Fundamentos de Arquitectura de Computadores y Redes de Telecomunicaciones

Arquitectura Central del Ordenador

El Microprocesador (CPU)

El microprocesador es el cerebro del ordenador, encargado del procesamiento de datos y de controlar el funcionamiento de todos los dispositivos del sistema.

La CPU debe conocer tanto las instrucciones del proceso como el propio dato. Dicha información debe estar disponible en la memoria. El resultado de procesar el dato es enviado por la CPU a la memoria RAM, desde donde podrá distribuirse a los restantes dispositivos del ordenador.

El Reloj y la Velocidad del Ordenador

La velocidad de un PC se mide en Hertz (Hz). Es necesario un dispositivo, conocido como generador de reloj, que dé la pauta del tiempo para sincronizar las operaciones del sistema.

Tipos de Memoria del Sistema

Memoria ROM-BIOS

La Memoria ROM-BIOS (Read-Only Memory - Basic Input/Output System) es solo de lectura; no se puede grabar en ella. Contiene información grabada por el fabricante en un chip de la placa base. Al encender el ordenador, la BIOS se encarga de chequear los componentes esenciales (periféricos, bus, CPU, reloj, teclado y disco duro) y compara esta información con la almacenada en la CMOS.

Memoria CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)

Es una memoria en un chip de la placa base que almacena parte de la configuración del sistema que no gestiona la BIOS. Está alimentada por una pila para evitar la pérdida de información cuando el equipo está apagado.

Memoria RAM (Random Access Memory)

La Memoria RAM prepara las instrucciones y datos para que la CPU los procese. Es de acceso aleatorio, permitiendo leer y escribir información. Su contenido es volátil (se borra al apagar el ordenador). Los módulos más usados actualmente son los DDR3 y posteriores.

Memoria Caché

Es una memoria RAM más rápida que almacena la información que el microprocesador necesita con mayor frecuencia. Se sitúa entre la RAM principal y el microprocesador. Existen tres niveles: L1, L2 y L3.

Memoria Virtual

La Memoria Virtual simula una memoria RAM utilizando parte del disco duro para aumentar la capacidad de memoria disponible para el sistema operativo.

Puertos de Comunicación y Expansión

Puertos de Comunicación

Los puertos permiten la conexión de dispositivos externos (periféricos):

• Puertos Serie: Utilizados históricamente para dispositivos como los primeros ratones.
• Puertos Paralelos: Utilizados principalmente para impresoras.
• Puertos PS/2: Conectores redondos específicos para el ratón y el teclado.
• Puertos Modernos: Incluyen puertos de sonido, video (HDMI, DisplayPort), red (Ethernet), USB (1.0, 2.0, 3.0, etc.), FireWire e Infrarrojos.

Tarjetas de Expansión

Las tarjetas de expansión se conectan a la placa base mediante ranuras:

• PCI (Peripheral Component Interconnect): Utilizado para conectar tarjetas de red, sonido, etc.
• AGP (Accelerated Graphics Port): Un puerto dedicado y mucho más rápido que el anterior, diseñado específicamente para tarjetas gráficas (aunque ya obsoleto, reemplazado por PCIe).

Dispositivos de Salida

Monitores y Pantallas

Tipos de monitores:

• Monitores convencionales (CRT).
• Pantallas planas de cristal líquido (LCD).
• Pantallas planas TFT (Thin-Film Transistor).
• Pantallas de Plasma/LED.

Conceptos clave:

• La frecuencia (medida en Hz) es el número de veces que se muestra la imagen por segundo.
• La resolución de pantalla es el número de píxeles de ancho por alto.

Impresoras

La calidad de impresión se mide en ppp (puntos por pulgada).

• Impresoras Láser: Utilizan tóner (polvo seco).
• Impresoras de Chorro de Tinta: Utilizan cartuchos de tinta líquida.

Plotter

El Plotter es un dispositivo que utiliza un brazo robótico para dibujar planos, gráficos de gran formato, etc.

Dispositivos de Almacenamiento

Discos Magnéticos

Incluyen discos flexibles y discos duros (HDD). Un disco duro es un conjunto de platos donde se sitúan las cabezas de lectura/escritura.

Estructura Lógica del Disco Magnético

• Caras
• Pistas
• Sectores
• Cilindros
• Clúster

Discos Ópticos

Utilizan tecnología óptica para la lectura y escritura de datos.

• CD-ROM: La información solo se lee y no se puede modificar. Grabada en una sola cara.
• CD-R / CD-RW: Formatos grabables y regrabables, respectivamente.
• DVD-ROM: Versión de mayor capacidad.
• DVD-R / DVD-RW / DVD+R / DVD+RW: Formatos grabables y regrabables de DVD.
• HD DVD y Blu-ray: Formatos de alta definición.

Discos Magneto-Ópticos

Combinan tecnologías. Al grabar, calientan el material para permitir que los cristales se muevan, y el campo magnético los orienta para representar los estados binarios (1 y 0).

Memorias Flash

Están hechas de celdas donde se guarda la información. Son dispositivos de pequeño tamaño y alta portabilidad (ej. USB, tarjetas SD).

Conceptos Fundamentales de Redes

Redes Locales (LAN)

Una Red Local (LAN) es un conjunto de ordenadores conectados entre sí que comparten información, utilizando generalmente el protocolo TCP/IP.

Topología y Componentes de Red

Dispositivos clave para la interconexión:

• Hub/Switch: Dispositivos centrales para conectar múltiples equipos.

Cableado empleado en una red local:

• Coaxial: Cable de cobre.
• UTP (Par Trenzado No Apantallado): Generalmente compuesto por 4 pares de hilos trenzados.
• Fibra Óptica: Utiliza 2 hilos de vidrio o plástico para la transmisión de luz.

Tipos de Redes

• Redes Inalámbricas (Wi-Fi): Utilizan ondas de radio para la conexión.
• Redes Externas (Internet): Conjunto global de ordenadores con ubicación física distinta.
• Redes Privadas Virtuales (VPN): Utilizan la infraestructura de Internet, pero proporcionan un canal de comunicación cifrado y más seguro.

Conexión a Través de Línea Telefónica

Módems y Enrutadores

Los Módems (Modulador/Demodulador) permiten enviar o recibir información a través de la línea telefónica convencional. Su función es Modular (convertir la señal digital a analógica) y Demodular (convertir la señal analógica a digital).

• Módems ADSL: Utilizan hilo de cobre para transmitir la información más rápido y a menudo ofrecen servicios adicionales como televisión.

El Router (Enrutador) conecta ordenadores, actuando de manera similar a un hub o switch, incluso en distintas redes. Su función principal es elegir la ruta más corta y eficiente para el tránsito de la información (paquetes de datos).