TEMA 4: ARQUITECTURA DE HARDWARE

Componentes de hardware:

• Placa base: Circuito donde se conectan todos los componentes
• Un ventilador y disipador de calor (para la CPU)
• MEMORIA RAM. Son unas targetas insertadas en las ranuras
• Fuente de alimentación
• Cables (hay diversos tipos)
• Disco sólido (SSD) o disco duro (HDD)
• Unidad DVD
• Targeta gráfica y targeta de sonido Pueden estar integradas en la placa base.

Estructura y funcionamiento general:

Controladores (drivers) necesarios para que funcionen el hardware.

Arquitectura de hardware:

Siguen la arquitectura de Von Neumann

Partes de la placa base:

1. Zócalo de procesador (CPU)
2. Conectores IDE (para SSD/HHD, DVD)
3. Ranuras memoria Ram
4. Puerto disquetera, enchufe fuete de alimentación, ranura expansionista, ranura para tarjeta gráfica, chipset, chispador, conectores SATA, ranura de expansión PCI Express, pila botón.

Periférios y buses:

Dispositivos periféricos (entrada/salida)

Encargados de la comunicación entre hombre/máquina.

Entrada: teclado, ratón, micrófono, cámara de video…

Salida: monitor, altavoces, impresoras, proyectores…

Buses:

Vías de comunicación entre las distintas partes del ordenador.

Según la información que transportan podemos hablar de bus de datos y de bus de instrucciones.

Físicamente son cables y conectores.

Procesador:

CPU (unidad central de proceso)

Conocida como procesador o microprocesador, es el cerebro del ordenador y tiene dos partes:

• ALU (unidad Aritméticólógica): realiza operaciones aritméticas (+-*/) y lógicas (comparaciones)
• Unidad de control: dirige todas las operaciones con las instrucciones dadas por los programas.

Características destacadas:

Velocidad de reloj = número de operaciones/segundo, se mide en Hz… 1Hz = 1 ciclo (operación)/segundo

Anchura del bus de datos: se mide en bits (32/64 bits)

Número de núcleos: 1 núcleo sólo puede realizar una operación al mismo tiempo, se tiende a aumentar el número de núcleos.

Memoria:

Almacena la información que necesita el ordenador (instrucciones y datos).

Tipos:

• Registros: integrados en la CPU, memorias temporales que se usan para operaciones muy rápidas.
• RAM (Random Access Memory): memoria de acceso aleatorio.
• Almacena temporalmente información que procesa la CPU. Cuanta más RAM, más aplicaciones puedes usar a la vez. Su contenido se pierde al apagar el ordenador, son rápidas.
• Módulos de memoria RAM (clasificados por el tipo de conector):
  • SIMM: en desuso, capacidad baja.
  • DIMM: módulos alargados, capacidad elevada. Utilizado actualmente para las memorias DDR.
  • SO-DIMM: es el formato DIMM específico para portátiles más pequeño y compacto.
• Memoria ROM:
• ROM (Read Only Memory): memoria de solo lectura, se utiliza para conectar la BIOS y arrancar el sistema, no desaparece al apagar el ordenador, son lentas y están integradas en la placa base.
• BIOS (Basic Input Output System): sistema básico de E/S, comprueba la CPU, bus con todos los periféricos, RAM… si todo está correcto se arranca el sistema operativo, en caso contrario emite un pitido e informa del error.

Tipos de memoria:

Memoria caché: tipo de memoria RAM mucho más rápida que la convencional, situada entre el procesador y memoria principal RAM. Misión: mantener información muy usada por el procesador evitando accesos más lentos a la memoria principal.

Memoria virtual: memoria del disco duro que utiliza los sistemas operativos para simular memoria RAM y aumentar el total, llamada memoria swap en Linux y es más lenta que la de RAM ya que es el propio disco duro.

Dispositivos de almacenamiento:

Tienen mucha capacidad pero de velocidad lenta.

Clasificación según:

• Su tecnología (magnética, óptica…)
• Tipo de operación (reutilizable, no reutilizable)
• Forma de acceso: secuencial o directa (aleatoria)
• Ubicación: interna (disco duro) o externa (USB, disco e)
• Removibles o no removibles

Disco duro magnético (HDD): Puede ser interno o externo, capacidad (de 200 GB para arriba), tamaño 2,5 y 3,5 pulgadas.

Disco sólido (SSD): No tiene ningún disco duro interior, se llama así para hacerse notar que funciona como un disco duro, tamaño 2,5 pulgadas. Tecnología flash, más rápido y caro que un disco normal.

Software: Sistema operativo

Software: parte lógica del ordenador, no es físico. Sistema Operativo (SO): capa de software con la que vienen equipados los ordenadores.

Labor del sistema operativo:

– Administrar todos los dispositivos del ordenador, ocultando sus peculiaridades.

– Proporcionar al programador una interfaz de acceso sencilla para comunicarse con los dispositivos.

Algunos SO: Unix, Linux, MS-DOS, Windows…

El SO se ejecuta en modo núcleo y los programas del sistema en modo de usuario.

Conceptos claves del SO:

Usuario: persona que trabaja en el sistema

Sesión: período de tiempo durante el cual un usuario interactúa con el sistema.

Programa: Código ejecutable, concepto estático

Proceso: programa en ejecución, concepto dinámico

Fichero: Unidad lógica de almacenamiento

Programas del sistema: Ofrecen un entorno más cómodo para el desarrollo y ejecución de los programas.

Interfaz de usuario: Permite dar órdenes al sistema para realizar diversas operaciones. Interacción entre persona y ordenador.

Programa del sistema:

Suelen venir con el SO y dependen de él. Normalmente realizan funciones básicas.

• Manipulación de ficheros (crear, eliminar, ver, imprimir)
• Información de estado (procesos, memoria, disco)
• Modificación de ficheros (crear y modificar)
• Apoyo a lenguajes de programación (compiladores)
• Comunicaciones (correo) y Aplicaciones

El SO no diferencia entre los programas de usuarios y los de sistema.

GNU/Linux:

Es la combinación de los proyectos Linux y GNU.

Núcleo Linux, creado por Linus Torvalds en 1991, clon de MINIX y éste a su vez basado en Unix (creado por Taenbaum en 1987).

GNU basado en Unix y creado por Richard Stallman en 1983.

Da libertad al usuario y toda mejora en el SO derivado repercute en el SO original.

Distribuciones GNU/Linux: hay 3 grandes familias.

Debian (1993): desarrollo comunitario, varias ramas de desarrollo, derivados destacados: Ubuntu y Linux Mint (derivado de Ubuntu) sirve de banco de pruebas.

Red Hat (1994): de pago y para empresas, IBM la compra en 2019 derivado destacado Fedora (para la comunidad y gratis) sirve de banco de pruebas para RH

Suse (1994): derivado OpenSuse de pago para empresas, comunidad y gratuito.

Windows:

Sistema operativo comercial creado por Microsoft, licencia privada y de pago. Empezó siendo una interfaz gráfica para MS-DOS y tiene varias versiones.

• Windows NT (nueva tecnología): aplicaciones de negocios y usuarios caseros.
• Windows 10: denominado Windows NT 10.0

Solo tiene un entorno de escritorio, el usuario no puede cambiarlo.

Entorno de escritorio:

Interfaz gráfica de usuario que ofrece una interacción amigable con el SO. Linux independiente del SO, se puede cambiar libremente.

La elección es subjetiva, depende de gusto, estética…

Gnome (utiliza herramientas gráficas GTK), KDE Plasma (herramientas Qt), Cinnamon (bifurcador de Gnome3, diseñado por Linux Mint), Mate (derivado y continuación de Gnome2), Xfce (utiliza GTK), LXDE (descontinuado), LXQt (entorno muy ligero).

Aplicaciones:

Instalación y eliminación en Windows:

Instalación: doble click en fichero ejecutable (.exe)

Eliminación: en panel de control (cambiar o quitar programas)

Instalación y eliminación en Linux: diversas opciones

• Desde los repositorios (recomendado): mejor conexión con el SO
• Repositorios oficiales: ausencia de problemas en cambio de versiones
• Repositorios no oficiales: no se garantiza ausencia de problemas en el futuro
• Fácil instalación, actualización y eliminación con el comando
• Terminal (consola): usar para ejecutar aplicaciones en local y remoto. Comandos apt para instalar/eliminar paquetes con dependencias
• Gestor de paquetes Synaptic: interfaz gráfica para APT
• Tienda de aplicaciones: Gnome Software, Discover (KDE)

Aplicaciones de escritorio:

Ofimática (LibreOffice), navegación web, editor de imágenes (GIMP), reproductor de videos y audios (VLC), reproductor de audios (Openshot), diseño en 3D y herramientas CAD (Blender), capa de compatibilidad para aplicaciones Windows (PlayOnLinux y Lutris basados en Wine facilitan instalación de programas).

Mantenimiento:

– Seguridad (antivirus y antimalware)

– Limpieza en Windows (archivos temporales, restos de programas/registros de programas eliminados)

– Limpieza en Linux