El ordenador

1º ESOProfesor: Fernando del Castillo

¿Qué esun ordenador?

Definición:El ordenador es una máquina electrónica que gestiona información digital de forma rápida.

Su funcionamiento básico consiste en recibir información, procesarla, y generar datos de salida.

Fases del funcionamiento de un ordenador:Generalmente llamamos ordenador a un conjunto de aparatos electrónicos que funcionan coordinadamente para desempeñar un trabajo. Dentro de ese conjunto de aparatos podemos distin-guir tres grupos principales: Los periféricos de entrada, la CPU o Torre, y los periféricos de salida.

En realidad cuando hablamos del ordenador nos referimos a la torre o CPU. El CPU trabaja con una serie de componentes exter-nos, los cuales suelen aportar los datos para el procesamiento de la información. Estos elementos son los periféricos.

Con los periféricos de entrada se introduce la información en el ordenador. Una vez la información está dentro del sistema, se procesa en el CPU. El resultado de dicho proceso, aparecerá reflejado en los periféricos de salida.

Sin los periféricos, el ordenador estaría incompleto ya que el usuario no podría interactuar con el ordenador, es decir, no po-dría dar órdenes al sistema, ni tampoco observar los resultados de esas órdenes. Aquí tienes un ejemplo de un orde-

nador conectado a los periféricos. ¿Sabrías deducir cuáles son de

entrada y cuáles de salida?

Realiza un esquema básico del funcionamiento de un ordenador:

El Hardware y el Software:Para que el ordenador funcione, hacen falta dos partes: el hardware y el software. Seguramente en algún momento ya habrás escuchado estas palabras, pero... ¿sabes lo que significan?.

Hardware significa “la parte dura”, es decir todo aquello que es físico y se puede tocar con las manos. El Hardware puede ser tanto un elemento externo, como los periféricos, o un elemento interno como elprocesador, disco duro, etc... Recuerda, todo aquello que puedas tocar con tus manos es hardware.

Software significa “la parte blanda”, aunque realmente no es que sea blanda, sino que se refiere a la parte que no se puede ver ni tocar. Nos estamos refiriendo a los programas. Los programas son una serie de órdenes internas que el ordenador debe seguir para completar tareas de todo tipo. Estas órdenes son información digital que no se puede ver a simple vista ni tocarse, ya que son impulsos electrónicos que viajan por los circuítos. Estas órdenes son una serie de códigos que preparan los programadores informáticos.

Tipos de software:Principalmente hay tres tipos de softwares:

1)- Sistema operativo (S.O.):El sistema operativo es el intermediario entre la máquina y usuario. Ofrece al usuario un entorno con ventanas y otras herramientas que le servirán para trabajar. También es el encargado de controlar los recursos internos del equipo: el procesador, la memoria ram, las trajetas de expansión, etc... aunque muchas de estas tareas no son visibles para el usuario y el S.O. las realiza en segundo plano. También es el que hace posible poder instalar un programa, sin sistema operativo no podríamos instalar programas como “Word”, “Photoshop”, o “Google Chrome”.Actualmente existen varios tipos de S.O. en el mercado, unos son más conocidos que otros.

Estos son algunos de los iconos de los Sistemas operativos más popu-lares actualmente.

Captura de pantalla de IOS para iphone.

Captura de pantalla de Android para Samsung.

Captura de pantalla de Windows 8 para PC.

Captura de pantalla de Ubuntu (Linux) para PC.

Captura de pantalla de OS Lion para Mac.

Un mismo Sistema Operativo puede variar a lo largo del tiempo para actualizarse y mejorar. Un ejemplo lo tenemos en Microsoft Windows. Este sistema ha ido evolucionando desde su primera versión en 1985. Cada cierto tiempo sale una nueva versión en la que se introducen mejoras y cambios, y se le cambia el nombre, el icono, etc...A la derecha tienes un ejemplo del cambio gráfico entre el Windows XP del 2001, y el Windows 8 del 2012.

¿Has oído hablar del software libre y software privado? Describe en qué consiste cada uno. Busca un ejemplo de un S.O. libre y otro privado.

2)- Software de aplicación:

Este tipo de software es muy importante ya que son herramientas específicas de trabajo en áreas concretas del conocimiento.Por ejemplo, si tienes que escribir un texto existen programas específicos para ello como “Word”, si tienes que resolver problemas de cálculo tienes programas específicos como “Excel”, si tienes que editar una imagen para diseño tienes programas específicos como “Photoshop”... Hoy día hay tantos softwares como especialidades laborales: Ingenierías, medicina, arquitectura, educación, Industria y energía, entretenimiento, etc....Estas aplicaciones adaptan el funcionamiento del ordenador a la tarea que tenga que realizar el usuario en cada momento.

¿Conoces alguno de estos softwares de aplicación? ¿Cuál es su uso?

3)- Controladores o Drivers:

Los Drivers son programas específicos que controlan un com-ponente determinado del hardware. Por ejemplo, si te compras una impresora, necesitas instalar los Drivers para que el S.O. la reconozca y puedas ordenarle imprimir. Practicamente cada componente interno o externo de tu orde-nador (ratón, teclado, impresora, cámara web, lector DVD, discos duros, etc...) necesita sus drivers correspondientes. Si tu sistema operativo es Windows, Mac, o Linux, debes buscar los drivers específicos para trabajar dentro de esas plataformas, si no, tu dispositivo no funcionará.

Aquí tienes un modelo de impre-sora, y su correspondiente disco de

instalación con los drivers.

Tipos de Hardware:1)-Los periféricos: Los periféricos son dispositivos que se conectan a la unidad central para intercambiar información con ella. Hay de dos tipos:

A) Periféricos de entrada:

Son aquellos dispositivos mediante los cuales introducimos información en el sistema. Cuando decimos información nos referimos tanto a enviar órdenes al sistema o bien, datos de imagen, sonido, texto, etc... Aquí tenemos algunos ejemplos:

¿Sabrías decir el nombre de estos dispositivos de entrada?.Escribe el nombre junto a cada imagen.

B) Periféricos de salida:

Son aquellos dispositivos que nos muestran la información ya procesada por el CPU. Convierten la información procesada a un lenguaje reconocible por el ususario: imagen, sonido, texto, etc...

Por ejemplo:

¿Sabrías decir el nombre de estos dispositivos de salida?.Escribe el nombre junto a cada imagen.

2)-El CPU (o torre):

Es el elemento central de todos los dispositivos, ya que es donde está el procesador y los discos de almacenamiento. También es donde se procesan las imágenes y sonidos para ver fotografías, escuchar música, jugar videojuegos o ver películas. También es donde se encuentra la conexión a internet y a otros ordenadores.Podríamos decir que si comparamos un ordenador con el cuerpo humano, los periféricos serían los organos de los sentidos (la vista, el oído o el tacto) y la CPU o torre sería el cerebro que gestio-na la información que los sentidos aportan

El nombre de CPU se debe a que dentro de la torre está la uni-dad central de procesamiento, o procesador, que en inglés es llamado Central Process Unit (CPU).La función del procesador es ejecutar los programas, controlar el resto de componentes del equipo, y realizar los cálculos para el procesamiento de la información.

Aquí tienes el aspecto de un procesador por dentro.

Otros componentes del CPU:Dentro de la torre, el procesador es una pieza importantísima, pero no es la única. Hay otros muchos componentes sin los cuales el ordenador no funcionaría. Cada uno de ellos se especializa en un trabajo o tarea específica y es necesario que todos funcionen correctamente para poder trabajar con el ordenador. Los principales son:

-Memoria RAM: R.A.M. significa Random Access Memory, o memoria de acceso aleatoria. Es una memoria de trabajo temporal, es decir, un espacio que los programas y algunos procesadores utilizan para realizar sus cálculos. Al cerrar un programa, o apagar el ordenador, se borra la información que había en la RAM, no sirve para almacenar datos. Como pieza de hardware las reconocerás por ser módulos pla-nos que se insertan en unas ranuras de la placa madre. Los módulos pueden ser de diferentes capacidades de memoria, por lo que añadiendo módulos de más capacidad puedes conseguir que tu ordenador haga tareas más rápidamente.

-Los Discos Duros:Los discos duros, también conocidos como HDD (Hard Disk Drive), son unidades de almacenamiento. Guardan datos a largo plazo, por ejemplo, cuando quieres guardar documentos, fotos, o películas, lo haces en el disco duro. El sistema operativo de tu ordenador también se instala en el disco duro, al igual que los programas de aplicación (Word, Photoshop, Power point, etc...), por lo que es un dispositivo importante dentro del sistema ya que almacena los datos del sistema y del usario.Los discos duros son discos magnéticos de metal, los cuales giran mientras un cabezal genera pequeños impulsos eléctricos cambiando la carga magnética del disco, generando de esta forma la información digital.

Los módulos de memoria RAM van insertados en las ranuras de la placa madre.

Los discos duros tienen diferentes capaciddes de alma-cenamiento. Si quieres ampliar la capacidad de de tu ordenador es fácilmente sustituíble.También existen los discos duros externos, son una buena alternativa para complementar la memoria de tu equipo sin tener que abrirlo, o por si tienes que llevar tus datos de un sitio a otro sin cargar con el ordenador.

-Tarjeta gráfica: Es la intermediaria entre placa madre y el monitor. Se encarga de transformar toda la información en datos visuales, posteriormente esa información sale reflejada en el monitor. La tarjeta gráfica libera al procesador de la tarea gráfica.

-Tarjeta de sonido:Permite la grabación y reproducción de sonido. Proporciona los puertos de audio, tanto los de entrada (micrófono) como los de salida (auriculares, altavoces).

-Puertos:Los puertos de comunicación conectan los dispositivos externos con la placa base a través de unas tomas que se encuentran en el panel trasero, lateral o frontal del ordenador. Podemos encontrar dos tipos de puertos:

Puertos específicos:Son puertos que se dedican a la conexión de un periférico concreto.

Puertos genéricos:Admiten la conexión a periféricos diversos. Actualmente son los más frecuentes ya que permiten mayor flexibilidad de configura-ción. Entre ellos destacan el USB (Universal Serial Bus), o el FireWire.

Una de las formas de reconocer una tarjeta gráfica es por la forma de sus puertos de conexión. El más típico es el VGA, que es de color azul con muchos agujeritos. Actualmente hay otros tipos de conexión como el DVI, o el reciente Display Port.

Dispositivos de almacenamientoLos dispositivos de almacenamiento son aquellos que nos sirven para almacenar datos digitales. Podemos diferenciar tres tipos de dispositivos de almacenamiento:

-Unidades magnéticas:Generalmente son los conocidos como discos duros, los cuales ya hemos explicado anteriormente. Una de sus características es que permiten tanto la lectura como la escritura de datos.Dentro de esta categoría estarían también los disquettes, pero a día de hoy ya no se usan.

-Unidades ópticas:Dentro de las unidades ópticas encontramos varios formatos: los CD, losDVD, los Blu-ray, los Mini CD...Son discos extraíbles, cuya información va inscrita en forma de muesca sobre una delgada lámina metálica cubierta por una capa de plástico transparente. Para la lectura de la información no se utiliza un cabezal magnético, como en los discos duros, sino un haz de luz laser. Los diferentes for-matos ofrecen diferentes capacidades, por ejemplo: CD 700 MB, el DVD 4,5 ó 8 GB, Blu-ray 50 GB. Según sus características, estos dispositivos pueden ser de sólo lectura, o lectura y escritura.

-Unidades eléctricas:Dentro de esta categoría también podemos encontrar una gran diversidad de dispositivos.En general todos se basan en una serie de circuítos integrados con millones de pequeñas celdas donde la información se registra en forma de cargas eléctricas.Bajo este proceso podremos encontrar dispositivos como: Tarjetas de memoria flash (para cámaras de fotos, vídeo, o móviles), Pen drives, Discos duros externos.

Otros dispositivos como reproductores MP3, Tablets o relojes inteligentes ya traen memorias electrónicas interiormente, aunque también pueden tener ranuras para añadir tarjetas extraíbles y ampliar la memoria.

Ellenguaje Binario

Para terminar de comprender el mundo digital debemos entender mejor en qué consiste el sistema binario.Actualmente el sistema binario lo asociamos a los ordenadores, pero curiosamente es un lenguaje creado mucho antes de los orde-nadores, incluso mucho antes de que se hubiera descubierto la electricidad y los aparatos electrónicos. Veamos su historia:

Introducción al lenguaje binario:• En el siglo III antes de Cristo, el matemático de la India Pingala, expuso el primer sistema de numeración binario.• En la antigua China clásica, también era conocido un sistema binario llamado I-Ching, por el cual a partir de dos valores se

podían configurar varias combinaciones en grupos de tres (trigramas) que a su vez se combinaba con otro trigrama dando lugar a los hexagramas. Las combinaciones posibles de este sistema daba 8 trigramas y 64 hexagramas (8x8=64)

• Hacia el siglo XVII, el pensador Alemán Leibniz desarrolla el actual lebguaje binario que usamos hoy en día. El descu-brimiento de este lenguaje lo realiza tras recibir una carta de Joachim Bouvet ,un misionero amigo suyo que había sido destinado a China, el cual le explica con detalle el sistema del I-Ching. Leibniz estudia este sistema con deten-imiento y de sus conclusiones desarrolla el sistema binario. Pero Leibniz no se quedó sólo en el descubrimiento de este lenguaje sino que pasó a la práctica con la construcción de un aparato de cálculo y computación. Esta máquina ahorra-ba un gran tiempo en cálculos matemáticos de todo tipo.

• En 1854, el matemático británico George Boole publicó un artículo que marcó un antes y un después, detallando un sistema de lógica que terminaría denominándose Álgebra de Boole. Dicho sistema desempeñaría un papel fundamen-tal en el desarrollo del sistema binario actual, particular-mente en el desarrollo de circuitos electrónicos.

En la parte superior tienes la tabla de presentación del sistema binario hecha por el propio Leibniz. A la izquierda tienes su máquina de com-putación llamada Stepped Reckoner.

Este es un diagrama explicativo del diseño interno de los engranajes del Stepped Reckoner.

Pero... ¿Cómo funciona el sistema binario?Para poder explicar qué es el sistema binario, primero hay que explicar lo que es la sucesión exponencial de base 2.Se trata de una progresión matemática bastante sencilla en la que cada número de la secuencia es el doble del anterior. Aquí tienes un ejemplo: 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128... esto es lo que se conoce como 2n , donde “n” es un número que va de 0 a infinito.

Esta secuencia nos permite hacer cálculos con menos recursos, por ejemplo, si queremos obtener una cantidad cualquiera, podemos conseguirla sumando algunos de los números de dicha secuencia. Imaginemos que queremos obtener el número 29entonces deberíamos escoger las siguientes cifras de la secuencia: 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128 porque 1+4+8+16= 29

De aquí al sistema binario hay sólo un paso. Para pasar el número 29 a binario, lo primero es invertir el orden de la secuencia:128, 64, 32, 16, 8, 4, 2, 1Si una cifra de la secuencia ha sido empleada en la suma, se pone un 1, si no ha sido empleada se pone 0, por lo tanto quedaría así:0 0 0 1 1 1 0 1

Para el ordenador, el número 29 es el 00011101. Este mismo proceso se realiza igualmente para colores, sonidos, texto, etc.

Ejercicio: Averigua el número binario de las siguientes cifras 25, 44, 66, 128, 255, 0