EL HARDWARE

Todos los elementos y el equipamiento que componen la computadora y se consideran la "parte dura', a diferencia del software, que contiene las instrucciones que le indican a la máquina las tareas a realizar. El monitor, el gabinete, la impresora y demás dispositivos son considerados hardware. A los mouses, se les suele llamar accesorios.

EVOLUCION HISTORICA

a) 1951-1958

• Sistema constituido por tubos de vacios, desprendían bastante calor y tenían una vida relativamente corta.
• Maquinas grandes y pesadas, aproximadamente de 30 toneladas.
• Alto consumo de energía, el voltaje de los tubos era de 300 voltios.
• Almacenamiento de la información en tambor magnético inferior, recogía y memorizaba los datos y los programas que se suministraban.
• Continuas fallas o interrupciones en el proceso.
• Programación de lenguaje en maquinas, consistía en largas cadenas bits de ceros y unos.
• Uso de la tarjeta perforada para suministrar datos y programas. 

b) 1959-1964

• Transistor como potente principal, es un pequeño trozo semiconductor.
• Disminución del tamaño.
• Disminución de la producción de calor.
• Memoria interna de núcleos de ferrita.
• Mejoran los dispositivos de entrada y salida para la mejor lectura de la tarjeta perforada.
• Instrumento de almacenamiento en discos y cintas.
• Lenguaje de programación mas potente, ensambladores y de alto nivel (FORTRAN, COBOL, ALGOL).

c)  1964-1971

•  Circuito integrado por Jack kilbry.
•  Menor consumo de energía.
•  Apacibilidad en reducción de espacio.
•  Aumenta la capacidad de almacenamiento y se reduce el tiempo de respuesta.
•  Compatibilidad para compartir software entre diversos equipos.
•  Aumento de fiabilidad y flexibilidad.

d)  1971-1982

• Microprocesador, circuito integrado que reúne en la paca de silicio las principales funciones de la computadora y que va montando en una estructura que facilita las múltiples conexiones.
• Reducen el tiempo de respuesta.
• Gran expansión del uso de computadoras.
• Memoria electrónica más rápida.
• Mayor velocidad.
• Sistema de tratamiento de bases de datos.

 

e)  1982 - presente

• Mayor miniaturización de los elementos. 
• Aumenta la capacidad de memoria.
• Multiprocesador (Procesadores interconectados).
• Lenguaje de alto nivel.
• Maquinas activadas por la voz que pueden responder a palabras habladas en diversos dialectos o lenguajes.
• Capacidad de traducción entre lenguajes que permitirá la traducción instantánea de lenguajes hablados y escritos.

EL MODELO DE JOHN VON NEWMANN

El nacimiento de la arquitectura Von Neumann surge a raíz de una colaboración en el proyecto ENIAC del matemático de origen húngaro, John Von Neumann. Este trabajaba en 1947 en el laboratorio atómico de Los Álamos cuando se encontró con uno de los constructores de la ENIAC. Compañero de Einstein, Goedel y Turing en Princeton, Von Neumann se interesó por el problema de la necesidad de recablear la máquina para cada nueva tarea.

 En 1949 había encontrado y desarrollado la solución a este problema, consistente en poner la información sobre las operaciones a realizar en la misma memoria utilizada para datos, escribiéndola de la misma forma, es decir código binario. Su EDVAC fue el modelo de las computadoras de este tipo construidas a continuación. Se habla desde entonces de arquitectura de Von Neumann, aunque también diseñó otras formas de construcción. El primer computador comercial construido en esta forma fue el UNIVAC 1, fabricado en 1951 por la Sperry-Rand Corporation y comprado por la Oficina del Censo de Estados Unidos.

En las primeras computadoras (Electrinic Numerical Integrtor And Computer ENIAC) la ejecución de tareas era tediosa debido a que no se contaba con la facilidad de tener tareas, programa y datos al mimos tiempo en la memoria de la computadora, esto llevo a la reflexión de que era posible tener programas, datos y tareas residiendo en una porción de memoria, más tarde utilizado en la EDVAC(Electronic Discrete Variable Computer). En 1946, Von Newmann y sus colaboradores(Princeton Institute for Advanced Studies, por lo que también se le conoció como Computador IAS) diseñaron un modelo de computadora cuya característica principal el Concepto de Programa Almacenado, no fue sino hasta el año de 1952 cuando se termino este diseño que sirvió más adelante como prototipo de las subsecuentes computadoras de propósito general, los componentes de este prototipo son:

• Una memoria principal, que almacena datos e instrucciones.
• Una Unidad Aritmética Lógica(ALU), con capacidad para operar con datos binarios.
• Una Unidad de Control, que interpreta las instrucciones en memoria para su ejecución.
• Unidades de Entrada / Salida, administra sus operaciones la Unidad de Control

La Máquina de Von Neumann tenía cinco partes básicas: la memoria, la unidad aritmética-lógica, la unidad de control del programa y los equipos o unidades de entrada y salida.

• Memoria: Constaba de 4096 palabras, cada una con 40 bits. Cada palabra podía contener dos instrucciones de 20 bits o un número entero de 39 bits y su signo. Las instrucciones tenían 8 bits dedicados a señalar el tipo de la misma y 12 bits para especificar alguna de las 4096 palabras de la memoria.
• Unidad de Control: Es la que supervisaba la transferencia de información y la indicaba a la unidad aritmética lógica cual operación debía ejecutar.
• Unidad Aritmética Lógica: Es aquella que se encarga de realizar las operaciones aritméticas y lógicas necesarias para la ejecución de una instrucción.
• Acumulador: 40 bits llamado en acumulador que sirven para:
• Recibir datos de entrada.
• Enviar datos a la salida.
• Guardar el resultado de la última operación.
• Una instrucción típica era sumar una palabra de la memoria al acumulador o almacenar este en la memoria.

La arquitectura Von Newman que, si bien no es la primera en aparecer, sí que lo hizo prácticamente desde el comienzo de las computadoras y se sigue desarrollando actualmente. Claro es que está siendo desplazada por otra que permite una mayor velocidad de proceso, la RISC. En los primeros tiempos de las computadoras, con sistemas de numeración decimal, una electrónica sumamente complicada muy susceptible a fallos y un sistema de programación cableado o mediante fichas, Von Newman propuso dos conceptos básicos:

• La utilización del sistema de numeración binario. Simplificaba enormemente los problemas que la implementación electrónica de las operaciones y funciones lógicas planteaban, a la vez proporcionaba una mayor inmunidad a los fallos.
• Almacenamiento de la secuencia de instrucciones de que consta el programa en una memoria interna, fácilmente accesible, junto con los datos que referencia. De esta forma la velocidad de proceso experimenta un considerable incremento; recordemos que una instrucción o un dato estaba codificado en una ficha.

Tomando como modelo las máquinas que aparecieron incorporando las anteriores características, la computadora se puede considerar compuesta por las siguientes partes:

• La unidad central de proceso viene a ser el cerebro de la computadora y tiene por misión efectuar las operaciones aritmético-lógicas y controlar las transferencias de información a realizar. Es la que coordina el funcionamiento conjunto de las demás unidades y realiza los cálculos necesarios; por eso la podemos subdividir en una unidad de control y en una unidad de cálculo o unidad aritmético-lógica.
• La memoria interna contiene el conjunto de instrucciones que ejecuta la CPU en el transcurso de un programa. Es también donde se almacenan temporalmente las variables del mismo, los datos que se precisan y todos los resultados que devuelve.
• Las unidades de entrada y salida son las encargadas de la comunicación de la máquina con el exterior, proporcionando al operador una forma de introducir al ordenador tanto los programas como los datos y obtener los resultados.

Un elemento importante del hardware, que contiene una tarjeta de sistema, fuente de poder y ranuras de expansión para tarjetas opcionales. Los elementos de la tarjeta de sistema son microprocesador, memoria de solo lectura y memoria de acceso aleatorio deben estar conectadas; aparece en este momento el concepto de bus: el bus es un conjunto de líneas que enlazan los distintos componentes del ordenador, por ellas se realiza la transferencia de datos entre todos sus elementos.

• Control: forman parte de él líneas que seleccionan de dónde y a dónde va dirigida la información, también marcan la secuencia de pasos a seguir para la transferencia.
• Datos: por él, de forma bidireccional, fluyen datos entre elementos de la computadora.
• De direcciones:La memoria está dividida en pequeñas unidades de almacenamiento que contienen las instrucciones del programa y los datos. El bus de direcciones consta de un conjunto de líneas que permite seleccionar de qué posición de la memoria se quiere leer su contenido. 

 

La forma de operar de la computadora en su conjunto es direccionar una posición de la memoria en busca de una instrucción mediante el bus de direcciones, llevar la instrucción a la unidad central de proceso CPU por medio del bus de datos, marcando la secuencia de la transferencia el bus de control. En la CPU la instrucción se decodifica, interpretando que operandos necesita: si son de memoria, es necesario llevarles a la CPU; una vez que la operación es realizada, si es preciso se devuelve el resultado a la memoria.

Los procesadores varían en velocidad y capacidad de memoria, registros y bus de datos. Un bus de datos transfiere datos entre el procesador, la memoria y los dispositivos externos. Se muestran dichas partes, llamadas genéricamente unidades funcionales debido a que, desde el punto de vista del funcionamiento, son independientes. 

El nombre de cada parte nos indica la función que realiza. La unidad de memoria principal se encarga de almacenar las instrucciones que realizará la unidad de control al ejecutar un programa y los datos que serán procesados. La unidad E/S será encargada de comunicación con el exterior a través de los periféricos. Estos periféricos pueden ser: de entrada, como teclados; de salida, como tubos de rayos catódicos, y de entrada y salida, como discos magnéticos. La memoria principal está formada por un conjunto de unidades llamadas palabras. Dentro de cada una de estas palabras se guarda la información que constituye una instrucción o parte de ella, o un dato o parte de un dato. A la cantidad de palabras que forman la Memoria Principal se denomina capacidad de memoria. 

Así, cuanto mayor sea el número de palabras mayor será el de instrucciones y datos que se almacenarán. Una palabra está formada de unidades más elementales llamadas bits, del mismo modo que una palabra está formada por letras. Cada bit solo puede guardar dos valores, 0 o 1; por eso se dice que son elementos binarios. El número de bits que forman una palabra se llama longitud de palabra. Por regla, las computadoras potentes tienen memorias con longitud de palabra grande, mientras que las computadoras pequeñas tienen memorias con longitud de palabra menor. 

 

El término arquitectura de Von Neumann se acuñó a partir del memorando First Draft of a Report on the EDVAC escrito por el conocido matemático John von Neumann en el que se proponía el concepto de programa almacenado. Dicho documento fue redactado en vistas a la construcción del sucesor de la computadora ENIAC y su contenido fue desarrollado por John Presper Eckert, John William Mauchly, Arthur Burks y otros durante varios meses antes de que von Neumann redactara el borrador del informe. Es por ello que otros tecnólogos como David A. Patterson y John L. Hennessy promueven la sustitución de este término por el de arquitectura Eckert-Mauchly.

 

CLASIFICACIÓN DEL HARDWARE

Se denominan periféricos tanto a las unidades o dispositivos a través de los cuales se comunica a través del mundo exterior, como a los sistemas que almacenan o archivan información, siendo de memoria auxiliar de la memoria principal. 

Los periféricos se clasifican en:

• Periféricos de entrada
• Periféricos de salida
• Periféricos de almacenamiento

Periféricos de entrada: 

Los periféricos de entrada son aquellos que permiten el ingreso a la información del exterior al interior de un ordenador. Estos datos pueden provenir de diferentes fuentes distintas, siendo la principal un ser humano. 

Los periféricos de entrada están conformado por:

• Teclado:

Un teclado es un periférico que consiste en un sistema de teclas, como las de una máquina de escribir, que te permite introducir datos a un ordenador o dispositivo digital.

Cuando se presiona un carácter, envía una entrada cifrada al ordenador, que entonces muestra el carácter en la pantalla. El teclado está conformado por:

• Teclado alfanuméricos: teclas de números (parte superior), y letras.
• Teclado numérico: teclas numéricas en la parte derecha.
• Teclado de signos: coma, punto y coma, guion, porcentaje, etc. 
• Teclado especiales: F1, F2 F3....F12. Por ejemplo el F1 la gran mayoría se abre una ventana para ayuda. F2 sirve para renombrar archivos. "Ctrl" y "Alt" son para atajos. "Bloq Mayus" para escribir en letras mayúsculas.  

• Ratón (Mouse)

El ratón o mouse  es un dispositivo apuntador utilizado para facilitar el manejo de un entorno gráfico en una computadora. Generalmente está fabricado en plástico y se utiliza con una de las manos. Detecta su movimiento relativo en dos dimensiones por la superficie plana en la que se apoya, reflejándose habitualmente a través de un puntero o flecha en el monitor.

Hoy en día es un elemento imprescindible en un equipo informático para la mayoría de las personas, y pese a la aparición de otras tecnologías con una función similar, como la pantalla táctil, la práctica ha demostrado que tendrá todavía muchos años de vida útil. No obstante, en el futuro podría ser posible mover el cursor o el puntero con los ojos o basarse en el reconocimiento de voz. El mouse sirve para:

• En el botón izquierdo: Sirve para: con un clic permite seleccionar archivos. Con dos clics permite ejecutar archivos o abrir un enlace Web. 
• En el botón derecho: Sirve para seleccionar algunas opciones disponibles.

• Scanner: 

Un scanner o escáner es un dispositivo tecnológico que se encarga de obtener imágenes, señales o información de todo tipo de objetos.

Se le llama scanner al dispositivo de entrada que permite digitalizar imágenes, datos, señales y otro tipo de información con el propósito de leerla y hacer uso de ella para diversos fines.

·         Periféricos de salida

Los periféricos de salida muestran al usuario el resultado de las operaciones realizadas o procesadas por el computador. Un periferico de salida recibe información la cual es procesada por el CPU para luego reproducirla (convertir sus patrones de bits internos) de manera que sea comprensible para el usuario.

Por periférico de salida se entiende un complemento electrónico que es capaz de mostrar y representar la información procesada por el ordenador, en forma de texto, gráficos, dibujos, fotografías, espacios tridimensionales virtuales, esquemas y un largo etc. más.

Los periféricos de salida esta conformado por:   

• Monitor:

El monitor de computadora es un dispositivo de salida (interfaz), que muestra datos o información al usuario. Existen algunos tipos de monitores:

a)  Monitores CRT

El monitor esta basado en un elemento CRT (Tubo de rayos catódicos), los actuales monitores, controlados por un microprocesador para almacenar muy diferentes formatos, así como corregir las eventuales distorsiones, y con capacidad de presentar hasta 1600x1200 puntos en pantalla. Los monitores CRT emplean tubos cortos, pero con la particularidad de disponer de una pantalla completamente plana.

b) Monitor LCD

Una pantalla de LCD (acrónimo de “cristal líquido” en inglés) es aquella pantalla delgada, formada por un determinado número de píxeles que se colocan delante de una fuente de luz.

• Impresora:

 Una impresora es un dispositivo periférico del ordenador que permite producir una gama permanente de textos o gráficos de documentos almacenados en formato electrónico, imprimiéndoles en medios físicos, normalmente en papel o transparencias, utilizando cartuchos de tinta o tecnología láser. Existen dos tipos de impresora:

a) Impresora de inyección de tinta

Las impresoras de inyección de tinta funcionan expulsando gotas de tinta de diferentes tamaños sobre el papel. Son las impresoras más populares hoy en día para el gran público por su capacidad de impresión de calidad a bajo costo. Su baja velocidad de impresión o el alto coste del mantenimiento por desgaste son factores poco importantes, ya que el número de copias realizadas en estos entornos es bajo.

b) Impresora láser

Es un dispositivo que tiene la función de recibir información digital procedente de la computadora, para promedio de tinta en polvo y un rayo láser, plasmar la información en un medio físico.

• Plotter:

Un plotter es una máquina que se utiliza junto con la computadora e imprime en forma lineal. Se utilizan en diversos campos: ciencias, ingeniería, diseño, arquitectura, etc. Muchos son monocromáticos o de 4 colores (CMYK), pero los hay de ocho y doce colores.

Actualmente son frecuentes los de inyección, que tienen mayor facilidad para realizar dibujos no lineales y policromos, son silenciosos, más rápidos y más precisos.

Las dimensiones de los plóteres no son uniformes. Para gráficos profesionales, se emplean plóteres de hasta 157 cm de ancho, mientras que para otros no tan complejos, son de 91 a 121 cm.

Para ver el vídeo haga clic "AQUÍ"

• Periféricos de Almacenamiento

Los periféricos de almacenamiento son dispositivos utilizados para almacenar los datos ya sea de una forma temporal o permanente, que ha de manipular la CPU y que no puede contener la memoria principal. En transcurso de estos últimos años la tecnología ha evolucionado muy rápidamente y se han conseguido dispositivos de almacenamiento masivos de datos. Entre ellos son:

a) Unidad de DVD: 

El nombre de este dispositivo hace referencia a la multitud de maneras en las que se almacenan los datos: DVD-ROM (dispositivo de lectura únicamente), DVD-R y DVD+R (solo pueden escribirse una vez), DVD-RW y DVD+RW (permiten grabar y borrar las veces que se quiera). También difieren en la capacidad de almacenamiento de cada uno de los tipos.

b) Memorias USB (Pendrive)

Una memoria USB (de Universal Serial Bus), es un dispositivo de almacenamiento que utiliza una memoria flash para guardar información. Se lo conoce también con el nombre de unidad flash USB, lápiz de memoria, lápiz USB, minidisco duro, unidad de memoria, llave de memoria, entre otros. Los primeros modelos requerían de una batería, pero los actuales ya no. Estas memorias son resistentes a los rasguños (externos), al polvo, y algunos hasta al agua, factores que afectaban a las formas previas de almacenamiento portátil, como los disquetes, discos compactos y los DVD.

Para ver el vídeo haga clic "AQUÍ"

c) Disquete

Un disquete o disco flexible (en inglés floppy disk o diskette) es un medio de almacenamiento o soporte de almacenamiento de datos formado por una pieza circular de material magnético, fina y flexible (de ahí su denominación) encerrada en una cubierta de plástico, cuadrada o rectangular, que se puede utilizar en una computadora o laptop.

Para ver el vídeo haga clic "AQUÍ"