HARDWARE
El hardware es la parte física de la computadora, es decir,
todo aquello que se puede tocar, que es tangible: CPU, monitor, teclado, cables
y demás elementos que se encuentran dentro de la computadora.
El hardware es como una caja en la que se conectan una
serie de dispositivos que procesan información de entrada y de salida.
Conjunto de elementos físicos o materiales que
constituyen una computadora o un sistema informático.
El término hardware
viene del inglés, significa partes duras y su uso se ha adoptado en el idioma
español sin traducción, siendo utilizado para para aludir a los componentes de
carácter material que conforman un equipo de computación.
¿QUÉ PAPEL CUMPLE LAS
PARTES FÍSICAS EN UN SISTEMA DE CÓMPUTO?
Los soportes físicos son elementos electrónicos que trabajan conectados
para proporcionar datos, y esos datos son procesados gracias a las
instrucciones que proporcionan los programas.
EVOLUCIÓN DEL HARDWARE
Desde la aparición de las primeras máquinas
computacionales en la década de los 40 hasta la actualidad, la creación de
hardware ha evolucionado para adaptarse a las nuevas tecnologías y usuarios. De
esta serie de cambios, se distinguen 4 generaciones de hardware:
·
Primera generación de
hardware (1945-1956): uso de tubos de vacío en máquinas de cálculo.
·
Segunda generación de hardware
(1957-1963): los tubos al
vació fueron sustituidos por transistores.
·
Tercera generación de hardware
(1964- actualidad): creación de componentes basados en circuitos integrados impresos en una
pastilla de silicio.
·
Cuarta generación de hardware
(futuro): todo hardware
elaborado con nuevos materiales y formatos distintos al silicio, y que aún
están en fase de investigación, diseño, desarrollo o implementación.
CLASIFICACIÓN DEL
HARDWARE
Una de las formas de clasificar el
soporte físico es en dos categorías: por un lado, el hardware principal, que abarca el conjunto de componentes
indispensables necesarios para otorgar la funcionalidad mínima a una computadora; y por otro lado, el hardware complementario, que, como su nombre indica, es el utilizado
para realizar funciones específicas (más allá de las básicas), no estrictamente
necesarias para el funcionamiento del ordenador.
El hardware principal
está básicamente constituido por: un medio de entrada de datos, la unidad central de procesamiento, la memoria RAM, un medio de salida de datos y un medio de
almacenamiento de datos.
Los medios de entrada y salida de datos
estrictamente indispensables dependen de la aplicación: desde el punto de vista
de un usuario común, se debería disponer, al menos, de un teclado y un monitor para entrada y salida de
información, respectivamente; pero ello no implica que no pueda haber una
computadora (por ejemplo controlando un proceso) en la que no sea necesario
teclado y/o monitor; bien puede ingresar información y sacar sus datos
procesados, por ejemplo, a través de una placa de adquisición/salida de datos.
Las computadoras son aparatos electrónicos capaces de interpretar y ejecutar
instrucciones programadas y almacenadas en su memoria; consisten básicamente en
operaciones aritmético-lógicas y de entrada/salida. Se reciben las entradas (datos), se
las procesa y almacena (procesamiento), y finalmente se producen las salidas
(resultados del procesamiento). Por ello todo sistema informático tiene, al
menos, componentes y dispositivos hardware dedicados a alguna de las
funciones antedichas; a saber:
1.
Procesamiento: unidad central de procesamiento
2.
Almacenamiento: Memorias
3. Entrada: Periféricos de entrada (E)
4. Salida: Periféricos de
salida (S)
5. Entrada/Salida: Periféricos
mixtos (E/S)
Desde un punto de vista básico y
general, un dispositivo de entrada es el que provee el medio para
permitir el ingreso de información, datos y programas (lectura); un dispositivo de
salida brinda el medio para registrar la información y datos de salida (escritura); la memoria otorga la capacidad de
almacenamiento, temporal o permanente (almacenamiento); y la CPU provee la
capacidad de cálculo y procesamiento de la información ingresada
(transformación).
Un periférico mixto es aquel que puede
cumplir funciones tanto de entrada como de salida; el ejemplo más típico es
el disco rígido o bien de estado sólido SSD (ya que en él se lee y se graba información y
datos).
UNIDAD CENTRAL DE
PROCESAMIENTO
La Unidad Central de Procesamiento, conocida por las
siglas en inglés CPU, es el componente fundamental de la computadora, encargado
de interpretar y ejecutar instrucciones y de procesar datos. En computadores
modernos, la función de la CPU la realiza uno o más microprocesadores. Se
conoce como microprocesador a una
CPU que es manufacturada como un único circuito integrado.
Un servidor de red o una
máquina de cálculo de alto rendimiento (supercomputación), puede
tener varios, incluso miles de microprocesadores trabajando simultáneamente o
en paralelo (multiprocesamiento); en este
caso, todo ese conjunto conforma la CPU de la máquina.
Las unidades centrales de proceso (CPU) en la forma de un
único microprocesador no solo están presentes en las computadoras personales (PC), sino
también en otros tipos de dispositivos que incorporan una cierta capacidad de
proceso o «inteligencia electrónica», como pueden ser: controladores de
procesos industriales, televisores, automóviles, calculadoras, aviones,
teléfonos móviles, electrodomésticos, juguetes y muchos más. Actualmente los
diseñadores y fabricantes más populares de microprocesadores de PC son Intel y AMD; y para el
mercado de dispositivos móviles y de muy bajo consumo, los principales
son Samsung, Qualcomm, Texas Instruments, MediaTek, NVIDIA e Intel.
En las computadoras, el microprocesador se monta en la
llamada placa base, sobre un zócalo
conocido como zócalo de CPU, que
permite las conexiones eléctricas entre los circuitos de la placa y el
procesador. Sobre el procesador ajustado a la placa base se fija un disipador térmico de un
material con elevada conductividad
térmica,
PLACA BASE
La placa base —también conocida como placa
madre o principal— es un gran circuito impreso sobre el que se suelda el chipset, las ranuras de expansión (slots), los
zócalos, conectores, diversos circuitos integrados, etc. Es el soporte
fundamental que aloja y comunica a todos los demás componentes: microprocesador, módulos de
memoria RAM, tarjetas gráficas, tarjetas de expansión, periféricos de entrada y salida. Para
comunicar esos componentes, la placa base posee una serie de buses mediante los cuales se transmiten
los datos hacia dentro y fuera del sistema.
La tendencia de integración ha hecho
que la placa base se convierta en un elemento que incluye a la mayoría de las
funciones básicas (vídeo, audio, red, puertos de varios tipos), funciones que
antes se realizaban con tarjetas de expansión. Aunque ello no excluye la
capacidad de instalar otras tarjetas adicionales específicas, tales como
capturadoras de vídeo, tarjetas de adquisición de datos, etc.
También, la tendencia en los últimos
años es eliminar elementos separados en la placa base e integrarlos al microprocesador.
En ese sentido actualmente se encuentran sistemas denominados System on a Chip que consiste en un único circuito
integrado que integra varios módulos electrónicos en su interior, tales como un
procesador, un controlador de memoria, una GPU, Wi-Fi, Bluetooth, etc. La mejora más notable en esto está en la reducción
de tamaño frente a igual funcionalidad con módulos electrónicos separados. Las
figuras muestran aplicaciones típicas, placa principal de una computadora y la
de un teléfono móvil.
Las principales funciones que presenta
una placa base son:
·
Conexión física
·
Administración, control y distribución de
energía eléctrica
·
Comunicación de datos
·
Temporización
·
Sincronismo
·
Control y monitoreo
MEMORIA RAM
La sigla RAM, del inglés Random
Access Memory, literalmente significa memoria de acceso aleatorio. El término tiene relación con la
característica de presentar iguales tiempos de acceso a cualquiera de sus
posiciones (ya sea para lectura o para escritura). Esta particularidad también
se conoce como «acceso directo», en contraposición al acceso secuencial.
La RAM es la memoria utilizada en una
computadora para el almacenamiento transitorio y de trabajo (no masivo). En la
RAM se almacena temporalmente la información, datos y programas que la Unidad
de Procesamiento (CPU) lee, procesa y ejecuta. La memoria RAM es conocida
como memoria principal de la computadora, también
como memoria central o de «trabajo»; a diferencia de
las llamadas memorias auxiliares, secundarias o de almacenamiento
masivo (como discos duros, unidades de
estado sólido, cintas magnéticas u otras memorias).
Las RAM son, comúnmente, memorias
volátiles; lo cual significa que pierden rápidamente su contenido al
interrumpir su alimentación eléctrica.
Las más comunes y utilizadas como
memoria central son «dinámicas» (DRAM), lo cual significa que tienden a perder sus datos almacenados en breve
tiempo (por descarga capacitiva, aun estando con alimentación eléctrica), por
ello necesitan un circuito electrónico específico que se encarga de proveerle
el llamado «refresco» (de energía) para mantener su información.
La memoria RAM de un computador se
provee de fábrica e instala en lo que se conoce como «módulos». Ellos albergan
varios circuitos integrados de memoria DRAM que, conjuntamente, conforman toda la memoria
principal.
MEMORIA RAM DINÁMICA
Es la presentación más común en
computadores modernos (computador personal, servidor); son tarjetas de circuito impreso que tienen soldados circuitos integrados de memoria por una o ambas caras,
además de otros elementos, tales como resistores y condensadores. Esta tarjeta posee una serie de
contactos metálicos,con recubrimiento de oro, que permite hacer la conexión
eléctrica con el bus de memoria del controlador de memoria en la
placa base.
Los integrados son de tipo DRAM, memoria denominada «dinámica», en la cual las celdas de memoria son muy sencillas (un transistor y un condensador), permitiendo la fabricación de
memorias con gran capacidad (típicamente de 2, 4, 8 o 16 Gigabytes por módulo) a un costo
relativamente bajo.
Las posiciones de memoria o celdas,
están organizadas en matrices y almacenan cada una un bit. Para acceder a ellas se han ideado varios métodos y
protocolos, cada uno mejorado con el objetivo de acceder a las celdas
requeridas de la manera más eficiente posible.
Entre las tecnologías recientes para
integrados de memoria DRAM usados en los módulos RAM se encuentran:
·
SDR SDRAM: memoria de un ciclo sencillo de acceso por ciclo de reloj. Actualmente en desuso, fue popular en
los equipos basados en el Pentium III y los primeros Pentium 4.
·
DDR SDRAM: se caracterizan por ser capaces de llevar a cabo dos
operaciones en cada ciclo de reloj (ciclo doble), es decir un acceso anticipado
a dos posiciones de memoria consecutivas. Fue popular en equipos basados en los
procesadores Pentium 4 y Athlon 64.
·
DDR2 SDRAM: Memoria con un ciclo doble y acceso
anticipado a cuatro posiciones de memoria consecutivas, está en desuso.
·
DDR3 SDRAM: memoria con un ciclo doble y acceso
anticipado a ocho posiciones de memoria consecutivas. Es un tipo de memoria aún
actual, reemplazó a su predecesora, la DDR2.
·
DDR4 SDRAM: es la evolución del estándar DDR3 y,
por tanto, los módulos de memoria compatibles con esta tecnología son capaces
de trabajar a una frecuencia de reloj más alta. Los módulos DDR4 SDRAM tienen
un total de 288 pines DIMM. La velocidad de datos por pin, va de un mínimo de
1,6 GT/s hasta un objetivo máximo inicial de 3,2 GT/s. Las memorias DDR4 SDRAM
tienen un mayor rendimiento y menor consumo energético que las memorias DDR3
predecesoras. Tienen una tasa de transferencia y capacidad mucho más elevada en comparación
con sus versiones anteriores.
Los estándares JEDEC, establecen las características eléctricas y las físicas de los módulos,
incluyendo las dimensiones del circuito impreso.
Los estándares usados son:
·
DIMM: tiene presentaciones de 168 pines (usadas con SDR y otras tecnologías
antiguas), 184 pines (usadas con DDR y el obsoleto SIMM), 240 (para las tecnologías de memoria DDR2 y DDR3) y
288 pines para las actuales DDR4.
·
SO-DIMM: es formato para computadores portátiles, es una
miniaturización de la versión DIMM en cada tecnología. Existen de 144 pines,
usadas con SDR, de 200 pines, usadas con DDR y DDR2, de 240 pines para DDR3 y
de 260 pines para DDR4.
MEMORIAS RAM ESPECIALES
Hay memorias RAM con
características que las hacen particulares, y que normalmente no se
utilizan como memoria central de la computadora; entre ellas se puede
mencionar:
·
SRAM: Siglas de Static
Random Access Memory. Es un tipo de memoria más rápida que la DRAM (Dynamic RAM). El término «estática» deriva del
hecho que no necesita el refresco para mantener sus datos. Si bien esta RAM no
requiere circuito de refresco, ocupa más espacio y utiliza más energía que la
DRAM. Este tipo de memoria, debido a su alta velocidad, es usada como
memoria caché.
·
NVRAM: Siglas de Non-Volatile
Random Access Memory. Memoria RAM no volátil (mantiene la información en
ausencia de alimentación eléctrica). Hoy en día, la mayoría de memorias NVRAM
son memorias flash, muy usadas para teléfonos móviles,
reproductores portátiles de MP3, pendrives, etc.
·
VRAM: Siglas de Video Random Access
Memory. Es un tipo de memoria RAM que se utiliza en las tarjetas gráficas
del computador. La característica particular de esta clase de memoria es que es
accesible de forma simultánea por dos dispositivos. Así, es posible que
la CPU grabe información en ella, al tiempo
que se leen los datos que serán visualizados en el Monitor de
computadora.
De las anteriores a su vez, hay otros
subtipos más.
PERIFÉRICOS
Se entiende por periférico a las
unidades o dispositivos que permiten a la computadora comunicarse con el exterior, esto
es, tanto ingresar como exteriorizar información y datos. Los periféricos son los que permiten realizar las
operaciones conocidas como de entrada/salida (E/S).
Aunque son estrictamente considerados
«accesorios», muchos de ellos son fundamentales para el funcionamiento y
operación adecuados de la computadora moderna; por ejemplo, el teclado, el ratón, el disco duro y el monitor son elementos actualmente
imprescindibles; pero no lo son, por ejemplo, un escáner o un plóter. Para ilustrar este punto: en los años
80, muchas las computadoras personales no utilizaban disco duro ni ratón, eran normalmente operativas con solo
una o dos disqueteras, el teclado y el monitor como únicos periféricos (incluso
sin disquetera).
DISPOSITIVOS DE ENTRADA
DE INFORMACIÓN (E)
De esta categoría son aquellos que permiten el ingreso
de información, en general desde
alguna fuente externa o por parte del usuario. Los dispositivos de entrada
proveen el medio fundamental para transferir hacia la computadora (más
propiamente al procesador) información desde alguna fuente, sea local o remota.
También permiten cumplir la esencial tarea de leer y cargar en memoria el sistema operativo y las
aplicaciones o programas informáticos, los que a
su vez ponen operativa la computadora y hacen posible realizar las más diversas
tareas.
Entre los periféricos de
entrada se puede mencionar: teclado, mouse o ratón, escáner, micrófono, cámara web, lectores
ópticos de código de barras, Joystick, lectora de CD, DVD o BluRay (solo lectoras), placas de
adquisición/conversión de datos, etc
DISPOSITIVOS DE SALIDA
DE INFORMACIÓN (S)
Son aquellos que permiten emitir o dar
salida a la información resultante de las operaciones realizadas por la CPU
(procesamiento).
Los dispositivos de salida aportan el
medio fundamental para exteriorizar y comunicar la información y datos
procesados; ya sea al usuario o bien a otra fuente externa, local o remota.
Los dispositivos más comunes de este
grupo son los monitores clásicos (no de pantalla táctil),
las impresoras, las consolas. y los altavoces.
Entre los periféricos de salida puede
considerarse al monitor como imprescindible para el funcionamiento del sistema.
Otros, aunque accesorios, son sumamente necesarios para un usuario que opere un
computador moderno, por ejemplo, la impresora o los parlantes
DISPOSITIVOS MIXTOS (E/S
DE INFORMACIÓN)
Son aquellos dispositivos que pueden operar de ambas formas: tanto de
entrada como de salida. Típicamente, se puede mencionar
como periféricos mixtos o de entrada/salida a: discos rígidos, disquetes, unidades
de cinta magnética,
lecto-grabadoras de CD/DVD, discos ZIP, etc.
También entran en este rango, con sutil diferencia, otras unidades, tales como:
Tarjetas de Memoria flash o unidad
de estado sólido, tarjetas de red, módems, tarjetas
de captura/salida de vídeo, et
