Componentes de Hardware y Software

Tarjeta Principal

La tarjeta principal, tarjeta madre, placa base, motherboard, o mainboard; es la tarjeta de circuitos impresos que sirve como medio de conexión entre los diferentes dispositivos del sistema.
La tarjeta Madre tiene como objetivo el desarrollo de tareas específicas para el óptimo funcionamiento del sistema como son las de:

Establecer la conexión física.
Administrar, y controlar la energía eléctrica.
Establecer la comunicación de datos e información.
Realizar acciones de forma periódica o en un instante de tiempo prefijado.
Establecer la sincronía o coincidencia en el tiempo de las diferentes partes o funciones de un proceso.
Controlar y monitorear las diferentes tareas del sistema a través de sus procesos.

Formatos De Tarjeta Madre

Placa AT. A la tarjeta madre AT se le denomina así debido a que corresponde al diseño de la tarjeta madre original de la IBM AT. Su tamaño es de 12 pulgadas (305mm) de ancho x 11-13 pulgadas de fondo. Debido a su gran tamaño se dificulta la colocación de nuevas unidades de disco. Además su conector cuenta con un código de color para situar 4 cables negros en la zona central con la fuente de alimentación, lo que conlleva fácilmente al error siendo numerosos los casos de usuarios que sobrecalentaban la placa al conectar indebidamente los dos juegos de cables a punto tal de casi fundirla.

Placa Baby AT. Esta placa es análoga a la AT, pero de menor tamaño: 8,5 pulgadas de ancho y de 10 a 13 pulgadas de fondo. Su menor tamaño facilita la ampliación, por lo que obtiene buena respuesta por parte de los desarrolladores de sistemas. Sin embargo, mantiene problemas similares a su antecesor ya que la multitud de cables dificultan la ventilación y provocan calentamiento, situación que cada vez se hace más critica debido a la potencia de los microprocesadores y situados en este formato lejos de la entrada de alimentación.

Placa ATX. Con un tamaño de 12 pulgadas de ancho x 9,6 pulgadas de largo, se les supone de más fácil ventilación y menos enredo de cables que las Baby-AT, debido a la colocación de los conectores. Para ello, el microprocesador suele colocarse cerca del ventilador de la fuente de alimentación y los conectores para discos cerca de los extremos de la placa.
El puerto DIN 5 de teclado se sustituye por las tomas PS/2 de teclado y ratón (denominadas así por introducirlas IBM en sus computadoras PS/2 y adoptada por los fabricantes de computadoras) y situados en el mismo bloque.

Placa LPX. Basada en un diseño de Western Digital, permite el uso de cajas más pequeñas en una placa ATX situando las ranuras de expansión en una placa especial llamada Riser Card. Un Riser Card es un adaptador para modificar 90 grados el ángulo de inserción de una tarjeta externa, ya sea PCI, PCI-X, etc. Estos adaptadores se suelen usar en cajas de PC de escritorio, donde la placa base y las ranuras de expansión. Son utilizados por grandes constructores y desarrolladores de sistemas como: IBM, Compaq, Hewlett Packard o Dell, principalmente en sus equipos SFF (Small Form Format o cajas de formato pequeño).

Ranuras de Expansión

Se trata de cada uno de los conectores que tiene la tarjeta madre en los que se insertan las tarjetas de expansión. Todas las ranuras están conectadas entre sí y un sistema personal tiene entre ocho y doce. Es importante que al adquirir una computadora se pregunte si se cuenta con ranuras de expansión para que el día que se necesite agregar una tarjeta no tome por sorpresa y se descubra que la computadora no cuenta con ranuras disponibles.

Las ranuras de expansión se clasifican en:

AGP. Accelerated Graphics Port. Actualmente está siendo reemplazado por el slot PCI Express que es más potente. El bus AGP tiene una transferencia de datos de 266 megabytes por segundo y en el modo 2X a 533 megabytes por segundo.

ISA. Industry Standar Arquitecture. Cada vez se utilizan menos debido a que los dispositivos conectados en ella se comunican por un bus muy lento. Las ranuras ISA se emplean para dispositivos que no requieren una gran capacidad de transferencia de datos, como el módem interno.

PCI. Peripheral Component Interconnect. Es ideal para los procesadores Pentium y posteriores, son ranuras de expansión en las que se puede conectar tarjetas de sonido, de vídeo, de red etc. el límite práctico de número de ranuras es de 3 para no sobrecargar la capacidad de transferencia del bus, que es de 133 megabytes por segundo y además ofrece una comunicación más directa con el procesador.

AMR. Audio Modem Riser. Ranura de expansión para instalar tarjetas de sonido o módems. Se dejó de instalar a partir de Pentium IV y AMD, ya que en el momento de su lanzamiento la potencia de las computadoras no era la adecuada para soportar esta carga.

CNR. Communication and Network Riser. Se utiliza para dispositivos de comunicaciones como módems, tarjetas LAN o USB. CNR presentó los mismos problemas que las ranuras AMR, y actualmente se encuentra en desuso.

PCI-Express. Fue desarrollado por un grupo de constructores de sistemas personales y desarrolladores de periféricos iniciaron su distribución en sistemas personales, se basa en un sistema de comunicación en serie mucho más rápido.

Microprocesadores

El microprocesador, también denominado unidad central de procesamiento (CPU), es un microchip que responde y procesa las operaciones aritmético/lógicas y que hace funcionar una computadora. Funciona como el cerebro de la computadora. Este microchip es un componente electrónico compuesto por millones de transistores integrado. Su forma física es la de un cuadrado plano e instalados en un dispositivo denominado, Zócalo.

Partes de una Tarjeta Madre

Zócalo. El zócalo es una matriz de pequeñas depresiones ubicada en la tarjeta madre y donde encajan los pines del microprocesador. Esta matriz permite la conexión entre el microprocesador y el resto del equipo.

Enfriamiento. Debido al trabajo a que se somete a un procesador, este genera grandes cantidades de calor por lo que requiere de un sistema de ventilación o enfriamiento que le permita trabajar en óptimas condiciones, es por este motivo que los procesadores actuales cuentan con un ventilador para evitar el sobrecalentamiento y por ende fallos en el sistema.

El microprocesador está compuesto por;

Registros. Los registros del procesador se emplean para controlar instrucciones en la ejecución, un manejo directo con la memoria y proporcionar capacidad aritmética.

Unidad o sección de control. La función principal de la unidad de control del CPU es dirigida la secuencia de pasos de tal forma que la computadora lleve a cabo un ciclo complejo de ejecución de una instrucción.

Unidad o Sección aritmético lógica. Su función es la desarrolladora todas las operaciones del cálculo aritmético así como las comparaciones lógicas establecidas en el proceso.

Unidad en Coma Flotante. Es una forma de cálculo para operaciones con muchos decimales, por lo cual, permite la manipulación numérica a través de diferentes tipos de código con el fin de obtener resultados más exactos.

Existen dos tipos de memoria Caché:
L1 o Interna. La Caché de primer nivel contiene muy pocos kilobytes, pueden ser 32 ó 64 Kb.
L2 o Externa. La memoria Caché L2 es ligeramente más lenta y con más latencias que la L1, pero es más barata y de mayor cantidad de datos.

Chipset

El chipset está constituido por un conjunto de chips cuya tarea es la de controlar funciones específicas de la computadora, tales como: la forma en que interacciona el microprocesador con la memoria o la Caché, o el control de los puertos y ranuras ISA, PCI, AGP y USB.

Puente Norte. Se utiliza como enlace entre el microprocesador y la memoria.
Puente Sur. Es el encargado de comunicar al procesador con el resto de los periféricos.

Memoria

Como su nombre lo indica la memoria es un almacén interno del sistema computacional. Una forma sencilla de explicar el funcionamiento de la memoria en la forma en que guarda y lee sería la siguiente: Supóngase que la memoria funciona como un conjunto de casilleros utilizados para la clasificación de correspondencia en una oficina postal, donde a cada bit de datos se asigna una dirección. Y donde a cada dirección le corresponde un casillero, es decir, una ubicación en la memoria.

Tipos o Clases de Memorias

Memoria RAM. La RAM o memoria de acceso aleatorio: es la memoria principal de la computadora. El término RAM se refiere a memoria de lectura y escritura; es decir, se puede tanto escribir datos en RAM como leerlos de RAM.

La mayoría de la RAM es volátil, esto significa que requiere un flujo constante de la electricidad para mantener su contenido.
Existen dos tipos de memoria RAM sobre la base de la tecnología de la que hace uso para el almacenamiento de datos.
RAM dinámica (DRAM); Es el tipo más común y necesita ser restaurada millones de veces por segundo a través de cargas eléctricas.
RAM estática (SRAM); No necesita ser restaurada, lo que la hace más rápida; y esto es debido a que se encuentra construida por un elevado número de transistores por bit, y como consecuencia es también más costosa que la DRAM.

Memoria ROM. La ROM, también conocida como memoria inalterable, es la memoria de la computadora en la cual se ha hecho un grabado de datos con antelación. Una vez que los datos se hayan escrito sobre un chip ROM, estos no pueden ser eliminados y pueden ser leídos únicamente.

La memoria ROM, a diferencia de la RAM, conserva su contenido incluso cuando la computadora se apaga, es decir, generalmente se refiere a la memoria ROM como permanente, mientras que a RAM como volátil.

Variaciones de Memoria ROM

PROM. O memoria inalterable programable. PROM son manufacturadas como chips de memoria en blanco en la cual se puede salvar un programa. Pero una vez que se haya utilizado el PROM, no es reutilizable para grabar algo más.

EPROM. O memoria inalterable programable borrable: Una memoria EPROM es una variación de la PROM que puede ser borrado exponiéndolo a la luz ultravioleta.


EEPROM. O eléctricamente memoria inalterable programable borrable: Una memoria EEPROM es una variación de la PROM que puede ser borrado exponiéndolo a una carga eléctrica.

BIOS. Es un software colocado en un chip que se encuentra integrado en las tarjetas madres de las computadoras y cuyo objetivo es el controlar sus dispositivos de Hardware imprescindible para poder iniciar el Sistema Operativo Principal.

Unidades de Almacenamiento

Discos Flexibles. La unidad o lector de disco flexible es una unidad de lectura/escritura que, a través de los discos flexibles, permite el almacenamiento externo de datos de forma masiva, con el fin de optimizar los espacios de memoria internos de la PC.

Partes de Disquetes.
Una funda plástica rígida de cloruro de vinilo.
Protector de la ranura de lectura escritura.
Tres ventanas.
Para arrastrar o jalar el disco.
Para la sincronía.
Lectura y grabación.
Clip móvil para protección contra escritura y borrado.
Notificación de la densidad de grabación.
Etiqueta adherible con información específica del contenido del disco.

Formato de un Disco
Las pistas son las que corren a lo largo del disco, los sectores son unidades de almacenamiento de un registro, y los clústeres son unidades de almacenamiento de determinado número de sectores y además es la unidad mínima de almacenamiento lógico reconocido por el sistema operativo. Es importante señalar que existen dos tipos de disquetes; con formato y sin formato.

Tipos de Disquetes

Con Formato. La etiqueta del disco lo señala y se encuentra listo para ser utilizado por el usuario.

Sin Formato. En este caso el sistema operativo permite su formateo para su posterior utilización.

DISCO DURO

La unidad de Disco Duro de una PC es el dispositivo donde se lleva a cabo el almacenamiento “permanente” de datos o información, generalmente es utilizado como biblioteca de subrutinas, que permiten desarrollar una tarea específica al usuario y guardar los resultados de ésta.

Elementos de Disco Duro

Cascara. La carcasa conforma la cubierta externa y funciona como protector de los platos metálicos y cabezales.
Discos. La unidad de disco duro realmente se encuentra conformada por varios discos, los cuales se encuentran unidos entre sí a través de un eje que los sostiene y un motor que permite que giren con el fin de localizar, leer o grabar información.
Caras. A cada lado o superficie del disco se le denomina cara, es decir, un disco se compone de 2 caras.
Cabezales. Los cabezales, cuya función es la de la lectura/escritura de los datos, se encuentran situados por encima y debajo de cada disco o plato.

Características Técnicas del Disco Duro

Capacidad de almacenamiento. Básicamente se refiere a la cantidad de información que puede almacenar. Esta capacidad se mide en Megabytes y Gigabytes.
Velocidad de Rotación. Se denomina Rotación a la velocidad de giro del disco duro, siempre se deberá considerar que a mayor velocidad de rotación, existe impacto directo en la velocidad de transferencia de datos. La velocidad se mide en revoluciones por minuto (RPM).
Tiempo de Acceso. Es el tiempo promedio requerido por la cabeza para acceder a los datos. Este tiempo se mide en milisegundos.
Memoria Caché. Esta memoria se encuentra incluida en la controladora interna del disco duro, los discos duros almacenan en la Caché los datos contiguos, para proporcionar un acceso más rápido sin tener que buscarlos. Esta capacidad de memoria se mide en kilobytes.
Tasa de Transferencia. Indica la cantidad de datos que puede leer o escribir en la parte más externa del disco, en un periodo de un segundo. Esta velocidad se mide en Mega bits por segundo.
Tipo de Interfaz. Las tarjetas madre integran un conector controlador de disco duro IDE, con bus PCI con soporte de dos canales IDE, es decir, para controlar dos discos cada una, lo que hace un total de cuatro.

Formato del Disco
En la parte lógica el disco duro se encuentra con un formato similar al del disquete, es decir, en pistas, cilindros y sectores.

Pista. Corre a lo largo del disco, también se dice que es una circunferencia dentro de una cara.
Cilindro. Conjunto o total de pistas en cada cara del disco.
Sector. Divisiones de una pista y van del centro a la orilla. El tamaño del sector no es fijo, siendo el estándar actual 512 bytes.

Unidad Lectora del Disco Duro

Estructura Lógica
La estructura lógica está formada básicamente por:

El sector de arranque o Master Boot Record se encuentra en el primer sector del disco duro y está localizado en la cara 0, cilindro 0, sector 1. Este contiene un programa encargado de leer la tabla de particiones y ceder el control al sector de arranque de la participación activa, en caso de que no exista la participación activa, se envía un mensaje de error.

Espacio particionado, las particiones permiten la organización de datos, a través de divisiones de tamaño fijo, ocupando un grupo de cilindros contiguos y teniendo un sistema de archivos diferente, cada una de las particiones.

Espacio no particionado. Se refiere al espacio no accesible al disco y pendiente de alguna partición. Un disco duro debe contener al menos una partición, pudiendo ser la totalidad del disco o sólo una parte.

Razones que se tienen para llevar a cabo más de una partición son:

Organización. Permite a dos o más usuarios utilizar particiones separadas otorgando seguridad e integridad de los datos.
Instalación de Software. Permite establecer dos sistemas operativos diferentes, uno por cada partición.
Eficiencia. Establecer diferentes tipos de tablas de asignación de ficheros.

Particiones Primarias y Particiones Lógicas
Existen dos tipos de particiones:
Las primarias. Son las únicas que se pueden activar, por lo que los sistemas operativos deben instalarse en este tipo de particiones, ya que de otra manera éstos no podrían arrancar. El máximo de particiones primarias que se puede crear son cuatro
Las lógicas. Se definen dentro de una partición primaria especial denominada partición extendida. Sólo se puede crear una y ocupa una de las cuatro entradas posibles de la tabla de particiones. Dentro de una partición extendida se puede crear una o más particiones lógicas.

UNIDADES ÓPTICAS

La operación de todos los dispositivos de almacenamiento óptico depende de la tecnología láser. Un láser es un rayo de luz muy enfocado y muy controlado. Dependiendo del tipo de tecnología involucrada, este rayo láser puede usarse para registrar datos en un medio especial o para leer datos que estén grabados.

Ventajas Ópticas. La ventaja más obvia de la tecnología óptica es la densidad de almacenamiento y la integridad de los datos. Esta última característica es particularmente importante cuando las unidades WORM se usan para respaldo o archivado de datos.

CD-ROM

Es un dispositivo capaz de leer datos digitales almacenados en un disco compacto. Al igual que en los lectores de discos compactos musicales, el lector de CD-ROM utiliza una lente que emite un haz de luz láser de baja frecuencia para leer los datos almacenados.

La lente se mueve del centro al borde del disco compacto mientras éste gira, por la acción del motor interno del lector, de modo que se pueden leer datos en toda la superficie del disco compacto.

Velocidad: La velocidad de un CD-ROM expresa realmente la tasa de transferencia de datos (DTR) y se suele expresar con un número seguido del signo "X", es decir, 2X, 4X, 16X, 24X, etc.

El signo "X" se utiliza para expresar que el CD-ROM alcanza una velocidad de transferencia de 2, 4, 16, 24, etc., veces la velocidad del primer lector de CD-ROM, o si queremos, la velocidad de un lector de discos compactos de audio, a saber, 150 kb/s. Por tanto, la tasa de transferencia de datos de un CD-ROM 24X es de 3.600 Kb/s.

Buffer o Caché: Los datos se almacenan en la superficie del disco compacto en forma espiral, y una vez que la cabeza lectora láser localiza los datos buscados, la Caché o buffer almacena los siguientes bloques de datos contiguos que son susceptibles de ser requeridos, reduciendo así el tiempo de búsqueda de los datos.

Compatibilidad: El mercado de los lectores de CD-ROM está en constante evolución, lo que hace que constantemente salgan al mercado nuevas tecnologías, como es el caso de los discos compactos regrabables.

Prácticamente todos los lectores de CD-ROM o CD datos (típico de los CD-ROM para PC)
CD Audio (el de los compact disk musicales)
CD-I (disco compacto interactivo)
Photo-CD (fotografías almacenadas en formato digital)
CD-R (discos compactos grabados por el usuario - dorados)
Multisession (discos compactos grabados en bloques y no todos de una vez)
CD-RW (disco compacto borrable y regrabable).

Configuración de Periféricos

En computación, un puerto es una forma genérica de denominar a una interfaz por la cual diferentes tipos de datos pueden ser enviados y recibidos.

Puerto Serie. Un puerto serie es una interfaz de comunicaciones que recibe y envía información fuera de la computadora mediante un determinado software de comunicación en donde la información es transmitida bit a bit enviando un solo bit a la vez.

Puerto Paralelo. Un puerto paralelo es una interfaz entre la computadora y los periféricos conectados a ella, cuya principal característica es que los bits de datos viajan juntos enviando un byte completo o más a la vez. Es decir, se implementa un cable o una vía física para cada bit de datos formando un bus.

Puerto USB. El USB puede conectar periféricos como: ratones, teclados, escáneres, cámaras digitales, impresoras, discos duros, tarjetas de sonido y componentes de red. Para dispositivos multimedia como escáneres y cámaras digitales, el USB se ha convertido en el método estándar de conexión. Es totalmente Plug & Play, con sólo conectar el dispositivo con la computadora encendida, el dispositivo es reconocido e instalado de manera inmediata.