procesar, almacenar y transmitir con gran precisión. Es menos susceptible al ruido y la pérdida de calidad, ya que los datos se conservan fielmente. 2. CONTENIDO AUDIO DIGITAL CONCEPTOS INTRODUCTORIOS DE DIGITALIZACIÓN DE AUDIO SISTEMA BINARIO Es un sistema numérico que utiliza sólo dos dígitos; 0 y 1. Es el lenguaje básico de las computadoras y sistemas digitales, que interpretan y procesan datos en forma de secuencias de ceros y unos. El proceso de digitalización del audio implica convertir una señal de audio analógica en una representación digital que puede ser manipulada por dispositivos electrónicos. Este proceso se descompone en varios pasos clave.