EL ORDENADOR (HARDWARE)

 1. Introducción al ordenador
 

1.1. EL ORDENADOR
 

Llamamos ordenador a una máquina capaz de procesar información, es decir, de recibir datos, almacenarlos, hacer cálculos con ellos y presentar los resultados obtenidos a gran velocidad.
La rama de la tecnología que estudia el tratamiento automático de la información se llama informática. En un ordenador podemos distinguir dos grandes partes: Hardware y Software. El hardware (que podríamos traducir del inglés como "parte dura") está formado por todos los componentes físicos del ordenador. Para saber si un elemento forma parte del hardware podemos preguntarnos si se puede ver y tocar. Cualquier elemento del ordenador que podamos ver y tocar es hardware. La otra parte es el software ("parte blanda", en inglés). Forman este grupo las instrucciones y datos que hacen que un ordenador funcione y la información que éste procesa. Es software todo aquello que no podemos ver ni tocar. Por ejemplo, no podemos ver directamente un documento de un procesador de texto (Word, Writer, etc.), lo vemos gracias a que el monitor nos lo presenta, luego forma parte del software.

 

1.2. COMPONENTES DEL HARDWARE
 

Los principales componentes del hardware son la caja o torre y los periféricos. En la caja o torre se encuentran los componentes informáticos que constituyen el núcleo del ordenador. De forma coloquial se le llama también CPU (de Central Processing Unit o Unidad Central de Procesos), aunque lo correcto es reservar este término para referirse al microprocesador, que es el componente más importante que hay dentro de la caja.
Los periféricos son componentes informáticos que permiten al ordenador comunicarse con el exterior. Los más usuales son el teclado, el ratón, el monitor, la impresora, el escáner y los altavoces.
 

1.3. COMPONENTES DEL SOFTWARE
 

Los principales componentes del software son los programas y los datos.
Los programas nos ayudan a realizar una tarea. Por ejemplo, un programa de dibujo (Paint, Draw, etc.) nos permite hacer dibujos y modificarlos más fácilmente que si los hiciéramos a mano alzada. Para que un programa pueda hacer su trabajo necesita información. El ordenador solo puede utilizar la información si se le da de forma muy concreta, en forma de datos. Ejemplos de datos: un número, una palabra, un valor de temperatura, una longitud, etc.
Un programa de dibujo necesita datos de este tipo: coordenadas donde comenzar una línea, coordenadas donde acabar la línea, tipo de línea a utilizar, color de la línea, grosor de la línea, etc. El conjunto de todos estos datos generará información nueva: un dibujo, que solo una persona podrá interpretar y valorar.
 

1.4. TIPOS DE ORDENADORES
 

Existen tres grandes grupos de ordenadores: los ordenadores personales, los mainframes y los superordenadores. A continuación veremos las características de cada grupo.
 

1.4.1. ORDENADORES PERSONALES
 

Son pequeños ordenadores diseñados para servir a una persona, ya sea para hacerla más productiva en el trabajo, para ayudarle en sus estudios o simplemente como diversión en su tiempo de ocio. Existen varios tipos, dependiendo del tamaño, apariencia y capacidad de almacenamiento. Los más usuales son los siguientes:
1. Ordenador de sobremesa: Son los ordenadores personales clásicos. Están diseñados para estar en un lugar fijo. Disponen de una gran capacidad de almacenamiento.
2. Ordenador portátil: Tienen un tamaño y peso reducidos y los periféricos integrados, lo que permite transportarlos
fácilmente.
3. Tableta: Tienen una pantalla táctil que sustituye al teclado físico. Son aparatos que están a caballo entre los ordenadores portátiles y los teléfonos inteligentes.
4. Smartphone o teléfono inteligente: Son pequeños ordenadores cada vez más potentes y con más prestaciones.
Suelen disponer de acceso a internet, posicionamiento GPS, cámara de fotos, reproductor de imagen y sonido, etc.
 

1.4.2. MAINFRAMES
 

Los mainframes, también llamados ordenadores centrales, son ordenadores de tamaño medio, con gran capacidad de almacenamiento y que procesan los datos a gran velocidad. A un único mainframe se pueden conectar miles de usuarios a la vez desde ordenadores más sencillos, como un ordenador personal. Quizá el ejemplo más común de uso de mainframes es el de los bancos. Cuando sacamos dinero en un cajero automático, por ejemplo, éste se pone en contacto con la sede central del banco a través de la línea telefónica. Allí se encuentra el ordenador central de la entidad. Este gran ordenador dispone de una base de datos en la que guarda la identificación de cada cliente y los fondos de los que dispone en cada momento. El ordenador central comprueba si disponemos de fondos y autoriza al cajero automático a darnos el dinero que hemos solicitado.
 

1.4.3. SUPERORDENADORES
 

Los superordenadores tienen una capacidad de procesamiento de información muy grande. Están formados por numerosas máquinas más pequeñas conectadas entre sí, ocupando el espacio de una sala grande. Se dedican a tareas que requieren hacer muchos cálculos y que, en ordenadores más pequeños, llevarían muchos días de procesamiento, incluso años; como simulaciones de fenómenos naturales (ejemplo: evolución del clima); estudios tecnológicos (ejemplo: comportamiento aerodinámico de un avión, antes de que sea construido); biotecnología
(ejemplo: forma que tendrá una molécula, antes de sintetizarla), etc. Los superordenadores son muy caros, por lo que sólo están al alcance de grandes centros de investigación y de organismos militares y gubernamentales.
Superordenadores en España:
Los dos superordenadores más potentes de España son el Magerit, que está instalado en Madrid, y el MareNostrum, instalado en Barcelona.

2. PLACA BASE Y CPU

2.1. COMPONENTES DEL ORDENADOR

Si quitamos la tapa de un ordenador de sobremesa, como en este dibujo,
veremos que está compuesto por una serie de componentes sueltos
conectados entre sí. Los más importantes son la placa base, el microprocesador, la memoria RAM, la fuente de alimentación, el disco duro,
el lector de DVD y las tarjetas de expansión. En esta miniunidad
estudiaremos los cuatro primeros componentes. Veremos el resto en
las siguientes miniunidades.

2.2. LA PLACA BASE

La placa base es una lámina de plástico rígido con un circuito grabado en su superficie, lo que recibe el nombre de circuito impreso. Se llama "base" porque en ella se conectan todos los elementos del ordenador: el microprocesador, la memoria RAM, los discos duros, el lector de DVD, etc. Es el componente más grande y el más fácil de identificar. La placa base tiene dos funciones:

1. Servir de soporte: algunos de los componentes del ordenador están sujetos o soldados a la placa base, que les
proporciona un soporte físico. Es el caso del microprocesador o de la memoria RAM, por ejemplo.

2. Permitir la comunicación entre los diferentes componentes del ordenador: en la superficie de la placa base hay
conductores de cobre, las pistas, por los que circulan los datos en forma de impulsos eléctricos. Toda la información
que procesa el ordenador pasa por la placa base.

2.3. EL MICROPROCESADOR

El microprocesador es un chip o circuito integrado que hace la función de "cerebro" del ordenador. Un chip es un circuito miniaturizado grabado en una plaquita de silicio. Los chips tienen miles de componentes electrónicos en
miniatura: transistores, diodos, resistencias, etc. En los ordenadores hay muchos chips, pero el microprocesador es el más complejo y potente. Tiene en su interior cientos de millones de transistores que le permiten manejar una gran cantidad de información y realizar cálculos matemáticos a gran velocidad.
El microprocesador se encarga de recibir toda la información proveniente de los periféricos de entrada, procesarla y enviar los resultados a los periféricos de salida.
Los informáticos también llaman al microprocesador CPU (siglas que corresponden a Central Processing Unit o Unidad Central de Procesos).
El chip del microprocesador está recubierto por una cápsula cerámica que lo protege y es lo que vemos externamente. En la parte inferior tiene cientos de patas, o pines, que sirven para conectarlo con el resto de componentes del ordenador a través de la placa base.


2.4. LA MEMORIA RAM

El microprocesador de un ordenador trabaja continuamente con una gran cantidad de información. Para procesarla y obtener un producto útil necesita almacenar temporalmente datos (números, fechas, letras, etc.) y programas
(instrucciones que le indican qué hacer con estos datos). Esta es la función de la memoria principal o memoria RAM (del inglés Random Access Memory, memoria de acceso aleatorio).
Cuando se abre un programa (un procesador de texto, un videojuego, etc.), este se carga en la memoria RAM. Por esta razón, es muy importante que el ordenador tenga suficiente RAM, si no, no podrá abrir todos los programas
necesarios a la vez o funcionarán muy lentamente. El contenido de la memoria RAM se modifica de forma constante: se borran los datos ya utilizados y se guardan otros nuevos. Si apagamos el ordenador la información almacenada en la RAM desaparece, se pierde.

El conjunto recibe el nombre de módulo de memoria RAM. En cada ordenador se puede instalar uno o varios módulos de memoria RAM.

2.5. LA FUENTE DE ALIMENTACIÓN

Los ordenadores, como todos los aparatos electrónicos (teléfonos móviles, televisores, vídeos, etc.), funcionan con corriente continua. Sin embargo, la corriente que se genera en las centrales eléctricas y llega a los consumidores es corriente alterna. A continuación puedes ver un recordatorio.
Recuerda que hay dos tipos de corriente eléctrica: la corriente continua y la corriente alterna.
- Corriente continua: En un cable que transporta corriente continua los electrones siempre se mueven en el mismo
sentido: del polo - del generador hacia el polo +. La polaridad del generador es siempre la misma.
- Corriente alterna: En un cable que transporta corriente alterna los electrones cambian el sentido de su movimiento
continuamente. Esto se debe a que la polaridad del generador cambia 50 veces por segundo.
Por tanto, para hacer funcionar un aparato electrónico con la corriente de un enchufe, hay que convertir la corriente alterna que proporciona en corriente continua. A esta operación se le llama rectificación de la corriente alterna y se
hace con un dispositivo denominado fuente de alimentación.

La fuente de alimentación de los ordenadores de sobremesa está dentro de la caja. En los ordenadores portátiles es la cajita que hay en el cable de alimentación, lo que llamamos cotidianamente "el cargador".
Externamente la fuente de alimentación es una caja metálica de la que salen varios cables con conectores. Cada  conector está pensado para alimentar un dispositivo. Hay un conector para la placa base, otro para el disco duro,
otro para el lector de DVD, etc. Como la fuente de alimentación realiza trabajo, se calienta. Para evitar que se caliente en exceso, tiene un ventilador que coge aire frío del exterior y lo hace pasar a través de su interior.

3. Disco duro y lector de DVD

3.1. EL DISCO DURO
 
El dispositivo que normalmente utilizamos cuando guardamos un fichero (un texto, una foto, etc.) para seguir trabajando con él en otro momento es el disco duro. También están almacenados en el disco duro los programas
(procesador de texto, hoja de cálculo, navegador de Internet, etc.) y el sistema operativo (Windows, Linux, etc.). En el disco duro los datos quedan grabados de forma permanente, no se pierden al apagar el ordenador.


3.1.2. LOCALIZACIÓN DEL DISCO DURO

El disco duro está fijo en el interior del ordenador, conectado a la placa base.

3.1.3. DISCOS DUROS EXTERNOS

Otro tipo de discos duros muy usados son los discos duros externos. No sustituyen al disco interno del ordenador,
sino que se utilizan para hacer copias de seguridad o transportar archivos que ocupan mucha memoria, como fotografías y vídeos. Se conectan mediante un cable que se inserta en uno de los puertos USB del ordenador (en
otra miniunidad hablaremos de este tipo de puerto).

3.1.4. ¿CÓMO ES POR DENTRO UN DISCO DURO?

Es una caja metálica que contiene en su interior varios discos de aluminio apilados. Los discos giran a gran velocidad impulsados por un motor eléctrico. En la superficie de estos discos hay una película de un material magnético. Un dispositivo denominado cabezal de lectura y escritura, instalado en el extremo de un brazo articulado, graba la información en la superficie magnética. Cuando sea necesario, el mismo cabezal leerá la información grabada y la enviará de nuevo al ordenador.

3.1.5. CAPACIDAD DE LOS DISCOS DUROS

Llamamos capacidad a la cantidad de información que puede almacenar un dispositivo de memoria, como un disco duro. En los ordenadores la información circula o se almacena en forma de ceros y unos. Un 1 indica que debe circular la corriente, un 0 que no debe circular. Una canción en MP3, por ejemplo, es una lista enorme de 0 y 1 colocados en una secuencia determinada. La unidad mínima de información en informática es el bit, que corresponde con uno de estos 0 o 1.
Para contabilizar la capacidad que tiene un dispositivo de memoria o la información que contiene un archivo informático se utiliza otra unidad: el byte. 1 byte es un grupo de 8 bits. Pero como un byte es una cantidad de
información muy pequeña, normalmente se utilizan múltiplos. Los más usuales son el kilobyte (kB), el megabyte (MB), el gigabyte (GB) y el terabyte (TB). Debajo puedes ver las equivalencias y algunos ejemplos cotidianos.

Múltiplos del byte:
1 kB (kilobyte) = 1024 bytes
1 MB (megabyte) = 1024 kB
1 GB (gigabyte) = 1024 MB
1 TB (terabyte) = 1024 GB
50 kilobytes (50 kB)
3 megabytes (3 MB)
1 gigabyte (1 GB)

En un disco duro actual cabe 1 TB (1 terabyte = 1024 gigabytes) de información o más. Una foto tomada con una cámara fotográfica avanzada ocupa aproximadamente 1 MB (1 megabyte), por lo tanto en un disco duro de 1 TB se pueden almacenar 1 048 576 fotos.

3.2. DISPOSITIVOS DE MEMORIA ÓPTICA

Las memorias ópticas son discos de plástico (policarbonato) que tienen grabada información en su superficie. Son memorias baratas de fabricar, por lo que muchos fabricantes de software o de contenidos audiovisuales las utilizan para distribuir sus programas o sus contenidos (CD de audio o DVD de películas).
También se usan en el entorno profesional o doméstico para hacer copias de seguridad o transportar archivos (documentos, fotos, etc.). Los discos ópticos más utilizados son los CD y los DVD.

3.2.1. LAS UNIDADES DE CD Y DVD

Para leer la información contenida en un disco óptico hay que introducirlo en una unidad de lectura y, desde el software del ordenador, hacer clic encima de la letra correspondiente. Los lectores de CD y DVD, igual que el disco
duro, se identifican con una letra mayúscula y un icono parecido a estos:
Para grabar información en un disco óptico es necesario disponer de una unidad grabadora, o de lectura/escritura, y de un software de grabación. Los datos almacenados en una memoria óptica quedan guardados de forma
permanente, no se pierden al apagar el ordenador.

3.2.2. TIPOS DE CD Y DVD

Hay 3 tipos de CD y DVD según sus capacidades de grabación:

- Únicamente de lectura: Vienen grabados de fábrica con programas o contenidos audiovisuales. No se pueden
volver a grabar. Son los CD-ROM y DVD-ROM que se utilizan para vender programas (las siglas ROM corresponden al inglés Read Only Memory, memoria de solo lectura), los CD de audio (discos musicales) y los DVD de vídeo (películas).

- Grabable: Se pueden grabar solo una vez (una escritura). Podemos encontrar tres tipos en las tiendas: CD-R, DVD-R y DVD+R. La R final viene del inglés Recordable, grabable. El signo "-" o "+" corresponde a dos tecnologías
de diferentes fabricantes.

- Regrabable: Se pueden grabar y borrar muchas veces (el fabricante indica el número máximo en la caja). En las
tiendas podemos encontrar: CD-RW, DVD-RW y DVD+RW. Las siglas RW vienen del inglés Rewritable, reescribible.

3.2.3. ¿CÓMO SE ALMACENA LA INFORMACIÓN EN UN DISCO ÓPTICO?

Los lectores de CD y DVD utilizan la luz de un rayo láser para leer los datos que hay grabados en el disco, esta es la razón de que se les llame "memorias ópticas" (recuerda que la óptica es la parte de la física que estudia la luz). En
un disco óptico los datos están grabados en forma de hoyos o surcos microscópicos. En los DVD los hoyos o surcos son más pequeños y están más juntos que en los CD, lo que permite almacenar mucha más información (en un DVD cabe la información que hay en más de 6 CD).

3.2.4. ¿CÓMO SE LEE UN DISCO ÓPTICO?

Para leer la información grabada en un CD o DVD se enfoca la luz de un rayo láser en la superficie del disco. Si la luz choca contra una zona plana, se refleja y va a parar a un sensor de luz llamado fotodiodo. Cuando recibe luz, el fotodiodo deja pasar corriente eléctrica a través de un circuito. Si la luz del láser choca contra un hoyo, se dispersa y no llega al fotodiodo, por lo que este no deja pasar la corriente. Cada vez que hay un cambio en la corriente (cuando empieza a circular corriente o cuando se corta), se interpreta como un 1. El espacio entre dos 1 se rellena con 0. La
lista de ceros y unos resultante es la información que será procesada por el ordenador.

3.2.5. ¿CÓMO SE GRABA UN DISCO ÓPTICO?

Los discos ópticos fabricados industrialmente en grandes cantidades, como los CD musicales o los DVD de
películas, se fabrican mediante una técnica llamada inyección de plástico. Se construye un molde de metal en forma
de disco que tiene grabada la información (los hoyos) en una de sus caras. Al inyectarse plástico fundido dentro del
molde se obtiene un disco de plástico con la información que había en el molde, es decir, ya grabado.
En el caso de las grabadoras domésticas y de oficina, se utiliza un disco grabable que tiene una capa de un tinte
termosensible. Este tinte es originalmente transparente, pero cuando se calienta se vuelve opaco. Para grabar
información en el disco el láser de la unidad óptica va calentando selectivamente la capa de tinte, produciendo zonas
oscuras que no reflejarán la luz del láser de lectura. Estas zonas oscuras son equivalentes a los "hoyos" de un CD
producido industrialmente.

3.2.6. CAPACIDAD DE LOS DISCOS ÓPTICOS

La capacidad de los discos ópticos más usados es de 700 MB (megabytes) en el caso de los CD y de 4,7 GB
(gigabytes) en el caso de los DVD. También hay DVD de doble capa que almacenan 8,5 GB. Tienen dos capas de
datos, por lo que pueden almacenar casi el doble de información que un DVD convencional. Se reconocen porque
tienen las siglas DL, Double Layer, doble capa.
Además de los CD y DVD también encontramos en el mercado los discos Blu-ray, que pueden almacenar mucha
más información: 25 GB (en discos de una capa, los más habituales) o 50 GB (en discos de dos capas). Se usan
principalmente para distribuir videojuegos y películas en alta definición (la calidad de imagen que proporcionan es
muy superior a la de un DVD).