Hardware
Definición
El hardware se refiere cualquier elemento tangible de la computadora que puedas ver y tocar, incluyendo tanto las partes internas como los dispositivos externos conectados, proporcionando la capacidad de calcular datos, permite almacenar información, procesar entradas, proporcionar salidas y comunicar datos e información con el usuario o con otros sistemas compatibles a partir del software que se ejecute en ellos.
Es la componente física de una computadora o modelo computacional1.
Arquitectura de una computadora
La arquitectura de computadoras se refiere a la organización lógica del hardware de los ordenadores. Es un conjunto de principios que describe cómo se pueden describir las características del hardware del ordenador y cómo interactúan entre sí. La arquitectura de los ordenadores también se denomina arquitectura de la CPU o arquitectura del ordenador. Determina el rendimiento, las capacidades y los límites de un ordenador
El modelo de von Neumann y la Memoria interna (MI)
La arquitectura que prevalece hoy en día es von Neumann, utilizada en la mayoría de las computadoras, donde las instrucciones y los datos comparten la misma memoria.
La inmensa mayoría de las computadoras de escritorio y laptops, los celulares y las tablets, sean máquinas personales o potentes servidores, poseen arquitectura von Neumann.
Un modelo de arquitectura von Neumann consta de tres componentes o subsistemas a través de los cuales fluyen los datos y la información de una manera determinada:
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Los datos necesariamente ingresan a través del subsistema de Entrada - Salida (E/S). La entrada sería nuestro mouse o teclado y la salida, nuestra pantalla.
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Todo dato que se necesite para el procesamiento debe alojarse en Memoria Interna (MI), incluyendo los programas, los datos temporales y la información que se genere.
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La Unidad Central de Proceso es quien realiza todas las transformaciones de datos, es decir, el proceso en sí. Los resultados se muestran a los usuarios a través del subsistema de E/S, pero este los obtiene desde la MI, por ello, los resultados que genera la CPU son guardados en MI.
Clasificación de los componentes
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Procesador o Microprocesador (CPU Centrar Processing Unit o Unidad Central de Procesamiento): Es el cerebro de la computadora. Realiza todas las operaciones de cálculo aritmético-lógico (operaciones de procesamiento de datos) y controla todas las otras unidades de hardware en el sistema.
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Memoria Interna (Memoria Central o Memoria Principal): La memoria interna de la computadora sirve para almacenar información que el sistema utiliza para el inicio y para que funcionen los sistemas operativos y los diferentes programas o aplicaciones.
La memoria interna suele estar en microchips pequeños que están unidos o conectados a la placa madre.
Está conformada por:
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Memoria ROM (Read Only Memory o Memoria de Sólo Lectura): Viene grabada de fábrica con una serie de programas que realizan el chequeo de los componentes de la computadora; determinan cuál es el hardware que está presente y preparan a la computadora para su funcionamiento, además de realizar el arranque (booteo) leyendo el registro de arranque (boot Record) del disco duro o de otra unidad de almacenamiento, com un pendrive, cargando el sistema operativo en la memoria RAM. A continuación cede el control a dicho sistema operativo y la computadora queda lista para trabajar.
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Memoria RWM (Read-Write memory o Memoria de Lectura y Escritura): Mal llamada Memoria RAM (Random Access Memory o Memoria de Acceso Aleatorio) (donde se confunde el tipo de memoria -RWM- con la forma de acceso a ella -RAM-), es la memoria de acceso aleatorio de alta velocidad (generalmente nanosegundos) donde se almacenan temporalmente los programas y los datos e información que están siendo utilizados activamente por el procesador para que este pueda acceder a ellos rápidamente. Esta memoria es volátil, lo que significa que los datos se pierden cuando se corta la energía. La capacidad de esta memoria ser ser desde unos 8 GB (gigabytes) hasta unos 64 GB (gigabytes) en la actualidad.
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Tarjeta Madre o Placa Madre(Motherboard): Es la placa de circuito principal que conecta todos los componentes de hardware de la computadora y proporciona las conexiones eléctricas entre ellos.
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Tarjeta gráfica (GPU): Es responsable del procesamiento de gráficos y de mostrar imágenes en la pantalla del monitor.
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Dispositivos de entrada/salida: Son los dispositivos que se conectan a la computadora. Los dispositivos de entrada permiten al usuario introducir datos en el sistema informático. Los dispositivos de salida muestran los resultados del procesamiento de datos al usuario, es decir, información procesada.
Se clasifican en:
- Periféricos de entrada: Son dispositivos utilizados para ingresar datos e instrucciones a la computadora.
Periféricos de entrada - Periféricos de salida: Son dispositivos utilizados para transmitir información al usuario.
Periféricos de salida Curiosidades
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Salida de copia electrónica (soft copy): Salida de información, de manera temporal, como imágenes en el monitor o sonidos de los altavoces, por ejemplo.
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Salida impresa (hard copy): Salida de información, de manera final, como papeles impresos desde la impresora, que pueden manipularse físicamente.
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Periféricos de almacenamiento: Estos son dispositivos que almacenan datos, instrucciones (programas) e información de manera permanente (hasta que sea borrado de manera intencional y programada) para su uso futuro.
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Disco duro (o unidades de estado sólido, SSD): Se utiliza para el almacenamiento permanente de datos y programas en la computadora.
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Unidad óptica: Es un dispositivo para leer y escribir datos en discos ópticos como CD, DVD y Blu-ray.
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Periféricos de comunicación: Son dispositivos que permiten a una computadora enviar y recibir datos, instrucciones e información desde y hacia una o más computadoras, de manera cableada o inalámbrica. Esto puede implicar redes de comunicación locales (LAN), redes de área amplia (WAN), Internet u otros canales de conexión.
- Módem: Es un periférico que se utiliza para conectar su computadora a Internet a través de una línea telefónica, el "cable" o fibra óptica, por ejemplo.
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Fuente de alimentación: Proporciona energía eléctrica a todos los componentes de hardware de la computadora.
Estos son solo algunos ejemplos básicos de hardware de computadora. Hay muchos otros componentes especializados y periféricos que pueden conectarse a una computadora para ampliar sus capacidades o funcionalidades específicas. En conjunto, el hardware de una computadora proporciona la infraestructura necesaria para ejecutar software y realizar tareas computacionales.
¡Para recordar!
Las definiciones aquí explicadas son muy sintéticas y representan las características generales de cada componente sin profundizar en cuestiones técnicas ni tecnológicas.
Unidad de sistema
La unidad de sistema (system unit) es el gabinete que alberga los componentes electrónicos necesarios para el procesamiento de datos.
¡Para recordar!
Seguro que hay diferencias de componentes entre distintas computadoras: diferencias de procesador, diferencias en el ancho de buses, diferencias en la cantidad y calidad de componentes de memoria, etc. Pero todas estas computadoras están diseñadas, y funcionan de acuerdo con el modelo de arquitectura von Neumann que acabamos de describir.
Importante
Una consecuencia directa del empleo de la arquitectura von Neumann es que una instrucción debe estar cargada en la memoria interna (MI) para ser ejecutada. Y como no resulta cómodo escribir cada instrucción o sentencia, una por una, antes de ser ejecutadas, en la programación moderna se trabaja con el concepto de Programa Almacenado:
El modelo de funcionamiento de Programa Almacenado implica que para poder ser ejecutado un programa, este debe ser cargado previamente en la memoria interna (MI).
A continuación, estudiaremos qué es el software, cuáles son sus características y clasificaciones y enunciaremos la definición de programa.
Referencias
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Un modelo computacional es una representación abstracta de un sistema, proceso o fenómeno que se crea utilizando conceptos y estructuras de la ciencia computacional. Estos modelos se diseñan para simular, analizar o entender el comportamiento de sistemas reales o abstractos mediante el uso de técnicas computacionales.
En esencia, es una abstracción que permite representar y estudiar sistemas y fenómenos utilizando herramientas y técnicas de la ciencia computacional, lo que facilita la comprensión y análisis de problemas complejos. ↩