Toda la información que introducimos en un ordenador (Texto, imágenes, vídeos, sonidos, etc.) tiene que ser «convertida» al sistema binario para que éste pueda procesarla. A este proceso se le llama digitalización.

Conversión de texto a binario

Cada vez que pulsamos una tecla del ordenador, un circuito electrónico del teclado se encarga de traducir el carácter pulsado en un número binario. Existe una tabla llamada código ASCII (American Standard Code for Information Interchange – Código Estándar estadounidense para el Intercambio de Información) que representa el número binario correspondiente a cada carácter. 

A continuación podrás ver dos tablas.

La primera es el código binario de las letras del alfabeto, minúsculas y mayúsculas.

La segundo es la tabla ascci completa, con su paso correspondiente a código decimal (por ejemplo, la letra mínuscula "a" tiene asignado el número 97. Habría que hacer su paso a código binario, dividiendo el número entre 2, tantas veces sean necesarias hasta llegar al 1 o al cero. Y cogeríamos el último resultado y los restos de las divisiones, en orden creciente.

De la misma forma, el ordenador transforma el código ASCII en caracteres para representarlos en la pantalla.

Conversión de imagen a binario

Las imágenes digitales están formadas por miles de pixeles. Cada pixel es un cuadrado de un determinado color y nivel de brillo. El ordenador guarda en binario el numero de orden, del color y brillo de cada pixel.

Cuantos más píxeles tenga una imagen, más resolución tiene (Se verá mejor).

De la misma forma, el monitor transforma el código binario de cada pixel en un puntito en la pantalla del color y brillo adecuado.

Conversión de vídeo a binario

Un vídeo digital no es más que una serie de imágenes digitales que se muestran a gran velocidad, lo que hace que parezca que estamos viendo una imagen en movimiento. Por lo tanto, un vídeo se digitaliza de igual forma que las imágenes.

Los vídeos ocupan mucho espacio en memoria, ya que tienen que guardar muchas imágenes. Cuanta más resolución tenga un vídeo, más espacio ocupará en memoria.

Conversión de sonido a binario

Los sonidos son ondas que se propagan por el aire desde la fuente hasta nuestros oídos. Un ordenador puede recibir esa onda a través de un micrófono y transformarla mediante una tarjeta de sonido en niveles de sonido. Luego, se traduce cada nivel de sonido en un número binario, que se guarda en la memoria del ordenador.

De igual forma, la tarjeta de sonido convierte los datos digitales en sonido que reproduce mediante el altavoz o la salida de auriculares. 

• 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. INTRODUCCIÓN A LA INFORMÁTICA

La informática es la "tecnociencia" que estudia el tratamiento automatizado de la información para obtener de ella la máxima utilidad. La informática se basa en el uso de equipos de procesamiento de información, conocidos como computadoras u ordenadores.

INFORMÁTICA = INFORMACIÓN + AUTOMÁTICA

El tratamiento de la información tiene como fin dotar a las personas de un soporte estable donde depositar sus conocimientos y datos, con el fin de hacer manipulaciones y cálculos con los mismos.

En principio, los ordenadores fueron construidos para ser utilizados por una sola persona o usuario (PC=Personal Computer), pero debido a la gran aceptación que tuvo este equipo, se fueron desarrollando una gran variedad de modelos y marcas y se redujo sus precios de venta, al mismo tiempo aparecieron una gran cantidad de aplicaciones y funciones que agilizaron gran cantidad de trabajo cotidiano en diversas áreas.

Los ordenadores personales se han introducido prácticamente en todos los países, tanto en los países desarrollados como en los países en vías de desarrollo y en todas las áreas de la sociedad: comercios, industrias, negocios de todo tipo, hospitales, escuelas, hogares, etc., convirtiéndose en máquinas más prácticas y asequibles para todos y aumentando en nuestra sociedad las aplicaciones a que se destinan día tras día.

Estas máquinas han pasado a ser un instrumento que cualquier persona utiliza para realizar de manera rápida y eficiente procesos y trabajos manuales que hasta hace poco eran lentos, tediosos y que consumían mucho tiempo.

3.2.1.1. La fuente de alimentación

Es la que proporciona la energía eléctrica dentro de la CPU. Los distintos elementos del interior del ordenador funcionan con niveles de tensión de +5V, -5V, +12V y -12V. La fuente de alimentación genera todos estos niveles de tensión a partir de la corriente de un enchufe, la transforma y la lleva a cada uno de los elementos mediante conectores (Placa base, disco duro, disquetera, CD-ROM o DVD, etc).

La fuente dispone de un ventilador que expulsa el aire al exterior, ya que el circuito interno se calienta mucho.

3.2.1.2. 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).

3.2.1.3. El microprocesador

Es el microchip más importante en un ordenador, es considerado el "cerebro" de una computadora. Está constituido por millones de transistores integrados. Este dispositivo se ubica en un zócalo especial en la placa madre y dispone de un sistema de enfriamiento (generalmente un ventilador).

Todos los microprocesadores se basan en el modelo propuesto por Von Neumann de 1945, cuyo funcionamiento se puede ver en el siguiente vídeo, donde se describen todos los pasos que hace un microprocesador para sumar dos números: 

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 cumplido.

Unidades de medida de información digital

Para medir la información digital se utilizan diferentes unidades, según el tamaño de la información a medir. La unidad elemental es el Bit (Acrónimo de binary digit), que corresponde a cada uno de los ceros y unos de que consta una información digital. 

Un conjunto formado por 8 bits recibe el nombre de Byte. Además, se utilizan los siguientes múltiplos del byte:

• 1 Kilobyte (KB) = 1.024 Bytes

• 1 Megabyte (MB) = 1.024 KB = 1.048.576 Bytes

• 1 Gigabyte (GB) = 1.024 MB = 1.048.576 KB = 1.073.741.824 Bytes

• 1 Terabyte (TB) = 1.024 GB = 1.048.576 MB = 1.073.741.824 KB = 1.099.511.627.776 Bytes

3.2.1.5. Las unidades de almacenamiento

Como hemos visto, la memoria RAM se borra al apagar el ordenador, por eso, debemos tener unidades de almacenamiento que conserven los datos, programas, archivos, etc.

Las principles unidades de almacenamiento de un ordenador son las siguientes:

Disquetes: Es el primer sistema de almacenamiento extraíble que se instaló en un PC. Con una capacidad en principio de 360 Kb (una sola cara) pasó en 1986 al formato DS -Double Side- (2 caras de 360 Kb.) y posteriormente, en el año 1987, a los disquetes de alta densidad (HD o High Density), de 1.44 Mb. (2 caras de 720 Kb.).

Los disquetes ya no se suelen utilizar, ya que existen unidades más veloces y con más capacidad por el mismo precio, aunque los ordenadores de sobremesa suelen traer una unidad lectora de disquetes, que no ha sufrido transformaciones desde 1986.

Discos duros: Es el medio de almacenamiento por excelencia. Desde que en 1955 saliera el primer disco duro hasta nuestros días, el disco duro o HDD ha tenido un gran desarrollo.

El disco duro esta compuesto básicamente 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 el interface con el ordenador y la memoria caché.

  • Una caja hermética (aunque no al vacío), que protege el conjunto.

La capacidad de un disco duro actual es de 1 Terabyte.

Los discos duros están siendo desplazados por los discos de estado sólido SSD, que son mucho más rápidos y silenciosos.

Se pueden utilizar los discos duros y los SSD de manera externa, dentro de una caja que se conecta al ordenador mediante un cable USB.

Lápices de memoria: Creados por IBM en 1998 para sustituir a los disquetes en las IBM Think Pad, los lápices de memoria (también llamados Memory Pen o Pendrive) funcionan bajo el Estándar USB Mass Storage (almacenamiento masivo USB).

Los actuales Pendrive usan el estándar USB 2.0, con una transferencia de hasta 480 Mbit/s, o el estándar USB 3.0. con una transferencia de hasta 600 Mbit/s.

En su interior tienen una memoria de tipo flash.

El uso de los Pendrives está muy extendido últimamente, debido a su facilidad de uso, su bajo precio y su reducido tamaño.

Actualmente existen la capacidad de los mismos va desde 1 Gb hasta 256 Gb.

Tarjetas de memoria: Basadas en memorias del tipo flash, pero, a diferencia de los lápices de memoria, sin controladores, por lo que necesitan de unidades lectoras para poder funcionar. Se utilizan sobre todo en teléfonos móviles y en cámaras de fotos por su reducido tamaño.

Discos Compactos (CDs y DVDs): Los discos compactos se han visto relegados por los pendrives, que tienen más capacidad, y son más pequeños.

Existen CD,s con una capacidad de 700 Mb, que suelen usarse para grabar música y existen DVD´s de 4,7 Gb que se utilizan para grabar películas.

Los discos compactos están desapareciendo en los últimos años y siendo sustituidos por discos duros externos y pendrives.

3.2.1.6. Las tarjetas de expansión

Las tarjetas de expansión son dispositivos con diversos circuitos integrados, y controladores que, insertadas en sus correspondientes ranuras de expansión, sirven para ampliar las capacidades de un ordenador. Las tarjetas de expansión más comunes sirven para añadir memoria, controladoras de unidad de disco, controladoras de vídeo, puertos serie o paralelo y dispositivos de módem internos. Por lo general, se suelen utilizar indistintamente los términos «placa» y «tarjeta» para referirse a todas las tarjetas de expansión.

En la actualidad las tarjetas suelen ser de tipo PCI (Peripheral Component Interconnect, "Interconexión de Componentes Periféricos") , PCI Express o AGP (Accelerated Graphics Port, "Puerto de Gráficos Acelerado").

En la foto se pueden apreciar dos ranuras PCI (blancas) y una ranura AGP (marrón)

Las ranuras de expansión no existen en los ordenadores portátiles, por tanto, éstos no se pueden ampliar.

Gracias al avance de la tecnología USB y a la integración de audio, vídeo o red en la placa base, hoy en día son menos imprescindibles para tener un PC completamente funcional.

Las principales tarjetas de expansión que podemos encontrar son:

Tarjeta de vídeo:

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

  • También integran memoria RAM propia para evitar el consumo de la RAM principal.

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

  • Cuentan con un conector especial que permite insertarlas en las ranuras de expansión AGP de la tarjeta principal.

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

3.3. 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).

Por su parte, los periféricos pueden clasificarse por 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).

3.3.1. Periféricos de entrada

Son componentes que se conectan a diferentes puertos del ordenador, pero que permanecen externos a ella. Son de "entrada" porque el flujo principal de datos va desde el periférico hacia el ordenador.

Los más importantes son los siguientes:

Ratón: Periférico de entrada para interactuar con la computadora a través de un puntero mostrado en pantalla en sistemas GUI (gráficos). El ratón fue diseñado originalmente por Douglas Engelbart y Bill English en la década del 60. Más tarde fue mejorado en los laboratorios de Palo Alto de la compañía Xerox. Lleva ese nombre por su parecido a un ratón con cola, cuando no eran inalámbricos.

El ratón o mouse suele tener dos o tres botones, y rueda de desplazamiento.

El ratón clásico posee una bola interna, que gira cuando se desplaza el ratón sobre una superficie adecuada (pad o alfombrilla).

Actualmente ha sido reemplazado por el ratón óptico, que utiliza un láser para detectar el movimiento.

También existen los ratones inalámbricos (sin cables), que no necesitan conectarse a la computadora utilizando un cable, sino que se comunican con esta utilizando infrarrojo o radiofrecuencia.

Los ratones con cable pueden tener los siguientes conectores DB-9 o USB.

Teclado: Periférico de entrada que sirve para dar instrucciones y/o datos a la computadora a la que está conectada.

La forma actualmente más extendida de ubicación de las teclas en el teclado es llamada QWERTY.

Los teclados pueden tener ciertas características adicionales como ser:

• • Teclados inalámbricos, que no utilizan cable para conectarse con la computadora sino que usan rayos infrarrojos o radiofrecuencias.

  • Teclados ergonómicos, que se adaptan a la fisiología humana.

  • Teclados con funciones especiales: estos dependen del fabricante. Pueden incluir teclas adicionales para abrir el navegador, controlar el volumen de la PC, abrir el reproductor, etc. También pueden incluir un touchpad.

Los tipos de conectores de teclados más usuales son DIN de 5 patillas y 180º o USB.

Las teclas en los teclados pueden agruparse, en general, en:

• • Teclas alfanuméricas: conformada por las letras y los números.

  • Teclas de puntuación: punto, coma, punto y coma, acentos, entre otros.

  • Teclas especiales: teclas de funciones, teclas de control, teclas de direcciones, etc.

Webcam: Videocámara para realizar videoconferencias o para instalar en lugares fijos para transmitir video por internet.

Suele tener una resolución baja, parar elevar la velocidad de transmisión.

Los ordenadores portátiles la suelen traer incorporada en el marco de la pantalla.

Escáner: Periférico que permite transferir una imagen desde un papel o superficie y transformarlos en gráficos digital (proceso también llamado digitalización). Existen actualmente escáneres que capturan objetos en tres dimensiones. Suelen utilizar un haz de luz o láser para realizar el proceso.

Actualmente los escáneres vienen junto con las impresoras, estos dispositivos son llamados impresoras multifunción.

Joystick: Palanca de mando. Dispositivo que se conecta con un ordenador o videoconsola para controlar de forma manual un software, especialmente juegos o programas de simulación.

Pueden clasificarse en joysticks digitales y joysticks analógicos, estos últimos más precisos.

Existen dispositivos similares que cumplen funciones similares como los gamepad y los volantes.

3.3.2. Periféricos de salida

Son componentes que se conectan a diferentes puertos de la computadora, pero que permanecen externos a ella. Son de "salida" porque el flujo principal de datos va desde la computadora hacia el periférico.

Los más importantes son los siguientes:

• Monitor: Periférico de salida que muestra la información de forma gráfica de una computadora. Los monitores se conectan a la computadora a través de una tarjeta gráfica o tarjeta de vídeo.

Un monitor puede clasificarse, según la tecnología empleada para formar las imágenes en: LCD, CRT, plasma o TFT.

La calidad de un monitor se mide por su resolución, que se mide en píxeles por pulgada.

3.3.3. Periféricos de entrada-salida

Algunos periféricos no pueden ser clasificados de entrada o de salida porque funcionan en ambos sentidos de la comunicación, como por ejemplo los discos externos y pendrives.