Hardware

 

HARDWARE

El término hardware (pronunciación AF AFI: /ˈhɑːdˌw ɛə/ o /ˈhɑɹdˌw ɛɛɚ ɚ/) se refiere a todas las partes físicas de un sistema informático sus componentes son:: eléctr son eléctrico icos! s! electr electróni ónicos cos!! electr electrome omecán cánico icoss " mecáni mecánicos cos## $on ca%les ca%les!! &a%inetes o ca'as! periféricos de todo tipo " cualuier otro elemento físico inolucrado contrariamente! el soporte ló&ico es intan&i%le " es llamado software# El término es propio del idioma in&lés (literalmente traducido:  partes duras)! su traducción al espa*ol no tiene un si&nificado acorde! por tal motio se la ha adoptado tal cual es " suena la +eal Academia Espa*ola lo define como ,-on'unto de los componentes ue inte&ran la parte material de una computadora.# El término! aunue sea lo más comn! no solamente se aplica a las computadoras del mismo modo! tam%ién un ro%ot! un teléfono móil! una cámara foto&ráfica! un reproductor multimedia o cualuier otro electrónico ue procese datos poseen hardware (" software)#0 1 2a historia del hardware de computador se puede clasificar en cuatro &eneraciones! cada una ca cara ract cteri eri3a 3ada da por por un cam% cam%io io tecn tecnol oló& ó&ic icoo de impo import rtan anci cia# a# 4n 4naa prim primera era delimitación podría hacerse entre hardware %ásico! el estrictamente necesario  para el funcionamiento normal del euipo! " complementario! el ue reali3a funciones específicas# 4n sistema informático se compone de una unidad central de procesamiento (4-5 o -54)! encar&ada de procesar los datos! uno o arios periféricos de entr en trad ada! a! lo loss ue ue pe perm rmite itenn el in in&r &res esoo de la in info form rmac ació iónn " uno uno o ari arios os  periféricos de salida! los ue posi%ilitan dar salida (normalmente en forma isual o auditia) a los datos procesados# $u a%reiatura es 6w#

 

HISTORIA

2a clasifi clasificac cación ión eolut eolutia ia del har hardwa dware re del comput computado adorr electr electróni ónico co está está diidida en &eneraciones! donde cada una supone un cam%io tecnoló&ico mu" nota%le# El ori&en de las primeras es sencillo de esta%lecer! "a ue en ellas el hardware fue sufriendo cam%ios radicales# 2os componentes esenciales ue constitu"en la electrónica del computador fueron totalmente reempla3ados en lass prim la primer eras as tres tres &ene &enera raci cion ones es!! or ori& i&in inan ando do cam% cam%io ioss ue ue resu result ltar aron on trascendentales# En las ltimas décadas es más difícil distin&uir las nueas &ene &e nera raci cion ones es!! "a ue ue los los cam% cam%io ioss han han si sido do &rad &radua uale less " e7is e7iste te cier cierta ta continuidad en las tecnolo&ías usadas# En principio! se pueden distin&uir: •

•

8#9 eneración (8;1<=8;<>): electrónica implementada con tu%os de acío# Fueron las primeras máuinas ue despla3aron los componentes electromecánicos (relés)# ?#9 eneración (8;<@=8;>0): electrónica desarrollada con transistores# 2a ló&ica discreta era mu" parecida a la anterior! pero la implementación resultó mucho más peue*a! reduciendo! entre otros

•

factores! el tama*o de un computador en nota%le escala# 0#9 eneración eneración (8;>1=ho" (8;>1=ho"): ): electrónic electrónicaa %asada %asada en circuitos circuitos inte&rados# inte&rados# Esta te Esta tecn cnol olo& o&ía ía permi permiti tióó in inte te&r &rar ar ci cien ento toss de tr tran ansi sist stor ores es " ot otro ross componentes electrónicos en un nico circuito inte&rado impreso en una  pastilla de silicio# 2as computadoras computadoras redu'eron así considera%lemente su costo! consumo " tama*o! incrementándose su capacidad! elocidad " fi fia% a%il ilid idad ad!! hast hastaa prod produc ucir ir má máu uin inas as como como la lass ue ue e7is e7iste tenn en la actualidad#

 

•

1#9 eneración (futuro): pro%a%lemente se ori&inará cuando los circuitos de silicio! inte&rados a alta escala! sean reempla3ados por un nueo tipo de material o tecnolo&ía#

2a aparición del microprocesador marca un hito de releancia! " para muchos autores constitu"e el inicio de la cuarta &eneración# A diferencia de los cam%io cam %ioss tecnol tecnoló&i ó&icos cos anteri anteriore ores! s! su inenc inención ión no supuso supuso la desapa desaparic rición ión ra raddical de los computadores res ue no lo utili3a%an# Así! aunue el microprocesador 11 fue lan3ado al mercado en 8;@8! todaía a comien3o de los BCs ha%ía computadores! como el 5D5=88/11!B con ló&ica carente de microprocesador ue continua%an e7itosamente en el mercado es decir! en este caso el despla3amiento ha sido mu" &radual# tro hito tecnoló&ico usado con frecuencia para definir el inicio de la cuarta &eneración es la aparición de los circuitos inte&rados 2$I (er" lar&e scale inte&ration)! a principios de los ochenta# Al i&ual ue el microprocesador! no supuso el cam%io inmediato " la rápida desaparición de los computadores  %asados en circuitos inte&rados en más %a'as escalas de inte&ración# Guchos eui e uipo poss impl implem emen enta tado doss con con tecn tecnol olo& o&ía íass 2$I 2$I " G$I G$I (med (mediu ium m sc scal alee inte&ration) an coe7istían e7itosamente hasta %ien entrados los ;# Clasificación del hardware

4na de las formas de clasificar el hardware es en dos cate&orías: por un lado! el %ásico! ue a%arca el con'unto de componentes indispensa%les necesarios  para otor&ar la funcionalidad mínima a una computadora " por otro lado! el hardware complementario! ue! como su nom%re indica! es el utili3ado para reali3 rea li3ar ar funcio funciones nes especí específic ficas as (más (más allá allá de las %ásica %ásicas)! s)! no estric estrictam tament entee necesarias para el funcionamiento de la computadora#

 

 Hecesita un medio de entrada de datos! la unidad central de procesamiento! la memoria +AG! un medio de salida de datos " un medio de almacenamiento constitu"en el hardware %ásico# 2oss medi 2o medios os de entr entrad adaa " sali salida da de dato datoss es estri trict ctam amen ente te in indi disp spen ensa sa%l %les es dependen de la aplicación: desde el punto de ista de un usuario comn! se de%ería disponer! al menos! de un teclado " un monitor para entrada " salida de información! respectiamente pero ello no implica ue no pueda ha%er una computadora (por e'emplo controlando un proceso) en la ue no sea necesario te tecl clad adoo ni moni monito tor r %ien %ien pued puedee in in&r &res esar ar in info form rmac ació iónn " saca sacarr su suss dato datoss  procesados! por e'emplo! a traés traés de una placa de ad aduisición/salida uisición/salida de ddatos# atos# 2as computadoras son aparatos electrónicos capaces de interpretar " e'ecutar  inst in stru rucc ccio ione ness pr pro& o&ra rama mada dass " alma almace cena nada dass en su memo memori ria a cons consis iste tenn  %ásicamente en operaciones aritmético=ló&icas " de entrada/salida# $e reci%en las entradas (datos)! se las procesa " almacena (procesamiento)! " finalmente se producen las salidas (resultados del procesamiento)# 5or ende todo sistema informático tiene! al menos! componentes " dispositios hardware dedicados a al&una de las funciones antedichas a sa%er: • • • • •

5rocesamiento: unidad central de procesamiento Almacenamiento: Gemorias Entrada: 5eriféricos de entrada (E) $alida: 5eriféricos de salida ($) Entrada/$alida: 5eriféricos mi7tos (E/$)

Desde un punto de ista %ásico " &eneral! un dispositio de entrada es el ue  proee el medio para permitir el in&reso de información! datos " pro&ramas (lectura) un dispositio de salida %rinda el medio para re&istrar la información " datos de salida (es (escritura) ra) la memo emori riaa otor&a la capacidad de

 

almacenamiento! temporal o permanente (almacenamiento) " la -54 proee la ca capa paci cida dadd de cálc cálcul uloo " proc proces esam amie ient ntoo de la in info forma rmaci ción ón in in&r &res esad adaa (transformación)# 4n periférico mi7to es auél ue puede cumplir funciones tanto de entrada como de salida el e'emplo más típico es el disco rí&ido ("a ue en él se lee " se &ra%a información " datos)# Unidad central de procesamiento

2a 4nidad -entral de 5rocesamiento! conocida por las si&las en in&lés -54! es el componente fundamental de la computadora! encar&ado de interpretar " e'ecutar instrucciones " de procesar datos#8? En computadores modernos! la función de la -54 la reali3a uno o más microprocesadores# $e conoce como microprocesador a una -54 ue es manufacturada como un nico circuito inte&rado# 4n se ser rid idor or de red red o una má máuin uina de cál álccul uloo de al alto to rend rendim imie iennto (supercomputación)! puede tener arios! incluso miles de microprocesadores tra%a'ando simultáneamente o en paralelo (multiprocesamiento) en este caso! todo ese con'unto conforma la -54 de la máuina# 2ass unid 2a unidad adees cent entral rales de pro roce ceso so (-54 (-54)) en la fo form rmaa de un ni nico co microprocesador no sólo están presentes en las computadoras personales (5-)! si sino no ta tam% m%ié iénn en otro otross tipo tiposs de disp dispos osit iti ios os ue ue in inco corp rpor oran an un unaa ci ciert ertaa ca capa paci cida dadd de pr proc oces esoo o int intel eli& i&en enci ciaa elec electr trón ónic ica a!! como como pued pueden en se ser: r: controladores de procesos industriales! teleisores! automóiles! calculadores! aione ai ones! s! teléfo teléfonos nos móile móiles! s! electr electrodo odomés méstic ticos! os! 'u&uet 'u&uetes es " muchos muchos más# más# Actualmente

los

dise*adores

"

fa%ricantes

más

populares

de

microprocesadores de 5- son Intel " AGD " para el mercado de dispositios

 

móiles móil es " de %a'o consumo! los principal principales es son $amsun&! Jualcomm! Jualcomm! Ke7as e7as Instruments! GediaKeL! GediaKeL! HIDIA e Intel# Placa ase de !na comp!tadora" formato #AT

%$5laca %ase del teléfono móil $amsun& ala7" $pica! se pueden distin&uir  arios $"stem=on=a=-hip soldados en ella# El microprocesador se monta en la llamada placa %ase! so%re un 3ócalo conocido como 3ócalo de -54! ue permite las cone7iones eléctricas entre los circuitos de la placa " el procesador# $o%re el procesador a'ustado a la placa  %ase se fi'a un disipador térmico de un material con eleada conductiidad térmica! ue por lo &eneral es de aluminio! " en al&unos casos de co%re# Mste es indispensa%le en los microprocesadores ue consumen %astante ener&ía! la cual! en &ran parte! es emitida en forma de calor: en al&unos casos pueden consumir tanta ener&ía como una lámpara incandescente (de 1 a 80 atios)# Adic Ad icio iona nalm lmen ente te!! so so%r %ree el disi disipa pado dorr se acop acopla la uno uno o dos dos ent entil ilad ador ores es (raramente más)! destinados a for3ar la circulación de aire para e7traer más rá ráppid idam ameent ntee el cal calor acum acumul ulad adoo por por el di disi sipa paddor " ori ri&&in inaado en el microp mic roproc rocesa esador dor## -omple -omplemen mentar tariam iament ente! e! par paraa eitar eitar da*os da*os por efecto efectoss té térm rmic icos os!! ta tam% m%iién se su suel eleen inst instaalar lar sens sensoores res de tempe empera ratu tura ra del microprocesador " sensores de reoluciones del entilador! así como sistemas automáticos ue controlan la cantidad de reoluciones por unidad de tiempo de estos ltimos# 2a &ran ma"oría de los circuitos electrónicos e inte&rados ue componen el hardware del computador an montados en la placa madre# Placa principal" placa madre o placa ase

 

2a placa %ase! tam%ién conocida como placa madre o principal o con los an&licismos mother%oard o main%oard! es un &ran circuito impreso so%re el uee se su u suel elda da el chip chipse set! t! las las ranu ranura rass de e7pa e7pans nsió iónn (s (slo lots ts)! )! lo loss 3óca 3ócalo los! s! conectores! diersos inte&rados! etc# Es el soporte fundamental ue alo'a " comunica a todos los demás componentes: comunica componentes: 5rocesador! 5rocesador! módulos de memoria memoria +AG! tar'etas &ráficas! tar'etas de e7pansión! periféricos de entrada " salida# 5ara comunicar esos componentes! la placa %ase posee una serie de %uses mediante los cuales se trasmiten los datos dentro " hacia afuera del sistema# 2a tendencia de inte&ración ha hecho ue la placa %ase se conierta en un elemento ue inclu"e a la ma"oría de las funciones %ásicas (ídeo! audio! red!  puertos de arios tipos)! funciones ue antes se reali3a%an con tar'etas de e7pansión# Aunue ello no e7clu"e la capacidad de instalar otras tar'etas adic ad icio iona nale less es espe pecí cífi fica cas! s! tale taless co como mo capt captura urado doras ras de í íde deo! o! ta tar' r'et etas as de aduisición de datos! etc# Kam%ién! la tendencia en los ltimos a*os es eliminar elementos separados en la placa %ase e inte&rarlos al microprocesador# En ese sentido actualmente se encuentran sistemas denominados $"stem on a -hip ue consiste en un nico circuito inte&rado ue inte&ra arios módulos electrónicos en su interior! tales como un procesador! un controlador de memoria! una 54! Ni=Fi! Oluetooth! etc# 2a me'ora más nota%le en esto está en la reducción de tama*o frente a i&ual funcionalidad con módulos electrónicos separados# 2a fi&ura muestra una aplicación típica! en la placa principal de un teléfono móil# 2as principales funciones ue presenta un placa %ase son: •

-one7ión física

• •

Administración! -omunicación decontrol datos " distri%ución de ener&ía eléctrica

 

• • •

Kempori3ación $incronismo -ontrol " monitoreo

&emoria RA&

2a si&la +AG! del in&lés +andom Access Gemor"! literalmente si&nifica memoria de acceso aleatorio# El término tiene relación con la característica de  presentar i&uales tiempos de acceso a cualuiera de sus posiciones ("a sea  para lectura o para escritura)# Esta particularidad tam%ién se conoce como acceso directo! en contraposición al Acceso secuencial# 2a +AG es la memoria utili3ada en una computadora para el almacenamiento transitorioo " de tra%a'o transitori tra%a'o (no masio)# masio)# En la +AG se almacena almacena temporalmente temporalmente la información! datos " pro&ramas ue la 4nidad de 5rocesamiento (-54) lee!  procesa " e'ecuta# 2a memoria +AG es conocida como Gemoria principal de la computadora! tam%ién como -entral o de Kra%a'o81 a diferencia de las llamad lla madas as memori memorias as au7ili au7iliare ares! s! secund secundari arias as o de almace almacenam namien iento to masio masio (como discos duros! unidades de estado sólido! cintas ma&néticas u otras memorias)# &emoria RA& din'mica

Es la presen presentac tación ión más comn comn en comput computado adores res modern modernos os (comput (computado ador  r   personal! seridor) son tar'etas de circuito impreso ue tienen soldados circuitos inte&rados de memoria por una o am%as caras! además de otros elementos! tales como resistores " condensadores# Esta tar'eta posee una serie de contactos metálicos (con un recu%rimiento de oro) ue permite hacer la cone7ión eléctrica con el %us de memoria del controlador de memoria en la  placa %ase#

 

2os inte&rados son de tipo D+AG! memoria denominada dinámica! en la cual las celdas de memoria ria son mu" sencillas (un tran ransistor " un condensador)! permitiendo la fa%ricación de memorias con &ran capacidad (al&unos cientos de Ge&a%"tes) a un costo relatiamente %a'o# 2ass posi 2a posici cion ones es de memor memoria ia o celd celdas as!! es está tánn or&a or&ani ni3a 3ada dass en matr matric ices es " almacenan cada una un %it# 5ara acceder a ellas se han ideado arios métodos " protocolos cada uno me'orado con el o%'etio de acceder a las celdas reueridas de la manera más eficiente posi%le# Perif(ricos

$e entiende por periférico a las unidades o dispositios ue permiten a la comput comp utad ador oraa comu comuni nica cars rsee con con el e7te e7teri rior or!! es esto to es es!! ta tant ntoo in in&r &res esar ar co como mo e7teriori3ar información " datos# 2os periféricos son los ue permiten reali3ar  las operaciones conocidas como de entrada/salida (E/$)# Aunue son estrictamente considerados PaccesoriosQ o no esenciales! muchos de ell ellos son fu funndame damenntale taless para para el fu func ncio ionnamie amiennto ade adecu cuad adoo de la computadora moderna por e'emplo! el teclado! el disco duro " el monitor son elementos actualmente imprescindi%les pero no lo son un escáner o un plóter# 5ara ilustrar este punto: en los a*os B! muchas de las primeras computadoras  personales no utili3a%an disco duro ni mouse (o ratón)! tenían sólo una o dos disueteras! el teclado " el monitor como nicos periféricos#

Dispositi)os de entrada de información *E+

De esta cate&oría son auellos ue permiten el in&reso de información! en &eneral desde al&una fuente e7terna o por parte del usuario# 2os dispositios

 

de entrada proeen el medio fundamental para transferir hacia la computadora (más propiamente al procesador) información desde al&una fuente! sea local o remota# Kam%ién permiten cumplir la esencial tarea de leer " car&ar en memoria el sistema operatio " las aplicaciones o pro&ramas informáticos! los ue a su e3 ponen operatia la computadora " hacen posi%le reali3ar las más diersas tareas# Dispositi)os de salida de información *S+

$on auellos ue permiten emitir o dar salida a la información resultante de las operaciones reali3adas por la -54 (procesamiento)# 2os dispositios de sa sali lida da apor aporta tann el medi medioo fund fundam amen enta tall para para e7te e7teri rior ori3 i3ar ar " comu comuni nica carr la información " datos procesados "a sea al usuario o %ien a otra fuente e7terna! local o remota# 2os dispositios más comunes de este &rupo son los monitores clásicos (no de pantalla táctil)! las impresoras! " los altaoces# Hardware ,r'fico

El hardware &ráfico lo constitu"en %ásicamente las tar'etas &ráficas# Dichos componentes disponen de su propia memoria " unidad de procesamiento! esta ltima llamada unidad de procesamiento &ráfico (o 54! si&las en in&lés de raphics 5rocessin& 4nit)# El o%'etio %ásico de la 54 es reali3ar los cá cálc lcul ulos os as asoc ocia iado doss a oper operac acio ione ness &ráfi &ráfica cas! s! fund fundam amen enta talm lmen ente te en coma coma flotante! flota nte! li%erando li%erando así al procesador procesador principal principal (-54) de esa costosa tarea (en tiempo) para ue éste pueda efectuar otras funciones en forma más eficiente#