3.¿Qué es y qué hace un ordenador?¿Cúales son sus componentes?

Versión audible de la actividad:

Como ya comentamos en la primera sección, el uso de los ordenadores o computadores en sus inicios estaba limitado únicamente a científicos, militares o personal de administraciones. No sería hasta los años 80 cuando se extendiera su utilización a usuarios particulares con la aparición del ordenador personal o PC (Personal Computer) introducido por la empresa IBM.

Un ordenador básicamente es una máquina capaz de realizar estas 4 funciones principales:

1.Cálculo: Es la función más importante del ordenador y para la cual fue pensado. Un ordenador no es más que una calculadora avanzada capaz de realizar operaciones aritméticas como sumas, restas, multiplicaciones, divisiones,potencias,etc. Además de operaciones lógicas como comparaciones entre números. En definitiva operaciones que el ser humano es capaz de hacer también, pero a una velocidad mucho mayor que las personas. Entonces, ¿son las máquinas más inteligentes que los humanos? En 1996 se enfrentó a la supercomputadora Deep Blue con el campeón de ajedrez mundial Gary Kaspárov, siendo este último el vencedor. El componente de un ordenador encargado de realizar los cálculos es el microprocesador o CPU (Unidad Central de Proceso), un microchip o circuito integrado  fabricado principalmente de silicio que es capaz de realizar millones de operaciones por segundo. El microprocesador se inserta en la placa base o madre, que es el circuito más grande de un ordenador encargado de interconectar todos sus componentes.Los principales fabricantes del mercado de CPU´s son Intel, AMD o Qualcomm (esta última se dedica a la fabricación de microprocesadores para dispositivos móviles).

             

 

La CPU procesa millones de operaciones por segundo, las unidades que se utilizan para medir la velocidad con la que un microprocesador trabaja son el Megahercio (1 MHz equivale a un millón de operaciones por segundo) y actualmente el Gigahercio (1 GHz equivale a mil millones de operaciones por segundo). Estas altas velocidades hacen que el microchip se sobrecaliente por encima de los 60 ºC, haciéndose necesarios mecanismos de enfriamiento como el disipador (una pieza estriada de aluminio pegada con una pasta térmica encima de la CPU y que favorece la expulsión del calor que ésta emite) y el ventilador (normalmente situado encima del disipador para complementar la refrigeración). En algunos PC´s se intalan incluso sistemas de refrigeración por agua, que tienen aun mayor poder de refrigeración pero que pueden dañar el equipo en caso de cualquier fuga.

Fotografía de un disipador bajo un ventilador. (Fuente: cp-u.com)

Fotografía de CPU regrigerada por agua (Fuente: taringa.net)

En el siguiente vídeo se puede ver paso a paso como se instalaría un microprocesador en la placa base junto con el disipador de calor y el ventilador:

Vídeo explicativo (Fuente: Youtube)

2.Almacenamiento de datos: Un ordenador debe ser capaz también de recordar los datos con los que trabaja. La función de almacenamiento en un ordenador la realizan principalmente estos tres componentes:

• Memoria caché: Es una pequeña memoria situada dentro de la propia CPU, es la memoria que mayor velocidad de acceso tiene. Cuando la CPU necesita un dato primero lo busca en ésta memoria, si no lo encuentra pasa a buscarlo en la RAM.
• Memoria RAM : Son memorias de acceso aleatorio (Random Access Memory), se llaman así porque se accede con la misma velocidad a cualquier posición de la memoria. Son de mayor capacidad que la memoria caché pero mucho menor que la capacidad de un disco duro. Es donde guarda el ordenador los programas y los datos con los que está trabajando en cada momento. Su velocidad de acceso a los datos es mayor a la del disco duro, sin embargo tanto la memoria RAM como la caché son memorias volátiles, es decir su contenido se pierde al apagar el ordenador. Físicamente se trata de módulos de chips que son insertados en la placa base, que pueden ser añadidos o sustituidos para aumentar la memoria del ordenador.

Fotografía de módulo de memoria RAM (Fuente: tecnologia.comohacerpara.com)

• Disco Duro: Es un componente de almacenamiento masivo (de mucha capacidad), al contrario que la memoria RAM, su contenido no es vólatil, es decir permanece en el disco aun apagando el ordenador. Físicamente se trata de discos fabricados de ferrita que almacenan la información en forma de cargas magnéticas que son leídas mediante un cabezal que se mueve a la vez que giran los discos.

 

Fotografía de un disco duro (Fuente: hardzone.es)

 Este esquema resume la capacidad y velocidad de los 3 elementos vistos anteriormente, en el se puede apreciar como cuanto mayor es la capacidad menor es la velocidad y viceversa:

Esquema de la memoria de un ordenador (Fuente: elaboración propia)

3.Entrada de datos: El ordenador necesita de dispositivos que extraigan datos del exterior y los introduzcan en él para poder operar con ellos. Estos componentes se conocen como elementos de entrada de datos.

Esquema de entrada de datos (Fuente: eleboración propia)

Algunos de los elementos de entrada más destacados son los siguientes:

• Teclado: Es uno de los primeros dispositivos de entrada que se empezó a utilizar, convierte la pulsación de una tecla en información entendible para el ordenador. Los hay ergonómicos (se adaptan a la postura natural de las manos y los hacen más cómodos), inalámbricos sin necesidad de cable o con teclas de función especiales para abrir el reproductor de música o el navegador web.

Fotografía de teclado ergonómico con teclas de función especiales (Fuente:mercadoactual.es)

• Ratón: Es el dispositivo que permite reproducir el movimiento aplicado sobre él en el puntero de la pantalla. Se utiliza para seleccionar,mover o arrastrar elementos gráficos como ventanas, botones o iconos y puede ser usado también para dibujar en el ordenador. Al igual que en los teclados, existen ratones ergonómicos, inalámbricos o diseñados exclusivamente para usuarios de videojuegos. Los primeros ratones eran mecánicos y funcionaban internamente con una bola que accionaba dos rodillos que determinaban la posición horizontal y vertical del ratón, estos rodillos normalmente acumulaban suciedad y repercutía en su funcionamiento. Los mecánicos fueron mejorados con los ópticos que determinaban la posición mediante variaciones en fotografías que va tomando de la superficie, por eso en superficies brillantes o de cristal se hace difícil su uso. Actualmente los más usados son los ratones láser que mejoran aun más la precisión de los ópticos y se pueden usar casi en cualquier superficie.

Esquema interno de ratón mecánico (Fuente:jaspiquer.blogspot.com)

Fotografía de parte inferior de un ratón óptico (Fuente: www.configuraequipos.com)

•  Escáner: Es un dispositivo de entrada que convierte fotografías o imágenes en archivos digitales con formato de imagen (JPG, GIF,PNG...). Los escáneres también se pueden usar para convertir páginas con texto escrito en archivos con formato de documento (DOC,PDF...) usando programas OCR (Reconocimiento Óptico de Caracteres). Existen escáneres de sobremesa capaces de escanear páginas enteras, y escáneres de mano que escanean zonas más pequeñas. Las características más destacables de un escáner son su velocidad que se mide en ppm (páginas por minuto) y  la resolución a la que es capaz de escanear que se mide en ppp (puntos por pulgada), es decir la cantidad de puntos que es capaz de reconocer el escáner en una superficie cuadrada de una pulgada (2,54 cm)  de lado, a mayor resolución más fiel a la original será el archivo digital obtenido.

Ejemplo de dos imágenes escaneadas a 10 y 20 ppp (Fuente: Elaboración propia)

   

Fotografías de escáner de sobremesa y escáner de mano (Fuente: pixmania.es)

•  Micrófono: En un ordenador también se pueden introducir mediante un micrófono sonidos del mundo real y digitalizarlos en forma de archivo con formato de sonido (WAV, MP3...). Este dispositivo se conecta a la entrada de micrófono (normalmente de color rosa) de la tarjeta de sonido, que es el circuito encargado en un ordenador de procesar el audio. El micrófono puede ser utilizado junto a programas de reconocimiento de voz para dar órdenes al ordenador y facilitar su uso a personas con algún tipo de discapacidad motórica. También puede usarse para realizar una videoconferencia o llamada de voIP por medio de programas como Skype.

Captura de pantalla de videoconferencia por Skype usando un micrófono y auriculares (Fuente:tuexpertoit.com)

Fotografía de tarjeta de sonido (Fuente: www.ingenieriasystems.com)

•  Tableta digitalizadora: Es un periférico que permite al usuario introducir en el ordenador gráficos y dibujos hechos a mano. Consiste en una tableta que reproduce el movimiento hecho sobre ella en la pantalla de manera mucho más fácil que al realizarla con el ratón. Este dispositivo es usado por profesionales como arquitectos o diseñadores gráficos.

Fotografía de tableta digitalizadora (Fuente: mercadoactual.es)

• Webcam: Se trata de una videocámara conectada al PC y que permite introducir en él grabaciones de vídeo. Las webcam se utilizan para transmitir vídeo en tiempo real por Internet por ejemplo para realizar una videoconferencia con una persona que está en un lugar remoto. Existen también las llamadas cámaras IP que se conectan a una red informática y que a diferencia de las webcam no necesitan un PC para poder emitir. Este tipo de cámaras se suelen utilizar para videovigilancia y se pueden girar, cambiando su posición de enfoque a través de Internet.

Fotografía de cámara IP (Fuente:pccomponentes.com)

4.Salida de datos: El ordenador también se encarga de sacar al exterior la información que contiene y los resultados de los cálculos que lleva a cabo. De esta tarea se encargan los elementos de salida de datos.

Esquema de salida de datos (Fuente: Elaboración propia)

Algunos de los elementos de salida de datos más destacados son los siguientes:

• Pantalla o monitor: Es el principal dispositivo de salida de un ordenador, permite mostrarnos de forma gráfica la información que contiene y los datos generados por los programas.Una del las características más destacables a la hora de elegir una pantalla es la resolución de pantalla que soporta, esto define la cantidad de píxeles(puntos luminosos que forman la imagen) que se muestran en horizontal y la cantidad de pixeles que se muestran en vertical. A mayor resolución veremos con mayor detalle la imagen en la pantalla. Algunas configuraciones de resolución de pantalla típicas son 800x600 o 1024x768.

Esquema explicativo de la resolución de pantalla (Fuente: Elaboración propia)

El circuito encargado de procesar la información y hacerla entendible por los monitores se llama tarjeta gráfica o tarjeta de vídeo. Este dispositivo también influye en la calidad y en la fluidez con la que se muestran las imágenes. A la hora de elegir una tarjeta gráfica debemos fijarnos en aspectos como la cantidad de memoria de la que dispone o el tipo de puertos de salida que tiene (VGA, HDMI o DVI).

Fotografía de tarjeta de vídeo (Fuente: xataka.com)

Los primeros monitores fueron en blanco y negro y hoy en día podemos elegir entre diferentes tipos de pantallas:

-Monitores CRT: De aspecto similar a un televisor, estos monitores tienen un tubo de rayos catódicos en su interior que emite un haz de electrones sobre una pantalla de fósforo que reproduce la imagen. Debido a su tamaño y peso cada vez más se están sustituyendo por las pantallas planas.

Fotografía de monitor CRT (Fuente: bombayharbor.com)

-Pantalla plana: Reducen el espacio y peso de los monitores CRT, actualmente existen diferentes tecnologías con la que se fabrican pantallas planas como las LCD (o pantallas de cristal líquido) o los monitores LED (de menor consumo eléctrico).

 

Fotografía de pantalla plana LED (Fuente: pccomponentes.com)

• Impresora: Este periférico permite plasmar en papel, información almacenada en el ordenador. Las características más destacables de una impresora son la resolución de impresión que se mide en ppp (puntos por pulgada) e indica la cantidad de puntos que la impresora puede plasmar en una pulgada cuadrada o la velocidad a la que imprime que se mide en ppm (páginas por minuto). Hoy en día existen incluso impresoras que se pueden conectar a una red wifi y que permiten imprimir de forma independiente sin necesidad de tener que estar conectadas físicamente a un equipo. Según la tecnología de impresión principalmente existen en el mercado dos tipos de impresoras:

-Impresoras de inyección de tinta : Disponen de unos inyectores que plasman sobre el papel diminutas gotas de tinta. Son más lentas que las impresoras láser, y aunque el precio de la propia impresora es menor, el coste por copia es mayor puesto que necesitan reponer sus cartuchos de tinta con más frecuencia.

Fotografía de impresora de inyección (Fuente: wikipedia.org)

-Impresoras láser: El proceso de impresión se realiza mediante un láser que carga electrostáticamente un rodillo fotosensible de forma que en las zonas donde incidió quedan atraídas las partículas de tóner (polvo de tinta) que a su vez quedan fijadas en el papel mediante calor. Aunque su coste es mayor, son mucho más rápidas, silenciosas y los tóner se cambian con menor frecuencia que los cartuchos.

Esquema de funcionamiento de una impresora láser (Fuente: emarcop.com)

•  Altavoces: Se conectan al puerto de salida de la tarjeta de sonido y permiten reproducir sonidos almacenados en un ordenador en archivos con formato de audio (MP3, WAV,OGG...) . Para elegir unos altavoces sería conveniente fijarse en la potencia que éstos tienen, medida en watios y en su calidad de sonido, medida en db (decibelios). Normalmente los acompaña un subwoofer que es un altavoz que reproduce frecuencias más graves a las que los otros no llegan.

Fotografía de dos altavoces junto a un subwoofer (Fuente: logitech.com)

 

En informática se emplean con bastante frecuencia los términos anglosajones hardware para referirnos al conjunto de dispositivos físicos de un ordenador, es decir a todo aquello que puede tocarse de él: el microprocesador, la memoria, la placa base, la pantalla, el ratón, el disco duro, la impresora, etc. Y el término software para referirnos  a los programas y los datos con los que trabaja el ordenador : por ejemplo el sistema operativo, las aplicaciones que tiene instaladas o la información guardada en él.