Unidad2

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE AGUASCALIENTES

CURSO DE INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA

Elaborado por I.S.C. EDUARDO VELÁZQUEZ TORRES en enero de 2009, Aguascalientes, Ags., para la carrera de Ingeniería en Sistemas Estratégicos de Información.

INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA

   

PRESENTACIÓN

Carrera: Ingeniería en Sistemas Estratégicos de Información Asignatura: Introducción a la Ingeniería Cuatrimestre: Enero-Abril 2009 Nombre de quién elaboró: I.S.C. Eduardo Velázquez Torres Fecha de elaboración: Enero de 2009

   

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INTRODUCCIÓN Las computadoras hoy en día son una parte fundamental en el desarrollo de las actividades profesionales de cualquier empresa, negocio o institución, su uso se ha vuelto tan indispensable que resulta casi imposible mantenerse en el mercado sin incorporar la tecnología a través del uso de computadoras personales. Por otro lado, también hay que considerar el alto grado de avances tecnológicos en el campo de la informática, esta dinámica nos obliga a mantenernos actualizados. La filosofía de educación de la Universidad Politécnica tiene la finalidad de que el alumno logre habilidades (competencias), y a su vez tenga los conocimientos teóricos sobre los mismos temas es por ello que el curso es teórico-práctico. La asignatura pretende, en consecuencia, efectuar un recorrido señalando los puntos más importantes de los sistemas informáticos, los elementos básicos de hardware y software, programas de aplicación, así como de las diversas aplicaciones en todos los sectores productivos. El estudiante, además, deberá estar informado del objetivo final de su formación, y sus campos de actividad. Así también, esta asignatura se debe de complementar con otras experiencias de tipo educacional que favorezcan el desarrollo de una capacidad para el pensamiento crítico, la resolución de problemas, métodos de investigación y el desarrollo profesional. Estas experiencias adicionales, en el caso actual, consisten en el trabajo en equipo, la comunicación y la familiarización con la profesión. Objetivo de la asignatura: Desarrollar la capacidad en el alumno para describir los inicios y evolución de la Informática, usar conceptos básicos de hardware y software, así como conocer el ámbito laboral del ingeniero en informática.

   

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CONTENIDO DE LA ASIGNATURA Unidad de aprendizaje 1. Antecedentes Introducción. Historia de la Informática. Generaciones de computadoras. Importancia de la informática hoy en día. Unidad de aprendizaje 2. Hardware de una computadora Tarjeta Madre y Microprocesador. Memoria. Monitor, teclado y mouse. Unidades de Almacenamiento. Impresoras. Unidad de aprendizaje 3. Software BIOS. Sistema Operativo. Uso del sistema Operativo para configurar un equipo. Administración de archivos y carpetas. Lenguajes de Programación. Unidad de aprendizaje 4. Tópicos de Informática Introducción a redes. Internet y correo electrónico. Seguridad Informática. Aplicaciones de la Informática. Ambiente de Trabajo.

Bibliografía Arquitectura Computacional Irv Englander Compañía Editorial Continental. Hardware microinformático – Viaje a las profundidades del PC José María Martín Martín-Pozuelo Alfaomega grupo Editor, S.A. de C.V. Sistemas de Información para la Administración James A. Senn Grupo Editorial Iberoamérica

   

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Unidad 2 – Hardware de una computadora 2.1 Tarjeta Madre y Microprocesador Tarjeta Madre El término en inglés para referenciarla es mother board, también se le conoce como mainboard, placa base (ver imagen):

Es una tarjeta de circuito impreso multicapa, el de mayor tamaño, es el que sirve de soporte a nivel físico y lógico al resto del PC, en él se conectan el resto de las tarjetas y componentes, y es aquí donde radica su importancia, es el elemento físico que une y controla a otros elementos como la memoria, el microprocesador, etc., por tanto, el rendimiento de un equipo, así como la posibilidad de futuras ampliaciones estará en función directa al tipo de mother board de que se disponga.    

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    Características Existen elementos que valorar al momento de elegir la adecuada mother board: • Chipset. • Dispositivos integrados. • Fabricante. • Garantía. • Memoria. • Microprocesador. • Proveedor. • Rango de Frecuencia. • Slots. • Socket. Tipos de mother board La evolución y aparición de nuevos componentes ha hecho que el diseño de las mother board haya variado, razones justificables para lo anterior serían: soporte para nuevas tecnologías de memoria, el mayor tamaño de los microprocesadores, la necesidad de disipadores o la aparición de nuevos slots. Los principales tipos son: • Formato AT: soporta hasta un Pentium MMX, es de gran tamaño (33 cm de largo), tiene problemas de diseño en cuanto al lugar del microprocesador cerca de los slots, los puertos requieren cables, ya que el único conector soldado a la mother board es el del teclado, de tipo DIN de 5 pines “grueso”. • Formato ATX (Advanced Technology Extended): cubre una amplia gama de microprocesadores, desde el Pentium hasta Pentium 4, e incluso algunos de AMD. Como rediseño del AT, permite un montaje de elementos más libre de cables, inconvenientes en el consumo de corriente, posibilidad de arrancar de manera remota. Microprocesador

   

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    El Microprocesador es el cerebro de la computadora, recibe el nombre de CPU (Control Process Unit) y define las especificaciones en cuanto a frecuencia y tasas de transferencia del resto de los componentes periféricos, internamente se divide en dos apartados, la unidad de control y la unidad Aritmético-Lógica, la primera gobierna todos los procesos, mientras que la segunda se encarga de todas las operaciones y cálculos, también cuenta con una serie de registros y memoria propia (caché). La velocidad de los procesadores se mide en Megahertz (MHz =Millones de ciclos por segundo), este parámetro indica el número de ciclos de instrucciones que el procesador realiza por segundo. Parámetros significativos de un procesador son su ancho de bus, medido en bits y la frecuencia de reloj a la que trabajan, medida en hertzios, tamaño de memoria caché medido en Kb (kilobytes). Reseña Histórica de su evolución • 4004: Aparece en 1971 de la idea de una empresa fundada por uno de los padres del transistor, William Shockley. Desarrollado por Intel, se trata de un circuito integrado necesario para tratamiento de información en calculadoras, entonces se convierte de “integrado” en microprocesador, su velocidad de proceso era de 60,000 operaciones por segundo a una frecuencia de trabajo de 108 KHz, contaba con un set de instrucciones de 45 comandos y estaba formado por 2,300 transistores y 1,000 puertas lógicas en 24 mm2 en un formato cerámico de 16 pines, ofrecía la misma potencia que el ENIAC, desarrollado un cuarto de siglo antes pero con más de 30 toneladas de peso. … •

8086: Primer microprocesador de 16 bits desarrollado por Intel en 1978.

•

80386: Con una arquitectura de 32 bits integra 275,000 transistores, fue el primero en incluir posibilidades de gráficos en color de alta resolución y sonido, aparece el concepto de memoria virtual y con ello la posibilidad de trabajar en modo multitarea, que tiene como consecuencia Windows.

•

Pentium: El procesador Pentium, de unos 6,4 cm2 aproximadamente con 3,3 millones de transistores, presentó graves problemas en sus inicios, pero se fueron corrigiendo y mejorando, la gran diferencia con sus antecesores es que dispone de dos Unidades Aritmético-Lógicas, lo que le permite manejar dos grupos de datos a la vez, aunque esto no debe confundirse con multiproceso. A este último le siguieron los modelos Pentium Pro, MMX, Pentium II, Pentium Celeron, Pentium II Xeon, Pentium III, Itanium, Pentium 4 y los modelos alternativos del principal competidor de intel: AMD.

…

…

   

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    2.2 Memoria.

La memoria tiene como finalidad almacenar datos de manera temporal, pero se han ido desarrollando para ofrecer más prestaciones y funciones. La principal característica que distingue a la memoria RAM con el disco duro: el disco duro mantiene los datos aun con el PC apagado gracias a un sistema de almacenamiento magnético, mientras que la memoria los pierde dada su “volatilidad”. Dado que la memoria alberga los programas en ejecución, deberá ser muy rápida, el tiempo de acceso a la memoria se mide en nanosegundos (10-9 segundos). Tipos de memoria Un PC dispone de dos tipos de memoria: ROM (Read Only Memory) y RAM (Random Access Memory), la primera no se puede borrar y la segunda tiene la característica de ser “volátil”, es decir, se perderá ante la falta de suministro eléctrico. La memoria de sólo lectura (ROM) contiene rutinas del sistema como el BIOS, que en determinadas aplicaciones se denomina firmware, existen 3 variaciones: PROM (Programmable ROM), EPROM (Erasable Programmable ROM) y EEPROM (Ellectrically Erasable Programmable ROM). La memoria de acceso aleatorio (RAM), está a disposición del usuario y tiene la característica de ser de lectura y escritura además de volátil. En función de cómo son capaces de mantener los datos, serán estáticas SRAM (Static RAM) o dinámicas DRAM (Dinamic RAM). Todas las mother board cuentan con un controlador de memoria, su misión es la de generar las señales de control para leer y/o escribir desde/hacia la memoria. Formato físico Existen diferentes “presentaciones” o formatos en los que se pueden encontrar las memorias, entre ellos se mencionarán: • • •    

DIP (Dual Inline Package). SIP. SIMM (Single In Line Memory Module). 18

   

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• • •

DIMM (Dual In Line Memory Module). RIMM (Rambus In Line Memory Module). Credit Card Memory.

Síncrona o asíncrona Realmente todos los tipos de memoria son síncronos, ya que mantienen una relación con el reloj del sistema que indica cuándo se debe realizar una operación. Por memoria síncrona, también llamada SDRAM, se entiende aquella que su relación con el reloj principal del sistema es 1:1, en otras palabras, no hay estados de espera. Los estados de espera son unos periodos de inactividad que el procesador asume con el objeto de sincronizarse con la memoria principal del sistema en caso de que ésta no pueda alcanzar la velocidad del bus. La memoria asíncrona emplea estados de espera y divisores de frecuencia para comunicarse con el reloj del sistema, pero no necesariamente se da una relación 1:1 en ciclo de máquina/ciclo de memoria. Otras características de la memoria • La memoria virtual es una técnica que se usa para emular memoria del sistema, se usa ante la carencia de RAM física, y la solución que se adopta es habilitar con disco duro un espacio para trabajar como si de memoria se tratase. • Paridad es la generación extra de un bit por cada byte de información, posteriormente se vuelve a realizar la misma operación y se comprueba que el bit extra resultante sea el mismo, asegurando así la corrección o no de los datos. • Existe un tipo de memoria denominado caché, de poca capacidad que se incorpora en la mother board para agilizar los procesos entre la memoria del sistema y el microprocesador. La memoria caché de primer nivel o L1, es aquella implementada en el propio microprocesador, la de segundo nivel o L2 es la que se encuentra en la mother board. Cuando el microprocesador precisa de un dato, primero intenta acceder a él a través de la memoria L1, en caso de no conseguirlo accede a la L2, y por último a la RAM del sistema.

   

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    2.3 Monitor, teclado y mouse Monitor

A medida que las aplicaciones exigen más recursos, los entornos gráficos precisan de un potente sistema de video, que ha ido superando la barrera de representar el color, la resolución, el tamaño y la emisión de radiación. El monitor es sin duda el dispositivo de salida estándar por excelencia. Los monitores CRT (Cathode Ray Tube o Tubo de Rayos Catódicos) responden a las señales enviadas por las tarjetas de video, las cuales pueden ser analógicas o digitales. Lo más habitual es trabajar con señales analógicas debido a que la gama de colores que se pueden representar es infinita. Los monitores entonces, dependiendo del tipo de conector serán diferenciados según como se realice el control del brillo mediante potenciómetros en el caso de los analógicos o circuitos integrados para los digitales.

Los monitores CRT guardan similitudes con las televisiones, el principio de visualización de imágenes se consigue haciendo incidir en un punto determinado un haz de electrones que excitan una superficie recubierta de fósforo, los puntos de

   

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    incidencia son los que el usuario ve y la misión del fósforo es la de conseguir permanencia del efecto lumínico. Las pantallas de cristal líquido (Liquid Crystal Display) consiguen las mismas resoluciones que un super VGA gracias a sus matrices formadas por tres transistores en cada pixel, cada uno gestiona un color (rojo, verde y azul), haciendo las veces de etapa final de video en un monitor convencional. No hay que confundirlas con las primeras pantallas de plasma de las laptops que nunca llegaron a conseguir el color. En el caso de los LCD TFT (Liquid Crystal Display Thin Film Transistor), es recomendable analizar las siguientes características: radiación, tamaño, fuente de alimentación, tiempo de respuesta, radio de contraste, visualización y geometría. Teclado

El teclado es el periférico encargado de transmitir los datos al CPU, es un dispositivo de entrada de datos. Normalmente tiene la siguiente distribución (con sus variaciones por modelo y evolución, por supuesto):

   

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    En la ilustración anterior se puede observar una fila superior (F1 a F12), con las teclas de función, que permiten acceso directo a instrucciones del software en ejecución, existen teclas alfanuméricas que representan caracteres conocidos (letras y números) dsitribuidas de acuerdo a la herencia de las máquinas de escribir, un teclado numérico en la parte derecha con la distribución de los números como en una calculadora, teclas de dirección para ubicar el cursor en la posición deseada al lado izquierdo del teclado numérico, arriba de éstas, se encuentran teclas de edición, para funciones de procesamiento de texto, y una serie de teclas especiales (Ctrl, Shift, Alt), que utilizadas en combinación con otras dan un carácter especial como signos de puntuación, mayúsculas o forzar un reset (Ctrl+ Alt+ Del = arranque en caliente). Mouse

El ratón (mouse) es otro periférico de entrada de datos que complementa la función del teclado, sobre todo en ambientes gráficos, y debe su nombre a su forma física. Se reconocen tipos de acuerdo al conector que disponen, así encontraremos ratones serie, minidin o PS/2, USB o inalámbricos. Para modelos portátiles hay otras dos variantes: touch pad y unos con una goma insertada en el centro del teclado. Además, por su composición física los habrá mecánicos u ópticos. En la parte superior se encontrarán uno, dos o tres botones que quedarán bajo el control del software que se esté utilizando.

   

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    Un ratón mecánico trabajará de la siguiente manera:

1. Al arrastrarlo sobre la superficie gira la bola, 2. ésta a su vez mueve los rodillos ortogonales, 3. éstos están unidos a unos discos de codificación óptica, opacos pero perforados, 4. dependiendo de su posición pueden dejar pasar o interrumpir señales infrarrojas de un diodo LED. 5. éstos pulsos ópticos son captados por sensores que obtienen así unas señales digitales de la velocidad vertical y horizontal actual para trasmitirse finalmente a la computadora. Si el uso de la computadora es frecuente, es importante usar un modelo lo más ergonómico posible, ya que puede acarrear problemas físicos en la muñeca o brazo del usuario, esto es por la posición totalmente plana que adopta la mano, que puede resultar forzada, o puede también producirse un fuerte desgaste del huesecillo que sobresale de la muñeca, hasta el punto de considerarse una enfermedad profesional. Existen alfombrillas especialmente diseñadas para mejorar la comodidad al usar el ratón.

   

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    2.4 Unidades de almacenamiento.

Los discos duros son dispositivos mecánicos de lectura/escritura que consisten en varios discos que giran juntos y unas cabezas que acceden a ellos. El formato físico de los discos duros es de 5 ¼ ” y 3 ½ ”, aunque existe un formato especial de 2” y 2 ½ ” para equipos portátiles. Funcionamiento Su funcionamiento se explicaría de la siguiente manera: varios platos giran a una velocidad determinada, cuando los datos llegan, por inducción excitarán una bobina (cabeza de escritura), cuando ésta esté situada sobre el sector que se desea escribir, magnetizará la superficie del disco, quedando así la información almacenada. La lectura es similar, pero es el propio disco el que por inducción sobre la cabeza consigue que el magnetismo se convierta en corriente que podrá ser interpretada digitalmente. En cuanto a su composición física, se reconoce la siguiente estructura: • • • •

Platos. Cabezas. Motor de posicionamiento. Motor de rotación.

Los dos motores del disco funcionan a 12v mientras que los 5v suministrados por la fuente se usan para la electrónica del mismo. La estructura lógica que identifica cada posición del disco es la siguiente: • • • •

   

Clúster. Pista. Cilindros. Sectores.

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    Gráficamente se vería así:

donde A=pista, B=Sector, C=Clúster y D=Cilindro

Características de un disco • Modo de transferencia. • Tiempo de posicionamiento. • Velocidad de rotación. • Caché del disco. • Valor MTBF. • Valor TPI. • Número de cabezas y platos. • Valor G. • Capacidad. • Tecnología S.M.A.R.T.. • Norma ATA. • Normativa SCSI. • Normativa Serial ATA (SATA). • Conexión. Antes de comenzar a trabajar con un disco es preciso crear particiones y darles formato a través de utilerías de software diseñadas para tal propósito.

   

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    Unidades de Disco compacto

El éxito de las unidades de CD-ROM surgió de la necesidad de disponer de un soporte externo de información capaz de almacenar mayores volúmenes que los de las unidades de disco flexible, en este tema se aborda el funcionamiento de los principales tipos de dichas unidades haciendo referencia a sus aspectos más prácticos. El tratamiento de la información en un soporte digital, como puede ser un CD-ROM, varía en poco a los convencionales medios magnéticos, se trata de obtener secuencias de 0 y 1 para su tratamiento digital por una máquina, que en el caso de las unidades de disco y los discos duros se realiza mediante la conversión de impulsos eléctricos en campos magnéticos, y viceversa. El primer diseño del CD se debe a las empresas Philips y Sony, data de 1968 en la industria discográfica (conceptualmente), y de 1984 para grabaciones de datos de computadora, por otro lado, el cambio de tecnología que aportan los CD permite obtener ciertas ventajas, entre ellas: • • • • • •

No hay contacto físico en la lectura, lo que alarga la vida del soporte óptico. Acceso directo a los datos. Alta densidad de grabación: almacena la información en una proporción 100 veces mayor a un disco magnético. Bajo costo. Mayor seguridad en relación a la permanencia de los datos. Portabilidad: flexibilidad en el traslado de información.

además de sus características físicas: • •

   

Substratos circulares de policarbonato de 120mm de diámetro, 1.2mm de grosor, una abertura central de 15mm y 14 gramos de peso aproximadamente. La diferencia en la forma externa (circular, cuadrado, triangular, tarjeta de presentación) no representan un daño para la lectura, simplemente son condiciones comerciales.

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• •

Está formado por una única pista en espiral que recorre el disco de principio a fin, ésta pista mide más de 5 km, se inicia en la zona central del disco y finaliza en el borde exterior. La capacidad de almacenamiento llega hasta los 700 Mb (80 minutos) y en un DVD hasta 17 Gb, sin ningún tipo de compresión.

Tipos y formatos de discos La tecnología de las unidades ha evolucionado desde los primeros CD de audio digital hasta el DVD, por lo que se reconocen los siguientes tipos y formatos de discos: • • • • • • •

CD-ROM de audio digital. CD-ROM digital. CD-ROM XA (eXtended Architecture). CD interactivo (CD-I). Video CD (VCD). Photo CD. DVD (Digital Versatile/Video Disk).

2.5 Impresora Las primeras impresoras surgen de las máquinas de escribir, dado que se basan en los principios mecánicos establecidos para las primeras. El inicio de ésta tecnología habría que situarlo en 1867 cuando Danish Maling Hansen presenta la “Writing Ball” mostrada en la siguiente figura:

Muchos, desde entonces han sido los modelos y técnicas usadas en la impresión, pero básicamente son tres las técnicas de impresión actualmente en el mercado: matriciales o de impacto, inyección de tinta y láser.

   

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    Impresoras matriciales

Aunque no fueron las primeras en aparecer, si fueron las más demandadas debido a su bajo costo y la posibilidad de representar gráficos y textos. También se les conoce como impresoras de agujas dan respuesta a una necesidad exclusiva: usar papel pasante o autocopia, como en el caso de la facturación de un negocio, además de poder utilizar papel continuo con un accesorio del alimentador de papel. Hasta la aparición de este tipo de impresoras, las más conocidas eran las de margarita, más similares a una máquina de escribir. El proceso es sencillo: basta con golpear con una “aguja” una cinta entintada que, a su vez, golpea la hoja de papel, el resultado es un punto de tinta sobre la hoja, este proceso coordinado y con varias agujas puede llegar a formar cualquier carácter, tipo de letra o gráfico de la siguiente manera: La resolución de este tipo de impresora se mide en función del número de agujas con el que es capaz de golpear la cinta, y se encuentra entre los 150 y 300 dpi (dots per inch o puntos por pulgada). Aunque una desventaja notable es el molesto ruido que hacen al trabajar, su mantenimiento se reduce a reponer la cinta y lubricar el eje por donde se desplaza el cabezal de impresión.

   

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    Impresoras de inyección de tinta

Este tipo de impresoras son la solución ideal para el usuario que requiere calidad ya que alcanzan una resolución de hasta 2,400 X 1,200 dpi sobre papel fotográfico, a un precio razonable, para cargas de trabajo discretas y con la ventaja de disminuir el ruido. Su constitución mecánica es parecida a la matricial: un sistema de tracción de papel y movimiento del cabezal. A este tipo de impresoras se le reconocen ventajas como el de que la calidad de impresión se mantiene hasta que el cartucho de tinta se vacía y debe ser reemplazado, lo cual implica una desventaja, el costo de los cartuchos. Por otro lado, su sistema de tracción permite utilizar papel especial de grosor variado.

   

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    Impresoras Láser

Se trata de las impresoras más rápidas y de mayor calidad de impresión, lo que las hace la mejor opción para cargas de trabajo pesadas y silenciosas, pero de alto costo, lo cual las hace una opción casi exclusiva para las empresas. El tipo de impresión puede ser en negro, el blanco no se imprime, simplemente corresponde a zonas no afectadas por el haz de luz. Las impresoras de color utilizan otras técnicas diferentes. Una práctica común para hacer rendir los cartuchos de tóner es agitarlos, ya que el polvo se “apelmasa” formando “piedras” las cuales impedirán que la adherencia sea exitosa. Algunas de estas impresoras disponen de discos duros y tarjetas de red para aumentar su rendimiento y disponibilidad. También existen los aparatos multifuncionales que integran varias funciones como impresora, fotocopiadora y escáner, que son muy útiles en las oficinas, pero que son muy delicadas debido a que un mal funcionamiento de una de sus funciones, afectará a las demás dejando el aparato inservible para cualquiera de las demás. Por último, la calidad y diversidad en los tipos de papel hoy en día, logrará diferente resultado, por lo que se recomienda seguir las especificaciones del fabricante al respecto.

   

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MOTHER BOARD €

Es una tarjeta E t j t d de circuito impreso, aquí se conectan el resto de las tarjetas y componentes, su función es la de unir y controlar a otros elementos como la memoria, i ell microprocesador, etc.,

MOTHER BOARD - CARACTERÍSTICAS € € € € €

Chipset Dispositivos integrados Fabricante Garantía M Memoria i

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Microprocesador Proveedor R Rango d F de Frecuencia i Slots Socket

MICROPROCESADOR

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Internamente se divide en unidad de control y unidad aritmético-lógica, aunque también cuenta con registros y memoria

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Es el cerebro de la computadora

MEMORIA

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La memoria tiene como finalidad almacenar datos de manera temporal

Tipos: ROM y RAM Formatos: DIP,, SIP,, SIMM,, DIMM,, RIMM y CREDIT CARD Memoria síncrona y asíncrona Memoria virtual, paridad y memoria CACHÉ

MONITORES €

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CRT

LCD

TECLADO

MOUSE

UNIDAD ES DE ALMACENAMIENTO DISCO DURO

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Dispositivo mecánico de lectura/escritura que consisten en varios discos que giran juntos y unas cabezas que acceden a ellos. Físicamente: Platos, Platos cabezas, cabezas motor de posicionamiento y motor de rotación. Lógicamente: Clúster, Pista, Cilindro y sector

DISCO DURO - CARACTERÍSTICAS € € € € € € €

Modo de transferencia Tiempo de posicionamiento Velocidad de rotación Caché del disco V l MTBF Valor Valor TPI Número de cabezas y platos

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Valor G Capacidad Tecnología S.M.A.R.T. Norma ATA N Normativa ti SCSI Normativa SATA Conexión

UNIDADES DE DISCO COMPACTO

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De los discos: ventajas y características Tratamiento de la información digital o analógico CD-ROM: parte mecánica similar al disco duro, lectura óptica CD-ROM, CD-R, CD-RW Tipos: Audio digital, digital, CD-XA, CD-I, VCD, PhotoCD, DVD

IMPRESORAS

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Técnicas de impresión: matriciales, inyección de tinta y láser.