sistemas informÁticos · 2013-10-27 · sistemas informÁticos 1 informática, hardware y...

SISTEMAS INFORMÁTICOS

1 Informática, hardware y software ................................................................................... 3 1.1 Informática ............................................................................................................... 3

1.1.1 Historia de la informática ................................................................................. 3 Primera generación ................................................................................................ 4 Segunda generación ............................................................................................... 5 Tercera generación. ............................................................................................... 5 Cuarta generación .................................................................................................. 5

1.2 Hardware y Software ............................................................................................... 6 2 Software .......................................................................................................................... 7

2.1 Clasificación del software ....................................................................................... 7 2.1.1 Sistemas operativos: ......................................................................................... 7 2.1.2 Aplicaciones ..................................................................................................... 8 2.1.3 Herramientas de desarrollo ............................................................................... 8

2.2 Licencias de software .............................................................................................. 8 2.2.1 Software propietario ......................................................................................... 8 2.2.2 Shareware ......................................................................................................... 9 2.2.3 Freeware ........................................................................................................... 9 2.2.4 Software libre ................................................................................................... 9 2.2.5 Licencias Creative Commons ........................................................................... 9

3 Elementos de un ordenador .......................................................................................... 10 3.1 Computadora central .............................................................................................. 10 3.2 Periféricos .............................................................................................................. 10 3.3 Arquitectura Von Neumann ................................................................................... 11

4 Componentes de un ordenador ..................................................................................... 12 4.1 Placa base .............................................................................................................. 12 4.2 Procesador ............................................................................................................. 13 4.3 Memoria RAM ...................................................................................................... 14 4.4 Fuente de alimentación .......................................................................................... 14 4.5 Tarjetas de expansión ............................................................................................ 15

4.5.1 Tarjeta gráfica o de vídeo ............................................................................... 15 4.5.2 Tarjeta de sonido ............................................................................................ 15 4.5.3 Tarjeta de red .................................................................................................. 16 4.5.4 Tarjeta capturadora de TV .............................................................................. 16

4.6 Discos magnéticos ................................................................................................. 16 4.6.1 Disquete .......................................................................................................... 16 4.6.2 Disco duro ....................................................................................................... 16

Estructura física de un Disco Duro ...................................................................... 17 4.7 Discos ópticos ........................................................................................................ 17

4.7.1 CD ................................................................................................................... 18 4.7.2 DVD ................................................................................................................ 18 4.7.3 Blu-ray ............................................................................................................ 19

4.8 Memorias electrónicas ........................................................................................... 19 4.9 Buses ...................................................................................................................... 19

4.9.1 IDE .................................................................................................................. 20 4.9.2 Serial ATA ...................................................................................................... 20 4.9.3 Bus de la disquetera ........................................................................................ 21

4.10 Puertos ................................................................................................................. 21 4.10.1 Puerto PS/2 ................................................................................................... 21 4.10.2 Puerto serie ................................................................................................... 21 4.10.3 Puerto paralelo .............................................................................................. 21

Sistemas Informáticos4.10.4 Puerto USB ................................................................................................... 22 4.10.5 Puerto firewire .............................................................................................. 22 4.10.6 Puerto VGA (Video Graphic Adapter) ......................................................... 22 4.10.7 Puerto DVI (Digital Visual Interface) .......................................................... 22 4.10.8 Puerto RJ-45 ................................................................................................. 23 4.10.9 Puertos Jack .................................................................................................. 23

5 Periféricos ..................................................................................................................... 24 5.1 Teclado .................................................................................................................. 24 5.2 Ratón ...................................................................................................................... 24 5.3 Monitor .................................................................................................................. 24

5.3.1 Monitor CRT .................................................................................................. 24 5.3.2 Monitor LCD .................................................................................................. 25

5.4 Escáner ................................................................................................................... 25 5.5 Impresoras ............................................................................................................. 26

5.5.1 Impresoras de chorro de tinta o de inyección ................................................. 26 5.5.2 Impresora láser ............................................................................................... 26 5.5.3 Plotter .............................................................................................................. 27

5.6 Otros dispositivos .................................................................................................. 27 5.6.1 Altavoces y micrófono .................................................................................... 27 5.6.2 Joystick ........................................................................................................... 27 5.6.3 Webcam .......................................................................................................... 28

6 Representación de la información ................................................................................ 29 6.1 Sistemas de numeración binario y decimal ........................................................... 29 6.2 Bit, Byte y sus múltiplos ........................................................................................ 30

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Sistemas Informáticos

1 Informática, hardware y software

1.1 InformáticaEl término Informática proviene de la unión de dos palabras: Información y autoMÁTICA. Es la ciencia que estudia el tratamiento automático de la información mediante uso de ordenadores e incluye, además, la teoría, el diseño y fabricación de éstos.

Podemos decir que un ordenador es un sistema electrónico que sirve para recoger, almacenar, tratar y transmitir datos de distinto tipo. Los ordenadores están formados por dos partes que funcionan al conjunto: el hardware y el software. El primero son los componentes físicos y el segundo los lógicos (datos y programas).

1.1.1 Historia de la informáticaEntre los antecedentes de la informática encontramos las máquinas de calcular. La primera es el ábaco, que ya utilizaban los babilonios en el año 3000 A.C. Estaba formado por una serie de bolas engarzadas en varillas. Con él se podían realizar cálculos complejos, moviendo las bolas de un lado a otro de la varilla.

A partir del siglo XVII se empezaron a construir calculadoras mecánicas. En este caso, se basaban en el uso de ruedas dentadas (similares a las que encontramos en un reloj) para realizar las operaciones. Un ejemplo es la máquina de Babbage. Este matemático inventó una máquina que servía para construir tablas de logaritmos y de funciones trigonométricas evaluando polinomios por aproximación.

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Sistemas InformáticosPosteriormente diseñó otra máquina de propósito general (podía realizar distintas funciones según las necesidades del usuario). Fue la primera máquina programable, que realizaba las instrucciones de forma secuencial. El primer programa lo realizó Ada Byron, ayudante de Babbage.Para introducir los datos o programas se utilizaban tarjetas perforadas. La posición de los agujeros en las tarjetas definían la operación que debía realizarse, o el dato que se introducía. La máquina podía también perforar tarjetas para representar datos que podrían ser leídos posteriormente. La máquina analítica trabajaba con una aritmética en base 10, poseía una memoria capaz de almacenar 1.000 números de 50 dígitos cada uno. También tenía una unidad aritmética encargada de realizar las operaciones aritméticas.

Ya en el siglo XX aparecen los ordenadores tal y como se conocen actualmente, construidos con elementos eléctricos y electrónicos. Aunque la estructura lógica (partes y función de cada una de ellas) no ha variado, los componentes físicos que se encargan de realizar los cálculos, operaciones, instrucciones… sí lo han hecho a lo largo del tiempo. Se diferencian 4 generaciones de ordenadores en función de cómo se construyeron. En cada generación, al cambiar la tecnología, se conseguía aumentar la velocidad y la capacidad de cálculo y almacenamiento, reduciendo el tamaño y el consumo eléctrico (y con ello la emisión de calor). Las 4 generaciones son:

Primera generaciónAbarca aproximadamente entre 1930 y 1945. Los ordenadores se construían usando válvulas de vacío (similares a las bombillas, pero con 3 conectores). Estos ordenadores eran muy grandes (más de 100 m2), consumían mucha energía, se calentaban mucho y tenían pocas prestaciones.

Un ejemplo es ENIAC, un acrónimo inglés de Electronic Numerical Integrator And Computer (Computador e Integrador Numérico Electrónico), que fue utilizada por el Ejército de los Estados Unidos. Fue una de las primeras computadoras de propósito general, y se usó, entre otras cosas, para descifrar códigos alemanes durante la Segunda Guerra Mundial. Para efectuar las diferentes operaciones era preciso cambiar, conectar y reconectar los cables, del mismo modo que se hacía en las centrales telefónicas, por lo que los cálculos podían demorarse varios días.

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Sistemas InformáticosSegunda generaciónAbarca entre 1945 y 1960. En esta época las válvulas se sustituyeron por transistores, mucho más pequeños y fiables, y de menor consumo. Los transistores se colocaban sobre circuitos impresos, por lo que ya no había que cablear las conexiones.En esta época también aparecen las memorias basadas en ferritas, que se leían y grababan usando imanes (iniciando la tecnología que se usa en los discos duros actuales).

Tercera generación.A principios de los 60, Texas Instruments construyó el primer chip, en el que se integraban varios transistores en un único dispositivo. Los ordenadores reducen mucho más su tamaño.

Cuarta generaciónEmpieza en 1975 aproximadamente y dura hasta la actualidad. Se integran muchos más transistores en un microchip, con lo que se puede tener una CPU completa en un único dispositivo. Es esta época, a partir de la reducción del tamaño de los equipos, aparecen los ordenadores personales, lo que lleva la informática al sector doméstico (hasta entonces sólo tenían ordenadores las universidades, empresas y las administraciones públicas).

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Sistemas InformáticosEn la actualidad, ya existen incluso a nivel residencial microprocesadores con varios núcleos, es decir, con varias CPUs completas en un único chip. De este modo son capaces de realizar dos o más tareas en paralelo (multiproceso) sin que se afecten entre sí (por ejemplo, escuchar música y navegar por Internet, o permite que el antivirus no afecte tanto al resto de aplicaciones).

1.2 Hardware y SoftwareLlamamos hardware (HW) a la parte física del ordenador, todo lo que podemos ver y tocar. Está formado por los elementos físicos del ordenador como por ejemplo la carcasa, los circuitos electrónicos interiores, el teclado, el monitor, la impresora y todos los elementos que podemos conectar.

Por otra parte, el software es la parte lógica del ordenador, todo lo que no podemos ver ni tocar. Es el conjunto de programas que se instalan en el ordenador y que permiten que éste funcione así como los datos que usamos en los programas (un fichero de texto, una imagen, una canción...).

El hardware es un conjunto de elementos electrónicos que no son capaces de funcionar por sí mismos. Diríamos que están “muertos” ya que no servirían para nada si no tuvieran algún software instalado. Una vez se instala software sobre ese hardware ya se puede empezar a trabajar con el ordenador.

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2 Software

2.1 Clasificación del softwareExiste gran cantidad de software diferente que, en función de las tareas para las que se ha creado, puede clasificarse en

2.1.1 Sistemas operativos:Es el software imprescindible para que el ordenador funcione. El primer programa que se instala sobre un hardware virgen es el sistema operativo, sin él, el ordenador no funcionaría. Hay varios tipos de sistemas operativos pero los más utilizados en ordenadores domésticos son Windows y Linux, aunque existen muchos más (como MacOS usado en los ordenadores de Apple).

Windows es un sistema operativo desarrollado por la empresa Microsoft. Es un software comercial que necesita una licencia para instalarse. Si queremos instalar Windows en nuestro ordenador tendremos que comprarlo previamente. Para ordenadores personales tenemos varias versiones de Windows, que han ido saliendo con el tiempo, por ejemplo Windows98, Windows2000, WindowsXP, Windows Vista, Windows 7…

GNU/Linux, al contrario que Windows, es un sistema operativo libre y abierto, por lo que es completamente adaptable. De aquí surge el concepto de distribución, que es una adaptación del sistema operativo incluyendo los programas y la configuración óptima para ser utilizado en un determinado entorno. Por ejemplo, la distribución Lliurex (www.lliurex.net) realizada por la Conselleria d'Educació tiene todos los programas necesarios para utilizarlo en un colegio o instituto, y además, está traducido a castellano y valenciano.

Otras distribuciones muy usadas son Debian, Ubuntu, SuSE... O las creadas por otras comunidades autónomas para sus centros educativos: LinEx, Guadalinex, Max...

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http://www.lliurex.net/

Sistemas InformáticosDentro del Sistema Operativo hay unos programas especiales, denominados drivers o controladores, que permiten que funcione el hardware del ordenador. Cada componente tiene su propio driver, que debe ser instalado antes de utilizarlo. Los S.O. actuales llevan integrados los controladores de la mayor parte de dispositivos. Además, junto con el componente debe ir un CD o disquete con los drivers necesarios para que funcione. Por último, también se pueden descargar los controladores desde la página web de la mayoría de fabricantes de hardware.

2.1.2 AplicacionesEn este grupo se engloba la mayoría del software existente. Estos programas están diseñados para realizar tareas concretas de manera sencilla. Encontramos varios tipos de aplicaciones según su uso, por ejemplo:

Aplicaciones de oficina: procesador de textos, hoja de cálculo, presentaciones… que se venden dentro del paquete Office de Microsoft o se distribuyen gratuitamente en el caso de OpenOffice. Estas aplicaciones constituyen la ofimática.

Programas de diseño: Paint, GIMP, Photoshop, Corel, Autocad…Programas de comunicaciones: navegador web, gestor de correo, chats…Antivirus:Etc.

Las aplicaciones se crean exclusivamente para un Sistema Operativo o un grupo de ellos. Es posible que una aplicación funcione bajo Windows, pero no en Linux (o viceversa). Antes de instalar la aplicación hay que comprobar que es compatible con el Sistema Operativo que tengamos instalado en el ordenador.

2.1.3 Herramientas de desarrolloEste software permite crear nuevos programas para realizar determinadas tareas. Son programas para crear otros programas. Como ejemplos podemos citar Visual Basic, C, C++, Cobol… Estas herramientas se estudian en Bachillerato, en Formación Profesional y en la universidad.

2.2 Licencias de softwareLas licencias del software son las distintas maneras que tienen las empresas, organizaciones y personas de autorizar el uso de sus programas. Cada una elige la que le parece más conveniente, bien por motivos éticos o simplemente comerciales.

2.2.1 Software propietarioÉste es el más conocido por el gran público. Por el dinero que se paga el usuario recibe el programa y la garantía de que funcionará; si no lo hace, se podrá consultar al servicio técnico de la compañía. Una situación muy común es que la compañía no arregle inmediatamente los errores de sus programas, sino que lance al mercado nuevas versiones con mejoras y arreglos. En ningún caso el usuario puede modificar el software.

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Sistemas Informáticos2.2.2 SharewareEsta licencia se usa en programas que deseamos utilizar pero queremos probar antes de pagar por ellos. Al instalarlos suelen tener bloqueadas algunas funciones (por ejemplo guardar el documento que estamos realizando) o tienen un límite de tiempo tras el que no se puede ejecutar.Si, después de probarlo, el programa nos gusta, podemos comprar una versión completa, sin limitaciones. Esta versión completa ya no se consideraría shareware, sino software propietario.

2.2.3 FreewareLos programas de esta categoría son los de distribución y uso gratuito. Los usuarios no pagan nada y a cambio tampoco reciben garantía alguna. Tampoco pueden saber cómo está hecho internamente el programa ni lo pueden modificar.

2.2.4 Software libreEl software libre, a diferencia del resto, se distribuye con su código fuente (las instrucciones que ha escrito el programador para crear el programa). De este modo, además de poder conocer cómo están hechos, el mismo usuario puede arreglar errores y adaptar el programa a sus gustos.Generalmente el software libre es gratuito, pero el creador podría cobrar por distribuir su programa. En este caso, una vez comprado, el usuario podría compartirlo con quien quisiera libremente.

Dentro del software libre existen distintos tipos de licencias, que difieren a veces en términos muy técnicos. Las más importantes son:• General Public Licence (GPL). Permite que el código fuente se modifique y se

distribuya, pero siempre manteniendo la licencia: no se puede convertir en software propietario.

• Mozilla Public Licence. Como GPL, pero la empresa que aporta el código se reserva ciertos derechos sobre las modificaciones.

2.2.5 Licencias Creative Commons

Las licencias Creative Commons (o licencias CC) están basadas en las licencias GPL de Software, pero no se utilizan para programas. Están pensadas para usarse en cualquier tipo de obra creada por una persona (un libro, música, fotografías…). Existen muchas variantes de licencias CC, cada una de las cuales permite utilizar de un modo distinto la obra. Por ejemplo, en una fotografía, puede permitir hacer un montaje con ella o no, usarla en cualquier revista o página web o hacerlo sólo si no se gana dinero con ella, puede obligar a quien la use a decir quién es su autor…

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3 Elementos de un ordenadorBásicamente las operaciones que realiza un ordenador son la recepción, el almacenamiento, el procesamiento y la salida de información. Cualquier acción que ejecuta el ordenador necesita un dispositivo (hardware) adecuado. Teniendo esto en cuenta podemos dibujar una estructura teórica del ordenador formada por cuatro elementos: computadora central, periféricos de entrada, periféricos de salida y periféricos de almacenamiento. Es lo que se denomina arquitectura del ordenador.

3.1 Computadora centralLa computadora central es el núcleo del ordenador, es la parte inteligente. En ella están los dispositivos de procesamiento. Tiene dos elementos fundamentales, la CPU y la memoria. La CPU es el procesador del ordenador, donde se ejecutan todas las instrucciones. La memoria (o memoria central) es donde se almacenan temporalmente los datos que necesita el ordenador para funcionar mientras está encendido. Estos datos se borran al apagar el ordenador.

3.2 PeriféricosSon el resto de componentes del ordenador y amplían su funcionalidad básica. Aunque hay algunos periféricos que llevan casi todos los ordenadores, en realidad ninguno es imprescindible para que funcione. Se pueden clasificar en 4 tipos:

Los periféricos de entrada son dispositivos que permiten introducir datos en el ordenador. La información que introduce el usuario fluye desde el exterior hacia el interior del ordenador. Los periféricos de entrada más comunes son el teclado y el ratón.

Los periféricos de salida son utilizados por el ordenador para mostrar los resultados de los cálculos realizados. La información va desde el interior del ordenador hacia el exterior. Dos periféricos de salida son el monitor y la impresora.

Los periféricos de almacenamiento se utilizan para guardar datos de forma permanente o leer los datos almacenados. Estos periféricos son necesarios ya que la memoria se borra cuando apagamos el ordenador. El disco duro o un pendrive serían ejemplos de periféricos de almacenamiento.

Los periféricos de entrada-salida o comunicaciones son los que nos dan las funciones de los de entrada y los de salida simultáneamente. Algunos ejemplos son el módem o una pantalla táctil.

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PERIFÉRICOS DE ENTRADA

PERIFÉRICOS DE SALIDA

PERIFÉRICOS DE ALMACENAMIENTO

COMPUTADORA CENTRAL

CPU MEMORIA

Sistemas Informáticos3.3 Arquitectura Von Neumann

La mayoría de computadoras modernas están basadas en esta arquitectura, la cual utilizan el mismo dispositivo de almacenamiento tanto para las instrucciones como para los datos.

Los ordenadores con esta arquitectura constan de cinco partes: la unidad aritmético-lógica o ALU, que realiza las operaciones; la unidad de control, que lee las instrucciones e indica al resto de componentes lo que deben realizar; la memoria, que guarda los datos y los programas que estamos ejecutando; los registros donde se guarda la instrucción actual y los datos con los que vayamos a realizar un cálculo; uno o varios dispositivos de entrada/salida; y el bus que proporciona un medio de transporte de la información entre las distintas partes.

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4 Componentes de un ordenador

Los elementos funcionales del ordenador vistos en el punto anterior se plasman en componentes reales que se pueden comprar en una tienda de informática. Conectando de forma adecuada todos los componentes tendremos un ordenador completo que funcione.

4.1 Placa baseSi abrimos la carcasa del ordenador podemos comprobar que todos los elementos electrónicos de su interior se encuentran conectados a una plancha rectangular que denominamos placa base o placa madre. Todos los componentes del ordenador se relacionan por medio de esta placa por la que circulan los datos procedentes de distintos dispositivos y la corriente necesaria para que el sistema funcione.

Sobre la placa base se conectan todos los dispositivos: procesador, memoria RAM, tarjetas de expansión, puertos, discos, etc.

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Sistemas InformáticosUna de las características más importantes de la placa base es el tipo de procesador que soporta. Siempre que queramos comprar una placa y un procesador deberemos comprobar que la placa base está diseñada para funcionar con ese procesador (de una marca y modelos concretos), de otra forma, nunca podrá funcionar ya que el procesador no se podrá colocar sobre la placa.

Actualmente las placas base llevan integradas una serie de componentes como la tarjeta de sonido o red, que antes iban en tarjetas externas que se conectaban a la ella.

Los principales conectores que encontramos en una placa base son:-Zócalo o socket para el procesador. Suele ser un conector cuadrado grande.-Conector AGP: se usa para la tarjeta gráfica. Es marrón-Conectores PCI: son blancos. Se usan para tarjetas de propósito general (red, módem, sintonizadora TV, sonido…). Suele haber 3 ó 4.-Conector PCI Express: es una evolución del PCI, más rápido, y que también se puede usar para la tarjeta gráfica.-Zócalos para la memoria RAM: en función del tipo de conector hay que utilizar un modelo de memoria u otro. Suele haber 3 ó 4 huecos para memoria.-Conetores IDE: alargados, para los discos duros y lectores de CD/DVD-Conectores Serial ATA o SATA: se usan para los discos duros modernos. Son más rápidos que los IDE.-Conectores de disquetera. Como los IDE pero un poco más pequeños.-Conector de alimentación. Es por donde se lleva la energía a la placa base. En las placas modernas hay 2 conectores.-Una serie de pines donde conectamos pares trenzados de cables que van a las luces, altavoz, botón de encendido, reset…-Puertos externos: están colocados fuera de la torre, y se usan para conectar los periféricos del ordenador. Los principales son PS-2 para el teclado y ratón, puerto paralelo para la impresora, puertos serie de comunicaciones, y actualmente puertos USB de propósito general.

4.2 ProcesadorEl procesador, microprocesador o CPU es el cerebro del ordenador. Es la parte más importante del ordenador y también una de las más caras. Se encarga de realizar todas las operaciones de procesamiento y de control de datos. Sus funciones son procesar las instrucciones, llevar a cabo cálculos, tomar decisiones y manejar el flujo de información.El microprocesador o CPU está formado por varios componentes, cada uno con una función determinada:

• Unidad aritmético-lógica : realiza cálculos y toma decisiones lógicas.• Registros : son almacenes temporales de la información que se está manipulando

en ese momento• Unidad de control : interpreta y ejecuta las instrucciones. Es quien marca el ritmo

de qué cálculo se debe realizar en cada momento.

Los microprocesadores más utilizados en los ordenadores personales son los de la marca Intel, con la familia de procesadores Pentium y AMD, con procesadores como el Athlon64.

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La velocidad de procesamiento de la CPU se mide en Hercios (Hz) y sus múltiplos MHz, GHz. Su potencia también depende del número de núcleos (como los procesadores duo o quad, que puede realizar 2 ó 4 tareas a la vez) y del número de bits (indica la cantidad de instrucciones distintas que soporta).

Sobre el procesador suele colocarse un disipador y un ventilador para disipar calor ya que su temperatura llega a ser muy alta (sin ellos se quemaría a los pocos segundos). Actualmente también existen sistemas de disipación de calor con un circuito de agua, como el radiador de un coche.Además del ventilador del microprocesador también se puede colocar un ventilador en la carcasa para conseguir que el aire circule en su interior.

4.3 Memoria RAMLa memoria principal o RAM se utiliza para almacenar temporalmente los datos necesarios de los programas que se están ejecutando en cada momento. Esta memoria es volátil, es decir, se borra cuando se desconecta el ordenador, por ello se requiere que los dispositivos de almacenamiento como el disco duro sean quienes guarden la información de manera permanente.

La principal característica de la memoria es su capacidad que se mide en Bytes y en sus múltiplos MByte, GByte.

La memoria RAM es uno de los componentes que aportarán mayor rendimiento al equipo. Suele adquirirse en módulos de 512 MB, 1 GB, 2 GB… Puede ser ampliada en cualquier momento, siempre que la placa base disponga de zócalos disponibles para conectarla.

Hay distintos modelos de memoria RAM. En los ordenadores viejos se usan memorias DIMM. Actualmente se usan memorias DDR, DDR2 y DDR3, que funcionan al doble de velocidad que las primeras.

4.4 Fuente de alimentaciónLa corriente que nos ofrece las compañías eléctricas es alterna y no nos sirve para alimentar a los componentes de un ordenador, que necesitan corriente continua. La fuente de alimentación se encarga de pasar la corriente de alterna a continua y de ofrecer conectores con los que alimentar todos los dispositivos conectados dentro de la carcasa del ordenador.

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Las dos tipos de fuentes que podremos encontrarnos cuando abramos un ordenador pueden ser: AT (más antiguas) o ATX. La fuente ATX, siempre está activa. Aunque el ordenador no esté funcionando, siempre está alimentada con una tensión pequeña en estado de espera. Las fuentes ATX dispone de un pulsador conectado a la placa base, y esta se encarga de encender la fuente, esto nos permite arrancar o apagar el ordenador por software. También disponen de un interruptor en la parte posterior para asegurar el apagado completo de la fuente si queremos.

4.5 Tarjetas de expansiónAlgunos dispositivos externos como el monitor utilizan conectores específicos que no existen en la placa base por lo que es necesario insertar una tarjeta de expansión que proporcione dicho conector. Actualmente, la mayor parte de placas base ya llevan conectores específicos para el monitor o la red, por lo que no es necesario conectar ninguna tarjeta adicional. Se dice entonces que la tarjeta está integrada en la placa base.

Las tarjetas de expansión más utilizadas son la de vídeo o gráfica, la de sonido y la de red.:

4.5.1 Tarjeta gráfica o de vídeoEs la encargada de enviar la información al monitor para que la muestre. Existen muchos tipos de tarjetas gráficas, algunas de ellas con acelerador gráfico para dar más potencia a la representación y que se vean mejor las imágenes, sobre todo en movimiento como ocurre con los simuladores gráficos o juegos en tres dimensiones. Estas tarjetas llevan un chip que actúa como procesador gráfico y una memoria, liberando así al procesador del ordenador de estas funciones, así se gana en rapidez de representación.

4.5.2 Tarjeta de sonidoProporciona los conectores para altavoces, micrófono, línea de entrada y joystick para juegos. Normalmente ya va integrada en la placa.

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Sistemas Informáticos4.5.3 Tarjeta de redLas tarjetas de red permiten conectar varios ordenadores entre sí. Proporciona un conector para el cable de red, que normalmente es el conector RJ-45. También encontramos tarjetas de red con una antena para comunicaciones sin cables (wireless).

4.5.4 Tarjeta capturadora de TVPermite conectar un cable de antena de televisión y para verla en el ordenador. Con este tipo de tarjetas se pueden ver los canales de televisión analógica y digital.

4.6 Discos magnéticosDebido a que la información de la memoria RAM desaparece al apagar el ordenador se necesitan dispositivos que permitan almacenarla de forma permanente para evitar su pérdida. Entre los dispositivos de almacenamiento más frecuentes están los discos magnéticos y los ópticos.

Un disco magnético es una pieza metálica o de plástico con una capa de material magnético que permite almacenar información binaria. Para poder grabar y leer la información se necesita un cabezal que se sitúa en el extremo de un brazo. El disco va girando constantemente y el cabezal se mueve para situarse donde sea necesario para leer o escribir.

4.6.1 DisqueteEstán formados por un disco magnético recubierto por una carcasa de plástico que lo promete. Los discos flexibles más utilizados son los de 3½ pulgadas que tienen una capacidad de 1,44 MB. También existen los discos ZIP que pueden almacenar desde 100 MB hasta 750 MB.

4.6.2 Disco duroLos discos duros suelen estar fijados dentro del ordenador aunque también pueden ser extraíbles o externos.Un disco duro está formado por una serie de discos rígidos apilados, unidos por un eje. Cada dos discos hay espacio para que puedan moverse las cabezas de lectura/escritura.

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Sistemas InformáticosSu funcionamiento es similar al de los discos flexibles, pero pueden almacenar una cantidad muy superior de información.

Estructura física de un Disco DuroCada superficie magnética del disco duro tiene asignado un cabezal de lectura/escritura, por tanto, habrá tantos cabezales como caras tenga el disco duro y, como cada disco tiene dos caras, este número equivale al doble de discos de la pila. El conjunto de cabezales se puede desplazar linealmente desde el exterior hasta el interior de la pila de discos mediante un brazo mecánico que los transporta. Por último, para que los cabezales tengan acceso a la totalidad de los datos, es necesario que la pila de discos gire. Este giro se realiza a velocidad constante y no cesa mientras esté encendido el ordenador (a diferencia de los disquetes que sólo gira cuando se produce una operación de lectura/escritura).Cada una de las caras se divide en anillos concéntricos llamados pistas. En los discos duros se suele utilizar el término cilindro para referirse a la misma pista de todos los discos de la pila. Finalmente, cada pista se divide en sectores.

Los sectores son las unidades mínimas de información que puede leer o escribir un disco duro. Generalmente, cada sector almacena 512 bytes de información. El número total de sectores de un disco duro se puede calcular:

nº sectores = nº caras * nº pistas/cara * nº sectores/pista.

4.7 Discos ópticosLos discos ópticos utilizan la luz de un láser para leer o grabar información. La unidad de CD está construida por un motor que hace girar el disco y un rayo láser que recorre la pista mientras el disco gira a mucha velocidad. La luz del láser rebota en la superficie del disco o se dispersa si hay una hendidura, interpretándose como unos y ceros. De esta

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Sistemas Informáticosmanera se leen los datos que hay escritos en el disco. Existe otro láser, de más intensidad que permite modificar las hendiduras consiguiendo grabar o borrar el disco.

4.7.1 CDEl compact disk o CD es el primero de los discos ópticos que apareció. La capacidad de los CDs va normalmente desde los 650 MB hasta los 800 MB, aunque lo más habitual es que sean de 700 MB. Inicialmente solo existían discos con información ya grabada que sólo se podía leer pero hoy en día hay de tres tipos:

• CD-ROM (CD Read Only Memory): son discos con información ya grabada y que solo se pueden leer. Es el caso de CDs musicales o de programas comerciales como juegos.

• CDR (CD Recordable): son discos originalmente vacíos (vírgenes) en los que se puede grabar información una única vez.

• CDRW (CD ReWritable): son discos vírgenes que se pueden grabar y borrar muchas veces (hasta un límite muy alto de veces).

Para poder leer los datos de un CD, el ordenador debe disponer de un lector de CD ROM. Su calidad viene dada por la velocidad de transferencia de la información. LA velocidad de transferencia de información se obtiene multiplicando por 150 KB/s el número que aparece delante de la X en el frontal del lector. Así un lector a 50x transfiere datos al ordenador a una velocidad máxima de 7500 KB/s.Las grabadoras de CD llevan escritos tres números en su carátula, cada uno de ellos indica la velocidad con la que se puede leer, escribir en un CD grabable o escribir en un regrabable. Una unidad de CD con los números 16x, 8x y 48x puede grabar a una velocidad de 16x, grabar en un regrabable a 8x y leer a 48x.La Real Academia de la Lengua acepta los términos CD-ROM y cederrón para referirse a estos dispositivos.

4.7.2 DVDLos DVD son aparentemente iguales que los CD pero tiene una capacidad de almacenamiento mucho mayor. Pueden almacenar hasta 17 GB, aunque los domésticos solo alcanzan 4,7 GB. Los DVD utilizan otro tipo de láser diferente al de los CD que permite apretar las hendiduras y así almacenar más información.

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Al igual que los CD, existen DVD de solo lectura, grabables y regrabables, y la velocidad indicada es múltiplo de la velocidad básica de lectura que en un DVD es de 1350 KB/s.

4.7.3 Blu-rayLos discos Blu-ray son discos del mismo tamaño que los CDs y DVDs, pero con más capacidad de almacenamiento. Es capaz de almacenar a partir de 25 GBytes los de una capa. Se trata de un formato creado por Sony para el video de alta definición, que se ha convertido en un estándar para este tipo de vídeos. También es el sistema utilizado para los juegos de la consola de Sony PS3.

4.8 Memorias electrónicasEste tipo de memorias usan chips, similares a los de la memoria RAM, pero que mantienen los datos almacenados aunque les quitemos la alimentación eléctrica. Fueron inventadas en 1998 por IBM como un reemplazo de las unidades de disquetes. Estas memorias son más resistentes a los rasguños y al polvo que las formas previas de almacenamiento portátil, como los CD y los disquetes, y actualmente han sobrepasado su capacidad de almacenamiento en dispositivos de menor tamaño.

Existen distintos tipos de memorias electrónicas, como son los pendrives que llevan incluido un puerto USB o las tarjetas de memoria (como las de las cámaras de fotos) que para conectarla al ordenador necesitas un lector especial de tarjetas.

Estas memorias están aumentando su capacidad muy rápidamente. Actualmente ya se venden discos duros que utilizan esta tecnología, denominados Discos o Unidades de Estado Sólido, que sustituirían a los discos duros magnéticos en los ordenadores.

4.9 BusesLa información se transmite entre los dispositivos conectados dentro de la carcasa del ordenador a través de unos canales especiales llamados buses. Los buses son caminos por los que fluye la información y podrían compararse con las autopistas por las que circulan coches. La calidad de los buses depende de la cantidad que se puede transmitir por ellos al mismo tiempo y con qué velocidad.

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Actualmente, para conectar los discos duros y los CDs/DVDs se suelen usar buses con interfaz IDE o Serial ATA.

4.9.1 IDELas controladoras IDE casi siempre están incluidas en la placa base, normalmente con dos conectores para dos dispositivos cada uno. Se identifican porque son conectores alargados con 2 filas de 20 pines cada una. En estos cables la información en cada sentido se envía por varios cables a la vez (en paralelo) por lo que es necesario que se sincronicen las señales de todos ellos.

De los dos discos duros, uno tiene que estar como esclavo y el otro como maestro para que la controladora sepa a/de qué dispositivo mandar/recibir los datos. La configuración se realiza mediante jumpers.

Habitualmente, un disco duro puede estar configurado de una de estas tres formas:• Como maestro (master). Este dispositivo tendría prioridad para utilizar el bus

cuando haya 2 unidades conectadas. Es la configuración que hay que utilizar cuando sólo tenemos un único dispositivo en el cable. Si hay otro dispositivo, el otro debe estar como esclavo (si configuráramos los dos como master no funcionaría).

• Como esclavo (slave). Debe haber otro dispositivo que sea maestro.• Selección por cable (cable select). El dispositivo será maestro o esclavo en

función de su posición en el cable y la configuración de la BIOS. Si hay otro dispositivo, también debe estar configurado como cable select. Si el dispositivo es el único en el cable, debe estar situado en la posición de maestro.

El disco duro donde instalemos el Sistema Operativo debería estar configurado como master del primer conector IDE.

4.9.2 Serial ATAEste tipo de conectores se utiliza en los discos duros modernos. Permite mayor velocidad que el IDE. La información sólo va por un cable en cada sentido, por lo que no es necesaria la sincronización que tiene el conector IDE. Otra diferencia entre IDE y S-ATA es que en este último sólo se puede conectar un dispositivo en cada cable, mientras que el IDE soportaría dos discos. Así pues, son necesarios 4 conectores S-ATA en la placa base para sustituir a los 2 IDE que existían habitualmente.

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Sistemas Informáticos4.9.3 Bus de la disqueteraLas disqueteras utilizan unos cables muy parecidos a los IDE pero con menos hilos y que sólo soportan una disquetera por cable. Además, algunos de los cables están “doblados” y no van a los mismos pines en los dos extremos del conector..

Actualmente también existen cables redondos que ayudan con su estructura ergonómica a obtener una mejor refrigeración. También por su diseño nos dejan más espacio dentro de la caja, para poder trabajar con comodidad.

4.10 PuertosLos puertos son conectores externos que podemos encontrar en los ordenadores para conectar periféricos. Hay varios tipos de puertos, los más comunes son los siguientes.

4.10.1 Puerto PS/2Son conectores redondos para conectar el teclado y el ratón. Normalmente son de color verde y morado.

4.10.2 Puerto serieSolo pueden transferir un dato a la vez, por lo que se suelen utilizar para dispositivos no muy rápidos como ratones, módem, etc. Los cables serie pueden abarcar varios metros de distancia. Se diferencia rápidamente porque es el único conector macho de los estudiados.

4.10.3 Puerto paraleloPueden transferir más información que los serie, por lo que son más rápidos. Antiguamente se utilizaban para conectar el escáner o la impresora. Los cables paralelo son más cortos que los serie.

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Sistemas Informáticos4.10.4 Puerto USBEs un puerto serie pero de una velocidad de transferencia muy alta. Permiten conectar y desconectar dispositivos con el ordenador encendido, se dice que son plug and play. Existen dos estándares, el USB1 y el USB2, que es más rápido. Se utilizan para conectar todo tipo de dispositivos como ratones, impresoras, cámaras web, módems…Existen varios tipos de conectores para cables USB que se podrían combinar de cualquier modo en los extremos de un cable (de izquierda a derecha: microUSB, miniUSB, tipo B y tipo A macho y hembra).

4.10.5 Puerto firewireEste puerto tiene una velocidad similar al USB2. Suele utilizarse para conectar videocámaras digitales.

4.10.6 Puerto VGA (Video Graphic Adapter)Este puerto se utiliza para conectar monitores o proyectores. Suele ser de color azul y es el único con 3 filas de pines.

4.10.7 Puerto DVI (Digital Visual Interface)Este puerto también se utiliza para conectar monitores. A diferencia del VGA, transmite la información en formato digital.

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Sistemas Informáticos4.10.8 Puerto RJ-45Es es puerto para la tarjeta de red. Es parecido al del teléfono pero más ancho.

4.10.9 Puertos JackLos puertos jack se utilizan para conexiones de audio. Suelen ser 3 conectores (salvo las tarjetas que permiten sonido envolvente como los home cinema) y actualmente el color indica la utilidad.

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5 Periféricos

5.1 TecladoEste dispositivo de entrada permite introducir caracteres y símbolos al ordenador para escribir palabras y números. En ordenadores domésticos es un periférico imprescindible (muchos ordenadores no arrancan sin teclado ni ratón). Debajo de las teclas se encuentra una placa electrónica bastante compleja. Cuando se presiona una tecla, esta placa genera un "código de activación" que envía al ordenador la señal correspondiente.

5.2 RatónEl ratón es un periférico de uso manual utilizado como entrada o control de datos. Se utiliza con una de las dos manos del usuario y refleja el movimiento de ésta a través de un puntero o flecha en el monitor.Aunque hay muchos tipos de ratones se pueden dividir en ratones de bola y ratones ópticos.

Los primeros tienen una bola en su parte inferior y unos rodillos que están en contacto con ella. Al desplazar el ratón, la bola mueve los rodillos y éstos informan al ordenador de su desplazamiento.

Los ratones ópticos están provistos de un emisor de luz y un sensor que detecta la luz reflejada y envía la información al ordenador.

5.3 MonitorLa monitor permite visualizar datos e imágenes. Se conecta al ordenador a través de la tarjeta gráfica. Los parámetros importantes de un monitor son su tamaño, expresado en pulgadas (15”, 17”, 19”...); el formato (4:3, 16:9) que define la relación entre la anchura y la altura; la tasa de refresco, que es la frecuencia con la que el haz de luz recorre la pantalla (16 ms, 12 ms...); y la resolución, expresada en números de puntos de la pantalla en horizontal y en vertical (800x600, 1024x768...).Existen varios tipos de monitores, siendo los más comunes los monitores CRT y las pantallas planas LCD.

5.3.1 Monitor CRTLas siglas CRT vienen de Tubo de Rayos Catódicos. El funcionamiento de un CRT es similar al de un televisor antiguo. Tiene en su interior un tubo que envía un rayo de electrones desde la parte trasera hacia la parte interior de la pantalla. La pantalla brilla al recibir este haz de electrones, con mayor o menor intensidad según la potencia del mismo.

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5.3.2 Monitor LCDEn la actualidad se suelen utilizar pantallas planas LCD. Este tipo de pantallas están formadas por millones de celdas de cristal líquido que dejan o no dejan pasar la luz. La pantalla tiene una fuente de luz en la parte trasera (generalmente fluorescente) que se deja pasar completamente, obteniendo color blanco o se enmascara, consiguiendo tonalidades de gris y colores.

En las pantallas LCD de color cada píxel individual se divide en tres células, o subpíxeles, de color rojo, verde y azul, respectivamente. Cada subpíxel puede controlarse independientemente para producir miles o millones de posibles colores para cada píxel. Los monitores CRT usan la misma estructura de ‘subpíxeles' a través del uso de fósforo, aunque el haz de electrones analógicos empleados en CRTs no dan un número exacto de subpíxeles.

5.4 EscánerEs un dispositivo de entrada que permite digitalizar imágenes y textos en papel. La calidad de las imágenes obtenidas depende de la resolución del escáner, que se mide en puntos por pulgada (ppp). Cuanto mayor sea la resolución, los puntos de la imagen estarán más juntos.

Están formados por una superficie plana de vidrio sobre la que se sitúa el documento a escanear, generalmente opaco, bajo la cual un brazo se desplaza a lo largo del área de captura. Montados en este brazo móvil se encuentran la fuente de luz y el fotosensor. Conforme va desplazándose el brazo, la fuente de luz baña la cara interna del documento, recogiendo el sensor los rayos reflejados, que son enviados al software de conversión analógico/digital para su transformación en una imagen de mapa de bits, creada mediante la información de color recogida para cada píxel.

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Existen programas de reconocimiento de texto (OCR) que son capaces de distinguir las letras que pueda haber en el papel escaneado y obtener de forma automática el texto. La calidad del programa y del escáner influirán en la cantidad de texto reconocido.

5.5 ImpresorasLa impresora es un periférico de salida que se utiliza para obtener resultados en papel. La velocidad de una impresora se mide en páginas por minuto (ppm). Actualmente podemos adquirir impresoras láser y de chorro de tinta.

5.5.1 Impresoras de chorro de tinta o de inyecciónLa impresión la consiguen gracias a un cabezal construido por un número muy elevado de pequeños inyectores a modo de agujeros que producen finos chorros de tinta que llegan hasta el papel formado los caracteres. El cabezal debe recorrer la hoja de izquierda a derecha para imprimir toda la línea. Los colores se consiguen mezclando chorros de los tres colores básicos, por lo que cada línea debe recorrerse tres veces.

Si una impresora de inyección está cierto tiempo sin usarse puede tener los inyectores obstruidos por la tinta seca. Se suele solucionar haciendo una limpieza de cabezales con el programa que instalemos con la impresora o limpiando los cabezales con alcohol.Actualmente se comercializan impresoras de inyección multifunción que permiten escanear documentos, hacer fotocopias e imprimir documentos con el mismo equipo.

5.5.2 Impresora láserFuncionan de forma similar a las fotocopiadoras, imprimiendo líneas completas, por lo que son mucho más rápidas que las de inyección. Las impresoras láser consiguen la impresión mediante polvo contenido en un cartucho llamado tóner que se calienta para que se quede adherido al papel. Si la impresora es de color, tendrá un tóner para cada color: negro, magenta, cian y amarillo.

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Sistemas Informáticos5.5.3 PlotterUn plotter es una impresora de gran tamaño que se utiliza para imprimir planos o carteles de gran tamaño. Los primeros usaban plumillas de diferentes trazos o colores. Actualmente son frecuentes los de inyección, que tienen mayor facilidad para realizar dibujos no lineales y en múltiples colores.

5.6 Otros dispositivos

5.6.1 Altavoces y micrófonoLos altavoces permiten, una vez conectados a la tarjeta de sonido, escuchar los sonidos que provienen del ordenador. Hoy en día no solo existen altavoces estéreo sino que hay sistemas de sonido envolvente con un número mayor de altavoces y un subwofer para los sonidos muy graves. Estos sistemas se denominan 5.1 ó 7.1 dependiendo del número de altavoces.

Por otra parte, el micrófono es el periférico de entrada que posibilita la grabación de sonidos en el ordenador. Hay ocasiones en las que los auriculares y el micrófono se venden conjuntamente.

5.6.2 JoystickEl joystick es un dispositivo de entrada utilizado para los juegos de ordenador. A diferencia del ratón, permite transferir movimiento no solo en dos dimensiones sino en todo el espacio, es decir, en tres dimensiones. Algunos de los joystick emulan los mandos de las videoconsolas.

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Sistemas Informáticos5.6.3 WebcamEste dispositivo permite introducir en el ordenador las imágenes del entorno para enviarlas por videoconferencia. Las imágenes capturadas con una webcam no son de gran calidad pero son suficientes para mantener una videoconferencia.

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6 Representación de la información

Para que la información sea duradera se debe almacenar en algún soporte con un tipo de codificación concreto para saber qué está representando. En la vida cotidiana utilizamos muchos códigos de forma automática. Por ejemplo, cada una de nuestras letras del abecedario tiene un significado, y al unirse forman palabras. Lo mismo ocurre con los puntos y rayas del código Morse, que se unen para formar palabras (como SOS ···---···). Los ordenadores utilizan su propio sistema de representación de la información: el sistema binario, formado por unos y ceros.

6.1 Sistemas de numeración binario y decimalUn sistema de numeración es un conjunto de reglas que permiten representar un número cualquiera usando unos pocos símbolos. Lo más importante del sistema de numeración es que los símbolos se pueden repetir pero tendrán diferente valor dependiendo de su posición en el número.

El sistema de numeración que utilizamos es el decimal o arábigo, que utiliza los símbolos: 0,1,2,3,4,5,6,7,8 y 9. Uniendo estos dígitos conseguimos formar números. Por ejemplo, el número 1997 tiene el valor de:

1997 = 1*103 + 9*102 + 9*101 + 7*100 = 1000 + 900 + 90 + 7.Como vemos el 9 se repite, pero tiene un valor diferente dependiendo de su posición.

Los ordenadores representan la información con solo dos símbolos: 0 y 1. Estos dos símbolos se corresponden con dos estados: corriente o ausencia de corriente. Como el sistema binario solo tiene dos símbolos, se dice que está en base 2. Igual que en el sistema decimal, el valor de un número binario se obtiene sumando potencias de su base, en este caso, 2. El valor del número binario 1001 es el siguiente:

1001 = 1*23 + 0*22 + 0*21 + 1*20 = 1*8 + 0*4 + 0*2 + 1*1 = 9

Para convertir un número decimal en binario, hay que dividir el número entre 2 (sin decimales). El resultado obtenido debe volver a dividirse entre 2, y así sucesivamente hasta que el cociente sea 1.El número binario se consigue escribiendo de izquierda a derecha el último cociente (que SIEMPRE es 1) y todos los restos de las divisiones, como se ve en el ejemplo.

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Sistemas Informáticos6.2 Bit, Byte y sus múltiplosUn bit es la mínima cantidad de información que se puede almacenar en un ordenador. Mientras que en nuestro sistema de numeración decimal se usan diez dígitos, en el binario se usan solo dos dígitos, el 0 y el 1. Un bit o dígito binario puede representar uno de esos dos valores, 0 ó 1. Con él, podemos representar dos valores cualesquiera, como verdadero o falso, abierto o cerrado, blanco o negro, norte o sur, masculino o femenino, amarillo o azul, etc. Basta con asignar uno de esos valores al estado de "apagado" (0), y el otro al estado de "encendido" (1)

Al igual que las letras se unen para formar palabras, los bits se unen en grupos de 8 para formar Bytes. Un Byte es un conjunto de 8 bits. Es evidente que para las grandes cantidades de información que se manejan actualmente, el byte es una unidad de medida demasiado pequeña, por lo que se necesitan múltiplos. Los múltiplos no van de mil en mil sino de 1024 en 1024, debido a que son múltiplos de 210.

1 KiloByte (KB) 1024 Bytes1 MegaByte (MB) 1024 KiloBytes1 GigaByte (GB) 1024 MegaBytes1 TeraByte (TB) 1024 GigaBytes

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sistemas informÁticos · 2013-10-27 · sistemas informÁticos 1 informática, hardware y...

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