Conceptos basicos de informatica, toamdo de Ceibal

1. Tecnologías digitales aplicadas
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¿Qué es hardware?
Concepto de hardware
Entendemos por hardware el conjunto de dispositivos físicos
que integran un equipo informático. Es la parte tangible de
una computadora, aquello que se puede tocar, a diferencia del
software que es el componente lógico.
En una rápida analogía podríamos decir que mientras que
el hardware es el cuerpo de una computadora, el software es
su alma. Hardware y software interaccionan para poder llevar
adelante todas las tareas.
Cómo trabaja una computadora
Una computadora no es más que una calculadora muy potente
que realiza operaciones matemáticas entre números muy
grandesaunaaltavelocidad.Cualquiertareainformática(escribir
un documento, reproducir un video, imprimir un archivo, etc.)
supone llevar a cabo cálculos entre números binarios de una
manera rápida y eficiente.
En el sistema decimal contamos con diez cifras que van del
0 al 9. Es decir que con ellas podemos representar esos 10
valores. Para representar un valor por encima de 9 unidades
debemos combinar dos cifras.
En el sistema binario solo contamos con dos cifras 0 y 1 para
representar cualquier número. Al dígito binario, 0 o 1, se le
llama bit, siendo este la mínima información del sistema. Por
ejemplo: 11010 tiene 5 bits de longitud.
Con la combinación de unos y ceros se puede almacenar y
procesar todo tipo de información (textos, imágenes, etc.).

2. Tecnologías digitales aplicadas
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Para hacernos una idea de cómo ocurre esto, pensemos en el
proceso que debe llevar a cabo una persona para realizar un
cálculo complejo sin ayuda de calculadoras u otros dispositivos
electrónicos.Alguiennosproporcionadosnúmerosmuygrandes
y nos solicita que realicemos una determinada operación
matemática entre ellos. Lo primero que debemos hacer, para no
olvidar los números con los que debemos trabajar, es apuntar los
mismos en una hoja de papel. Una vez que tenemos planteada
la operación en el papel, claramente visible, procedemos a
realizar mentalmente todos los cálculos necesarios, anotando
cada resultado parcial en la hoja hasta obtener el resultado final,
que también escribimos. Para finalizar, le decimos a quién nos
solicitó la tarea, cuál es el resultado.
En este ejemplo, tenemos ya muchos de los elementos que
son determinantes en un sistema informático. Los números y la
operación solicitada son los datos de entrada. El papel donde
consignamosdichosdatosparanoolvidarlosesloquellamamos
memoria de trabajo o memoria RAM. Nuestro cerebro,
en donde se producen y gestionan los cálculos y procesos
necesarios para arribar a un resultado, es el procesador. El
resultado que comunicamos a nuestro interlocutor, finalmente,
es el dato de salida.
RAM (RandomAccessMemory/Memoria de Acceso
Aleatorio) es la memoria principal de trabajo.Todos
los datos con los que debe trabajar el procesador son
almacenados en ella.
La computadora recibe del usuario datos con los cuales
trabajar (inputs o datos de entrada). Esos datos, en espera de
ser procesados se almacenan en la memoria de trabajo. De
la memoria, el procesador toma los datos y realiza todas las
operaciones lógicas y aritméticas requeridas. Los resultados
(outputs o datos de salida) son almacenados en la memoria en
espera de ser devueltos al usuario.
Datos de
entrada
Datos de
salida
INPUTS OUTPUTS
Procesos
Memoria RAM
Procesador
Figura 1 - Esquema proceso de trabajo de un computador

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Componentes de hardware
Del esquema que acabamos de analizar podemos ya visualizar
cuáles son los componentes de hardware básicos de cualquier
equipo informático:
Procesador
Es el dispositivo que se encarga de realizar todos los cálculos
aritméticos y lógicos necesarios para llevar adelante las tareas.
Hay muchos elementos que influyen en el rendimiento de un
procesador. Entre ellos debemos contemplar la velocidad a la
que puede realizar las operaciones y la cantidad de núcleos
que posee.
El procesador realiza sus tareas de manera síncrona, es decir,
en base a un pulso de reloj que establece ciclos de trabajo. Es
capaz de ejecutar un número determinado de instrucciones en
cada ciclo de trabajo. La frecuencia del reloj se mide en hercios
(Hz). Un hercio representa un ciclo de trabajo por segundo. Un
megahercio (MHz) 1 millón de ciclos de trabajo por segundo.
Cuanto mayor sea la frecuencia de reloj del procesador en Hz,
mayor cantidad de tareas podrá realizar en menos tiempo.
Durante mucho tiempo, el rendimiento del procesador estuvo
directamente asociado a su frecuencia de trabajo. Cada nuevo
procesador que salía al mercado, trabajaba a una velocidad
cada vez mayor. Esta situación acarreaba algunos problemas
importantes, como por ejemplo el del sobrecalentamiento
del equipo. Cuanto más rápido trabajaba el procesador mayor
cantidad de calor liberaba por lo cual se requerían dispositivos
de enfriamiento de mayor tamaño. Llegó un momento en el
que ya no era viable fabricar procesadores más veloces. Los
fabricantes debieron enfocarse hacia un cambio radical de
tecnología. Este punto de inflexión dio origen de la tecnología
multinúcleo.
Un procesador con varios núcleos es capaz de realizar mayor
cantidad de tareas simultáneamente. De hecho funciona como
si estuvieran trabajando muchos procesadores a la vez, tantos
como núcleos tenga el equipo.
Figura 2 - Procesador Intel Celeron 2,66 Ghz
Figura 3 - Esquema procesador Intel quad-core
1 Hz = 1 ciclo de trabajo por segundo
1 MHz = 106
(1 millón) Hz
1 GHz = 109
(mil millones) Hz
Cuanto mayor sea la
frecuencia de reloj
del procesador en Hz,
mayor cantidad de
tareas podrá realizar en
menos tiempo.

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Memoria RAM
Es la memoria principal de trabajo. Todos los datos con los
que debe trabajar el procesador son almacenados en ella. Este
tipo de memoria es más rápida que las otras, pero admite una
menor capacidad. Por otro lado, la RAM es una memoria de tipo
volátil, es decir que los datos almacenados necesitan de voltaje
para mantenerse, por lo cual al apagar el equipo, los mismos se
pierden.
En el caso de la memoria, al igual que el procesador, muchos
factores influyen en su rendimiento, pero uno de los más
destacados es el tamaño o capacidad de la misma, lo cual
determina la cantidad de datos que puede almacenar en un
momento dado.
Como mencionáramos antes un bit es la mínima información
del sistema binario. 8 bits de información representan un byte.
La capacidad de las memorias de trabajo o almacenamiento se
miden de acuerdo a la cantidad de bytes que son capaces de
almacenar.
Tarjeta gráfica/video
Una tarjeta gráfica, tarjeta de vídeo, placa de vídeo, tarjeta
aceleradora de gráficos o adaptador de pantalla, es la
encargada de procesar los datos provenientes del procesador y
transformarlos en información comprensible y representable en
un dispositivo de salida, como un monitor o televisor.
Unodelosmomentoscrucialesenlahistoriadeestecomponente
fue la aparición de los juegos 3D. Cada vez eran más realistas y
se hizo necesaria una potencia de cálculo superior para jugar
con fluidez. Los microprocesadores de ese entonces no estaban
preparados para hacer frente a esa tarea y es allí donde la tarjeta
gráfica se convirtió en la aliada perfecta para alivianar su trabajo.
Este componente es vital y sus características tienen una
influencia enorme en la perfomance del equipo, máxime si
consideramos que en la actualidad todas las tareas se gestionan
desde interfaces gráficas cada vez más sofisticadas.
1 byte (1 B) = 8 bits
1024 B = 1 Kilobyte (1 KB)
1024 KB = 1 Megabyte (1 MB)
1024 MB = 1 Gigabyte (1GB)
1024 GB = 1 Terabyte (1TB)
Figura 5 -Tarjeta gráfica/video
Figura 4 - Memorias RAM

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La tarjeta gráfica puede estar integrada a la placa madre o
conectarse a la misma como componente independiente.
Cuentan con una unidad de procesamiento gráfico (GPU) que
es un coprocesador dedicado al procesamiento de gráficos, para
aligerarlacargadetrabajodelprocesadorcentralenaplicaciones
como los videojuegos y/o aplicaciones 3D interactivas.
Las tarjetas gráficas más eficientes disponen exclusivamente
para sí memoria RAM (memoria gráfica de acceso aleatorio)
pero también existen modelos de menor rendimiento que
comparten la memoria RAM del equipo.
Tarjeta de red
Una tarjeta de red o adaptador de red es un componente
que permite la comunicación con equipos conectados entre
sí formando una red. Es común que los equipos ya tengan
integrados adaptadores de red tanto Ethernet (red cableada)
como Wi-Fi (red inalámbrica).
Ethernet es un estándar para redes de computadoras muy
utilizado por su aceptable velocidad y bajo costo, define que
tipo de cableado se permite y cuáles son las características de
la señal que transporta. Admite distintas velocidades según el
tipo de hardware utilizado, siendo las más comunes 10 Mbits/s
y 100 Mbits/s (comúnmente denominadas Ethernet y Fast
Ethernet respectivamente).
La conexión inalámbrica más habitual es la conocida como
Wi-Fi. Wi-Fi es en realidad una marca de la Wi-Fi Alliance. Los
dispositivos identificados con dicha marca son compatibles
entre sí para interactuar en una red inalámbrica. Es decir que
transmiten en la misma frecuencia y comparten los mismos
protócolos; en términos sencillos, son capaces de entenderse
porque hablan el mismo idioma.
La marcaWi-Fi cumple con el estándar 802.11 de la IEEE, siendo
este el estándar que determina cómo deben comunicarse los
equipos. Entonces si un dispositivo cumple con dicho estándar,
aunque no esté identificado con la marca Wi-Fi, es compatible
con ella.
Tenemos diferentes implementaciones del estándar 802.11.
Figura 6 -Tarjeta de red
GPU acrónimo de GraphicsProcessingUnit, que significa
Unidad de Procesamiento Gráfico.
IEEE corresponde a la sigla del InstituteofElectrical
andElectronicsEngineers (Instituto de Ingenieros en
Electricidad y Electrónica), una asociación técnico-
profesional mundial dedicada a la estandarización.

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Actualmente hay dispositivos que cumplen con 802.11b,
802.11g y 802.11n.
La diferencia entre ellas radica en la velocidad de transferencia
que pueden desarrollar, siendo b la más lenta y n la más
rápida. A su vez son compatibles entre sí, es decir, 802.11g es
compatible con 802.11b, y 802.11n lo es con 802.11g así como
con 802.11b. Cuando un dispositivo de red más veloz "dialoga"
con uno más lento, el primero trabaja a la velocidad del último.
Periféricos de Entrada
Son todos los dispositivos que nos permiten ingresar
información o datos a la computadora. Por ejemplo: teclado,
mouse, touchpad, micrófono, escáner, etc.
Periféricos de Salida
Son aquellos dispositivos a través de los cuales podemos
acceder a la información procesada por la computadora. Por
ejemplo: monitor, parlantes, impresora, etc.
Periféricos de Almacenamiento
Son los dispositivos que permiten almacenar datos e
información. A diferencia de la memoria principal de trabajo,
los datos almacenados en estos dispositivos no se borran al
apagar el equipo. El acceso a estos datos suele ser más lento. La
capacidad de los dispositivos de almacenamiento se mide en
bytes y sus múltiplos, al igual que en el caso de la RAM.
En lo que refiere a dispositivos de almacenamiento interno o
fijo, es decir los que están integrados al cuerpo del equipo (para
diferenciarlos de los removibles, como pendrives y tarjetas
de memoria SD), actualmente tenemos disponibles dos tipos
principales: discos duros (HDD) y memorias flash (SSD).
Un disco duro (hard disk drive o HDD) es un dispositivo de
almacenamiento consistente en una serie de discos magnéticos
que trabajan conjuntamente, en los que se graban datos y se
accede a los mismos a través de cabezas lectoras.Figura 8 - Disco duro (HDD)
Cuando un dispositivo
de red más veloz
"dialoga" con uno más
lento, el primero trabaja
a la velocidad del
último.
Figura 7 - Perifericos de entrada y salida

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Una unidad de estado sólido (solid state drive o SSD) es un
dispositivo de almacenamiento de datos que usa una memoria
no volátil, como la memoria flash, para almacenar datos, en
lugar de los platos giratorios magnéticos encontrados en los
discos duros convencionales.
Los SSD basados en memoria flash consisten en una serie de
chips integrados que pueden ser borrados y re-programados
eléctricamente. A diferencia del disco duro, es un dispositivo
puramente electrónico, es decir que no tiene piezas mecánicas
o móviles. Por esta razón se utilizan preferentemente en equipos
informáticos portables (laptops), pues estos dispositivos no son
sensibles al movimiento, vibración o golpes (ver Figura 9).
Figura 9 - Chasis abierto de un disco duro tradicional (izquierda) y de un dispositivo SSD (derecha).
Figura 10 - Puertos y conectores
USB
RJ-45
VGA Mini-jack
Impresora
Puertos y conectores
Un puerto es un conector que permite comunicar un periférico
conlaplacamadre.Losperiféricosqueadquirimosenelmercado
vienen diseñados para un tipo específico de puerto. Antes de
adquirirlos debemos verificar que nuestra computadora posea
dicha tecnología de conexión.
Veamos algunos de los puertos y conectores más comunes en
las computadoras actuales:
USB (Universal Serial Bus)
Es este, sin dudas, el puerto más utilizado hoy en día y el que
permite la conexión de la mayor gama de dispositivos, de allí su
pretensión de ser "universal".
SSD (acrónimo de Solid-StateDrive). Al no tener
piezas móviles, una unidad de estado sólido reduce
drásticamente el tiempo de búsqueda, latencia y otros,
diferenciándose así de los discos duros.

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Entre los periféricos disponibles que conectan con este puerto
tenemos: teclado, mouse, cámaras (fotos, video, web), teléfonos
celulares, pendrives, discos externos, impresoras, escáneres, etc.
Apartedepermitirlatransferenciadedatosdesdeyhacialaplaca,
también alimenta eléctricamente al dispositivo conectado. Por
esta razón, es posible realizar la carga de la batería interna de
algunos dispositivos como cámaras, celulares, mp3, etc.
HDMI
Es un puerto capaz de transmitir de manera simultánea videos
de alta definición, así como varios canales de audio y otros datos
de apoyo.
VGA
Eselconectordelatarjetadevideo.Permiteconectarunmonitor
secundario, una pantalla, o un proyector.
RJ-45
Es el conector de la tarjeta de red cableada o Ethernet. Permite
conectar a una red de área local cableada, o a una conexión a
Internet de tipo ADSL (banda ancha).
Una red de área local está compuesta por una serie de
computadoras y otros dispositivos de red, conectados entre
sí, que pueden compartir archivos y periféricos. Esta red
puede tener salida a internet a través de una puerta de enlace
(típicamente un router).
Mini-jack
Sonunaseriedeconectorespertenecientesalatarjetadesonido.
Dependiendo de las características de cada computadora
podemos tener más o menos conectores mini-jack para
diferentes dispositivos, pero en todos los casos encontramos
por lo menos dos: uno verde/negro (parlantes externos o
auriculares ) y otro rosado (micrófono).
Placa madre
Todos los componentes se encuentran, o bien integrados o
bien conectados a un único circuito llamado placa madre,
placa base o motherboard. En los casos que vimos más
arriba, el procesador, la memoria RAM y otros componentes
necesarios (tarjeta gráfica, tarjeta de red, tarjeta de sonido, etc.)
se encuentran integrados a la placa.
Figura 12 - Conectores mini-jack
Figura 11 - Conectores
USB RJ-45 VGA Impresora
HDMI o High-DefinitionMultimediaInterface
(Interfaz multimedia de alta definición).

9. Tecnologías digitales aplicadas
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Figura 13 - Placa madre XO 1.0
Puerto USB
Puerto USB
Memoria RAM
DDR SDRAM
64 MB c/uno
Procesador
AMD LX700
433 MHz
Adaptador de
red inalámbrica
Puerto USB
Conector estéreo
microphone-jack
Conector estéreo
audio-jack
Slot tarjeta SD Memoria flash NAND 1GB
Conector de energía
En el caso de los dispositivos de almacenamiento extraíbles,
así como en los periféricos en general, estos se encuentran
conectados a la placa a través de puertos de entrada y/o salida.