El contenido relacionado con el hardware vamos a trabajarlo con una situación de aprendizaje que nos va a ir conduciendo de manera progresiva dentro de todo el contenido del tema

1. INTRODUCCIÓN

Vamos a trabajar este tema introduciendo la teoría y posteriormente desarrollando una situación de aprendizaje. Como ya sabes, una situación de aprendizaje es una actividad diseñada por el profesor para que el alumnado aplique los conocimientos adquiridos para la resolución de un problema de la vida cotidiana.

Durante esta situación, tendremos que ponernos en la piel de un técnico de una tienda informática de forma que debemos ser capaces de poder elegir, comparar, analizar, seleccionar y comprar online todos los componentes necesarios y más adecuados para montar un ordenador a determinados perfiles de personas en función de sus necesidades. También veremos si sois capaces de identificar los distintos componentes de un ordenador.

Finalmente haremos un cuestionario sobre lo aprendido en el tema.

2. ESTRUCTURA DE UN ORDENADOR

Un ordenador o computador es una máquina electrónica fabricada por el ser humano que es capaz dado de unos determinados datos de entrada, procesarlos, es decir, trabajar con ellos para finalmente obtener unos datos de salida, es decir un resultado compuesto de información útil para el ser humano. 

La anterior sería la definición forma de computador, ahora la veremos más detallada en el siguiente vídeo:

Por lo tanto, después de lo visto, debemos tener claro que el ordenador se divide, básicamente, en dos partes: Hardware y Software. Ambas deben trabajar y funcionar a la vez ya que ellos, por si solos, no pueden funcionar en un ordenador. 

• Procesador (CPU): Es el cerebro del ordenador, el bloque que realmente ejecuta todas las instrucciones y controla el funcionamiento del resto de los componentes.

• Memoria: Almacena los datos que emplea el ordenador, ya sean programas o datos empleados por estos.

• Interfaces de Entrada y Salida: Dispositivos que permiten intercambiar información con el exterior.

• Los buses: las conexiones que interconectan los distintos bloques de la arquitectura.

En el siguiente vídeo de Youtube podemos ver el proceso que realiza un ordenador basado en la arquitectura de Von Neumann para sumar dos números.

Observa la cantidad de pasos que tiene que realizar un ordenador para hacer una simple suma de dos números, lo interesante es la velocidad a las que la realiza, ya que un ordenador actual puede realizar millones de suma en un segundo.

3. HARDWARE DE UN ORDENADOR

Ya hemos comentado durante este tema que se llama hardware de un ordenador al conjunto de los componentes y elementos que forman la parte material de un ordenador. 

3.1 COMPONENTES DE UN SISTEMA INFORMÁTICO

A continuación se irán detallando las características de cada uno de los componentes básicos de un sistema informático. 

3.1.1 CPU

Se define la CPU ( acrónimo de Central Processing Unit ) o Unidad Central de Proceso como el conjunto de componentes físicos de un ordenador encargados del procesamiento de la información. Se integra en un chip denominado microprocesador y se componente de:

• Unidad Aritmético-lógica: Se encarga de realizar las operaciones matemáticas básicas (suma, resta, multiplicación y división) y las operaciones booleanas (and, or y not). Opera con los datos en formato binario (1,0) y se comunica con la unidad de control mediante un bus interno.

• Unidad de Control: Interpreta y ejecuta las instrucciones de los programas, enviándola a la UAL (Unidad Aritmético-Lógica) las instrucciones.

• Registro: Se trata del espacio de almacenamiento temporal en el que se guardan las instrucciones y los resultados de las operaciones de la UAL. Realmente son varios elementos los encargados de la almacenar la instrucción actual; el contador de programa y el resultado de la instrucción.

La CPU o microprocesador es considerado el "cerebro" de un ordenador. Esta formado por millones de transistores integrados y se ubica en un zócalo especial dentro de la placa base. Dispone además de un sistema de ventilación.

Su velocidad es medida por la cantidad de operaciones por segundo que puede realizar, la frecuencia de reloj. La frecuencia de reloj se mide en Megahercios (MHz) o Gigahercios (Ghz). También dispone de una memoria caché (medida en Kilobytes), y un ancho de bus (medido en bits).

Los principales fabricantes de microprocesadores son INTEL y AMD.

El microprocesador se comunica con la memoria RAM y con el disco duro y los periféricos mediante buses, que son varios cables unidos en paralelo. Existe un bus de datos, un bus de direcciones y un bus de control.

Los microprocesadores han ido haciéndose más rápidos y más pequeños con el tiempo, aunque en los útimos años se está llegando al máximo nivel de integración posible. En 1965, Gordon Moore afirmó que la tecnología tenía futuro, y enunció la Ley de Moore, que afirma que el número de transistores por unidad de superficie en circuitos integrados se duplicaba cada dos años y que la tendencia continuaría durante las siguientes dos décadas, lo cual se ha ido cumpliendo. 

3.1.4 DISPOSITIVOS DE ALMACENAMIENTO: EL DISCO DURO

El disco duro es el componente hardware que permite almacenar de forma permanente la información. Como ya sabrás los discos duros son no volátiles, aunque no reciban corriente eléctrica la información no se pierde. Por eso cuando encendemos el ordenador nuestros programas y archivos continúan allí. 

Los discos duros están compuestos de:

• Varios discos de metal magnetizado, que es donde se guardan los datos.

• Un motor que hace girar los discos.

• Un conjunto de cabezales que son los que leen la información guardada en los discos.

• Un electroimán que mueve los cabezales.

• Un circuito electrónico de control que incluye la comunicación con el ordenador y la memoria caché.

• Una caja que protege el conjunto de componentes.

3.1.5 LA PLACA BASE

La placa base, también conocida como placa madre o tarjeta madre (del inglés motherboard o mainboard) es una placa de circuito impreso a la que se conectan los componentes que constituyen la computadora u ordenador. Es una parte fundamental a la hora de armar un pc de escritorio o portátil. Tiene instalados una serie de circuitos integrados, entre los que se encuentra el chipset, que sirve como centro de conexión entre el microprocesador, la memoria de acceso aleatorio (RAM), las ranuras de expansión y otros dispositivos.

La placa base, además, incluye un programa (firmware) llamado BIOS, que le permite realizar las funcionalidades básicas, como pruebas de los dispositivos, vídeo y manejo del teclado, reconocimiento de dispositivos y carga del sistema operativo.

Las distintas partes de la placa base son las siguientes:

• BIOS: Contiene el programa básico que hace arrancar al ordenador.

• Ranuras PCI: Sirven para conectar tarjetas de expansión (de sonido, de red, más puertos, etc.).

• Ranura AGP: Sirve para conectar tarjetas de video.

• Puertos paralelo, serie, USB, etc.: Sirve para comunicar la placa base con los periféricos externos (Pantalla, ratón, teclado, etc.).

• Zócalo de la CPU: Es donde se conecta el microprocesador.

• Conector de alimentación: Es donde se conecta la fuente de alimentación, para dar energía a cada una de las partes de la placa base.

• Conectores de memoria DDR: Aquí es donde se conectan las placas de memoria RAM.

• Conectores IDE: Sirve para conectar discos duros, unidades de CD y unidades de DVD. (El conector blanco que hay a la derecha de los conectores IDE es el conector para la disquetera, que ya no se usa).

• Batería: Mantiene la hora de sistema y la configuración de la BIOS cuando el ordenador está apagado.

• Ranura CNR: Es un conector especial para tarjetas de red (ya no se usa).

3.1.6 COMPONENTES DE ENTRADA/SALIDA: PERIFÉRICOS

Denominamos periféricos a todos los elementos que podemos conectar a la CPU a través de sus puertos.

Los puertos son el medio para que la PC se comunique con el mundo exterior. El nombre de puertos se debe a que cumplen con una función similar a la de los puertos de los barcos, que permiten intercambiar productos con otros puertos, mientras que en los puertos de entrada y salida se posibilita la transmisión de información entre el PC y cualquier dispositivo externo.

Los puertos se clasifican según el procesamiento que se utiliza para transmitir los datos:

• Puertos paralelos: son capaces de transmitir varios bits al mismo tiempo, a través de varios conductores, uno para cada bits, conectado en paralelo (de ahí su nombre). (Ejemplo: El puerto de la impresora).

• Puertos serie: transmiten unos bits detrás de otro a través de un solo conductor es decir en serie. (Ejemplo: Los puertos USB). También pertenecen a este tipo de comunicación, los puertos Bluetooth.

Por su parte, los periféricos pueden clasificarse según la dirección en la que viaja la comunicación entre la CPU y el periférico:

• Entrada: Mediante estos periféricos introducimos información al ordenador. (Ratón, teclado, webcam y jostick).

• Salida: Son los periféricos que utiliza en ordenador para mostrarnos información. (Pantalla, impresora y altavoces).

• Entrada y salida: Son periféricos que pueden actuar en ambas direcciones. (Modem, Pendrives y otras unidades de almacenamiento externas).

3.1.6.1 Periféricos de Entrada

Estos periféricos permiten introducir datos desde el exterior hacia el sistema informático. Esa información será necesaria para la ejecución de los programas que esté ejecutando el ordenador. Algunos ejemplos de periféricos de entrada:

• Teclado.

• Ratón.

• Micrófono (Normalmente viene junto con los cascos). El micrófono es un periférico de entrada y los cascos, son de salida. Por eso, cuando se conectan unos cascos provistos de micrófono, se tienen que conectar a dos puertos diferentes en determinadas ocasiones.

• Escáner: Un escáner nos permite digitalizar documentos, es decir, permite que un documento físico como puede ser una imagen o un documento de texto podamos disponer de él en formato digital. ( como por ejemplo en un fichero pdf)

• WebCam: En muchas ocasiones, este periférico suele venir integrado en el sistema como es el caso de la cámara frontal que suelen traer los ordenadores portátiles.

3.1.6.2 Periféricos de Salida

A través de estos periféricos, el ordenador es capaz de mostrar el resultado de los programas que se están ejecutando al exterior, ya sea mostrando información visual como puede ser el caso de un monitor o imprimiendo un documento mediante una impresora. Algunos ejemplos de periféricos de salida son:

• Monitor.

• Impresora.

• Altavoces.

• Proyector.

3.1.6.3 Periféricos de Entrada/Salida

Estos periféricos permiten la comunicación del ordenador con el exterior en ambos sentidos, es decir, hacia el exterior o desde el exterior al ordenador. Algunos ejemplos de periféricos de entrada / salida son:

• Impresora multifunción: Este dispositivo no solo hace de impresora sino que también puede hacer de escáner (para digitalizar documentos).

• Pantalla táctil: Además de mostrar información a través de la pantalla, permite la introducción de datos al ser un dispositivo táctil.

• Tarjeta de Red: Permite enviar datos a cualquier elemento de red usando un medio de transmisión como puede ser un cable de red o una antena Wifi. También permite recibir datos de un elemento conectado a la red. 

3.1.6.4 Periféricos de almacenamiento

Estos periféricos también se podrían clasificar como periféricos de entrada/salida, ya que pueden almacenar datos como resultado de la ejecución de un programa o pueden enviar datos al microprocesador porque son necesarios para ejecutar un programa. En cualquier caso, son dispositivos que permiten almacenar información para poder extraerla posteriormente. Algunos ejemplos serían:

• Disco duro externo: Normalmente utilizan el puerto USB para la transferencia de datos.

• Memoria USB: Similar al disco duro externo, pero suele ser más pequeña tanto en dimensiones físicas como en capacidad de almacenamiento.

• Lector / grabador de CD o DVD: Estos dispositivos están en desuso pero todavía es posible encontrarlos instalados en un ordenador. Permiten la lectura de CD y DVD. Dependiendo del dispositivo, también permite la escritura de datos. El problema de este tipo de medios de almacenamiento externo es que se han quedado pequeños en relación a las necesidades de almacenamiento que hay actualmente (700 MB de un CD es muy poca capacidad y DVD's tenemos desde 2,5 GB gasta 8,5 GB aprox. ). 

3.1.7 PUERTOS

Los puertos son conexiones eléctricas para conectar los periféricos (ratón, teclado, impresora, etc..) al ordenador. De esta forma el procesador puede comunicarse y controlar dichos periféricos. 

A cada puerto sólo se le puede enchufar un cable determinado (conector), cuya forma y funcionamiento depende del periférico que se va a conectar. Algunos de los puertos más habituales son:

3.1.8 TARJETAS DE EXPANSIÓN

Las tarjetas de expansión son circuitos que se instalan en la placa base del ordenador para ampliar su funcionalidad. Algunas de las tarjetas de expansión más comunes en un ordenador son las siguientes:

Tarjeta de Vídeo o Gráfica

• Tienen uno o varios puertos para la conexión de los dispositivos externos como monitores y proyectores.

• Algunas tienen capturadora de vídeo, sintonizador de televisión, etc..

• Cuentan con un conector especial que permite instalarlas en la placa base.

• Tienen su propia memoria RAM para evitar el consumo de la RAM principal.

• Tienen dentro un circuito integrado o chip encargado del proceso de gráficos, por lo que liberan al microprocesador de estas actividad, es llamado GPU/VPU.

Tarjeta de sonido

• Integran dentro de un circuito integrado o chip encargado de procesar el sonido, por lo que libera al microprocesador de esta tarea.

• Suelen tener varias conexiones: Entrada de micrófono, salida de altavoces, entrada auxiliar,etc..

• Integran una pequeña memoria RAM denominada "buffer" que se utiliza para almacenar datos. 

Tarjeta de red

• Tiene uno o varios puertos para la conexión en red del ordenador.