Fundamentos de la Arquitectura de Computadoras y Componentes Esenciales
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Codificación de la Información
Los caracteres alfanuméricos (letras, números, símbolos, etc.) se representan mediante una tabla de conversión. Las más comunes son la tabla ASCII, ASCII Extendida y la codificación Unicode.
Hardware
Conjunto de los componentes que integran la parte material de una computadora (Definición de la RAE).
Arquitectura General
- Componentes principales: CPU, Memoria, Placa base.
- Periféricos: Disco Duro, Tarjeta gráfica, Monitor, etc.
Arquitectura de Von Neumann
Unidad Central de Proceso (CPU)
Interpreta las instrucciones contenidas en los programas y procesa los datos. Consta de:
- Registros: Almacenan la información (datos y programa).
- Unidad Aritmético-Lógica (ALU): Realiza las operaciones.
- Unidad de Control (UC): Ejecuta las instrucciones.
Características de la CPU
- Número de núcleos (dual, quad, etc.): Depende de la cantidad de ALUs y UCs que tenga la CPU.
- Tamaño del bus (16, 32, 64, etc. bits): Relacionado con el tamaño de los registros.
Tipos de Memoria
RAM (Memoria Principal)
Pierde los datos si no tiene alimentación.
Tipos de RAM según soporte
- SIMM (Single Inline Memory Module): 8, 16 o 32 bits.
- DIMM (Dual Inline Memory Module): 64 bits.
Tipos de RAM según tiempo de almacenamiento
- RAM Estática (SRAM): Mantiene los datos mientras tenga alimentación.
- RAM Dinámica (DRAM): Mantiene los datos solo por unos cuantos milisegundos (ms). Incluye tecnologías como DDR (Double Data Rate), DDR2, DDR3, DDR4, etc.
Características: Velocidad de transferencia (MHz). Capacidad de la memoria (Mbytes, Gbytes).
ROM (Memoria de Solo Lectura)
No pierde los datos almacenados. Tipos comunes: Flash, Memoria EEPROM.
Jerarquía de Memoria
La jerarquía se organiza típicamente de la siguiente manera (de más rápido a más lento):
- Memoria Caché.
- Memoria Principal (RAM).
- Memoria Secundaria o Virtual.
Placa Base (Motherboard)
Es una tarjeta de circuito impreso a la que se conectan las demás partes del ordenador.
- Chipset: Conjunto de circuitos integrados diseñados con base en la arquitectura de un procesador. Actúa como puente de comunicación con el resto de componentes de la placa (memoria, puertos, teclado, etc.).
- Slots de CPU: Permiten configuraciones mono o multiprocesador.
Buses
Transfieren los datos entre los componentes.
- Tamaño del bus: 32 bits, 64 bits.
- Tipos de líneas del bus: Dirección, Datos, Control, Alimentación.
- Jerarquía de buses: Los buses más rápidos se encuentran más cerca de la CPU.
- Ejemplos de buses actuales: PCI, PCIe (Express), USB, ATA, S-ATA, Firewire, SAS (SCSI).
Discos Duros (HD)
- Tipos de HD: Mecánicos o De Estado Sólido (SSD, basados en memorias FLASH).
- Conectividad:
- IDE/ATA.
- Serial ATA (SATA): 150 / 300 / 600 Mbps.
- SCSI: 10 a 20 Mbps.
- SAS (Serial Attached SCSI).
- Características de rendimiento y capacidad:
- Tasa de transferencia / Latencia media.
- Capacidad (Gbytes, Tbytes).
- Virtualización.
Tarjeta Gráfica
- Procesador (GPU - Graphics Processing Unit): Acelerador de gráficos, cálculo 3D.
- Tipo de memoria: Compartida o Autónoma (Dedicada).
Estándares de Resolución
- VGA: 640 x 480 x 256 colores.
- SVGA: 1024 x 768 x 256 colores.
- XGA: 1024 x 768 x 65K colores.
Tipos de Salida de Video
- SVGA / Dsub-15.
- S-Video.
- DVI.
- HDMI (audio + video).
Conectividad
Conectividad Cableada (Wired)
- Network (Ethernet): RJ-45.
- USB (Universal Serial Bus): Utilizado para impresoras, escáneres, ratón, teclado, etc.
- Firewire: IEEE 1394.
- Serie RS-232: Se sigue usando en PLCs (Controladores Lógicos Programables).
Conectividad Inalámbrica (Wireless)
- Bluetooth.
- Wi-Fi (IEEE 802.11n, IEEE 802.11ac).