Componentes Esenciales de una Computadora: Hardware y Software

¿Qué es el Hardware?

El Hardware se refiere a todas las partes físicas y tangibles de una computadora. Esto incluye sus componentes eléctricos, electrónicos, electromecánicos y mecánicos. Algunos ejemplos son los cables, gabinetes, cajas, y periféricos de todo tipo. En resumen, cualquier elemento físico involucrado es considerado hardware.

La Unidad Central de Procesamiento (CPU)

La CPU, siglas en inglés de Central Processing Unit (Unidad Central de Procesamiento), es el componente fundamental de la computadora. Se encarga de interpretar y ejecutar instrucciones, además de procesar datos. En las computadoras modernas, uno o más microprocesadores realizan la función de la CPU. Un microprocesador es una CPU fabricada como un único circuito integrado.

Componentes de la CPU

La CPU se compone principalmente de:

• Memoria
• Unidad o procesador de control

La Memoria Principal (MP)

La memoria principal (MP), también llamada memoria central, es una unidad dividida en celdas identificadas por una dirección. Está formada por bloques de circuitos integrados o chips que almacenan información digital (valores binarios). El microprocesador de la computadora tiene acceso a estos bloques.

La MP se comunica con el microprocesador de la CPU mediante el bus de direcciones. El ancho de este bus determina la capacidad del microprocesador para direccionar ubicaciones en la memoria.

Tipos de Memoria: ROM y RAM

• ROM (Read Only Memory – Memoria de Solo Lectura): Contiene programas grabados de fábrica. El software de la ROM se divide en:
  • Rutina de arranque o POST (Power On Self Test – Autodiagnóstico de Encendido)
  • Rutina BIOS (Basic Input-Output System – Sistema Básico de Entrada/Salida)
• RAM (Random Access Memory – Memoria de Acceso Aleatorio): Es la memoria del usuario. Almacena temporalmente el programa, los datos y los resultados que el usuario está utilizando. Generalmente es volátil, lo que significa que pierde su contenido cuando se apaga la computadora (excepto la CMOS RAM).

Unidad Aritmético Lógica (ALU) y Unidad de Control

• La unidad aritmético lógica (ALU): Es el dispositivo diseñado para realizar operaciones elementales como operaciones aritméticas (suma, resta, etc.), operaciones lógicas (Y, O, NO) y operaciones de comparación o relacionales. Aquí es donde se realiza todo el trabajo computacional.
• La unidad de control: Sigue la dirección de las posiciones en memoria que contienen la instrucción que la computadora va a ejecutar. Recupera la información y la envía a la ALU para su procesamiento. Luego, transfiere el resultado a ubicaciones apropiadas en la memoria. La unidad de control pasa a la siguiente instrucción, a menos que sea una instrucción de salto, en cuyo caso la siguiente instrucción estará en otra posición de la memoria.

Periféricos: Comunicación de la Computadora con el Exterior

Los periféricos son unidades o dispositivos que permiten a la computadora comunicarse con el exterior. Permiten tanto ingresar como extraer información y datos. Son los responsables de las operaciones de entrada/salida (E/S).

Tipos de Periféricos

Periféricos de Entrada (E)

Permiten el ingreso de información desde una fuente externa o por parte del usuario. Proporcionan el medio para transferir información a la computadora (al procesador). También permiten leer y cargar el sistema operativo y las aplicaciones.

Ejemplos: teclado, mouse (ratón), escáner, micrófono, cámara web, lectores ópticos de código de barras, joystick, lectora de CD o DVD (solo lectoras), placas de adquisición/conversión de datos.

Periféricos de Salida (S)

Permiten emitir o dar salida a la información resultante del procesamiento de la CPU.

Ejemplos: monitores (no de pantalla táctil), impresoras y altavoces.

Periféricos Mixtos (E/S)

Pueden operar tanto de entrada como de salida.

Ejemplos: discos rígidos, disquetes, unidades de cinta magnética, lecto-grabadoras de CD/DVD, discos ZIP, memoria flash, tarjetas de red, módems, placas de captura/salida de vídeo.

El pendrive (lápiz de memoria), memoria flash o memoria USB, aunque técnicamente son memorias, se utilizan comúnmente como dispositivos de almacenamiento masivo de Entrada/Salida.

La pantalla táctil (no el monitor clásico) es un dispositivo mixto. Muestra información (salida) y actúa como dispositivo de entrada, reemplazando funciones del ratón y/o teclado.

Impresoras: Tipos y Funcionamiento

Una impresora es un periférico que permite producir una copia permanente de textos o gráficos de documentos almacenados electrónicamente. Imprime en medios físicos, como papel o transparencias, utilizando cartuchos de tinta o tecnología láser. Muchas impresoras están permanentemente unidas a la computadora por un cable.

Tipos de Impresoras

• Impresoras de Impacto: Se basan en la fuerza de impacto para transferir tinta al medio. Están limitadas a reproducir texto. Incluyen:
  • Impresora de margarita.
  • Impresora de bola (como las máquinas de escribir eléctricas IBM Selectric).
• Impresoras de golpe o impacto: Usan un cabezal con agujas que golpean una cinta entintada.
• Impresoras Térmicas: Obtienen la imagen calentando papel sensible al calor. Se usan en terminales de venta, cajeros automáticos y para etiquetas. Ventajas: mantenimiento sencillo. Desventajas: corta vida útil de las impresiones.
• Impresoras de Inyección de Tinta (Ink Jet): Rocían pequeñas cantidades de tinta al medio. Ideales para impresión de fotos y gráficos de alta calidad. Funcionan con inyectores que producen burbujas de tinta que se convierten en pequeñas gotas.
• Impresoras Láser: Permiten imprimir texto y gráficos (en negro o color) con alta calidad. Utilizan un tambor fotoconductor, un depósito de tóner y un haz láser. El láser ioniza zonas del tambor, que atraen el tóner. El tóner se transfiere al papel y se fija mediante presión y calor.

Software: El Soporte Lógico de la Computadora

El Software se refiere al equipamiento lógico o soporte lógico de una computadora digital. Comprende los componentes lógicos necesarios para realizar tareas específicas. Se contrapone a los componentes físicos (hardware).

Incluye aplicaciones informáticas (como procesadores de texto) y software de sistema (como el sistema operativo), que permite que los programas funcionen adecuadamente y facilita la interacción con el hardware y otras aplicaciones. También proporciona una interfaz para el usuario.

Clasificación del Software

El software se puede clasificar en tres tipos principales (aunque esta distinción es algo arbitraria):

• Software de Sistema: Desvincula al usuario y al programador de los detalles internos de la computadora (memoria, discos, puertos, dispositivos, etc.). Proporciona interfaces de alto nivel y herramientas de mantenimiento. Incluye:
  • Sistemas operativos
  • Controladores de dispositivos
  • Herramientas de diagnóstico
  • Herramientas de corrección y optimización
  • Servidores
  • Utilidades
• Software de Programación: Conjunto de herramientas que permiten al programador desarrollar programas informáticos, utilizando diferentes lenguajes de programación. Incluye:
  • Editores de texto
  • Compiladores
  • Intérpretes
  • Enlazadores
  • Depuradores
  • Entornos de Desarrollo Integrados (IDE)
• Software de Aplicación: Permite a los usuarios llevar a cabo tareas específicas. Incluye:
  • Aplicaciones para control de sistemas y automatización industrial
  • Aplicaciones ofimáticas
  • Software educativo
  • Software empresarial
  • Bases de datos
  • Telecomunicaciones (Internet)
  • Videojuegos
  • Software médico
  • Software de cálculo numérico y simbólico
  • Software de diseño asistido (CAD)
  • Software de control numérico (CAM)

Órdenes de Magnitud de la Información (Datos)

• 1 Bit (unidad mínima de almacenamiento, 0/1)
• 8 Bits = 1 Byte
• 1024 Bytes = 1 Kilobyte (ej: un archivo de texto plano, 20 KB)
• 1024 Kilobytes = 1 Megabyte (ej: un MP3, 3 MB)
• 1024 Megabytes = 1 Gigabyte (ej: una película en DivX, 1 GB)
• 1024 Gigabytes = 1 Terabyte (ej: 800 películas, 1 TB)
• 1024 Terabytes = 1 Petabyte (ej: toda la información de Google, entre 1 y 2 PB)
• 1024 Petabytes = 1 Exabyte (ej: Internet ocupa entre 100 y 300 EB)
• 1024 Exabytes = 1 Zettabyte
• 1024 Zettabytes = 1 Yottabyte
• 1024 Yottabytes = 1 Brontobyte
• 1024 Brontobytes = 1 Geopbyte
• 1024 GeopBytes = 1 Saganbyte
• 1024 Saganbytes = 1 Jotabyte