HARDWARE

El hardware de una computadora 

Los componentes de una computadora, pueden organizarse en cuatro grupos de dispositivos: 

1. De procesamiento de información. 

2. De almacenamiento de datos. 

3. De entrada de datos. 

4. De salida de datos. 

También existen elementos mixtos, que permiten tanto la entrada como la salida de información, se los considera que pertenecientes a las dos últimas categorías especificadas. 

Lo relevante de este concepto de ingenie­ría, es que toda computadora se ensambla a partir de módulos o dispositivos indepen­dientes -claramente diferenciados uno de otro-, fabricados por diversas compañías de todo el mundo. Obviamente, para que los elementos individuales puedan ser interconectados, su diseño y comunicación debe respetar los protocolos del estándar PC, definido en sus orígenes por IBM, pero desarrollado ampliamente por la indus­tria, en los siguientes años. 

No está de más mencionar que, en los ini­cios del estándar PC, la industria del hardware marcaba la pauta para el desarrollo de los sistemas operativos y de los programas de aplicación, pero conforme éstos se desa­rrollaban, también fueron estableciendo sus propios protocolos y necesidades de cómpu­to. Por ejemplo, con la llegada de Windows 95, el protocolo Plug & Play -que permite la autoconfiguración de nuevos dispositivos que se agregan a la computadora para expandir funciones (y que en el estándar Macintosh era una realidad desde varios años antes), sin tener que pasar por una minuciosa configu­ración manual-, obligó a los fabricantes de periféricos a soportar dicha prestación. Podríamos citar muchos ejemplos de este tipo, pero baste señalar que, en la actualidad, tanto la industria del hardware como la del sofware va marcando las pautas del estándar. 

No es nada difícil comprender, entonces, que es en el concepto de arquitectura modular abierta donde descansa el gran poder y flexibilidad del estándar PC, pues, para efectos prácticos, no le pertenece a ninguna em­presa, sino a la industria. Así, cada empresa puede especializarse en el diseño y produc­ción de un tipo de dispositivos, y cada fabri­cante o ensamblador de computadoras pue­de elegir entre varios proveedores del mis­mo dispositivo. Aunque también es cierto que no hay muchos proveedores de ciertos componentes fundamentales (como los micropro­cesadores), y que el sistema operativo domi­nante, el Windows, le pertenece a Microsoft. 

La cuestión relevante es que una com­putadora o sistema PC, es un equipo cons­truido a partir módulos independientes de muy diferentes marcas. 

A continuación hablaremos brevemente de los elementos de una PC; sólo señalaremos los com­ponentes más comunes del estándar, sin ha­cer referencia a periféricos sofisticados o de aplicación específica. 

Dispositivos de procesamiento de datos 

Microprocesador 

El microprocesador es como el "cerebro" de la computadora. Es el encarga­do de realizar casi todas las operaciones y cálculos que permiten al equipo ejecutar las diversas tareas, en función del programa en ejecución. Es, por lo tanto, el dispositivo nú­cleo de la máquina, y el que define la veloci­dad, el poder de procesamiento y la genera­ción del sistema; así, un microprocesador de última generación suele ser más poderoso y veloz que los de generaciones anteriores.


  

Tarjeta madre 

Así como un cerebro humano es inútil por sí solo, un microprocesador aislado no es más que un fragmento de silicio sin función alguna  Para hacer su trabajo, este circuito requiere del soporte de diversos elementos periféricos  precisamente, la tarjeta madre es el "puente" que lo "comunica" con todos ellos. 

                     

A su vez, en la tarjeta madre se integran diversos recursos que soportan el procesamiento de datos y la comunicación con los dispositivos exteriores del sistema, por ejemplo  los buses de comunicación entre el microprocesador y la memoria RAM; las interfaces de conexión con los medios de almacenamiento  los controladores de comunicación para las ranuras de expansión; la controladora para el manejo de gráficos en el monitor, etc. 

En las primeras computadoras, la mayo­ría de los dispositivos para funciones específi­cas, tenían que ser agregados en forma ex­terna, vía las ranuras de expansión; sin em­bargo, gracias al avance en las técnicas de in­tegración de circuitos, se han incluido los periféricos básicos en el mismo diseño de las tarjetas madre; de ahí que se les considere como del tipo de "todo en uno", pues incluye controladora de video, controladora de sonido, circuitos de fax-rnódem y una con­troladora de red.

En el 2020 las placas tienen puertos de video, el chip de video puede estar en el procesador o independientemente en un tarjeta de video.

Es por ello que se ha simplificado consi­derablemente el ensamblado de sistemas PC, pues prácticamente basta con montar el microprocesador en la tarjeta madre, añadir la RAM y algunos elementos externos (como teclado, ratón y monitor), para obtener una computadora completa y funcional. 

Memoria RAM 

Para realizar las complejas operaciones informáticas, el microprocesador requiere de un constante flujo de datos de entrada (ins­trucciones y parámetros) y de salida (resul­tados obtenidos). La memoria RAM sirve de depósito temporal para los da­tos. 

 

https://www.youtube.com/watch?v=IbrMc9CqULQ

Existen varios tipos de memoria RAM, cada uno con ventajas y desventajas. Como regla general, mientras más memoria tenga un sistema, mejor desempeño ofrecerá; esto es especialmente cierto en ambientes de tra­bajo como Windows, que consume enormes cantidades de RAM. 

Tarjeta de video 

Los unos (1) y ceros (0) que envía el microprocesador, son convertidos por la tarjeta de video en la información que es desplegada por el monitor. 

https://www.youtube.com/watch?v=M2OqWTTUasY

El poder de cómputo de muchas tarjetas de video modernas, es superior al de toda una máquina de hace unos 5 ó 6 años. Esto se debe a que poseen varias decenas de MB de RAM (para el almacenamiento temporal de la información de video), poderosos procesadores de señal, buses de muy alta velocidad, etc. 

Por lo tanto, de la tarjeta de video incor­porada en el sistema depende la calidad de las imágenes obtenidas en el monitor, así como la velocidad de respuesta. 

Dispositivos de almacenamiento de datos 

Disco duro 

Es el principal medio de almacenamiento de información en una computadora. Ahí se graban todos los archivos de sistema para que la máquina comience a trabajar, el sistema, operativo, los programas de aplicaciones, los archivos que el usuario va generando con su trabajo cotidiano, etc. 

 

Normalmente, los usuarios prefieren discos con alta capacidad de almacenamiento Sobre todo por la "fiebre" de Internet en los últimos años, que permite descargar ingentes cantidades de información. 

Unidades de CD-ROM 

Sin duda, los CD-ROM son en la actualidad el medio por excelencia de almacenamiento de información y distribución de programas; de ahí que los sistemas actuales no se conci­ban sin por lo menos una unidad de lectura. La amplia capacidad de estos discos (de hasta 700MB) y su bajo costo de producción, los hacen ideales para el alma­cenamiento de los enormes archivos que se necesitan para instalar las aplicaciones mo­dernas; por ejemplo, las últimas versiones de Windows requieren más de 400MB, cantidad que implicaría el uso de más de 300 disquetes de 3 1/2 pulgadas. 

Los avances en la tecnología de grabación óptica, han dado lugar a la aparición de las unidades grabadoras de discos compactos, conocidas como "unidades CD-RW" o quemadores de discos CD-R. Recordemos que estos medios de almacenamiento, se ba­san en los mismos principios de la lectura de información por medio de un rayo láser, uti­lizada en los discos compactos de audio digital que fueron desarrollados en común por Philips y Sony. 

Unidades de DVD 

Las unidades de disco versátil digital (DVD), cada vez ocupan un sitio preponderante en los modernos sistemas. Los dis­cos en cuestión, también se basan en la tec­nología óptica de los tradicionales CD musi­cales; aunque un DVD sencillo, puede alma­cenar más de 4GB de datos, en tanto que un disco de doble cara y doble capa, puede al­macenar más de 17GB. 

Por otra parte, también ya son comunes las unidades grabadoras de DVD, y es posi­ble que en los próximos años estos discos desplacen a los CD-R y CD-RW, aunque para ello antes debe definirse un estándar domi­nante, pues en la actualidad se utilizan va­rios protocolos, según el fabricante. 

Unidades de Blu-ray

El disco Blu-ray, conocido como Blu-ray o simplemente BD (en inglés: Blu-ray Disc), es un formato de disco óptico de nueva generación, desarrollado por la Blu-ray Disc Association (BDA), empleado para vídeo de alta definición (HD), 3D y UltraHD y con mayor capacidad de almacenamiento de datos de alta densidad que la del DVD. Para la reproducción de contenido 4K, Blu-ray ha sido reemplazado por Blu-ray Ultra HD.


El disco Blu-ray tiene 12 cm de diámetro, igual que el CD y el DVD. Guardaba 25 GB por capa, por lo que Sony y Panasonic han desarrollado un nuevo índice de evaluación (i-MLSE) que permitiría ampliar un 33 % la cantidad de datos almacenados,​ desde 25 a 33,4 GB por capa.


Funcionamiento

El disco Blu-ray hace uso de un rayo láser de color azul con una longitud de onda de 405 nanómetros, a diferencia del láser rojo utilizado en lectores de DVD, que tiene una longitud de onda de 650 nanómetros. Esto, junto con otros avances tecnológicos, permite almacenar sustancialmente más información que el DVD en un disco de las mismas dimensiones y aspecto externo. Blu-ray obtiene su nombre del color azul del rayo láser (blue ray significa ‘rayo azul’). La letra e de la palabra original blue fue eliminada debido a que, en algunos países, no se puede registrar para un nombre comercial una palabra común.

Dispositivos de entrada de datos 

Teclado 

Es el dispositivo para introducción de datos por excelencia; el principal medio de comu­nicación entre el usuario y la computadora. Por medio de este periférico, los usuarios suministran órdenes, información, instruccio­nes, etc.. 

En las primeras computadoras persona­les, mucho antes del estándar PC, no se utili­zaba el teclado tipo QWERTY que se utiliza en la actualidad, el cual es similar a una má­quina de escribir, aunque además de las te­clas alfabéticas, numéricas y de puntuación, se incluyen símbolos y teclas de control. Ade­más, su operación no es mecánica, sino que las teclas accionan sendos interruptores que transmiten cierto código a la unidad central, donde se interpreta y ejecuta la acción res­pectiva. 

El código al que está asociado cada ca­rácter corresponde a un estándar conocido como código ASCII (se pronuncia «asqui»), por las siglas de American Standard Code for Information Interchange. 

Ratón o mouse 

Posiblemente usted ya ni conozca los siste­mas operativos que trabajaban en modo tex­to, como el MS-DOS y el DR-DOS; la lógica de comunicación de este software operativo, descansaba exclusivamente en instrucciones o comandos suministrados mediante el tecla­do. Pero con el uso de menús desplegables en ciertos programas de aplicación de ofici­na y el posterior advenimiento de los ambien­tes gráficos (Windows), el mouse o ratón se convirtió en un periférico indispensable en cualquier PC. 

Este dispositivo permite apuntar, selec­cionar y manipular áreas de trabajo en la pan­talla para facilitar las operaciones informáticas del usuario, en vez de tener que escribir comandos de una sintaxis compleja. De hecho, hay actividades (como la ilustra­ción y el tratamiento de imágenes) que sim­plemente no se podrían efectuar sin el ratón. 

Las interfaces gráficas, con sus respecti­vos elementos lógicos (menús, iconos, ven­tanas, barras de desplazamiento, botones, cuadros de diálogo, etc.) que ahora nos son tan familiares, tuvieron sus orígenes en los laboratorios de Xerox, hacia principios de los años 1970, pero la tecnología no estaba a pun­to para poder aprovechar este medio de co­municación hombre-máquina tan sofisticado. Fue en los años 80, con la primera Macintosh, que las interfaces gráficas y su correspondien­te dispositivo apuntador comenzarían a ser una realidad cotidiana. 

Escáner 

Con el advenimiento del diseño gráfico y la edición de documentos por computadora, surgieron diversos programas para la crea­ción y tratamiento de imágenes. Y como apo­yo a estos programas se desarrolló un equi­po complementario: el escáner (figura 1.9C). 

El escáner es un lector o explorador ópti­co que convierte las imágenes en una repre­sentación digital de acuerdo a algún forma­to gráfico (JPG, GIF, TIF, entre los más utili­zados), quedando lista para ser directamen­te integrada en algún documento o para ser editada por el correspondiente software de tratamiento de imagen. 

El principio de operación del escáner es el siguiente: al igual que una fotocopiadora, posee una fuente de luz interna que se en­carga de iluminar con potencia y uniformi­dad la imagen deseada; dispone también de una serie de fotoceldas que recuperan el re­flejo de luz y lo convierten en niveles de vol­taje, los cuales son transformados en secuen­cias de números binarios correspondiendo a la información que es procesada por la com­putadora. 

Cámara digital 

Como su nombre lo indica, esta cámara ya no utiliza película tradicional para la captu­ra de imágenes; utiliza tecnología electróni­ca para generar directamente un archivo digital, que puede transferirse sin problemas en la computadora. 

El principio de operación de estos peri­féricos es muy similar al de un escáner, aun­que en este caso el dispositivo captor de imá­genes es una pastilla de un material fotosensible, conocido como CCD (dispositi­vo de carga acoplada), el cual convierte los impulsos luminosos en cargas eléctricas que, una vez procesadas, dan origen a un archivo binario (digital). 

Existen cámaras para tomas fijas, que sir­ven para obtener fotografías comunes, y tam­bién minicámaras para secuencias de video, las cuales se utilizan para videoconferencias por Internet (las llamadas Webcam. 

Dispositivo de salida de datos 

Monitor y pantallas planas 

Así como el teclado es el puente básico para la comunicación del usuario con la computadora, ésta, a su vez, despliega sus resulta­dos al usuario por medio del monitor. 

El monitor lo único que hace es recibir la información que se envía desde la tarjeta madre y la convierte en puntos luminosos en la pantalla; así que, estrictamente hablando, la resolución de una imagen y su profundi­dad de colores tienen que ver más con los cir­cuitos de video y la memoria RAM adjudica­da al video, que con la calidad del monitor. Por eso los fabricantes de computadoras in­sisten tanto en el tipo de tarjeta de video (cir­cuitos, en realidad) incorporada en la tarjeta madre y en la cantidad de memoria RAM asociada. 

Actualmente, existe una tendencia muy fuerte a sustituir los tradicionales monitores basados en tubos de rayos catódicos por pan­tallas planas tipo LCD (display de cristal lí­quido) o de plasma. Estas pantallas consu­men menos energía, ocupan un menor espa­cio, y sobretodo no distorsionan la imagen. 

Impresoras 

En los inicios de la computación personal, se utilizó un tipo de dispositivo similar al tele­tipo. Posteriormente se desarrollarían equi­pos de impresión propios para los sistemas de cómputo. 

A la fecha, destacan tres tecnologías de impresoras: las de matriz de puntos (que no han desaparecido por com­pleto, porque aún tienen aplicaciones espe­cíficas donde no pueden ser reemplazadas), las de inyección de tinta (que son las más populares en este momento) y las de tecno­logía láser (que aunque ofrecen la mejor cali­dad y velocidad de impresión, son las más costosas). 

Tarjeta de sonido y altavoces 

Para que la computadora pueda generar so­nidos de calidad similar a un equipo de audio, requiere de un circuito especial que recoja los unos y ceros enviados por el microprocesador y los transforme en ondas so­noras. Esta es precisamente la función de la tarjeta de sonido y de las bocinas o altavoces. 

En sentido estricto, esta tarjeta se cuenta entre los dispositivos mixtos porque posee una entrada para micrófono o señal externa, en cuyo caso la señal de audio es convertida en una señal digital que la máquina puede interpretar. 

Como ya mencionamos, en los últimos años, se ha acentuado la tendencia a incor­porar la tarjeta de sonido en la estructura de la tarjeta madre. Así que de la elección de esta última, depende la calidad de la tarjeta de sonido. 

Fax-módem 

Para poder comunicarse con otros equipos re­motos, se creó el módem (contracción de "modulador-demodulador"). Es un disposi­tivo que transforma la información digital de la computadora en una señal que puede enviarse a través de la línea telefónica (analógica), y viceversa. Esta capacidad se aprovecha para establecer co­municación tipo fax mediante la PC, y para la conexión del equipo a la red mundial de Internet. Por tal motivo, el fax-módem es un elemento fundamental de cualquier PC mo­derna. 

Tarjeta de red 

Cada vez con mayor frecuencia, las oficinas y algunos hogares poseen varias máquinas que pueden estar intercomunicadas. Pero este intercambio de archivos no se realiza por medio de disquetes u otros medios removibles, sino mediante una configuración de red que requiere de una tarjeta o circuitos específicos diseñados para dicha función. 

Gabinete y fuente de poder 

 

En la operación y mantenimiento de la PC, intervienen dos elementos fundamentales cuyo papel se ha minimizado: el gabinete y la fuente de poder. En el primero, se alojan y protegen todos los componentes que proce­san y almacenan la información; en tanto, la fuente de poder recibe la energía de la línea de alimentación, para transformarla en los voltajes y corrientes que la máquina necesita para trabajar.