Cuestiones Previas

• ¿Qué es la informática?

• ¿Qué es un ordenador?

• ¿Qué son los periféricos?

SITUACIÓN DE APRENDIZAJE.

Una de las mejores formas de aprender nuevos contenidos es mediante el uso del pensamiento computacional....pero... ¿Qué es el pensamiento computacional? Su definición formal nos dice que: " es el proceso de pensamiento que interviene en la formulación de problemas y sus soluciones, de manera que las soluciones se representen de forma que puedan ser realizada por un procesador de información". 

Su "magia" consiste en la capacidad de utilizar el pensamiento para ser capaces de simplificar los elementos de un problema dado, detectando aquellos aspectos relevantes y buscando la secuencia de pasos o tareas que ofrezcan una solución al problema y que además, esta solución pueda ser ejecutada por un sistema informático. En definitiva, ser capaces de buscar una solución a una idea o problema y que esta solución se pueda construir haciendo uso de la tecnología.

Pues bien, en esta unidad, nuestro problema o idea ( más bien ) será la de construir un juego o presentación cuya finalidad será explicar la funcionalidad de cada uno de los componentes hardware de un ordenador (veremos estos componentes a lo largo del tema). Este juego o presentación ( como el alumno quiera ) lo desarrollaremos aprovechando nuestros nuevos conocimientos sobre SNAP que ya trabajamos en la unidad anterior y además aprendiendo nuevos elementos (uso de distintos objetos y uso de mensajes) en esta nueva unidad didáctica.

Al finalizar la unidad tendremos un nuevo programa con SNAP que cumpla con los siguientes requisitos:

1. Debe explicar de forma clara cada uno de los componentes o partes del ordenador que veremos a lo largo de la unidad.

2. El juego debe evaluar al usuario sobre los conocimientos que éste tiene de los distintos componentes o de las distintas partes de un ordenador. 

3. Al finalizar el juego debemos indicarle al usuario si es un Experto en ordenadores o si necesita estudiar un poco más. 

1. Definición de Informática y Ordenador.

1.1 Informática

La informática es la rama de la Ingeniería que se encarga de estudiar el hardware, los datos y el software necesario para tratar o manipular la información de forma automática. 

En la informática se unen diversos elementos o componentes como son; la electrónica, el hardware, la programación y el software. 

¿Cuál podemos decir que es su objetivo principal? 

Automatizar todo tipo de procesos y sistemas para gestionar datos. De esta forma conseguimos aumentar enormemente la productividad de las empresas evitando además muchos errores humanos. Los beneficios están claramente demostrados hoy en día. 

Pero...entonces...¿Para qué sirve la informática?

Pues podemos afirmar que la informática tiene múltiples usos y es fundamental para el uso de las tecnologías a nivel mundial y por supuesto, tambien hacemos uso de ella a nivel personal en nuestro día a día. Pensemos que todo lo que requiera el uso de un ordenador, por simple que este sea, ya está haciendo uso de la informática para funcionar. 

Muchos campos científicos y ámbitos profesionales de todo tipo utilizan con frecuencia tecnologías informáticas que les permiten avanzar con mucha más rapidez en sus estudios, por ejemplo; la biología, las matemáticas, la arquitectura, la medicina, la astronomía, la física, la química, entre otros.

Cuando hablamos de la ciencia de la informática debemos tener claro que se divide en varias partes y cada una de estas partes requiere de profesionales especializados:

• Computación.

• Tecnología de la información.

• Robótica.

• Inteligencia Artificial.

• Ofimática.

• etc..

1.2 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.

2. HARDWARE

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.

2.1 Clasificación del Hardware

Podemos clasificarlo según su utilidad y según su función:

• Según su utilidad:

  • Básico

  • Complementario

• Según su función:

  • Procesamiento

  • Almacenamiento

  • Entrada 

  • Salida

  • Entrada/Salida

2.2 Componentes de un Sistema Informático

2.2.1 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). Tambien 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.

Todos los microprocesadores se basan en el modelo propuesto por Von Neumann en 1945, cuyo funcionamiento podemos ver en el siguiente vídeo en el que nos muestran todas las operaciones que necesita realizar un microprocesador para sumar dos números:

En 1965, Gordon Moore (con-fundador en 1968 de la compañía Intel) afirmó que el número de transistores por centímetro cuadrado en un circuito integrado se duplicaría cada año y que la tendencia continuaría durante las siguientes dos décadas. Más tarde en 1975, modificó su propia afirmación y predijo que el ritmo bajaría, y que la densidad de transistores se duplicaría aproximadamente cada 18 meses. Esta progresión de crecimiento exponencial de la densidad de transistores, es decir,  el duplicar la capacidad de los microprocesadores cada año y medio es lo que se considera actualmente como la Ley de Moore.

A menudo tambien se le llama CPU a la caja del ordenador (la torre) con todo lo que contiene, aunque esto es un ERROR, la CPU es solo el microprocesador tal y como acabamos de explicar.

Dentro de la caja del ordenador podemos encontrar varios elementos electrónicos que funcionan como un equipo para conseguir que el ordenador funcione perfectamente. En los ordenadores de escritorio, podemos cambiar varios de estos elementos con el fin de ampliar el sistema o repararlos. En los ordenadores más pequeños estos cambios no son tan fáciles.

Los elementos principales de la caja del ordenador son los siguientes:

• La fuente de alimentación.

• La placa base.

• El microprocesador.

• La memoria RAM.

• Las unidades de almacenamiento.

• Las tarjetas de expansión.

2.2.2 Memoria RAM

La memoria RAM ( acrónimo de Random Access Memory ) o tambien conocida como memoria de lectura/escritura es la memoria de trabajo de un sistema informático. Tambien se le llama memoria principal de un sistema informático. Su característica principal es que sólo está activa mientras tiene alimentación eléctrica. Seguro que alguna vez se ha ido la luz y has perdido parte de los cambios con los que estabas trabajando ¿cierto?

Las placas de memoria RAM se conectan dentro de la placa base. Una vez que apagamos el ordenador, la memoria RAM se borra completamente. 

Dentro del microprocesador existe una memoria llamada memoria caché, que es muy rápida y sólo la puede usar el microprocesador para realizar operaciones internas y así no consumir la memoria RAM del ordenador.

2.2.3 La Fuente de Alimentación

La fuente de alimentación se encarga de transmitir la energía eléctrica dentro de la CPU. Los componentes del interior del ordenador suelen funcionar con tensiones de +5V, -5V, +12V y -12V. A partir de los 220V emitidos por los enchufes de nuestra casa, la fuente de alimentación es capaz de generar los niveles de tensión comentados para alimentar los distintos componentes que forman parte de un ordenador. 

2.2.4 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.

2.2.5 La Placa Base

La placa base o placa madre ( mainboard o motherboard en inglés ) es una tarjeta que soporte los componentes fundamentales de un ordenador. Además, se trata de un gran circuito impreso mediante el que se conectan los componentes electrónicos y chips de circuitos integrados necesarios para que el ordenador comience a trabajar. 

Además, la placa base incluye un programa llamado BIOS que le permite realizar las funcionalidades básicas como por ejemplo; manejo del teclado, reconocimiento de los dispositivos y carga del sistema operativo. 

De forma resumida, podemos agrupar las distintas partes de la placa base en:

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

• Puertos paralelo, serie, USB, etc: Sirven para comunicar la placa base con los periféricos externos como; pantalla, ratón, teclado, etc..

• Ranura AGP: Sirve para conectar tarjetas de vídeo.

• Ranuras PCI: Sirven para conectar las tarjetas de expansión como por ejemplo; tarjeta de sonido, tarjeta de red, más puertos, etc...

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

• 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 conectar las placas de memoria RAM.

• Conectores IDE: Sirve para conectar discos duros, unidades de CD o DVD.

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

2.2.6 Componentes de entrada/salida: Periféricos

Un periférico es un dispositivo que permite la entrada o salida de información desde el ordenador y el exterior. Los periféricos se pueden clasificar de la siguiente manera:

• Periféricos de entrada: la información viaja desde el exterior hacia el ordenador.

• Periféricos de salida: la información viaja desde el ordenador hacia el exterior.

• Periféricos de entrada / salida.

• Periféricos de almacenamiento: permiten almacenar datos que se pueden leer posteriormente.

2.2.6.1 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 casos). El micrófono es un periférico de entrada y los cascos, son de salida. Por eso, cuando se conectan unos casos 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. 

2.2.6.2 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.

2.2.6.3 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. 

2.2.6.4 Periféricos de Almacenamiento

Estos periféricos tambien 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. ). 

2.2.7 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:

2.2.8 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

• 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.