Tema Nº1

Arquitectura física de un ordenador

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL LITORAL FACULTAD DE CIENCIAS VETERINARIAS

Curso de Acreditación INFORMÁTICA

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Tema Nº1: Arquitectura física de un ordenador

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INFORMÁTICA

¿QUÉ ES UNA COMPUTADORA?

Computadora o computador (del latín computare –calcular):

dispositivo mecánico-electrónico que procesa Información

(numérica, alfanumérica).

Recibe las entradas (datos), los procesa y almacena

(procesamiento), y finalmente produce las salidas (resultados del

procesamiento).

La característica principal que la distingue de otros dispositivos similares, como la calculadora no

programable, es que es una máquina de propósito general, es decir, puede realizar tareas muy diversas, de

acuerdo a las posibilidades que brinde los lenguajes de programación y el hardware.

Para continuar entendiendo que es una computadora, hay que saber reconocer dos partes básicas: el

hardware y el software.

HARDWARE

Partes físicas y tangibles de una computadora:

sus componentes eléctricos, electrónicos,

electromecánicos

y mecánicos; sus cables, gabinete, periféricos de

todo tipo y cualquier otro elemento físico

involucrado.

Todo sistema informático tiene componentes y dispositivos para realizar determinadas funciones:

De Procesamiento: Unidad Central de Proceso o CPU (provee la capacidad de cálculo y

procesamiento de la información ingresada).

De Almacenamiento: Memorias (otorgan la capacidad de almacenamiento, temporal o permanente).

Hardware típico de una computadora personal.

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De Entrada y Salida de Datos

Entrada: Periféricos de Entrada (E) (provee el medio para permitir el ingreso de información,

datos y programas (lectura)).

Salida: Periféricos de salida (S) (brinda el medio para registrar la información y datos de salida

(escritura)).

Entrada/Salida: Periféricos mixtos (E/S) (es aquél que puede cumplir funciones tanto de

entrada como de salida, el ejemplo más típico es el disco rígido, ya que en él se lee y se graba

información y datos).

TIPOS DE HARDWARE

Los componentes y dispositivos del Hardware se dividen en Hardware Básico y Hardware Complementario.

Hardware Básico: son las piezas fundamentales e imprescindibles para que la computadora

funcione como son: Placa base, monitor, teclado y ratón.

Hardware Complementario: son todos aquellos dispositivos adicionales no esenciales como pueden

ser: impresora, escáner, cámara de vídeo digital, webcam, etc.

HARDWARE BÁSICO

PLACA MADRE (Motherboard) O PLACA BASE (Mainboard)

La "placa base" (mainboard), o "placa madre" (motherboard), es el elemento principal de todo ordenador al

que se conectan todos los demás aparatos y dispositivos.

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Físicamente, se trata de una "oblea" de material sintético, sobre la cual existe un circuito electrónico que

conecta diversos elementos que se encuentran anclados sobre ella; los principales son:

el microprocesador, "pinchado" en un elemento llamado zócalo;

la memoria, generalmente en forma de módulos;

los slots o ranuras de expansión donde se conectan las tarjetas;

diversos chips de control, entre ellos la BIOS.

UNIDAD CENTRAL DE PROCESAMIENTO (CPU) O MICROPROCESADOR

La unidad central de procesamiento (CPU) o simplemente el procesador o microprocesador es el encargado

de interpretar y ejecutar instrucciones y de procesar datos. A modo ilustrativo, se lo suele asociar con el

"cerebro" de una computadora.

El microprocesador está conectado, generalmente, mediante un zócalo específico a la placa base o placa

madre.

Actualmente los diseñadores y fabricantes más populares de microprocesadores de PC son Intel y AMD.

Microprocesador Intel Microprocesador AMD

Procesador AMD Athlon 64 X2 conectado en el zócalo de una placa base.

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MEMORIA

Tipos de memoria:

MEMORIA DE ACCESO ALEATORIO (Random Access Memory / RAM)

MEMORIA CACHÉ O RAM-CACHÉ

MEMORIA DE SÓLO LECTURA (Read Only Memory / ROM)

LA BIOS O MEMORIA ROM-BIOS (Basic In Out System)

MEMORIA DE ACCESO ALEATORIO (Random Access Memory / RAM)

Es la memoria principal. Está disponible para los programas, por ejemplo, un

ordenador con 8M de RAM tiene aproximadamente 8 millones de bytes de

memoria que los programas puedan utilizar.

Es una memoria tanto de lectura como de escritura por lo que su contenido puede

ser modificado.

Se utiliza como memoria de trabajo para el sistema operativo, los programas y la mayoría del software. Es allí

donde se cargan todas las instrucciones que ejecutan el procesador y otros componentes. Se denomina "de

acceso aleatorio" porque se puede acceder a cualquier posición de memoria sin necesidad de seguir un

orden.

Es una memoria volátil, es decir, que pierde su contenido cuando se apaga el equipo.

MEMORIA CACHÉ O RAM-CACHÉ

Es una memoria complementaria de alta velocidad que permite

aumentar el rendimiento del microprocesador y no es más que una

copia de acceso rápido de la memoria principal almacenada en los

módulos de RAM.

MEMORIA DE SÓLO LECTURA (Read Only Memory / ROM)

La memoria ROM, o memoria de sólo lectura. Es la memoria que se

utiliza para almacenar los programas con los que se enciende la

computadora, cargar el sistema operativo y para ejecutar el

diagnóstico de dispositivos de entrada/salida (lo que se conoce como

el Bios del Sistema).

La mayoría de los ordenadores tienen una cantidad pequeña de memoria ROM (algunos miles de bytes).

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TARJETA GRAFICA

TARJETA DE RED

TARJETA DE SONIDO

Es necesaria la presencia y buen funcionamiento de la pila o batería para el correcto funcionamiento de la

memoria ROM.

La pila es fundamental para mantener funcionando el reloj interno de la PC.

LA BIOS O MEMORIA ROM-BIOS (Basic In Out System)

La BIOS ó sistema básico de entrada y salida, es el conjunto de

rutinas que se realizan desde la memoria ROM al encender la

computadora, también permite reconocer los periféricos de

entrada y salida básicos instalados en la pc así como inicializar un

sistema operativo desde alguna unidad de disco.

El BIOS se graba en la memoria ROM.

TARJETAS DE APLICACION

Se conectan a la computadora a través de los ranuras de expansión

Tarjeta Gráfica: Es una tarjeta de expansión conectada a la placa base de la computadora, que se encarga

de procesar los datos provenientes de la unidad central de procesamiento (CPU) y transformarlos en

información comprensible y representable en el dispositivo de salida (por

ejemplo: monitor, televisor o proyector). Determina la máxima resolución y velocidad de refresco y el número

de colores con los que vemos en un monitor.

Tarjeta de Sonido: Es una tarjeta de expansión para computadoras que permite la salida de audio controlada

por un programa informático llamado controlador (driver). Convierte el sonido entrante analógico en digital

que es con lo que trabaja la computadora y viceversa y enviarlos a los parlantes.

Tarjeta de Red: es la tarjeta que actúa de interfaz de conexión entre aparatos o dispositivos, y también

posibilita compartir recursos (discos duros, impresoras, etcétera) entre dos o más computadoras, es decir, en

una red de computadoras.

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DISCO RÍGIDO O DISCO DURO (Hard Disk)

Es un dispositivo encargado de almacenar información de forma permanente en una computadora.

Es uno de los componentes del hardware más importantes dentro de la PC.

Su capacidad de almacenamiento se mide en gigabytes (TB).

Los discos duros externos son discos duros que se conectan externamente al ordenador, normalmente

mediante USB, por lo que son más fáciles de transportar.

Para poder utilizar un disco duro, un sistema operativo debe aplicar un formato que defina una o más

particiones. La operación de formateo requiere el uso de una fracción del espacio disponible en el disco.

Estructura física de un disco rígido

Un disco duro consiste en varios discos o platos.

Cada disco requiere dos cabezales de lectura/grabación, uno para cada

lado. Todos los cabezales de lectura/grabación están unidos a un

solo brazo de acceso, de modo que no puedan moverse

independientemente.

Cada disco tiene el mismo número de pistas, y a la parte de la pista que

corta a través de todos los discos se le llama cilindro.

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Estructura lógica de un disco rígido:

El Master Boot Record (en el sector de arranque), que contiene la tabla de particiones.

Las particiones, necesarias para poder colocar los sistemas de archivos.

Resumiendo:

La superficie de un disco se puede dividir según su estructura física o lógica.

Según su estructura física, se divide en: o Caras o cabezas. o Pistas o cilindros. o Sectores.

Según su estructura lógica, se divide en: o Sector de arranque. o FAT. o Directorio raíz o Área de datos.

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EL REGISTRO MAESTRO DE ARRANQUE (Master Boot Record)

El MBR se utiliza para arrancar el equipo.

Se encuentra en el primer sector del disco rígido. Si la información del

Registro Maestro de Arranque no es correcta no podremos acceder al disco.

El MBR está compuesto por:

El código ejecutable para el inicio del sistema que se ejecuta por

orden del mecanismo de arranque de la BIOS.

La tabla de Particiones que contiene la información sobre cada

partición.

También se encuentran otros datos particulares del disco divididos

en características físicas y lógicas.

Cada disco duro constituye una unidad física. Sin embargo, los sistemas operativos no trabajan con unidades

físicas directamente sino con unidades lógicas. Dentro de una misma unidad física de disco duro puede

haber varias unidades lógicas. Cada una de estas unidades lógicas constituye una partición del disco duro.

Esto quiere decir que podemos dividir un disco duro en, por ejemplo, dos particiones (dos unidades lógicas

dentro de una misma unidad física) y trabajar de la misma manera que si tuviésemos dos discos duros (una

unidad lógica para cada unidad física).

La división en unidades lógicas permite que en un disco rígido puedan instalarse varios Sistemas Operativos.

Una ventaja de particionar el disco rígido es que ubicamos los datos en superficies más pequeñas de disco,

por lo que la búsqueda de cualquier archivo en el disco es más rápido, y además se aprovechan mejor el

espacio por tener un óptimo tamaño de clúster.

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FORMATEO DE UN DISCO RÍGIDO

Formateo de bajo nivel: También llamado formato físico, es realizado por software y consiste en colocar

marcas en la superficie de óxido metálico magnetizable de Cromo o Níquel , para dividirlo en pistas

concéntricas y estas, a su vez, en sectores los cuales pueden ser luego referenciados indicando la cabeza

lectora , el sector y cilindro que se desea leer.

Los discos duros vienen formateados de fábrica y nunca se pierde el formato por operaciones normales

incluso si son defectuosas (aunque sí pueden perderse por campos magnéticos o altas temperaturas).

Actualmente los discos duros vienen con tecnología que no requiere formato a bajo nivel, en algunos casos el

disco duro podría dañarse.

Formateo de alto nivel: También llamado formato lógico o sistema de archivos, es el formato que efectúa

el usuario con el comando “Format”. Crea el registro de arranque del S.O., la FAT, y el Root Directory. No

toca el MBR.

LA FAT (Tabla de asignación de Archivos) Y EL ROOT DIRECTORY (Directorio RAIZ)

Tabla de asignación de archivos o FAT, en informática, acrónimo de File Allocation Table, método de control

de la ubicación física y del espacio libre de los archivos almacenados en disco empleado por ciertos sistemas

operativos. Un archivo se almacena en un disco en segmentos de longitud fija llamados clusters. Estos

segmentos pueden quedar ubicados en el disco consecutivamente o quedar físicamente separados. La

función de la tabla de asignación o localización de archivos es crear y mantener una tabla con la ubicación

física exacta de todos los segmentos para que cuando el sistema operativo quiera recuperar el archivo pueda

localizar los segmentos que lo componen. Debido a su importancia para la integridad de los datos

almacenados en el disco, el sistema operativo crea una copia de la tabla para mayor seguridad.

Un clúster (o unidad de asignación según la terminología de Microsoft) es un conjunto contiguo de sectores

que componen la unidad más pequeña de almacenamiento de un disco. Los archivos se almacenan en uno o

varios clústeres, dependiendo de su tamaño de unidad de asignación.

El directorio RAIZ es una tabla que contiene la lista de archivos que contiene el disco rígido y sus atributos.

La FAT y el Directorio RAIZ forman una estructura sobre la cual trabaja el sistema operativo.

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DIFERENCIAR ESTOS DOS CONCEPTOS

CUANDO SE PARTICIONA UN DISCO: CUANDO SE FORMATEA UN DISCO:

1. Se cambia la tabla de particiones, que se

encuentra en el MBR.

2. Se asignan letras de unidades a las particiones

primarias o a las unidades lógicas creadas en

particiones extendidas.

1. Se crea el PBR (sector de arranque de la

partición) en el primer sector de la unidad

lógica.

2. Se crean dos copias de la FAT vacías.

3. Se crea el directorio raíz.

4. Se agrupan los sectores para crear los

diferentes clusters.

PUERTOS

PUERTOS FÍSICOS

Un puerto físico, es aquella interfaz, o conexión entre dispositivos, que permite conectar físicamente distintos

tipos de dispositivos como monitores, impresoras, escáneres, discos duros externos, cámaras digitales,

pendrive, etc. a la computadora. Se denominan puertos de entrada/salida (E/S).

PUERTO USB o Universal Serial Bus: permite conectar diversos periféricos a una computadora.

- Facilita la conexión de periféricos y accesorios a un ordenador, permitiendo el fácil intercambio

de datos y la ejecución de operaciones.

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- Permite conectar dispositivos Plug & Play externos a la PC: los dispositivos son reconocidos

automáticamente por el computador (y se configuran casi automáticamente).

PUERTO RJ-45: es una interfaz física comúnmente usada para conectar redes de cableado estructurado.

PUERTO VGA: es el puerto estandarizado para conexión del monitor a la PC.

PUERTOS INALÁMBRICOS: Las conexiones en este tipo de puertos se hacen, sin necesidad de cables,

a través de la conexión entre un emisor y un receptor utilizando ondas electromagnéticas. Si la frecuencia

de la onda, usada en la conexión, se encuentra en el espectro de infrarrojos se denomina puerto

infrarrojo.

Si la frecuencia usada en la conexión es la usual en las radio frecuencias entonces sería un puerto

Bluetooth. La ventaja de esta última conexión es que el emisor y el receptor no tienen porque estar

orientados el uno con respecto al otro para que se establezca la conexión. Esto no ocurre con el puerto

de infrarrojos. En este caso los dispositivos tienen que "verse" mutuamente, y no se debe interponer

ningún objeto entre ambos ya que se interrumpiría la conexión.

PUERTOS DE MEMORIA: A estos puertos se conectan las tarjetas de memoria RAM. Los puertos de

memoria son aquellos puertos donde se pueden insertar nuevas tarjetas de memoria, con la finalidad de

extender la capacidad de la misma. Conviene recordar que la memoria RAM es de tipo volátil, es decir, si

se apaga repentinamente el ordenador, los datos almacenados en la misma se pierden.

CONECTORES

Los "conectores de entrada/salida" (E/S) son interfaces para conectar dispositivos mediante cables.

CONECTOR DE CORRIENTE

Son utilizados para permitir la alimentación de

corriente eléctrica al dispositivo al cual está

conectado, muy usado para la CPU, monitor del tipo

CRT y algunos tipos de scanner.

CONECTOR VGA

Conector macho que se inserta

en el puerto VGA de la CPU.

Conecta el Monitor a la CPU.

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CONECTOR SERIAL o COM

Conecta el Mouse y el MODEM a

la CPU.

CONECTOR RJ-45

Conecta redes de

cableado estructurado.

Transmite información a través de cables de par

trenzado.

CONECTOR USB

Universal Serial Bus es una interface plug&play entre

la PC y ciertos dispositivos tales como teclados,

mouses, scanner, impresoras, módems, placas de

sonido, cámaras, etc) .

CONECTOR PS/2

Conecta teclado (color lila ) y mouse (color verde)

CONECTOR de AUDIO

Transmisión de sonido en formato analógico.

CONECTOR HDMI:

Provee una interfaz entre cualquier fuente de audio y

vídeo digital ej. una PC y un monitor de

audio/vídeo digital compatible, ej. TV monitor LCD.

PERIFERICOS

Se entenderá por periférico al conjunto de dispositivos que, sin pertenecer al núcleo fundamental de la

computadora, formado por la CPU y la memoria central, permitan realizar operaciones de entrada/salida

(E/S) complementarias al proceso de datos que realiza la CPU.

Los periféricos suelen poder conectarse a los distintos puertos de la computadora.

PERIFERICOS DE ENTRADA: Permiten introducir

datos externos a la computadora para su posterior

tratamiento por parte de la CPU.

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PERIFERICOS DE SALIDA: Son los que

reciben información que es procesada por la

CPU y la reproducen para que sea perceptible

por el usuario.

PERIFERICOS MIXTOS: Son

dispositivos tanto de entrada como

de salida, por ejemplo, CDs, DVDs,

así como módems, faxes, USB, o

tarjetas de red.