Introducción a la Computadora personal

Introducción

Una computadora es una máquina electrónica que realiza cálculos a partir de un conjunto de instrucciones.

Las primeras computadoras eran máquinas inmensas del tamaño de una habitación, cuyo armado, administración y mantenimiento requerían de equipos de personas. Los sistemas de computación de la actualidad son exponencialmente más rápidos, y su tamaño es de apenas una fracción del de aquellas primeras computadoras.

Un sistema de computación consta de componentes de hardware y software. El hardware es el equipo físico. Este incluye el gabinete, las unidades de almacenamiento, los teclados, los monitores, los cables, los altavoces y las impresoras. El software incluye el sistema operativo y los programas. El sistema operativo administra los recursos de hardware de la PC y ofrece servicios comunes para los programas de la PC.

Sistemas de computación personal

Gabinetes

El gabinete de la PC contiene el marco de soporte para los componentes internos de una PC y, al mismo tiempo, proporciona un recinto de protección adicional.

Los factores de forma básicos para los gabinetes de las PC incluyen el de escritorio y en torre.  Los gabinetes de escritorio pueden ser delgados o de tamaño normal. Los gabinetes en torre pueden ser pequeños o de tamaño normal.

Al elegir un gabinete, se deben tener en cuenta varios factores:

Tamaño de la motherboard

Número de ubicaciones de unidades externas o internas

Espacio disponible

Fuente de energía

Fuentes de energía

La fuente de energía debe proporcionar suficiente alimentación a los componentes que se encuentran instalados, además de permitir que se agreguen otros componentes más adelante.

La fuente de energía, convierte la alimentación de corriente alterna (CA) que proviene de un tomacorriente de pared en alimentación de corriente continua (CC), que tiene un voltaje inferior. Para todos los componentes internos de la PC, se requiere alimentación de CC.

Existen tres factores de forma principales para las fuentes de energía: tecnología avanzada (AT, Advanced Technology), AT extendida (ATX, AT Extended) y ATX12V. ATX12V es el factor de forma que se usa con más frecuencia en las PC actuales.

Cada conector de la fuente de energía usa un voltaje distinto. Se usan distintos conectores para conectar componentes específicos a diversos puertos de la motherboard.

Componentes internos de una pc

Motherboards

La motherboard es la placa de circuitos impresos principal que contiene los buses o rutas eléctricas que se encuentran en una PC. Estos buses permiten que los datos se desplacen entre los diversos componentes que forman parte de una PC. 

La motherboard alberga a la unidad central de proceso (CPU, central processing unit), la memoria de acceso aleatorio (RAM, random access memory), las ranuras de expansión, el conjunto de disipador térmico y ventilador, el chip del sistema básico de entrada y salida (BIOS, basic input/output system), el conjunto de chips y los circuitos que interconectan los componentes de la motherboard. Los sockets, los conectores internos y externos, y diversos puertos también se encuentran en la motherboard.

El tipo de CPU que se puede instalar depende del socket en la motherboard.

El conjunto de chips establece cuánta memoria se puede agregar a una motherboard.

CPU

La unidad central de proceso (CPU, central processing unit) se considera el cerebro de la PC. A veces, se la denomina “procesador”. La mayoría de los cálculos se realizan en la CPU. Con respecto a la capacidad de cómputo, la CPU es el elemento más importante de un sistema de computación. Las CPU tienen distintos factores de forma, y cada estilo requiere una ranura o un socket en particular en la motherboard. Entre los fabricantes de CPU más conocidos se incluyen Intel y AMD.

El socket o la ranura de la CPU es la conexión entre la motherboard y el procesador. 

Las tecnologías de procesador más modernas ayudaron a que los fabricantes de CPU encontraran formas de incorporar más de un núcleo de CPU en un único chip. Estas CPU pueden procesar varias instrucciones a la vez:

CPU de núcleo único CPU de triple núcleo

CPU de doble núcleo CPU de cuatro núcleos

CPU de seis núcleos CPU de ocho núcleos

CPU y socket PGA

CPU y socket LGA

Sistemas de refrigeración

El flujo de corriente entre los componentes electrónicos genera calor. Los componentes de la PC funcionan mejor cuando se los mantiene refrigerados. Si no se elimina el calor, es posible que la PC funcione más despacio. Si se acumula demasiado calor, se pueden dañar los componentes de la PC.

Existen otros componentes que también son vulnerables al daño que causa el calor y que a veces cuentan con ventiladores. Las tarjetas adaptadoras de video también generan mucho calor. El propósito de los ventiladores es refrigerar la unidad de procesamiento gráfico (GPU, graphics-processing unit),

ROM

Los chips de memoria de solo lectura (ROM, read-only memory) se encuentran en la motherboard y en otras placas de circuitos. Los chips de ROM contienen instrucciones a las que la CPU puede acceder de forma directa. Las instrucciones básicas para el funcionamiento, como arrancar la PC y cargar el sistema operativo, se almacenan en la ROM. Los chips de ROM retienen el contenido aun cuando la PC está apagada. El contenido no se puede borrar ni cambiar por medios normales.

Tipos de Rom

ROM

PROM

EPROM

EEPROM

RamLa RAM es el área de almacenamiento temporal de datos y programas a los que accede la CPU. La RAM es una memoria volátil, lo cual significa que el contenido se borra cuando se apaga la PC. Cuanta más RAM tiene una PC, más capacidad tiene de contener y procesar programas y archivos de gran tamaño. Una mayor cantidad de RAM también mejora el rendimiento del sistema. La cantidad máxima de RAM que se puede instalar está limitada por la motherboard y el CPU instalados.

Tipos de Ram

SDRAM

DDR SDRAM

DDR2 SDRAM

DDR3 SDRAM

Módulos de memoria

La RAM que tenían las primeras computadoras en la motherboard se instalaba en forma de chips individuales. Los chips de memoria individuales, denominados “chips de paquete doble en línea” (DIP, dual inline package), eran difíciles de instalar y solían aflojarse. Para solucionar este problema, los diseñadores soldaron los chips de memoria en una placa de circuitos especial para crear un módulo de memoria.

La tecnología de doble velocidad de datos (DDR, Double Data Rate) duplica el ancho de banda máximo de la RAM sincrónica dinámica (SDRAM, Synchronous Dynamic RAM). La tecnología DDR2 ofrece un rendimiento más rápido y utiliza menos energía. La tecnología DDR3 funciona a velocidades aun mayores que la DDR2. Sin embargo, ninguna de las tecnologías DDR es compatible con tecnologías anteriores o posteriores.

Tarjetas adaptadoras y ranuras de expansion

Las tarjetas adaptadoras aumentan la funcionalidad de una PC al agregar controladores para dispositivos específicos o al reemplazar los puertos que no funcionan correctamente. 

Las PC tienen ranuras de expansión en la motherboard para instalar las tarjetas adaptadoras. El tipo de conector de la tarjeta adaptadora debe coincidir con la ranura de expansión.

Tarjeta de interfaz de red (NIC, Network Interface Card): conecta una PC a una red mediante un cable de red.

NIC inalámbrica: conecta una PC a una red mediante el uso de radiofrecuencias.

Adaptador de video: proporciona capacidad gráfica.

Adaptador de sonido: proporciona capacidad de audio.

Puerto de bus serie universal (USB, Universal Serial Bus): conecta una PC a los dispositivos periféricos.

Tarjetas adaptadodoras

Ranuras de expansion

Dispositivos de almacenamiento y RAID

Las unidades de almacenamiento, leen la información o la escriben en medios de almacenamiento magnéticos, ópticos o semiconductores. La unidad se puede utilizar para almacenar datos de forma permanente o para recuperar información de un disco de medios. Las unidades de almacenamiento, por ejemplo, un disco duro, se pueden instalar dentro del gabinete de la PC.

 Para fines de portabilidad, algunas unidades de almacenamiento se pueden conectar a la PC mediante un puerto USB, un puerto FireWire, eSATA o un puerto SCSI. Estos dispositivos de almacenamiento portátiles, a veces, se denominan “unidades extraíbles” y se pueden usar en varias PC.

Disco duro

Las unidades de disco duro son dispositivos magnéticos que se utilizan para almacenar datos. En un equipo Windows, la unidad de disco duro se suele configurar como unidad C: y contiene el sistema operativo y las aplicaciones. La capacidad de almacenamiento de un disco duro va de gigabytes (GB) a terabytes (TB). La velocidad de los discos duros se mide en revoluciones por minuto (RPM).

Los discos duros tradicionales utilizan tecnología de almacenamiento magnético. Las unidades de estado sólido (SSD, solid state drives) más modernas no tienen partes móviles y utilizan semiconductores para almacenar los datos. Dado que las SSD no tienen motores de unidad ni partes móviles, utilizan mucho menos energía que los discos duros magnéticos.

Unidad óptica

Las unidades ópticas utilizan láseres para leer los datos almacenados en los medios ópticos. Existen tres tipos de unidades ópticas:

Disco compacto (CD)

Disco versátil digital (DVD)

Disco Blu-ray (BD)

Tipos de medios ópticos:

CD-ROM: medio de CD de memoria de solo lectura que viene pregrabado.

CD-R: medio de CD grabable que se puede grabar una vez.

CD-RW: medio de CD regrabable que se puede grabar, borrar y volver a grabar.

DVD-ROM: medio de DVD de memoria de solo lectura que viene pregrabado.

DVD-RAM: medio de DVD RAM que se puede grabar, borrar y volver a grabar.

BD-ROM: medio de Blu-ray de memoria de solo lectura en el que se graban previamente películas, juegos o software.

Unidad flash externa

Una unidad flash externa, también denominada “unidad en miniatura”, es un dispositivo de almacenamiento extraíble que se conecta a un puerto USB. Las unidades flash externas utilizan el mismo tipo de chips de memoria no volátil que las SSD y no requieren energía para conservar los datos.

Las unidades flash USB varían en tamaño y forma, y pueden guardar gigabytes de información. Las unidades flash USB también se denominan lápices de memoria, unidades de memoria o llaves de memoria.

Cables internos de una pc

Las unidades requieren tanto un cable de alimentación como un cable de datos. Las fuentes de energía pueden tener conectores de alimentación SATA para las unidades SATA, conectores de alimentación Molex para las unidades PATA y conectores Berg para las unidades de disquete.

Cable de datos SATA: este cable tiene siete conductores, un conector enchavetado para la unidad y para la controladora de unidades.

Cable de datos PATA (IDE/EIDE) de 40 conductores: originalmente, la interfaz IDE admitía dos dispositivos en una única controladora. Con la introducción de la interfaz IDE extendida, se introdujeron dos controladoras capaces de admitir dos dispositivos cada una. 

Cable de datos de unidad de disquete (FDD, floppy disk drive):tiene hasta dos conectores de unidad de 34 pines y un conector de 34 pines para la controladora de unidades.

Puertos y cables externos

Un puerto de video conecta un monitor a una PC mediante un cable. Los puertos de video y los cables de monitor transfieren señales analógicas, señales digitales o ambas. Las PC son dispositivos digitales que producen señales digitales. Las señales digitales se envían a la tarjeta gráfica y, de allí, se transmiten a una pantalla digital a través de un cable. 

Las pantallas y los cables de monitor que admiten señales digitales proporcionan mejor calidad de imagen que los que solo admiten señales analógicas.

DVI: transporta señales de video analógicas, digitales o ambas.

Interfaz multimedia de alta definición (HDMI, High-Definition Multimedia Interface): transporta señales de audio y video digitales.

Matriz de gráficos de video (VGA, Video Graphics Array): transporta señales de video analógicas. El video analógico es de baja calidad y puede sufrir interferencias de las señales eléctricas y de radio 

Cables y puertos

Dispositivos de entrada

Los dispositivos de entrada introducen datos o instrucciones en una PC. 

Mouses y teclados: El mouse y el teclado son los dos dispositivos de entrada que más se utilizan. El mouse se utiliza para navegar la interfaz gráfica de usuario (GUI, graphical user interface). El teclado se utiliza para introducir comandos de texto que controlan la PC.

Cámaras digitales y cámaras de video digital: Las cámaras digitales y las cámaras de video digitales, crean imágenes que se pueden almacenar en medios magnéticos. La imagen se almacena como un archivo que se puede mostrar, imprimir o modificar. Las cámaras Web pueden estar incorporadas en los monitores o en las computadoras portátiles.

Escáneres: Los escáneres digitalizan imágenes o documentos. La digitalización de la imagen se almacena como un archivo que se puede mostrar, imprimir o modificar. Un lector de código de barras es un tipo de escáner que lee códigos de barras de código de producto universal (UPC, universal product code). 

Dispositivos de salida

Los dispositivos de salida le presentan información de una PC al usuario.

Monitores y proyectores: Los monitores y proyectores son dispositivos de salida principales de una PC.

Impresoras: Las impresoras son dispositivos de salida que crean copias impresas de archivos de PC. Algunas impresoras se especializan en aplicaciones específicas, como la impresión de fotografías en color.

Altavoces y auriculares: Los altavoces y los auriculares son dispositivos de salida para señales de audio. La mayoría de las PC cuentan con soporte de audio, ya sea integrado en la motherboard o en una tarjeta adaptadora.

Configuraciones para sistemas de computación especializados

Sistemas de computación especializados

Estaciones de trabajo CAD

Las estaciones de trabajo CAD o CAM (CAx), se utilizan para diseñar productos y para controlar el proceso de fabricación. Las estaciones de trabajo CAx se utilizan para crear planos, diseñar casas, automóviles, aviones y muchas de las partes que componen los productos que ve a diario. La tecnología CAx se utiliza incluso para desarrollar las partes de PC utilizadas en las propias estaciones de trabajo CAx. La PC utilizada para ejecutar software CAx debe ser compatible con los requisitos del software y de los dispositivos de E/S que el usuario necesita para diseñar y fabricar productos.

Estaciones de trabajo de edición de audio y video

Las estaciones de trabajo de edición de audio y video se utilizan en muchas etapas de desarrollo durante la creación de material de audio y video. Las estaciones de trabajo de edición de audio se utilizan para grabar música, crear CD de música y etiquetas de CD. Las estaciones de trabajo de edición de video se pueden utilizar para crear comerciales de televisión.

Para armar una PC para realizar tareas de edición de audio y video, se combinan hardware y software especializados. El software de audio de una estación de trabajo de edición de audio, se utiliza para grabar audio, modificar cómo se escucha el sonido mediante la mezcla y el uso de efectos especiales. El software de video se utiliza para cortar, copiar, combinar y modificar clips de video.