Introducción a las computadoras
Unidad II
Conceptos de "hardware"
Introducción
En esta unidad repasarás los componentes físicos
de la computadora. Algunos de estos componentes son: unidad
de estrada, unidad central de procesamiento, unidad de memoria, unidad de
salida, unidad de entrada y salida, almacenamiento secundario y la clasificación
de las computadoras. Antes de comenzar a repasar, te exhorto a que
leas los objetivos capacitantes.
Objetivos capacitantes
2.1 Definir el término hardware.
2.2 Identificar la función de las
memorias.
2.3 Señalar la función de los
componentes del CPU.
2.4 Describir las características
de los medios de procesamiento secuencial y
los dispositivos que
se usan en estos medios.
2.5 Describir las características
de los medios de procesamiento directo y los
dispositivos que se usan
en estos medios.
2.6 Describir las características
de los dispositivos de entrada y salida más
utilizados.
2.7 Clasificar las computadoras de
acuerdo a su tamaño y capacidad.
¿Leíste y analizaste los objetivos capacitantes? Ahora
estás listo (a) para continuar con las actividades. Puedes regresar
al menú y seleccionar el tema deseado para estudiarlo.
Unidad de Entrada - "Input"
Los dispositivos de la unidad de entrada se utilizan para entrar datos en
la computadora y dar comandos para la manipulación de datos.
- Teclado o "keyboard"
Es un dispositivo de entrada estándar que consiste de tres partes, a
saber:
* Teclas de función - conjunto de teclas
desde la F1 hasta la F12 que pueden ser reservadas por algún programa
para llevar a cabo una función especial como, por ejemplo, guardar o recuperar
archivos. La función varía según el programa.
* Teclas alfanuméricas - usadas para
caracteres alfabéticos, numéricos o de puntuación (símbolos).
* Teclas numéricas - conjunto de teclas de dígitos
decimales (0 al 9), tales como los teclados de las calculadoras. Permite
que se entren números y símbolos numéricos en una forma más rápida
para hacer cálculos matemáticos y para mover el cursor de posición.
- Ratón o "mouse"
Es el segundo más popular. Utiliza un puntero que al moverlo
sobre una superficie plana, manipula el cursor en la pantalla de vídeo o monitor. Contiene
unos botones que hacen el papel de teclas de función. Para funciones
como seleccionar texto y gráficas, es más rápido utilizar el ratón que
el teclado.
- Ratón estacionario o "Trackball"
Es un dispositivo que trabaja como un ratón boca arriba. Requiere
menos espacio que un ratón. Funciona de la misma manera que el
ratón.
- Mesa digitalizadora o "touch pads"
Consiste de una superficie plana para dibujar y un puntero que
funciona como si fuera un lápiz. La mesa digitalizadora o de gráfica
convierte los movimientos del puntero en datos digitalizados especiales.
- Pluma luminosa o "light pen"
Trabaja como una pluma ordinaria, pero en vez de usar tinta, usa luz. Al
presionar la pluma luminosa a la pantalla de vídeo o monitor, el usuario
puede seleccionar diferentes opciones del menú o dibujar imágenes.
- "Pen-based computer, Clipboard computer"
Permite usar una pluma especial o estilete para imprimir de manera nítida
en una pantalla sensitiva al tacto. El programa interpreta el
manuscrito y la expone a la programación de la computadora. Se
espera que en el futuro estas computadoras tipo libreta reciban, alteren y
envíen facsímiles. Algunos ejemplos de usuarios son: policías,
vendedores y control de inventario.
- Dispositivos de entrada de voz o "voice input
devices"
Convierte la voz de la persona en señales digitales. La
mayoría de estos sistemas tienen que ser adiestrados para reconocer los
comandos que son dados verbalmente por el usuario. La computadora
parea los patrones de la palabra hablada con los patrones almacenados en la
computadora. Varias compañías producen una tarjeta que puede
ser insertada en una computadora que reconoce cientos de palabras o comandos
diferentes. Los médicos utilizan este tipo de dispositivo ya que
les permite compilar los registros rápidamente para asi ahorrarse dinero y
mantener vigilancia en los casos de impericia médica. Se espera
que para finales de los 90's se pueda interactuar con las computadoras
usando comandos vocales.
- Pantallas sensitivas o "touch screens"
Permite darle comandos a la computadora simplemente tocando ciertos
puntos en la pantalla. Esta tecnología se utiliza en tiendas por
departamentos, farmacias, hoteles, aeropuertos, etc., para ayudar a los
clientes.
- Dispositivos de entrada automatizada o "automate
input"
Entran datos con la menor intervención humana. Reducen drásticamente
los errores cometidos por los humanos al entrar datos.
* Lector de código de barra o
"bar code reader"
Son digitalizadores
de imagen fotoeléctrica que leen las barras verticales que componen el
código de barras. Este lector de código de barras es usualmente
una parte integral de lo que frecuentemente es llamado terminal de
punto de venta (POS). Los supermercados, las farmacias y
tiendas por departamento hacen uso del código del producto universal (CPU). La
información de los códigos de barra ayudan a la computadora a
identificar el producto, almacenar su descripción, rastrear el
inventario e imprimir un recibo al consumidor.
* Digitalizador de
imagen o "scanner"
Convierten el
texto, las fotografías, las gráficas (blancas y negras o a color) en
forma legible por la computadora y transfiere la información a la
computadora. Pueden digitalizar una página impresa o una gráfica
en segundos. Son más rápidos, fáciles y precisos. Utiliza
programas de reconocimiento de caracteres ópticos (OCR), para
encontrar la información impresa en la computadora.
Unidad central de procesamiento - CPU
En la unidad central de procesamiento (CPU) es donde ocurre el
procesamiento de datos. Se le conoce como el cerebro de la
computadora. En las microcomputadoras la CPU se encuentra en un chip
llamado microprocesador. La CPU consiste de dos componentes básicos: unidad
de control y unidad de aritmética y lógica.
Unidad de control
La función de la unidad de control es coordinar todas las actividades de
la computadora. Todos los recursos de la computadora son
administrados por la unidad de control. Esta unidad contiene las
instrucciones de la CPU para llevar a cabo comandos. La unidad de
control contiene una lista de todas las operaciones que realiza la CPU, o sea,
un conjunto de instrucciones. Cada instrucción del conjunto de
instrucciones está acompañado por un código. Estos códigos son
instrucciones básicas que le dicen a la CPU cómo ejecutar las instrucciones. Cuando
la computadora corre un programa, ésta busca los comandos del programa dentro
del conjunto de instrucciones de la CPU y las ejecutan en orden.
En resumen, la unidad de control es la que supervisa, controla las demás
partes de la computadora y regula el trabajo que debe realizar, o sea,
selecciona, verifica e interpreta las instrucciones del programa y después
verifica que se ejecuten.
Unidad de aritmética lógica - ALU
En la unidad de aritmética lógica (ALU) es donde ocurre el procesamiento
real de los datos. Se realizan todos los cálculos y todas las
comparaciones y genera los resultados. Cuando la unidad de control
encuentra una instrucción de aritmética o de lógica, le envía el control a
la unidad de aritmética lógica. La ALU contiene una memoria
construida directamente en la CPU que se usa para guardar los datos que se están
procesando por la instrucción actual.
Medidas de almacenamiento de la computadora
- "Bits" es la unidad más pequeña de información en
el sistema binario.
- "Byte" es la unidad de almacenamiento, incluye 8 bits
y puede aguantar hasta 256 valores diferentes, dependiendo de cómo se
ordenan los bits. Los bytes representan números o caracteres
específicos. Un byte es equivalente a un caracter. Por
lo tanto, para almacenar las letras CPU en la memoria, la computadora
necesitaría 3 bytes, uno para cada caracter.
- "Kilobyte" (K) corresponde a kilo que significa 1,000. Sin
embargo, como las computadoras emplean números binarios, K se refiere a
1,024 bytes.
Ejemplo: 64K de memoria sería 64 * 1024 = 65,536 bytes.
- "Megabyte" (M) corresponde a 1,024 K o sea 1024 * 1024
= 1,048,576 bytes.
- "Gigabyte" (G) corresponde a 1,024 M o sea 1,024 *
1,048,576 = 1,073,741,824 bytes
- "Terabyte" (T) corresponde a 1,024 G o sea 1,024 *
1,073,741,824 = 1,099,511,627,776 bytes
- Palabra es uno o más "bytes" que la computadora
considera en su memoria como una sola unidad.
Codificación binaria de caracteres
La computadora digital utiliza el sistema numérico binario para
representar datos numéricos. Para que la computadora pueda reconocer
el alfabeto, tiene que utilizar un sistema de código binario para que determine
cómo cualquier carácter en específico es representado en digito binario.
Existen varios sistemas de codificación, pero los dos más populares son
ASCII (American Standard Code for Information Interchange) y EBCDIC (Extended
Binary Coded Decimal Interchange Code).
- ASCII es un sistema de codificación para las computadoras
personales (microcomputadoras) creado en 1970. Es el código de
caracteres más utilizado hoy día. Posee 8 "bits" por
carácter. Las letras mayúsculas y las letras minúsculas poseen
un código diferente. Ejemplo: para la A
el código sería 01000001 y para la a el código
sería 01100001.
- EBCDIC es un sistema de codificación desarrollado para los
"mainframes" de IBM en 1960, también es usado por las
minicomputadoras. Consiste de 8 "bits" por carácter. Cada
letra o símbolo es representado por un código diferente. Ejemplo: para
la A el código sería 11000001 y para la a
el código sería 10000001.
Reloj del sistema
El reloj del sistema controla la velocidad con que la computadora ejecuta
las operaciones. La velocidad se expresa en "megahertz"
(MHZ) que es equivalente a millones de ciclos por segundos.
Unidad de memoria
La unidad de memoria se conoce como memoria primaria o interna. La
memoria primaria es un área de almacenamiento a corto plazo construida en el
"hardware"de la computadora. Debe ser capaz de aguantar el
sistema operativo, las instrucciones para manipular los datos y los datos entre
sí. La capacidad de la memoria primaria determina la longitud y, por
lo tanto, la complejidad de los programas y el tamaño de los archivos de datos
que la computadora pueda manipular.
La capacidad de almacenamiento determina cuántos datos se pueden
almacenar en la computadora. Físicamente la memoria consiste de
algunos "chips" en la tarjeta principal o en una pequeña tarjeta de
circuitos que se inserta en la tarjeta principal. En algunos casos,
se puede expandir la memoria instalando "chips"adicionales de memoria. Existen
dos tipos de memoria primaria y hay más de una manera de clasificarlas. A
continuación se explican las funciones de cada una de ellas.
Read Only Memory - ROM
Al Read Only Memory (ROM) se le llama memoria de lectura solamente. Almacena
ciertos programas e información necesitada por la computadora. Estas
instrucciones son permanentes en el "chip"de la memoria y no puede ser
alterada. Es por esta razón que se dice que es una memoria de
lectura solamente. Se le llama memoria no volátil porque no se borra
cuando se apaga la computadora. La computadora siempre conserva los
datos que están en esta memoria.
Una de las razones por la cual es importante la memoria ROM es para saber
qué hacer cuando se enciende la computadora. El ROM tiene una
serie de instrucciones básicas de arranque que verifica que el resto de la
memoria esté funcionando correctamente, también busca dispositivos de
"hardware"y el sistema operativo. En general, las
computadoras IBM y las compatibles con IBM tienen escritas estas instrucciones
en QBASIC.
Random Access Memory - RAM
La Random Access Memory (RAM) es memoria de acceso aleatorio. Se le
llama así porque la CPU accesa su memoria utilizando una dirección de memoria
la cual es un número que indica un lugar en el chip de memoria. Así, la
computadora no tiene que buscar en toda la memoria para encontrar los datos que
necesita, busca la dirección y va directamente a ella. La dirección
de la memoria comienza en cero y llega hasta el número de bytes de memoria que
tenga la computadora.
Es una memoria vólatil. A menos que no se almacene la información
en un disco, la información se pierde si se apaga la computadora. Esta
memoria aguanta datos y programas vitales para el funcionamiento de la
computadora. En este tipo de memoria la información puede ser
cambiada, puede ser almacenada y puede ser borrada por el usuario. El
propósito de esta memoria es guardar los programas y datos.
-
Unidad de salida - "Output"
La unidad de salida ("Output") convierte la información que
sale de la computadora en imágenes de pantalla de vídeo o monitor,
impresas y otras formas.
- Pantalla de vídeo o monitor
Es un dispositivo de salida primario. Algunos están
integrados en la caja de la computadora, mientras otros están solos.
Tipos de pantallas de vídeo:
* Televisor
Es de pobre resolución, fatiga el ojo, no es
apto para procesadores de palabras. Adecuado para
exponer juegos.
* Monocromática
Las pantallas de vídeo monocromáticas
presentan la imagen en un solo color: negro, verde
o ámbar, usualmente sobre un fondo negro o blanco. Es
mejor que el TV, pero sigue fatigando el ojo.
* A color
La pantalla a color es buena para gráficas y
juegos. Es pobre para procesar palabras u hojas electrónicas.
* Plana o "Liquid Crystal Display" (LCD)
Esta pantalla está desarrollada para las
"Laptop Computers". Tienen caracteres negros en un
fondo blanco o gris. Usan gas parecido a las luces de neón. Tiene
pobre legibilidad.
* "Enhanced Graphics Adapter " (EGA)
Es una buena resolución, 64 colores o más expuestos
en una pantalla de 640 x 350 puntos ("pixels").
* "Video Graphics Adapter" (VGA)
Se usa en aplicaciones de "Computer Aided
Design" (CAD), gráficas comerciales y juegos de vídeo. Las
pantallas de 640 x 480 puntos usan 268,144 colores. Dependiendo
de la memoria, se puede presentar desde 16 hasta 256 colores a la misma
vez. Los VGA Monocromáticos pueden ofrecer hasta 64 sombras
de gris.
* "Super Video Graphics Array" (SVGA)
Actualmente es el video más claro. Usa
una pantalla de 1,024 x 768 puntos.
* Láser o "Laser
printer"
Utiliza la técnica
electrofotográfica, o sea, la misma técnica que utiliza la
fotocopiadora.
- Salida de voz
Envuelve la selección de frases a partir de palabras almacenadas para
crear un mensaje hablado para el usuario. Las palabras pueden
ser voces humanas o voces sintéticas.
- Microficha o "Computer Output Microfilm" (COM)
Almacena datos que no se cambian. Es desarrollado para
producir imágenes pequeñas en una hoja de microficha o rollo de
microfilminas de 4 x 6 pulgadas.
Input/Output
- Facsímil o "FAX"
Es un dispositivo para el envío o recibimiento de textos, datos e imágenes
pictóricas a través de líneas telefónicas.
- "Magnetic Ink Character Recognition" (MICR)
Es un reconocimiento de caracteres de tinta magnética que ven e
interpretan caracteres impresos. Se usa en las operaciones
bancarias para la grabación de números de cuenta con tinta magnética
en la parte de abajo de cada cheque, y luego añade información
adicional después de que el cheque está escrito y procesado.
- "Optical Mark Recognition" (OMR)
Es un reconocimiento de marca óptica. A veces referido como el
sentido de marca porque la máquina siente las marcas del lápiz en el
papel. Se utiliza para corregir exámenes de selección múltiple.
Almacenamiento secundario
El almacenamiento secundario es independiente del almacenamiento
primario. Puede almacenar datos o información de manera permanente. Hay
dos tipos de almacenamiento secundario: el magnético y el óptico.
Almacenamiento magnético
- Discos flexibles o "diskettes"
Es un medio de almacenamiento magnético que puede ser grabado y borrado
muchas veces. Nos facilita la búsqueda de la información.
Consiste de un plástico flexible circular, que tiene una capa de óxido
ferroso capaz de sostener puntos magnéticos. Antes de usar
un disco, este debe ser formateado. Al formatear el disco éste se
divide en pistas y cada pista se divide en sectores. Cada
sector almacena 512 bytes.
Tipo
de disco
| |
5.25
DD
|
5.25
HD
|
3.5
DD
|
3.5
HD
|
| Número de pistas |
40
|
80
|
80
|
80
|
| Sectores por pistas |
9
|
15
|
9
|
18
|
| Total sectores |
720
|
2400
|
1440
|
2880
|
| Total almacenamiento |
360 K
|
1.2 M
|
720 K
|
1.44 M
|
- Dispositivos de discos o "disk drives"
Es un dispositivo que lee o escribe en los discos flexibles.
- Disco duro o "hard disk"
Es un disco magnético cubierto de óxido metálico que puede ser
magnetizado para representar datos. Almacena más datos y los
recupera en forma más rápida que los discos flexibles.
- Cinta magnética
Los datos se almacenan como pequeños puntos magnéticos en cintas
parecidas a las de los cassettes de música. El
almacenamiento de datos se hace en forma secuencial, por lo tanto, la
lectura es de manera secuencial .
Almacenamiento óptico
- "CD ROM"
Los discos compactos almacenan los datos en forma óptica usando la
misma tecnología que se usa para grabar los CD's musicales. Pueden
almacenar billones de caracteres, por ejemplo 5G. Los lasers
queman información en el CD como burbujas, el cual puede ser leído por
otro láser. La información quemada no se puede borrar o
alterar.
- "Write-Once-Read-Many" (WORM)
Son los CD's en que se escribe una vez y se lee muchas veces. No
se pueden borrar, solo se pueden leer.
Lector de WORM
- "CD-ROM (MO)" - magneto óptico
Son discos magnéticos que pueden leer y escribir, borrar y grabar
información sobre las mismas áreas del disco.
Lector de CD-ROM (MO)
Clasificación de las computadoras
Clases de computadoras
- Análoga
La computadora análoga es la que acepta y procesa señales continuas,
tales como: fluctuaciones de voltaje o frecuencias. Ejemplo: El
termostato es la computadora análoga más sencilla.
- Digital
La computadora digital es la que acepta y procesa datos que han sido
convertidos al sistema binario. La mayoría de las
computadoras son digitales.
- Híbrida
La computadora híbrida es una computadora digital que procesa señales
análogas que han sido convertidas a forma digital. Es
utilizada para control de procesos y en robótica.
- Propósito especial
La computadora de propósito especial está dedicada a un solo propósito
o tarea. Pueden ser usadas para producir informes del tiempo,
monitorear desastres naturales, hacer lecturas de gasolina y como
medidor eléctrico. Ejemplo: carros de control remoto,
horno microoondas, relojes digitales, cámaras, procesador de palabras,
etc.
- Propósito general
La computadora de propósito general se programa para una variedad de
tareas o aplicaciones. Son utilizadas para realizar cálculos
matemáticos, estadísticos, contabilidad comercial, control de
inventario, nómina, preparación de inventario, etc. Ejemplo: "mainframes"
o minicomputadoras.
Categorías de las computadoras
- Supercomputadora
La supercomputadora es lo máximo en computadora, es la más rápida
y, por lo tanto, la más cara. Cuesta millones de dólares y
se hacen de dos a tres al año. Procesan billones de
instrucciones por segundo. Son utilizadas para trabajos científicos,
particularmente para crear modelos matemáticos del mundo real, llamados
simulación. Algunos ejemplos de uso lo son: exploración
y producción petrolera, análisis estructural, dinámica de fluidos
computacional, física, química, diseño electrónico, investigación
de energía nuclear, meteorología, diseño de automóviles, efectos
especiales de películas, trabajos sofisticados de arte, planes
gubernamentales y militares y la fabricación de naves espaciales por
computadoras. Ejemplo: Cray 1, Cray
2.
- "Mainframe"
Los "mainframe" son computadoras grandes, ligeras, capaces
de utilizar cientos de dispositivos de entrada y salida. Procesan
millones de instrucciones por segundo. Su velocidad
operacional y capacidad de procesar hacen que los grandes negocios, el
gobierno, los bancos, las universidades, los hospitales, compañías de
seguros, líneas aéreas, etc. confién en ellas. Su
principal función es procesar grandes cantidades de datos rápidamente. Estos
datos están accesibles a los usuarios del "mainframe" o a los
usuarios de las microcomputadoras cuyos terminales están conectados al
"mainframe". Su costo fluctúa entre varios cientos
de miles de dólares hasta el millón. Requieren de un
sistema especial para controlar la temperatura y la humedad. También
requieren de un personal profesional especializado para procesar los
datos y darle el mantenimiento. Ejemplo: IBM 360.
- Minicomputadora
La minicomputadora se desarrolló en la década de 1960 para llevar
a cabo tareas especializadas, tales como el manejo de datos de
comunicación. Son más pequeñas, más baratas y más fáciles de
mantener e instalar que los "mainframes". Su costo
está entre los cincuenta mil hasta varios cientos de miles. Usadas
por negocios, colegios y agencias gubernamentales. Su mercado
ha ido disminuyendo desde que surgieron las microcomputadoras. Ejemplos: PDP-1,
PDP-11, Vax 20, IBM sistema 36.
- Microcomputadora
La microcomputadora es conocida como computadora personal o PC. Es
la más pequeña, gracias a los microprocesadores, más barata y más
popular en el mercado. Su costo fluctúa entre varios
cientos de dólares hasta varios miles de dólares. Puede
funcionar como unidad independiente o estar en red con otras
microcomputadoras o como un terminal de un "mainframe" para
expandir sus capacidades. Puede ejecutar las mismas
operaciones y usar los mismos programas que muchas computadoras
superiores, aunque en menor capacidad. Ejemplos: MITS Altair,
Macintosh, serie Apple II, IBM PC, Dell, Compaq, Gateway, etc.
Tipos de microcomputadoras:
a. "Desktop"
Es otro nombre para la PC que está
encima del escritorio.
b. Portátil
Es la PC que se puede mover con facilidad. Tiene capacidad limitada
y la mayoria usa una batería como fuente de poder. Pesan entre
15 y 20 lbs.
* "Laptop"
La computadora
"laptop" tiene una pantalla plana y pesa entre 5 y 12 lbs.
* "Notebook"
La computadora
"notebook" es más pequeña y pesa alrededor de 5 lbs. o menos. Ejemplo: Toshiba's
486 SX.
c. "Palmtop"
Es la computadora del tamaño de una calculadora de manos. Utiliza
bateria y puede ser conectada a la desktop para transferir datos. Ejemplos: Apple
Newton, Hewlett-Packard's 95 LX.
Evaluación II
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