Parte I2. Hardware y Software

Fundamentos de InformáticaITI-Química

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El Hardware del PC

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La Placa Base• La "placa base" (mainboard), o "placa madre" (motherboard), es el

elemento principal de todo ordenador, en el que se encuentran o al que se conectan todos los demás aparatos y dispositivos.

• Físicamente, se trata de una "oblea" de material sintético, sobre la cual existe un circuito electrónico que conecta diversos elementos que se encuentran anclados sobre ella; los principales son: – el microprocesador, "pinchado" en un elemento llamado zócalo; – la memoria, generalmente en forma de módulos; – los slots o ranuras de expansión donde se conectan las tarjetas; – diversos chips de control, entre ellos la BIOS.

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Tipos de placas• ATX

– Se las supone de más fácil ventilación y menos maraña de cables.– Suelen tener más conectores que las AT. El teclado y el ratón en clavijas mini-DIN– Reciben la electricidad mediante un conector formado por una sola pieza.– Cada vez más comunes.

• Baby-AT– Fue el estándar absoluto durante años. – Posiciones determinadas para el conector del teclado, los slots de expansión y los

agujeros de anclaje a la caja, así como un conector eléctrico dividido en dos piezas. – Típicas de ordenadores "clónicos" desde el 286 hasta los primeros Pentium. – Carencias: mala circulación del aire y una maraña enorme de cables. – Identificación: teclado DIN.

• LPX– Similares a las AT, aunque los slots para las tarjetas de expansión no se encuentran

sobre la placa base, sino en un conector especial en el que están pinchadas. – Una vez montadas, las tarjetas quedan paralelas a la placa base, en vez de

perpendiculares como en las AT. – Poca capacidad de expansión.

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Placa Base ATX

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Elementos de la Placa Base•Microprocesador.

•Zócalo del micro.

•Slots y ranuras de expansión.

•La memoria caché.

•El chipset.

•La BIOS.

•Conectores externos.

•Otros dispositivos.

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Microprocesador• Es un chip compuesto de millones de transistores.• La velocidad de un micro se mide en megahertzios (MHz) o gigahertzios (1 GHz

= 1.000 MHz)• Todos los micros modernos tienen 2 velocidades:

– Velocidad interna: la velocidad a la que funciona el micro internamente (200, 333, 450... MHz ... 2.5 GHz).

– Velocidad externa o del bus: o también "velocidad del FSB“: velocidad a la que se comunican el micro y la placa base. Típicamente, 33, 60, 66, 100 ó 133 MHz.

• Partes– el encapsulado: es lo que rodea a la oblea de silicio.– la memoria caché: memoria rápida que emplea el micro para tener a mano

ciertos datos que previsiblemente serán utilizados en las siguientes operaciones sin tener que acudir a la memoria RAM, reduciendo el tiempo de espera. Dos tipos:

• caché interna de primer nivel o L1; encapsulada junto al micro. • la caché de segundo nivel o L2: de mayor tamaño y algo más lenta.

– el coprocesador matemático: o, más correctamente, la FPU (FloatingPoint Unit). Parte del micro especializada en esa clase de cálculos matemáticos.

– el resto del micro: unidad de enteros, registros, etc.

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Transistor

1.- La corriente fluye desde el emisor (E) haciaEl colector (C).

2.- Al aplicar un voltaje negativo en la base(B) los electrones son “empujados” creando una barrera de aislamiento. La corriente deja de fluir y el transistorcambia de estado: de conductor a aislante.

3.- Al aplicar un voltaje positivo en la base(B) se elimina la barrera y la corriente fluyeDe nuevo a través del transistor, cambiandoeste de estado: de aislante a conductor.

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Zócalo (socket)• Consiste en el lugar donde se inserta físicamente el micro. Inicialmente

solía venir soldado.• PGA: El clásico de los 386 y 486. Se inserta el micro por presión.• ZIF (Zero Insertion Force).

– Similar al PGA. Sistema mecánico para introducir el micro.– Tipos

• Socket 7 "Super 7": AMD K6-2. • Socket 370 o PGA370:• Socket A (462): AMD K7 Athlon y AMD Duron. • Socket 423: utilizado únicamente por los Pentium 4.

• Slot 1: Arquitectura Intel.• Slot A: Arquitectura AMD.

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SLOTS y RANURAS

• SLOTS DE EXPANSIÓN– ISA: Son las más antiguas, heredadas de los primeros PC. Negras

y largas.– PCI: Es el estándar actual. Hasta 132 MB/s. Blancas y cortas.– AGP: Ranura para conectar una tarjeta de vídeo 3D. Hasta 528

MB/s.• RANURAS DE MEMORIA

– SIMMs (Single In-line Memory Module)• 30 ó 72 contactos• manejan 32 bits, por lo que en los Pentium se usan de 2 en 2

módulos (iguales), porque el bus de datos de los Pentium es de 64 bits.

– DIMMs• Pueden manejar 64 bits de una vez, por lo que pueden usarse

de 1 en 1 en los Pentium, K6 y superiores.

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TIPOS DE RAM

• DRAM: Dinamic-RAM, o RAM. Es "la original" . Velocidad de refresco (VR) de 80 ó 70 nanosegundos (ns). DIMMs o SIMMs (30 contactos). Hasta 386.

• Fast Page (FPM): VR de 70 ó 60 ns. SIMMs de 30 ó 72 contactos. Pentium o 486.

• EDO o EDO-RAM Extended Data Output-RAM. Permite empezar a introducir nuevos datos mientras los anteriores salen lo que la hace algo más rápida (5%).SIMMs de 72 contactos o DIMMs de 168. Pentium MMX y AMD K6.

• SDRAM: Sincronic-RAM. Sincronizada con la velocidad de la placa. VR de 25 a 10 ns. DIMMs de 168 contactos. Pentium II 350 MHz.

• PC100: o SDRAM de 100 MHz. SDRAM capaz de funcionar a 100 MHz (AMD K6-2, Pentium II 350 MHz y micros más modernos).

• PC133: o SDRAM de 133 MHz. Similar. Más moderna. • DDR-SDRAM (Double Data Rate): Consiste en enviar los datos 2 veces por

cada señal de reloj. No es compatible (tarjeta con sólo 1 ranura).

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La memoria caché• Caché es un tipo de memoria del ordenador. En ella se guardarán

datos. • Es muy rápida (unas 5 ó 6 veces más que la RAM).• Encarece el producto.• Su utilidad esencial es la de permitir el acceso rápido a datos usados

frecuentemente por el procesador.• Tamaño. No conviene que sea excesivamente grande (ralentiza

búsquedas).

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El chipset• Es el conjunto (set) de chips que se encargan de controlar

determinadas funciones del ordenador, como la forma en que interacciona el microprocesador con la memoria o la caché, o el control de los puertos y slots ISA, PCI, AGP, USB...

• el uso de un buen chipset no implica que la placa base en conjunto sea de calidad.

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Ejemplos de chipsets Intel

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GLOSARIO• AGP:

– un tipo de puerto especializado para gráficos 3D. • Bus (del sistema):

– canal por el que se comunica el micro con la memoria y habitualmente con la caché L2. Cuanto más ancho sea, mejor, especialmente para micros muy rápidos.

• Caché L2: – caché secundaria o de nivel 2, externa.– Acelera el rendimiento del ordenador: cuanta más memoria RAM

tengamos, más caché necesitaremos (ejemplo, unos 512 KB para 32 MB de RAM).

• PC100: el tipo normalizado de memoria SDRAM de 100 MHz. • UltraDMA:

– Tecnología para los discos duros IDE.– Transferencia teórica de datos hasta 33,3 MB/s.

• USB: – Puerto para conectar dispositivos externos de velocidad media-baja.– Ventaje: universal (el mismo para todos) y poderse conectar en cadena

unos a otros.

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La BIOS• "Basic Input-Output System", sistema básico de entrada-salida.

Programa incorporado en un chip de la placa base que se encarga de realizar las funciones básicas de manejo y configuración del ordenador.

• Se implementan en memoria y se mantienen los datos al apagar el ordenador. Se usan memorias tipo CMOS.

• Opciones comunes a todas las BIOS:– Configuración básica:"Standard CMOS Setup" o bien "Standard

Setup". – Opciones de la BIOS:"BIOS Features Setup" o "Advanced Setup". – Configuración avanzada y del chipset, "Chipset Features Setup". – Otras utilidades:

• autoconfiguración de la BIOS, • manejo de PCI, • introducción de contraseñas -passwords-, • autodetección de discos duros

• ¡PELIGRO CON LOS CAMBIOS!

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Conectores externos

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Otros dispositivos

• Discos Duros, CDs, DVDs• La tarjeta de vídeo• El monitor

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Discos Duros , CDs, DVDs• Dispositivos magnéticos de almacenamiento de información.• Velocidad de acceso 20 ms.• Tecnologías (interfaz de conexión)

– IDE y EIDE• IDE: 1 canal, 2 dispositivos máx.• EDIE: 2 canales, 4 dispositivos máx.• Modos de acceso

– PIO: se habilitan a través de la BIOS. Poco conflictivos.– DMA: Liberan al HD de labores de transferencia cediéndolas al

chipset,Puede dar problemas con el CD-ROM.

– SCSI• Para sistemas multitarea o muy sobrecargados (servidores, etc.)• Transferencia de datos más constante e independiente de la carga de

trabajo del micro.• Profesionales, precio y prestaciones elevadas.

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Discos Duros , CDs, DVDs (cont.)

• Los CD-ROM y DVD utilizan tecnología óptica para el almacenamiento.

• Más fiables que los dispositivos magnéticos (disquetes).

• Mayor capacidad (650 MB ó +)• Ojo con la diferencia CD-R (1) y CD-RW

(n).• Cada vez más extendidos. Precio

asequible.

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La tarjeta de vídeo• Interpreta los datos que le llegan del procesador, ordenándolos

y calculando para poder presentarlos en la pantalla en forma de (pixels): micro gráfico.

• Coge la salida de datos digitales resultante de ese proceso y latransforma en una señal analógica que pueda entender el monitor: conversor analógico-digital (RAMDAC).

• Evolución:– MDA: monocromo.– CGA: máximo de 4 colores.– EGA: Hasta 16 colores a una resolución (H/V) de 640x250.– VGA: EL gran estándar. Máximo 256 colores a 640x480.– SVGA, XGA y superiores: 1024x768 (hasta 65.000 colores)

• Actualmente el incremento de las capacidad de la memoria de vídeopermite alcanzar resoluciones de (para 4 MB) – 1600x1200 (resolución máxima) con 67000 colores.– 1024x768 con 16 millones (máximo número de colores).

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El monitor• Tipos:

– CRT (rayos catódicos): similares a la TV.– LCD (cristal líquido): portátiles.

• TFT (matriz activa): la variedad más moderna (y cara)• Resolución: máximo número de puntos en pantalla. 1600x1200.• Refresco de pantalla (frecuencia de refresco vertical) en Hz. Debe ser

superior a 60 y preferible 70 u 80 (sin parpadeos). Si se usa un refresco de pantalla no soportado por el monitor podríamos dañarlo.

• Tamaño de punto (dot pitch): mide la nitidez de la imagen. – mínimo exigible en este momento es que sea de 0,28 mm.– Para CAD o en general usos a alta resolución debe ser menor de 0,28 mm,

idealmente de 0,25 mm (o menos).

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La tarjeta de sonido• Utilizan conversores analógicos-digitales y viceversa.• La revolución de los speakers vino a través de la SoundBlaster.• Toman muestras de sonido a 16 bits, indicándole al altavoz las posiciones de

emisión.– 8 bits 256 posiciones– 16 bits 65536 posiciones

• Usualmente las tarjetas trabajan a 48 KHz (44 KHz es el límite de audición humano). Las profesionales pueden alcanzar 100 KHz.

• En ocasiones pueden ir encastradas en la placa base.

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El Software

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Software. Introducción

• Estructura del software de una computadora– Software o soporte lógico

• Conjunto de programas asociados a dicha computadora

• Se incluyen los suministrados por el constructor, los adquiridos en empresas especializadas en venta de programas, y los redactados por los propios usuarios de la computadora

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Software. Introducción (II)– Software de control o sistema de explotación– Software de diagnóstico y mantenimiento– Utilidades– Software de aplicación

• Procesadores de textos• Programas de presentación• Hojas electrónicas u hojas de cálculo• Sistemas de administración de archivos y de bases de datos• Agendas electrónicas• Gestores de correo electrónico• Programas para gráficas y dibujos• Visualizadores y navegadores de Internet• Aplicaciones para comunicaciones

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Software. El Sistema Operativo• Sistema Operativo

– Programa o conjunto de programas de control que tiene por objetofacilitar el uso de la computadora y conseguir que ésta se utilice eficientemente

Programas de Aplicación

Hardware

Servicios FuncionesInterfaz

Núcleo

SistemaOperativo

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Software. El Sistema Operativo (II)

– Efectúa, entre otras, las siguientes funciones• Facilitar el uso de la computadora y, en general, la

comunicación computadora/usuario• Gestiona y asigna recursos hardware (procesador, memoria y

periféricos) a los distintos programas o tareas• Gestiona y mantiene los archivos en dispositivos de memoria

masiva• Apoya a otros programas• Protege los datos y los programas, cuestión especialmente

compleja en sistemas multiusuario• Identifica y autentifica a los usuarios que hacen uso de la

computadora• Contabiliza la utilización de los recursos realizada por los

distintos usuarios

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Software. El Sistema Operativo (III)

• Sistemas operativos de mayor difusión– SSOO de Microsoft

• MSDOS• Windows 2000

– Orientado de estaciones de trabajo en red. – Admite diversos procesadores (Alpha, Intel, PowerPC)– Monousuario y multiprogramación– Ofrece tolerancia a fallos y seguridad

• Windows NT Server– Versión amplicada de Windows NT Workstation– Multiuusario– Para servidores de archivos y de impresoras y, en general, sistemas de

acceso LAN o Internet• Windows (95,98,XP)

– Monousuario– Para uso doméstico y personal, aunque incluyen prestaciones avanzadas

de red y comunicaciones

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Software. El Sistema Operativo (IV)

– MacOS• Para Apple Macintosh• Precursor de los SSOO con interfaz gráfica• Fácil de usar• Muy adecuado para tratamiento de gráficos

– UNIX / LINUX• Funciona en multitud de computadoras (Desde Cray hasta PC)• Multiprogramación, multiusuario y multiprocesamiento• Resulta más difícil de aprender que los MS-Windows y Mac

– Otros• OS/2 (Monousuario y multiprogramación, de IBM)• MVS (Multiple Virtual Storage, de IBM para grandes

máquinas)

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Software. Compiladores e Intérpretes

• Lenguajes de programación de alto nivel (LPAN)– Poseen

• Un léxico (vocabulario o conjunto de símbolos permitidos), • Una sintaxis, que indica cómo realizar construcciones del

lenguaje, • Una semántica, que determina el significado de cada

construcción correcta

– Son independiente de la arquitectura física de la computadora

• Evitan al programador conocer los detalles de la computadora que utilizan

• Permiten utilizar los programas en ordenadores distintos

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Software. Compiladores e Intérpretes (II)

• El proceso de traducción– Permite transformar una sentencia en un LPAN a

varias instrucciones en lenguaje máquina.– Intervienen

• Programa Fuente• Programa Objeto

– Fases• Análisis léxico• Análisis sintáctico• Análisis semántico• Generación de código• Optimización

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Software. Compiladores e Intérpretes (III)

• Compiladores– Traduce un programa fuente, escrito en un LPAN, a un

programa objeto, escrito en un lenguaje ensamblador o máquina.

– Se trata la totalidad del código– Programa Fuente => Programa Objeto

• Intérpretes– Cada línea del programa fuente es traducida y ejecutada

inmediatamente (interpretada)– No se crea Programa Objeto

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Software. Compiladores e Intérpretes (IV)

• Traductores Cruzados– Efectúan la traducción de Programas Fuentes a

Objetos en una computadora distinta a aquella en la que se ejecutará el programa objeto.

• Emuladores– Permiten simular en una computadora el

comportamiento de otra• Ejemplos

– Emulador de Apple para PC– Emulador de Windows para LINUX

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Software. Compiladores e Intérpretes (V)

• Clasificación de los lenguajes– Imperativos o procedurales

• Basados en la asignación de valores– Fortran, Basic, Cobol, Pascal, C, etc.

– Lenguajes funcionales / Lógicos• Basados en la definición de funciones o relaciones

– Lisp• Basados en lógica de predicados

– Prolog

– Lenguajes Orientados a Objetos• Abstracción de objetos, jerarquía de clases, encapsulación

– Eiffel, SmallTalk, C++, Java

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Software. Programas de Aplicación

• Utilizan los servicios básicos del SO– Procesadores de texto

• Utilizados ampliamente – Desde editores de programas– Hasta procesadores complejos de documentos

• Características– Interfaz gráfica (aunque tradicionalmente no siempre)– Múltiples posibilidades de formatear texto– Corrector ortográfico y diccionario de sinónimos– Gestión avanzada de gráficos y tablas

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Software. Programas de Aplicación (II)

– Gestores de Bases de Datos (SGBDs)• Permiten manejar bases de datos• Características

– Almacenamiento de datos y relaciones entre ellos– División de registros en campos– Independencia física– Independencia lógica– Redundancia controlada– Acceso múltiple– Flexibilidad– Seguridad y confidencialidad

• Tipos– Jerárquicas, en red, orientadas a objeto y relacionales

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Software. Programas de Aplicación (III)

– Programa para tratamiento de dibujos y gráficos• Programas de diseño y dibujo

• Programas de retoque fotográfico

• Programas de gráficos estadísticos

• Programas para presentaciones gráficas

– Otros (gestión, juegos, Internet, educativos…)

– Virus Informáticos• Programa que modifica o “infecta” a otros programas o determinadas

partes del SO para propagarse de un ordenador a otro con el fin de que, llegado un determinado momento, se ejecuten una serie de acciones más o menos “malignas”

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Software. Programas de Aplicación (IV)

• Acciones que ejecuta el virus– Propagación (fase infecciosa)– Fase destructiva

• Síntomas observados en la fase destructiva– Cambio del tamaño de algunos ficheros– Programas relentecen su ejecución– El disco tiene más actividad de lo normal– Cambio en la fecha y la hora de los archivos– Aparecen sectores ocultos o defectuosos nuevos

• Antivirus => Programa que detecta y elimina un virus de un ordenador infectado

– Fases:» Exploración o análisis» Eliminación» Validación» Vigilancia

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Software. Programas de Aplicación (V)

• Prevención– Uso de antivirus– No aceptar ficheros o programa sospechosos– Cuidado con los e-mails !!

• Actuación– Aislar el ordenador– Arrancar con un disco/CD de arranque limpio– Pasar el antivirus y arreglar los desperfectos– Re-arrancar el sistema y poner una vigilancia (VirusShell)

• Tipos– Virus (infección y ataque directo)– Bombas lógicas (con fecha de activación)– Troyanos (con apariencia inicialmente inofensiva)– Gusanos (vinculados comúnmente a la red)