TIC 2017/2018: Arquitectura de ordenadores

1-Componentes hardware de un ordenador:

En un ordenador se distinguen los siguientes componentes:

Unidad central: Es el conjunto de dispositivos que conforman el ordenador, tales como la placa base, microprocesador, memoria principal, el disco duro, los conectores y los puertos.

Los periféricos: Son los dispositivos que se conectan a la unidad central para desempeña operaciones de entrada y salida de datos, almacenamiento o comunicación en red. La conexión de estos puede ser por cable o inalámbrica (bluetooth, wi-fi, etc).

2-Arquitectura de Von Neumann:

La arquitectura Von Neumann diferencia cinco partes de un ordenador:

La unidad aritmético-lógica o ALU: Encargada de ejecutar
todas las operaciones matemáticas y de decisión lógicas.

La unidad de control: Gestiona las señales, lee instrucciones de la memoria y ejecuta las órdenes, utilizando la ALU para realizar los cálculos necesarios.

La memoria principal: Se trata de un espacio de almacenamiento temporal de instrucciones y datos, ordenado de manera reticular para localizar su contenido mediante direcciones.

El sistema de entrada/salida: Permite obetener información de otros dispositivos externos y devolver los resultados obtenidos.

Los buses: Proporcionan un medio de transporte para los datos, las intrucciones y la iformación de control, conectando cada una de las unidades anteriores.

Según esta arquitectura, todos los ordenadores están constituidos, básicamente por:

-El microprocesador.

-La memoria.

-Los periféricos.

3-Placa base, Chipset y microprocesador:

-La placa base, también conocida como placa madre, es el soporte donde se conectan todos los componentes que constituyen el ordenador, bien de forma directa a ella, bien a través de una ranuras de expansión. La placa base hace de conexión entre todos los componentes de un ordenador.

-El Chipset es un conjunto de circuitos integrados en la placa base que determinan el tipo de procesador que puede utilizar. Sirve de puente de comunicación entre el procesador y el resto de componentes de la placa.

-El microprocesador, también llamado CPU, es el circuito integrado central y más complejo del ordenador. Se encarga de ejecutar el O.S y las aplicaciones. El microprocesador se conecta a la placa base mediante un zócalo y lleva incorporado un sistema de refrigeración que consta de un disipador de calor fabricado con algún material de alta conductividad térmica, como cobre o aluminio, y de un ventilador que elimina el exceso del calor absorbido por el disipador.

4-Tipos de memoria:

Memoria RAM: Es un componente imprescindible para el ordenador. Su función consiste en tener preparadas las instrucciones y los datos para que la CPU pueda procesarlos, y almacenar temporalmente el resultado de las operaciones realizadas. Esta memoria es volátil, ya que su contenido se pierde al apagar el ordenador.

Memoria caché: Es una memoria de menor tamaño que la memoria principal, pero de acceso mucho más rápido todavía. La CPU utiliza esta memoria para reducir el tiempo de acceso a los datos ubicados en la memoria principal que se usan con frecuencia. Los diferentes tipos de caché se organizan por niveles, formando una jerarquía:

Caché del procesador: L1(interna), integrada en el núcleo del procesador, o L2(externa) más lenta que la anterior pero de mayor capacidad.
Caché de memoria RAM: La memoria principal RAM suele hacer de caché para los dispositivos de almacenamiento y otros tipos de periféricos.

Memoria virtual: Todos los O.S emplean parte del disco duro para simular memoria RAM y aumentar así la memoria total del ordenador. Lógicamente esta memoria es mucho más lenta que la memoria RAM, por lo que conviene que el ordenador la utilice poco.

Memoria ROM-BIOS: Este tipo de memoria es solo de lectura, es decir, no se puede escribir en ella. Contiene información grabada por el fabricante, que no desaparece al desconectar el ordenador. La Bios es imprescindible para la puesta en funcionamiento del ordenador, ya que contiene instrucciones para llevar a cabo el chequeo inicial del equipo, además de datos técnicos de los componentes más elementales conectados en el sistema.

Memoria RAM-CMOS: Es una cantidad de memoria incorporada en un chip de la placa base cuya función es almacenar parte de la configuración del sistema: información del reloj y datos de configuración de los periféricos no controlados ni chequeados por la BIOS. Esta memoria está alimentada constantemente por una pila, para que cuando se apague el ordenador, no se pierda la información.

5-Puertos de comunicación y tarjetas de expansión:

5.1-Puertos de comunicación:

Puerto USB: Es un puerto serie con gran velocidad de transferencia de información que, además provee alimentación eléctrica entre el ordenador y el periférico. También permite conectar y desconectar dispositivos sin necesidad de apagar el ordenador.

Puerto eSATA: Se utiliza para conectar dispositivos de almacenamiento internos y externos, principalmente la conexión de discos duros, discos multimedia y unidades ópticas.

HDMI: Es una interfaz digital para transferir datos multimedia de alta definición de audio y de vídeo; se ha convertido en el sustituto del euroconector.

Puerto de red: Se emplea para conectar dispositivos en red. Normalmente se utilizan dos tipos de redes de ordenadores: redes Ethernet y redes de Fibra Óptica.

Puerto de audio: Contiene diversos conectores Jack que se utilizan para la transmisión de sonido. Se diferencian por su color.

Puerto Thunderbolt: Es un puerto de alta velocidad que hace uso de tecnología óptica con capacidad para ofrecer un gran ancho de banda. Ha sido concebido para reemplazar a los puertos USB, FireWire y HDMI.

5.2-Tarjetas de expansión:

Son dispositivos con circuitos integrados, que se insertan en la placa base para ampliar las capacidades del ordenador. Cada dispositivo tiene una ranura expecifica en la placa base y debes conectarlo cada uno donde corresponde y despues de instalarla en su ranura, tienes que instalar unos drivers o controladores para que el ordenador pueda comunicase con el dispositivo.

6-Periféricos, tipos:

Definición: Unidades o dispositivos de hardware a través de los cuales la computadora se comunica con el exterior, y también a los sistemas que almacenan o archivan la información.

Tipos: Hay dos tipos de periféricos: Periféricos de Entrada (Ratón, teclado) y Periféricos de Salida (Altavoces, monitor).

7-Dispositivos de almacenamiento:
Es un conjunto de componentes utilizados para leer o grabar datos en el soporte de almacenamiento de datos, en forma temporal o permanente. Existen varios tipos:

Disco Magnético: Guardan la información sobre una superficie magnética. Como los discos duros, cintas de vídeo, etc.
SSD (Unidad de Estado Sólido): Estos dispositivos son como los discos duros, pero son mejores que estos al ser más veloces y al no tener partes móviles, esto se consigue con memorias de circuitos integrados. Tienen una gran apacidad.
Memoria Flash: Es un sistema de almacenamiento que no necesita corriente para mantener los datos. Funciona mediante impulsos eléctricos, alcanzando velocidades mayores a otros dispositivos. Las más empleadas son las memorias USB o las tarjetas de memoria.

8-Dispositivos de comunicación:
Los ordenadores se conectan en red por medio de dispositivos físicos con la cualidad de compartir información, recursos y servicios. Para la conexión entre ellos existen dos formas:

Cableada, empleando cable par trenzado o fibra óptica.
Inalámbrica, utilizando la tecnología Wi-Fi, bluetooth, infrarrojos, telefonía móvil, etcétera.

Dispositivos de comunicación:

Tarjeta de red: Un ordenador debe disponer de una tarjeta o adaptador de red para poder conectarse con otros equipos. Existen dos tipos de tarjetas de red: Inalámbrica y cableadas.

Concentrador y conmutador: Son dispositivos que interconectan los cables de una red. La función de cada uno es la siguiente:

Concentrador o hub: A "hub" llegan todos los cables de la red, uno por cada ordenador, actuando de puente, cuanto un ordenador envia información el "hub" lo reenvía a todos.
Conmutador o siwtch: Es muy parecido al hub pero en cambio, este es capaz de identificar los equipos que tiene conectados, por lo que no necesita enviar la información a todos ellos, sino solo al destinatario. También permite interconectar redes del mismo tipo.

Punto de acceso: En una red de área local, es posible instalar un punto de acceso inalámbrico para que a parte de los ordenadores conectados por cable también puedan conectarse dispositivos inalámbricamente.

Módem: Es un dispositivo que permite enviar o recibir información a traves de una línea analógica o digital. Su misión consiste en convertir la señal digital del ordenador en analógica y viceversa. En función de la tecnología utilizada para transmitir información se distinguen varios tipos:

Módem ADSL: Utiliza hilo de cobre de una línea telefónica para transmitir datos a gran velocidad. Esta tecnología se denomina asimétrica debido a que la capacidad de descarga y la de subida no coinciden. Esta línea permite integrar voz, datos, vídeo, etc en la misma línea, por eso es la más utilizada.
Cable módem: Modula la señal de datos sobre una infraestructura de conexión por cable. Se suele utilizar para acceder a servicios de televisión por cable.
Módem USB: Utiliza banda ancha móvil para obtener internet en cualquier lugar y momento, siempre que se disponga de cobertura. Ofrece diferentes velocidades según la conexión (GPRS, 3G, 4G).
Satmódem para satélite: La conexión a internet se hace vía satélite.

Router: Un router es un dispositivo que permite interconectar diferentes redes informáticas, seleccionando la ruta de comunicación más adecuada para el envío de datos. La mayoría de routers también incluyen un módem con la tecnología adecuada para la coexión a internet.