Unidad 3 - Hardware computacional

Hardware:

Es la parte física del computador. Es la parte tangible, esto es la parte que se puede tocar en su forma natural. Está compuesta por elementos eléctricos, electrónicos mecánicos, plástico, etc.

Unidades de información y procesamiento:

-fundamentos de bits, bytes y multiplos de bytes:

De una u otra forma, en el mundo de las computadoras, la información es digital; esto significa que esta hecha de unidades contables, de modo que puede subdividirse. Una computadora no entiende palabras, números, imágenes, notas musicales o letras del alfabeto.

Un bit, o dígito binario, es la unidad más pequeña que puede almacenar una computadora, cada conmutador almacena una pequeña cantidad de información; de forma muy parecida, una computadora puede procesar fragmentos mas grandes de información tratando grupos de bits como unidades lógicas.

Bits como números:

Representan números utilizando el sistema numérico binario, un sistema que denota todos los números con combinaciones de dos dígitos, además tiene reglas claras, coherentes para cada operación aritmética. Las personas que trabajaron con las primeas computadoras tenían que utilizar la aritmética binaria, pero las actuales tienen software que convierten automáticamente los números decimales en números binarios, y viceversa.

Bits como códigos:

Las computadoras actuales trabajan con texto como también con números, para que las palabras, los párrafos y las frases puedan encajar en la circuitería únicamente binaria de la computadora los programadores han diseñado códigos que representen cada letra, dígito y carácter especial como una cadena única de bits.

El código mas utilizado es el ASCII, representa cada carácter como un dígito único de 8 bits, las computadoras actuales trabajan con algo mas que caracteres, un grupo de bits puede representar también colores, sonidos, medidas cuantitativas del entorno, o cualquier otra clase de información que necesitemos procesar.

Bits como instrucciones en programas:

La computadora almacena los programas como un conjunto de bits, de igual manera como almacena los datos. Las instrucciones del programa, como caracteres están representados en notación binaria mediante el uso de códigos.

Bits, bytes y palabras que zumban:

Afortunadamente las personas de todo el mundo y las que puedan tener acceso a una computadora pueden utilizarla sin pensar en los bits, la mayoría de los usuarios necesitan al menos tener un conocimiento básico de los siguientes términos para poder cuantificar los datos:

Byte:

En informática, unidad de información que consta de 8 bits; en procesamiento informático y almacenamiento, el equivalente a un único carácter, como puede ser una letra, un número o un signo de puntuación. Como el byte representa sólo una pequeña cantidad de información, la cantidad de memoria y de almacenamiento de una máquina suele indicarse en kilobytes (1.024 bytes), en megabytes (1.048.576 bytes) o en gigabytes (1.024 megabytes).

KB (kilobyte o K):

Unos mil bytes de información, ejemplo: se necesitan 5K de almacenamiento para contener 5.000 caracteres (1 K = 1.024 bytes), lo que simplifica el cálculo para las computadoras basadas en el sistema binario.

MB (megabyte o mega):

En ordenadores o computadoras, bien un millón de bytes o 1.048.576 bytes (220).

GB (gigabyte o giga):

El significado exacto varía según el contexto en el que se aplique. En un sentido estricto, un gigabyte tiene mil millones de bytes. No obstante, y referido a computadoras, los bytes se indican con frecuencia en múltiplos de potencias de dos. Por lo tanto, un gigabyte puede ser bien 1.000 megabytes o 1.024 megabytes, siendo un megabyte 220 o 1.048.576 bytes.

TB (terabyte):

Aproximadamente 1.000 megabytes o un billón de bytes, es una unidad masiva de unidades que se aplica a los mayores dispositivos de almacenamiento
PB (petabyte): este valor astronómico equivale a 1.024 terabytes, a pesar de ser incomparable y a su vez nadie sea capaz de almacenar por ahora 1PB de datos en su PC doméstico.

Estas abreviaturas describen la capacidad de los componentes de almacenamiento y de memoria. Un archivo es un conjunto organizado de información almacenado en un formato legible por la computadora.

PB(petabyte):

Un petabyte es una unidad de almacenamiento de información cuyo símbolo es PB, y equivale a 1015 bytes = 1 000 000 000 000 000 de bytes.

El prefijo peta viene del griego πέντε, que significa cinco, pues equivale a 10005 ó 1015. Está basado en el modelo de tera, que viene del griego «monstruo», pero que es similar (excepto una letra) a tetra-, que viene de la palabra griega para «cuatro» y así peta, que viene de penta-, pierde la tercera letra, la «n».

EB (exabyte):

Un exabyte es una unidad de medida de almacenamiento de datos cuyo símbolo es el 'EB'. Equivale a 1018 bytes.

ZB (zettabyte):

Un zettabyte es una unidad de almacenamiento de información cuyo símbolo es el ZB, equivale a 1021 bytes.

YB (yottabyte):

Un yottabyte es una unidad de almacenamiento de información cuyo símbolo es el YB, equivale a 1024 bytes.

-hertz y multiplos de hertz:

El hercio o hertz​ (símbolo Hz) es la unidad de frecuencia del Sistema Internacional de Unidades.

Múltiplos:

-Los Múltiplos son los que no tienen la "−" (raya).

-Los Submúltiplos son los que tienen la "−" (raya).

Ejemplo:..Múltiplos: 101..
Submúltiplos: 10 −1..

10−1 Hz-(dHz)-(decihercio)
101 Hz-(daHz)-(decahercio)
10−2 Hz-(cHz)-(centihercio)
102 Hz-(hHz)-(hectohercio)
10−3 Hz-(mHz)-(milihercio)
103 Hz-(kHz)-(kilohercio)
10−6 Hz-(µHz)-(microhercio)
106 Hz-(MHz)-(megahercio)
10−9 Hz-(nHz)-(nanohercio)
109 Hz-(GHz)-(gigahercio)
10−12 Hz-(pHz)-(picohercio)
1012 Hz-(THz)-(terahercio)
10−15 Hz-(fHz)-(femtohercio)
1015 Hz-(PHz)-(petahercio)
10−18 Hz-(aHz)-(attohercio)
1018 Hz-(EH)-(zexahercio)
10−21 Hz-(zHz)-(zeptohercio)
1021 Hz-(ZHz)-(zettahercio)
10−24 Hz-(yHz)-(yoctohercio)
1024 Hz-(YHz)-(yottahercio)
​
Estándares de codificación:

Algunos lo llaman Coding by convention (codificación por convención) o simplemente Coding Standards  (estándares de codificación), es un paradigma de programación que busca reducir el número de decisiones que el desarrollador tiene que tomar al momento de escribir su código.

Todos sabemos qué reglas tiene PHP respecto las variables, funciones, clases, etc. Así, si una variable no cumple con esas reglas sería variable inválida y PHP lanzaría un error al ejecutar el script.

Ahora dentro de la validez hay un gran número de posibilidades para nombrar una variable; por ejemplo, el resultado de un query puede ser $queryResult, $QueryResult, $queryresult, etc; el optar siempre por una forma de escribir el nombre de la variable sería seguir un estándar de codificación.

Y no sólo las variables, también aplica para funciones, métodos, clases, identación, posición de las llaves, cantidad de caracteres por línea de código, entre otros.

Clasificación del hardware típico de una Pc hoy día:

Una de las formas de clasificar el hardware es en dos categorías: por un lado, el hardware principal, que abarca el conjunto de componentes indispensables necesarios para otorgar la funcionalidad mínima a una computadora; y por otro lado, el hardware complementario, que, como su nombre indica, es el utilizado para realizar funciones específicas (más allá de las básicas), no estrictamente necesarias para el funcionamiento de la computadora.

Necesita un medio de entrada de datos, la unidad central de procesamiento, la memoria RAM, un medio de salida de datos y un medio de almacenamiento constituyen el hardware básico.

Los medios de entrada y salida de datos estrictamente indispensables dependen de la aplicación: desde el punto de vista de un usuario común, se debería disponer, al menos, de un teclado y un monitor para entrada y salida de información, respectivamente; pero ello no implica que no pueda haber una computadora (por ejemplo controlando un proceso) en la que no sea necesario teclado ni monitor; bien puede ingresar información y sacar sus datos procesados, por ejemplo, a través de una placa de adquisición/salida de datos.

Las computadoras son aparatos electrónicos capaces de interpretar y ejecutar instrucciones programadas y almacenadas en su memoria; consisten básicamente en operaciones aritmético-lógicas y de entrada/salida.​ Se reciben las entradas (datos), se las procesa y almacena (procesamiento), y finalmente se producen las salidas (resultados del procesamiento).

Por ende todo sistema informático tiene, al menos, componentes y dispositivos hardware dedicados a alguna de las funciones antedichas;
a saber:

-Procesamiento: unidad central de procesamiento
-Almacenamiento: Memorias
-Entrada: Periféricos de entrada (E)
-Salida: Periféricos de salida (S)
-Entrada/Salida: Periféricos mixtos (E/S)

Desde un punto de vista básico y general, un dispositivo de entrada es el que provee el medio para permitir el ingreso de información, datos y programas (lectura); un dispositivo de salida brinda el medio para registrar la información y datos de salida (escritura); la memoria otorga la capacidad de almacenamiento, temporal o permanente (almacenamiento); y la CPU provee la capacidad de cálculo y procesamiento de la información ingresada (transformación).​

Un periférico mixto es aquel que puede cumplir funciones tanto de entrada como de salida; el ejemplo más típico es el disco rígido (ya que en él se lee y se graba información y datos).

Cabina del sistema (case):

Son diversas aplicaciones informáticas o programas informáticos destinadas a aumentar la productividad en el desarrollo de software reduciendo el costo de las mismas en términos de tiempo y de dinero.

Estas herramientas pueden ayudar en todos los aspectos del ciclo de vida de desarrollo del software en tareas como el proceso de realizar un diseño del proyecto, cálculo de costos, implementación de parte del código automáticamente con el diseño dado, compilación automática, documentación o detección de errores entre otras.

Fuente de energia:

La fuente de energía es un dispositivo que convierte la corriente alterna que tenemos en nuestras casas en corriente continua, almacenando en un capacitor o condensador la que no se utiliza y entregándola durante un cambio de ciclo.

También se ocupa de filtrar y entregar las distintas tensiones que necesitan las partes de una computadora para funcionar (tengamos en cuenta que ciertos circuitos utilizan 3,3 volts; otros, 5; y otros, 12).

Almacenamiento Primario:

La memoria da al procesador almacenamiento temporal para programas y datos. Todos los programas y datos deben transferirse a la memoria desde un dispositivo de entrada o desde el almacenamiento secundario (CD, DVD, etc), antes de que los programas puedan ejecutarse o procesarse los datos.

Las computadoras usan 2 tipos de memoria primaria: ROM (read only memory), memoria de sólo lectura y RAM (Random Access Memory), memoria de acceso aleatorio.

Los datos proporcionados a la computadora permanecen en el almacenamiento primario hasta que se utilizan en el procesamiento.

Durante el procesamiento, el almacenamiento primario almacena los datos intermedios y finales de todas las operaciones aritméticas y lógicas. El almacenamiento primario debe guardar también las instrucciones de los programas usados en el procesamiento. La memoria está subdividida en celdas individuales cada una de las cuales tiene una capacidad similar para almacenar datos.

Almacenamiento secundario:

Los dispositivitos de almacenamiento secundario mas populares son El disco duro, El Floppy disk (o disquete) y el CD-ROM.

Además de estos tres dispositivos, existen algunos más, que por su capacidad y velocidad de acceso están reemplazando a estos, sobre todos al disquete que es mucho más lento y de menos capacidad que todos.

Como se puede observar casi todos los dispositivos de almacenamiento secundario están compuestos de unidades de disco (Disco Duro, Disquete, CD).

Unidad central de procesamiento: CPU

Microprocesador de 64 bits doble núcleo, el AMD Athlon 64 X2 3600.

La Unidad Central de Procesamiento, conocida por las siglas en inglés CPU, es el componente fundamental de la computadora, encargado de interpretar y ejecutar instrucciones y de procesar datos.
​ En computadores modernos, la función de la CPU la realiza uno o más microprocesadores. Se conoce como microprocesador a una CPU que es manufacturada como un único circuito integrado.

Un servidor de red o una máquina de cálculo de alto rendimiento (supercomputación), puede tener varios, incluso miles de microprocesadores trabajando simultáneamente o en paralelo (multiprocesamiento); en este caso, todo ese conjunto conforma la CPU de la máquina.

Las unidades centrales de proceso (CPU) en la forma de un único microprocesador no sólo están presentes en las computadoras personales (PC), sino también en otros tipos de dispositivos que incorporan una cierta capacidad de proceso o "inteligencia electrónica", como pueden ser: controladores de procesos industriales, televisores, automóviles, calculadores, aviones, teléfonos móviles, electrodomésticos, juguetes y muchos más.

Actualmente los diseñadores y fabricantes más populares de microprocesadores de PC son Intel y AMD; y para el mercado de dispositivos móviles y de bajo consumo, los principales son Samsung, Qualcomm, Texas Instruments, MediaTek, NVIDIA e Intel.

Placa base de una computadora, o tarjeta madre:

Placa base del teléfono móvil Samsung Galaxy Spica, se pueden distinguir varios "System-on-a-Chip" soldados en ella.

El microprocesador se monta en la llamada placa base, sobre un zócalo conocido como zócalo de CPU, que permite las conexiones eléctricas entre los circuitos de la placa y el procesador.

Sobre el procesador ajustado a la placa base se fija un disipador térmico de un material con elevada conductividad térmica, que por lo general es de aluminio, y en algunos casos de cobre. este es indispensable en los microprocesadores que consumen bastante energía, la cual, en gran parte, es emitida en forma de calor: en algunos casos pueden consumir tanta energía como una lámpara incandescente (de 40 a 130 vatios).

Adicionalmente, sobre el disipador se acopla uno o dos ventiladores (raramente más), destinados a forzar la circulación de aire para extraer más rápidamente el calor acumulado por el disipador y originado en el microprocesador.

Complementariamente, para evitar daños por efectos térmicos, también se suelen instalar sensores de temperatura del microprocesador y sensores de revoluciones del ventilador, así como sistemas automáticos que controlan la cantidad de revoluciones por unidad de tiempo de estos últimos.

La gran mayoría de los circuitos electrónicos e integrados que componen el hardware del computador van montados en la placa madre.

Placa principal, placa madre o placa base:

La placa base, también conocida como placa madre o principal o con los anglicismos motherboard o mainboard,​ es un gran circuito impreso sobre el que se suelda el chipset, las ranuras de expansión (slots), los zócalos, conectores, diversos integrados, etc.

Es el soporte fundamental que aloja y comunica a todos los demás componentes:

Procesador, módulos de memoria RAM, tarjetas gráficas, tarjetas de expansión, periféricos de entrada y salida. Para comunicar esos componentes, la placa base posee una serie de buses mediante los cuales se trasmiten los datos dentro y hacia afuera del sistema.

La tendencia de integración ha hecho que la placa base se convierta en un elemento que incluye a la mayoría de las funciones básicas (vídeo, audio, red, puertos de varios tipos), funciones que antes se realizaban con tarjetas de expansión. Aunque ello no excluye la capacidad de instalar otras tarjetas adicionales específicas, tales como capturadoras de vídeo, tarjetas de adquisición de datos, etc.

También, la tendencia en los últimos años es eliminar elementos separados en la placa base e integrarlos al microprocesador. En ese sentido actualmente se encuentran sistemas denominados System on a Chip que consiste en un único circuito integrado que integra varios módulos electrónicos en su interior, tales como un procesador, un controlador de memoria, una GPU, Wi-Fi, Bluetooth, etc.

La mejora más notable en esto está en la reducción de tamaño frente a igual funcionalidad con módulos electrónicos separados. La figura muestra una aplicación típica, en la placa principal de un teléfono móvil.

Las principales funciones que presenta una placa base son:

-Conexión física
-Administración, control y distribución de energía eléctrica
-Comunicación de datos
-Temporización
-Sincronismo
-Control y monitoreo

Bus de datos:

Bus de datos, que es bidireccional (recibe y envía instrucciones del procesador) transporta datos entre dispositivos del hardware como el ratón, teclado, monitor, impresora y también de almacenamiento.

Bus de direcciones:

Bus de direcciones o bus de memoria, que es unidireccional desde el procesador hacia las direcciones de memoria. Bus de control o bus de comando (transmite señales de la unidad de control hacia los diferentes componentes de hardware) Bus de datos, que es bidireccional (recibe y envía instrucciones del procesador) transporta datos entre dispositivos del hardware como el ratón, teclado, monitor, impresora y también de almacenamiento.

Bus de control:

Bus de control o bus de comando (transmite señales de la unidad de control hacia los diferentes componentes de hardware).

Puertos:

Los puertos son unos agujeros pequeños con diversas formas geométricas ubicados bien en los laterales o en las partes anterior y/o posterior del equipo y que permiten conectar otros dispositivos (o periféricos) a su Mac.

Usted probablemente ha escuchado las palabras "FireWire" y "USB" refiriéndose a tipos de conexión de su ordenador, pero ¿qué es exactamente lo que significan estos términos? Esta recopilación le permitirá conocer estos y otros tipos de conexión.

Su teclado y ratón están conectados a su ordenador a través de puertos USB. Si está conectado a Internet, probablemente tenga un módem o un puerto Ethernet conectado a su ordenador, a menos que usted esté conectado sin cables.

Tarjetas de sistemas:

-Tarjeta gráfica, un circuito impreso encargado de generar las imágenes presentadas en la pantalla del ordenador.

-Tarjeta de red, un circuito que permite al ordenador conectarse a una red informática.

-Tarjeta de sonido, un circuito o componente del ordenador que le ayuda a emitir sonidos.
(otros)

-Tarjeta o cartela, en Bellas Artes, adorno que sirve para enmarcar una inscripción.

-Tarjeta de pago, instrumento que permite realizar un pago por transferencia electrónica de fondos.

-Tarjeta de crédito, una tarjeta de plástico que sirve para realizar compras.

-Tarjeta inteligente, una tarjeta de plástico con circuitos integrados incluidos.
Tarjeta perforada, un antiguo sistema de almacenamiento de datos.

-Tarjeta de felicitación, tarjetas decoradas entregadas en ocasiones especiales.

-Tarjeta navideña, tarjeta postal para felicitar las fiestas de Navidad.

-Tarjeta postal, una tarjeta de correos enviada sin sobre.

-Tarjeta de visita, utilizada para dejar por escrito los datos de una persona como su dirección o número de teléfono.

-Tarjeta de fidelización, a veces llamada Tarjeta de puntos, que premia la fidelidad de sus clientes con ventajas o descuentos especiales por volver a sus establecimientos. Suele materializarse un Programa de Fidelización que pretende conseguir una relación estable y duradera con sus clientes.

-Tarjeta regalo, tarjeta generalmente de papel que es canjeable por un regalo. En ocasiones la tarjeta regalo se refiere a un objeto concreto, pero también puede ser que simplemente tenga un valor monetario y pueda ser intercambiada por algún objeto de valor semejante en algún comercio específico.

Ranuras de expansión:

Las ranuras están conectadas entre sí. Una computadora personal dispone generalmente de ocho unidades, aunque puede llegar a tener hasta doce.

En las placas base del tipo LPX, las ranuras de expansión no se encuentran sobre la placa, si no en un conector especial denominado riser card (tarjeta vertical).

Reloj del sistema:

El reloj del sistema (también conocido como reloj del software) realiza un seguimiento de: Hora, Zona horaria y DTS (el horario de verano, si procede). Ello es calculado por el kernel de Linux por el número de segundos transcurridos desde la medianoche del 1 de enero 1970, UTC.

El valor inicial del reloj del sistema se establece a partir del reloj del hardware, en función de lo establecido en el archivo /etc/adjtime.

Una vez completado el arranque, el reloj del sistema se configura independientemente del reloj del hardware. El kernel de Linux sigue los ajustes del reloj del sistema para integrar las interrupciones del temporizador.