Arquitectura Del Ordenador

Slide 1: Paloma Román Gómez

Slide 2: 1.EL ORDENADOR PERSONAL Aparato electrónico que sirve para procesar información  (transformarla para que sea más útil) La información debe estar codificada (descompuesta en  datos numéricos) El dato más pequeño es el bit (o dígito binario que solo admite  valores numéricos 1 y 0 ) 8bits byte (B) kilobyte (KB) 1024 bytes megabyte (MB) 1024 kilobytes gigabyte (GB) 1024 megabytes terabyte (TB) 1024 gigabytes Agrupaciones de bits empleadas en informática

Slide 3: COMPONENTES EQUIPO FÍSICO PLATAFORMA HARDWARE HARDWARE formado principalmente por componentes electrónicos Es inútil sin la existencia de la “inteligencia” que le aporta EQUIPO LÓGICO SISTEMA instrucciones que indican al OPERATIVO ordenador cómo debe ser modificada la información que SOFTWARE se introduce (input) para que PROGRAMAS DE (PROGRAMAS) produzca una información USUARIO distinta (output) de acuerdo con las intenciones de la persona que programa el ordenador

Slide 4: FASES DEL FUNCIONAMIENTO ENTRADA DE DATOS  Introducimos datos al ordenador, por ejemplo un texto por el teclado y ordenes para que le dé formato. PROCESADO  El ordenador procesa la información, la transforma mediante complejas operaciones matemáticas en su interior SALIDA DE RESULTADO  El ordenador nos muestra en pantalla un documento con la presentación que queríamos y además podemos imprimirlo

Slide 5: ESTRUCTURA BÁSICA Un ordenador personal está formado como mínimo por 3 subsistemas con funciones específicas.  Procesador: - Extrae de la memoria las instrucciones, las analiza y las ejecutar - Coordina todos los subsistemas del ordenador. Memoria:  Almacena de forma interna los datos y programas, de forma definitiva o temporalmente. Periféricos:  Subsistemas de entrada/salida que permiten la comunicación del ordenador con el exterior. Se comunican entre sí por medio de Buses (medio físico empleado para transmitir la información) y realizan sus funciones sincronizados por un reloj

Slide 6: ESQUEMA ELEMENTAL DE UN ORDENADOR Bus Reloj Unidad de Unidad de Unidad de Entrada/Salida Memoria Control Unidad Operativa Unidad Central Periféricos de Procesado

Slide 7: VISTA DE UN ORDENADOR 1. Pantalla  2. Placa base  3. CPU  4. Memoria RAM  5. Tarjeta de expansión  6. Fuente de alimentación  7. Disco óptico  8. Disco duro  9. Teclado  10.Mouse 

Slide 8: EL INTERIOR DEL PC Anclados en un bastidor se encuentran - LA PLACA BASE - LASTARJETAS DE EXPANSIÓN

Slide 9: INTERIOR DEL PC

Slide 10: CONTENIDO DE LA PLACA BASE: 1. Microprocesador o CPU: Responsable del funcionamiento de toda la máquina 2. Chipset: Circuitos que ordenan el tráfico de datos y gestionan la utilización de los dispositivos de entrada y salida para ahorrarle trabajo al microprocesador 3. BIOS: Memoria permanente o ROM (Read Only Memory) contiene información sobre el sistema básico de entradas y salidas 4. Conectores para los módulos de memoria RAM, las unidades de disco, los puertos, las tarjetas de expansión y dispositivos.

Slide 11: 2. EL SISTEMA MICROPROCESADOR Es el núcleo del ordenador  Está formado por:  2.1. El MICROPROCESADOR 2.2. LA MEMORIA PRINCIPAL 2.3. LOS SISTEMAS DE ENTRADAS Y SALIDAS

Slide 12: 2.1.EL MICROPROCESADOR Circuito integrado que contiene la unidad  central de proceso (CPU) Microprocesadores de los ordenadores compatibles El Microprocesador se distingue porque tiene su propio ventilador con un disipador de calor

Slide 13: 2.1.1. FUNCIONES DEL MICROPROCESADOR Ejecuta las instrucciones que contienen los programas,  cumpliendo con las tareas que estos le piden Realiza las operaciones aritméticas y lógicas necesarias para  el procesamiento de datos. Centraliza el control de la máquina y el intercambio de datos  con la memoria principal y los periféricos de entrada y salida.

Slide 14: 2.1.2. CARACTERÍSTICAS DE LOS MICROPROCESADORES Frecuencia del reloj o número de operaciones elementales  (ciclos de ejecución) por segundo que puede realizar (en hercios) Tamaño de los datos con los que puede operar (en bits)  Número de transistores que contienen (en micras)  Potencia o energía consumida por segundo (en vatios)  Número de operaciones por segundo (en Mips o Mflops)  Cantidad de memoria que pueden usar como máximo (en  bytes)

Slide 16: 2.2.LA MEMORIA PRINCIPAL Almacena la información que necesita el  microprocesador para funcionar Memoria BIOS Pila o acumulador Módulo de RAM

Slide 17: 2.2.1.PARTES DE LA MEMORIA PRINCIPAL Memoria ROM_BIOS: de solo lectura. No se borra aunque se  apague el ordenador, por lo que se usa para guardar el programa de arranque. Memoria RAM: de lectura y escritura. Pierde su contenido al  apagar la alimentación, al ser muy rápida se emplea para cargar los datos y programas en ejecución. Memoria RAM-CMOS: de lectura y escritura, almacena  información sobre la configuración del equipo, la fecha y la hora. Requiere una pequeña pila o acumulador para no perder su información. Memoria Caché o interna: se emplea para el almacenamiento de  datos, instrucciones y resultados de uso inmediato. Actualmente integrada en el microprocesador.

Slide 19: 2.3.EL SISTEMA DE ENTRADAS Y SALIDAS Formada por los puertos y sus conexiones  al bus de comunicación.  Auxiliado por el chipset, conecta con el microprocesador y con los periféricos tanto externos (teclado, impresora, etc.) como internos (unidades de disco, tarjeta de sonido, etc.)

Slide 20: 2.4. FUNCIONAMIENTO DE UN SISTEMA MICROPROCESADOR

Slide 21: 3. PUERTOS DE COMUNICACIÓN Tomas donde se conectan los periféricos con la placa base. Se sitúan en el panel trasero o en el frontal del ordenador. Tipos: Puertos específicos: Dedicados a la conexión de un  periférico concreto. Suelen venir marcados con un símbolo del periférico al que están destinados. Puertos Genéricos: Permiten la conexión de periféricos  diversos.

Slide 22: 3.1. TIPOS DE PUERTOS DE COMUNICACIÓN

Slide 23: 4.TARJETAS DE EXPANSIÓN También llamadas tarjetas de  ampliación Añaden funciones al ordenador  Hacen de intermediarias en la  conexión de dispositivos Facilitan la reparación y la evolución  del hardware, ya que se pueden sustituir fácilmente

Slide 24: TIPOS DE TARJETAS DE EXPANSIÓN 4.1.TARJETA GRÁFICA 4.2.TARJETA DE SONIDO 4.3.OTRAS

Slide 25: 4.1. LA TARJETA GRÁFICA También llamada adaptador de vídeo  Es la intermediaria entre la placa base y el  monitor. Interpreta la información que recibe para  presentar las imágenes que vemos en pantalla, liberando al microprocesador del control del monitor. Es imprescindible para utilizar un entorno gráfico  de trabajo como Windows.

Slide 26: 4.1. LA TARJETA GRÁFICA Existen muchas tarjetas gráficas.  Tarjeta PCI express Tarjeta s AGP

Slide 27: 4.1. LA TARJETA GRÁFICA Las posibilidades de las tarjetas gráficas  dependen de: - La cantidad de memoria RAM, que condiciona la resolución o número de puntos por pantalla (píxeles) - El tamaño de los datos para cada punto (nº de bits), que condiciona la cantidad de colores que puede representar. - La velocidad de proceso, que afecta a la rapidez con que se muestran las imágenes. - La capacidad de soportar gráficos 2D y 3D - La compatibilidad con los sistemas de presentación de vídeo: VGA, SVGA, S-Vídeo, etc.

Slide 29: 4.2. LA TARJETA DE SONIDO Permite la grabación y la reproducción de  sonidos en el PC  Proporcionan las siguientes conexiones: - Tienen una entrada de micrófono y dos salidas para altavoces, y es frecuente que incorporen un controlador de unidades ópticas. - Algunas tarjetas traen un puerto MIDI para la conexión de instrumentos musicales digitales que también sirve para acoplar dispositivos de juego.

Slide 31: 4.3. OTRAS TARJETAS Tarjeta de red. Permite conectar los ordenadores entre sí para  formar una red de comunicación. Módem interno. Hace de intermediario para la transmisión y  recepción de datos a través de la línea telefónica. Sintonizador de televisión y radio. Capta las señales para que  sean reproducidas a través de un programa. Ampliación de puertos. Proporcionan puertos adicionales de  cualquier tipo: USB, de infrarrojos, etc.

Slide 32: 5. LOS PERIFÉRICOS Facilitan el intercambio de información  entre los usuarios y el ordenador  Pueden ser: 5.1. PERIFÉRICOS DE ENTRADA 5.2. PERIFÉRICOS DE SALIDA 5.3. BIDIRECCIONALES

Slide 33: 5.1. PERIFÉRICOS DE ENTRADA El teclado  El ratón  Periféricos multimedia  y de juego Periféricos específicos  y profesionales

Slide 34: 5.2. PERIFÉRICOS DE SALIDA Permiten obtener imágenes, sonidos y  textos a partir de la información digital  Los más habituales son: 5.2.1. EL MONITOR 5.2.2. LA IMPRESORA

Slide 35: 5.2.1. EL MONITOR Presenta la información en forma de imágenes, cuya calidad depende de: Tamaño de la pantalla: definido por la longitud de la  diagonal(14,17,21 pulgadas) Los píxeles: son los puntos luminosos en que se divide la  pantalla. Se forma con tres colores rojo, verde y azul. El nº de colores: Pueden ser 16 (4 bits), 256 (8bits), 65.536  (16bits) Los ajustes de la imagen: brillo y contraste  La resolución de la pantalla: depende de su nº de píxeles,  indicado como el nº de columnas por filas de píxeles: 800x600, 1024x735, etc.

Slide 36: 5.2.2. LA IMPRESORA Permite pasar los documentos de texto e imágenes a papel. Se diferencian unas de otras en: La resolución es el nº de puntos por pulgada cuadrada  (ppp o dpi) que imprime. La velocidad de impresión se mide en páginas por minuto  (ppm) o en caracteres por segundo (cps)

Slide 37: 5.3. BIDIRECCIONALES Permiten la entrada o la salida de datos indistintamente. Los más habituales son: Módem: permiten la conexión del ordenador a  una línea telefónica Router: conecta 1 o más ordenadores entre sí, a  la línea telefónica o a la línea ADSL. Pantalla táctil  Impresoras multifunción: integran escáner,  impresora, fotocopiadora, fax

Slide 38: 6. LAS MEMORIAS DE ALMACENAMIENTO MASIVO Soportes distintos de la memoria principal que se  utilizan para guardar grandes cantidades de información. Resultan más lentos para la lectura y escritura de  datos Según el método se clasifican:  6.1 Almacenamiento magnético 6.2. Almacenamiento óptico 6.3. Almacenamiento eléctrico

Slide 39: 6.1 Almacenamiento magnético. En las unidades de almacenamiento magnético, cada  bit se graba imantando una zona superficial microscópica Hay varias clases y todas ellas admiten lectura y  escritura La unidad de almacenamiento que vamos a estudiar es  el disco duro.

Slide 40: 6.1 Almacenamiento magnético. En las unidades de almacenamiento magnético, cada bit se graba imantando una zona superficial microscópica Hay varias clases y todas ellas admiten lectura y escritura: Discos flexibles o disquetes  Discos duros Formados por platos metálicos sobre los que se  desliza el cabezal de lectura y escritura. Son muy sensibles, por lo que se encuentran sellados y anclados al bastidor para evitar que se dañen. Pueden almacenar cientos de gigabytes. FUNCIONAMIENTO DE LAS UNIDADES MAGNÉTICAS -Para escribir un bit se envía un impulso eléctrico al bobinado del cabezal de escritura, creando un electroimán que induce un imán microscópico (dipolo magnético) sobre la superficie del disco. La superficie del disco o la cinta. - Para leer

Slide 41: Estructura física de un disco duro En un disco duro la información se almacena en unos finos discos,  de aluminio, recubiertos por material sensible a alteraciones magnéticas. El nº de discos existentes varía según la capacidad de la unidad.  Se encuentran agrupados unos sobre otros y atravesados por un eje Giran continuamente a gran velocidad de la cual depende el rendimiento de la unidad (el tiempo de acceso)

Slide 42: Estructura física de un disco duro Para medir la velocidad de un disco duro, se utiliza la suma de  dos factores: - tiempo medio de búsqueda (es el que tarda el cabezal en desplazarse a una pista determinada) - Latencia (tiempo que emplean los datos en pasar por el cabezal). Actualmente la velocidad de rotación de las unidades es de 7.200 rpm e incluso 10.000 rpm.

Slide 43: Funcionamiento de las unidades magnéticas Cada disco posee dos diminutos cabezales de lectura/escritura,  uno en cada cara que se encuentran flotando sobre la superficie del disco sin llegar a tocarlo, a una distancia de unas 3 ó 4 micropulgadas. Estas cabezas generan señales eléctricas que alteran los campos magnéticos del disco, dando forma a la información. - Para escribir un bit : Se envía un impulso eléctrico al bobinado del cabezal de escritura, creando un electroimán que induce un imán microscópico (dipolo magnético) sobre la superficie del disco. - Para leer un bit: Se desliza el cabezal de lectura sobre uno de los dipolos de la superficie, lo que induce una corriente o impulso eléctrico que se interpreta como un 1 o un 0 egún su sentido ( que depende de la orientación del dipolo

Slide 44: Estructura lógica de un disco duro La superficie del disco se divide en anillos concéntricos o pistas.  Las pistas se dividen en tramos de una misma longitud, llamados sectores  (un sector contiene 512 bytes). Los sectores suelen agruparse en clusters o unidades de asignación.  Otro concepto es el de cilindro, usado para describir las pistas que tienen  el mismo número pero en diferentes discos. La capacidad de un disco se mide con: nº de sectores por pistas, nº de  cabezas y nº de cilindros (notación CHS).

Slide 45: 6.2. Almacenamiento óptico Discos extraíble que admiten lectura o lectura y escritura  dependiendo del tipo de disco y de la unidad que los maneja. Formados por una lámina de aluminio reflectante recubierta con  una capa protectora de plástico. En estos discos los sectores cruzan una única pista en espiral que  recorre todo el disco y facilita la reproducción de las grabaciones de audio y vídeo. Tipos:  CD-ROM: Disco solo de lectura, capaz de almacenar hasta 700 MB de datos o 80 minutos de sonido digital CD-RW: Disco regrabable DVD: Disco que almacena varios gigabytes. Existen: DVD- R (grabables) y DVD-RW (regrabables)

Slide 46: Funcionamiento de las unidades ópticas Para escribir un bit : Se emplea un láser potente que produce una  quemadura sobre la superficie de aluminio del disco, dejando una muesca grabada cuando se escribe un “1” Para leer un bit: Se emplea un láser de baja potencia que se refleja o  absorbe al incidir sobre las muescas grabadas en el disco, lo que se interpreta coomo un “1” o un “0” por los circuitos de control. La velocidad de una unidad óptica para grabar, regrabar o leer se  expresa como múltiplo de 150 kilobits/s. Una unidad de 48x(grabar) 24x(regrabar) 48x (leer) significa que  graba y lee a 48x150= 7.200 kilobites/s y regraba a 24x150= 3.600 kilobits/s.

Slide 47: 6.3. Unidades de almacenamiento eléctrico (memorias flash) Almacenan la información con o sin carga eléctrica por tiempo indefinido,  aunque se desconecten de la alimentación. Se fabrican con materiales semiconductores, formando circuitos  integrados con millones de celdillas que almacenan los datos en forma de cargas eléctricas. Para escribir un bit se inyecta una pequeña corriente eléctrica en un  terminal de un transistor de tipo MOSFET, que pasa a almacenar cierta cantidad de carga eléctrica. Así se considera que almacena un “1” Para leer un bit se comprueba el estado de carga del transistor MOSFET.  Son veloces, regrabables y permanentes.  Su capacidad de almacenamiento es superior a 1GB, son unidades de  almacenamiento extraíbles, llamadas drives o discos duros virtuales.

Slide 48: 7.LAS REDES DE ORDENADORES Las redes de comunicación de datos son utilizadas para que  varios ordenadores se comuniquen y puedan intercambiar datos e información, a la vez que se comparten recursos (impresoras, programas, etc.). Según las dimensiones que alcanzan se distinguen:  7.1. REDES LAN (Local Area Network) 7.2. REDES MAN (Metropolitan Area Network) 7.3. REDES WAN (Wide Area Network)

Slide 49: 7.1. REDES LAN (Local Area Network) Sistema de comunicación entre ordenadores que  permite compartir información, a pequeña distancia. Estas redes son usadas para la interconexión de  ordenadores personales y estaciones de trabajo. Se caracterizan por: tamaño restringido, alta  velocidad y distintas formas de conectar los equipos (topología). Son redes con velocidades entre 10 y 100 Mbps,  tiene baja latencia y baja tasa de errores. Dentro de este tipo de red esta INTRANET, red  privada que utiliza herramientas tipo internet, pero disponible solamente dentro de la organización.

Slide 50: Topologías de redes LAN BUS LINEAL Los ordenadores se conectan uno tras otro a la línea de transmisión. La red solo se ve afectada por ÁRBOL fallos en línea. ANILLO La línea de transmisión se cierra a través de las conexiones de los equipos. El fallo de un equipo causa el fallo de la red. EN ESTRELLA Los ordenadores se conectan a un nodo común que gestiona las comunicaciones de todos ellos. La red se ve afectada por fallos en el nodo central.

Slide 51: 7.2. REDES MAN (Metropolitan Area Network) Son redes de áreas metropolitanas que abarcan una pequeña  población. Conectan distintos segmentos de redes LAN por líneas de alta  velocidad, normalmente de fibra óptica, que admiten un volumen de datos elevado. Tienen mayor nº de nodos o puntos de conexión que las LAN. 

Slide 52: 7.3. REDES WAN (Wide Area Network) Son redes de área extensa que conectan ciudades, países o  continentes. Suelen ser de uso compartido o público, con largas líneas que  registran un tráfico enorme de datos, por lo que consiguen velocidades de transmisión más bajas que las redes LAN y MAN

Slide 53: Elementos de una red local

Slide 54: 8. LOS MEDIOS DE TRANSMISIÓN PARA REDES Es el soporte físico utilizado para el envío de datos por la red.  La mayor parte de las redes existentes en la actualidad utilizan  como medio de transmisión cable de par trenzado, cable coaxial, y el cable de fibra óptica. También se utiliza el medio inalámbrico que usa ondas de  radio, microondas o infrarrojos, estos medios son más lentos que el cable o la fibra óptica. Cualquier medio físico o no, que pueda transportar  información en forma de señales electromagnéticas se puede utilizar en redes locales como medio de transmisión. Las líneas de transmisión son la espina dorsal de la red, por  ellas se transmite la información entre los distintos nodos. Para efectuar la transmisión de la información se utilizan varias técnicas, pero las más comunes son: la banda base y la banda ancha. Los diferentes tipos de red: EtherNet, TokenRing, FDDI, etc.  pueden utilizar distintos tipos de cable y protocolos de comunicación.

Slide 55: 8.1. Cable de par trenzado El par trenzado consta como mínimo de dos conductores  aislados trenzados entre ellos y protegidos con una cubierta aislante. Un cable de este tipo habitualmente contiene 1, 2 ó 4 pares, es decir: 2, 4 u 8 hilos. Ventajas: el cable es bastante barato y fácil de instalar y las  conexiones son fiables. Desventajas: gran atenuación de la señal a medida que aumenta  la distancia. Y son muy susceptibles a interferencias eléctricas. Par trenzado Cable de par trenzado

Slide 56: 8.2. Cable coaxial Consiste en dos conductores concéntricos, separados por un  dieléctrico y protegido del exterior por un aislante Ventajas:  - Protección de las señales contra interferencias eléctricas debida a otros equipos, fotocopiadoras, motores, luces fluorescentes, etc. - Puede cubrir distancias relativamente grandes, entre 185 y 1500 metros dependiendo del tipo de cable usado.

Slide 57: 8.3. Fibra óptica Medio de transmisión utilizado para formar la \"espina dorsal\"  de grandes redes. Las señales de datos se transmiten a través de impulsos  luminosos y pueden recorrer grandes distancias (del orden de kilómetros) sin que se tenga que amplificar la señal. Por su naturaleza, este tipo de señal y cableado es inmune a  las interferencias electromagnéticas y por su gran ancho de banda (velocidad de transferencia), permite transmitir grandes volúmenes de información a alta velocidad. La fibra óptica es idónea para redes de alta velocidad a  grandes distancias, con flujos de datos considerables, así como en instalaciones en que la seguridad de la información sea un factor relevante. Como inconveniente está, que es el soporte físico más caro 

Slide 58: 8.4. Enlace inalámbrico Emplea ondas  electromagnéticas (de radio, infrarrojos o láser) para interconectar los nodos. Sus prestaciones son algo  inferiores a las de las redes cableadas, pero permiten configurar pequeñas redes de corto alcance libres de cables. Las más habituales  emplean microondas de radio, como las redes Bluetooth o las rede Wi-Fi

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