CAPITULO
1
Como
y donde se usan las computadoras:
Las computadoras cumplen un
papel cada vez más importante y casi indispensable en la vida cotidiana.
Se utilizan en todo el mundo
y en todo tipo de entorno. Se emplean en empresas, entornos de fabricación,
hogares, oficinas gubernamentales y organizaciones sin fines de lucro. Las
escuelas usan computadoras para instruir a los estudiantes y para llevar registros
de ellos. Los hospitales utilizan computadoras para llevar registros de los
pacientes y para brindar atención médica.
Además de estos tipos de
computadoras, también hay muchas computadoras personalizadas diseñadas para
funciones específicas. Estas computadoras se pueden integrar en dispositivos,
como televisores, cajas registradoras, sistemas de sonido y otros dispositivos
electrónicos. Hasta se pueden hallar incorporadas a artefactos como hornos y
refrigeradoras, y se emplean en automóviles y aeronaves.
¿Dónde hay computadoras en
su entorno?
Las computadoras se usan por muchas razones y en muchos
lugares diferentes. Pueden tener diferentes tamaños o potencias de
procesamiento, pero todas tienen algunas características en común. Para que cumplan
funciones útiles, en la mayoría de las computadoras hay tres cosas que deben
funcionar en conjunto:
1. Hardware: componentes físicos, tanto internos como
externos, que conforman una computadora.
2. Sistema operativo: Un conjunto de programas informáticos
que administra el hardware de una computadora. El sistema operativo controla
los recursos de la computadora, incluyendo la memoria y el almacenamiento en
disco. Un ejemplo de sistema operativo es Windows XP.
3. Software de aplicación: Programas cargados en la
computadora para cumplir una función específica usando las capacidades de la
computadora. Un ejemplo de software de aplicación es un procesador de textos o
un juego.
Aplicaciones
locales y de red
La utilidad de una computadora depende de la utilidad del
programa o de la aplicación que se haya cargado. Las aplicaciones se pueden
dividir en dos categorías generales:
Software comercial o industrial: Software diseñado para
ser usado en una industria o un mercado específicos. Por ejemplo: herramientas
de administración de consultorios médicos, herramientas educativas y software
legal.
Además de software comercial o industrial y de uso
general, las aplicaciones pueden clasificarse en locales o de red.
Aplicación local: Una aplicación local es un programa,
como un procesador de textos, almacenado en la unidad de disco duro de la
computadora. La aplicación sólo se ejecuta en esa computadora.
Aplicación de red: Una aplicación de red está diseñada
para ejecutarse en una red, como Internet. Una aplicación de red tiene dos
componentes: uno que se ejecuta en la computadora local y otro que se ejecuta
en una computadora remota. El correo electrónico es un ejemplo de aplicación de
red.
La mayoría de las computadoras tiene instalada una
combinación de aplicaciones locales y de red.
Clases
de computadoras:
Existen muchos tipos diferentes de computadoras, entre
ellos:
Computadoras centrales
Servidores
Computadoras de escritorio
Estaciones de trabajo
Computadoras portátiles
Dispositivos portátiles de mano
Cada tipo de computadora se diseñó teniendo en cuenta una
función particular, por ejemplo acceso portátil a información, procesamiento de
gráficos detallados, etc.
Servidores,
computadoras de escritorio y estaciones de trabajo:
Servidores
Los servidores son computadoras de alto rendimiento
utilizadas en empresas y otras organizaciones. Los servidores brindan servicios
a muchos usuarios finales o clientes.
El hardware del servidor se optimiza para lograr un
tiempo de respuesta rápido para múltiples solicitudes de red. Los servidores
tienen varias unidades de procesamiento central (CPU), grandes cantidades de
memoria de acceso aleatorio (RAM) y varias unidades de disco de alta capacidad
que permiten encontrar información de manera muy rápida.
Computadoras
de escritorio
Las computadoras de escritorio admiten muchas opciones y
capacidades. Existe una gran variedad de gabinetes, fuentes de energía,
unidades de disco duro, tarjetas de vídeo, monitores y otros componentes. Las
computadoras de escritorio pueden tener diferentes tipos de conexión, opciones
de vídeo y una amplia gama de periféricos compatibles.
Estación
de trabajo
Las estaciones de trabajo son computadoras comerciales
muy potentes. Están diseñadas para aplicaciones especializadas de nivel
superior, como programas de ingeniería, por ejemplo, CAD (diseño asistido por
computadora). Las estaciones de trabajo se usan para diseño de gráficos 3-D,
animación de vídeo y simulación de realidad virtual. También se pueden usar
como estaciones de administración para telecomunicaciones o equipos médicos.
Dispositivos
portátiles:
Además de varios tipos de computadoras estacionarias,
existen muchos dispositivos electrónicos portátiles.
Estos dispositivos portátiles varían en tamaño, potencia
y capacidad gráfica, y entre ellos se encuentran los siguientes:
Computadora
portátil Tablet
PC Computadora
de bolsillo Asistente
digital personal (PDA) Dispositivo
de juegos Teléfono
celular
Representación
digital de la información
En las computadoras, la información se representa y se
almacena en un formato binario digital. El término bit es una abreviatura de
dígito binario y representa el dato más pequeño posible. Los seres humanos interpretamos
palabras e imágenes; las computadoras sólo interpretan patrones de bits.
Las computadoras utilizan códigos binarios para
representar e interpretar letras, números y caracteres especiales mediante
bits. Un código muy utilizado es el Código estadounidense normalizado para el
intercambio de información (ASCII). Con ASCII, cada carácter se representa
mediante una cadena de bits. Por ejemplo:
Mayúscula: A = 01000001
Número: 9 = 00111001
Carácter especial: # = 00100011
Cada grupo de ocho bits, como las representaciones de
letras y números, se conoce como byte.
Medición
de la capacidad de almacenamiento de datos:
Mientras que el bit es la representación más pequeña de
datos, la unidad básica de almacenamiento digital es el byte. Un byte consta de
8 bits y es la unidad de medida (UOM) más pequeña empleada para representar la
capacidad de almacenamiento de datos.
Al referirnos al espacio de almacenamiento, utilizamos
los términos bytes (B), kilobytes (KB), megabytes (MB), gigabytes (GB) y
terabytes (TB).
Un kilobyte es un poco más de mil bytes (específicamente
1024). Un megabyte representa más de un millón de bytes (1 048 576). Un
gigabyte son 1 073 741 824 bytes y así sucesivamente. El número exacto se
obtiene elevando 2 a la n. Ejemplo: KB = 2^10; MB = 2^20; GB = 2^30.
Medición
de la velocidad, la resolución y la frecuencia
Una de las ventajas de la información digital es que se
puede transmitir a grandes distancias sin afectar la calidad. El módem se usa
para convertir la información binaria a un formato adecuado para transmitirla
por el medio.
Los medios más utilizados son los siguientes:
Cables, que usan pulsos de electricidad mediante hilos de
cobre.
Fibra óptica, que emplea pulsos de luz mediante fibras
hechas de vidrio o plástico.
Tecnología inalámbrica, que utiliza pulsos de ondas de
radio de baja potencia.
Tiempo
de descarga
Los tiempos de descarga calculados son estimaciones y
dependen de la conexión de cable, la velocidad del procesador de la computadora
y otros factores. Para obtener una estimación del tiempo que toma descargar un
archivo, divida el tamaño del archivo por la velocidad de transferencia de
datos. Por ejemplo: ¿cuánto tiempo lleva transferir una foto digital de baja
resolución de 256 KB con una conexión por cable de 512 kbps? Primero, convierta
el tamaño del archivo a bits: 8 x 256 x 1024 = 2 097 152 bits. 256 KB
corresponden a 2097 kb. Observe que 2 097 152 se redondea al múltiplo de 1000
más cercano, de manera que se usa k minúscula. Entonces el tiempo de descarga
es 2097 kb dividido por 512 kbps, lo cual equivale a alrededor de 4 segundos.
Resolución
de pantalla de la computadora
La resolución gráfica se mide en píxeles. Un píxel es un
punto independiente de luz que se muestra en un monitor. La calidad de la
pantalla de la computadora se define por la cantidad de píxeles horizontales y
verticales que pueden verse. Por ejemplo: un monitor de pantalla ancha puede
mostrar 1280 x 1024 píxeles con millones de colores. En las cámaras digitales,
la resolución de imagen se mide por la cantidad de megapíxeles que se capturan
en una fotografía.
Frecuencias
analógicas
Hertz es una medida de la velocidad con que algo cumple
un ciclo o se actualiza. Un hertz representa un ciclo por segundo. En las
computadoras, la velocidad del procesador se mide por la velocidad con que
puede cumplir un ciclo para ejecutar instrucciones, lo cual se mide en hertz.
Por ejemplo: un procesador que funciona a 300 MHz (megahertz) ejecuta 300
millones de ciclos por segundo. Las transmisiones inalámbricas y las
radiofrecuencias también se miden en hertz.
Sistemas
de computación
Existen muchos tipos de computadoras. ¿Qué hace que una
computadora sea mejor que otra para jugar a un juego nuevo o reproducir un
nuevo archivo de audio? La respuesta es: los componentes y los periféricos que
componen el sistema de computación.
Computadoras
ya ensambladas
Ventajas:
Menor
costo. Sirven
para la mayoría de las aplicaciones. No
hay período de espera por armado. Suelen
usarlas los consumidores con menos conocimientos, que no tienen exigencias
especiales.
Desventajas:
Por
lo general, no ofrecen el nivel de rendimiento que se puede obtener con las
computadoras personalizadas.
Computadoras
personalizadas
Ventajas:
El
usuario final puede especificar los componentes exactos para satisfacer sus
necesidades. Por
lo general, admiten aplicaciones de mayor rendimiento, como aplicaciones
gráficas, aplicaciones para servidores y juegos.
Desventajas:
Suelen
costar más que un dispositivo ya ensamblado. Mayor
período de espera por el armado.
Motherboard
CPU y RAM
Una motherboard es una gran placa de circuitos empleada
para conectar los elementos electrónicos y los circuitos necesarios que
componen el sistema de computación. Las motherboards contienen conectores que
permiten unir a la placa componentes fundamentales del sistema, como la CPU y
la RAM. La motherboard mueve datos entre las diferentes conexiones y los
componentes del sistema.
La motherboard que seleccione debe:
Admitir
el tipo y la velocidad de CPU seleccionados Admitir
la cantidad y el tipo de RAM de sistema requeridos por las aplicaciones Tener
suficientes ranuras del tipo correcto para aceptar todas las tarjetas de
interfaz requeridas Tener
suficientes interfaces del tipo correcto
Unidad
de procesamiento central (CPU)
La CPU, o el procesador, es el centro nervioso del
sistema de computación. Es el componente que procesa todos los datos dentro de
la máquina. El tipo de CPU es lo primero en lo que debe pensar al construir o
actualizar un sistema de computación. En el momento de seleccionar una CPU, la
velocidad del procesador y la del bus son dos factores importantes.
Velocidad
del procesador
La velocidad del procesador mide la velocidad a la que la
CPU ejecuta ciclos de información. Se suele medir en MHz o GHz. Cuanto mayor
sea la velocidad, más rápido será el rendimiento. Los procesadores más rápidos
consumen más energía y generan más calor que los lentos. Por eso, los
dispositivos móviles, como las computadoras portátiles, suelen utilizar
procesadores más lentos, que consumen menos energía para prolongar el tiempo de
funcionamiento con baterías.
Velocidad
del bus
Las CPU transfieren datos entre diferentes tipos de
memoria de la placa del sistema cuando están en funcionamiento. La ruta para
este movimiento de datos se denomina bus. En general, cuanto más veloz es el
bus, más veloz es la computadora.
Tarjetas
adaptadoras
Las tarjetas adaptadoras agregan funciones a los sistemas
de computación. Están diseñadas para conectarse a un conector o a una ranura de
la motherboard y convertirse en parte del sistema. Muchas motherboards están
diseñadas para incorporar las funciones de estas tarjetas adaptadoras en la
motherboard. De esta manera, se evita tener que adquirir e instalar tarjetas
por separado. Si bien esto brinda las funciones básicas, al agregar tarjetas
adaptadoras se suele obtener un mejor nivel de rendimiento.
Las siguientes son algunas de las tarjetas adaptadoras
más comunes:
Tarjetas
de vídeo Tarjetas
de sonido Tarjetas
de interfaz de red Módems Tarjetas
de interfaz Tarjetas
controladoras
Almacenamiento
magnético
Los dispositivos de almacenamiento magnético son los más
comunes en las computadoras. Estos dispositivos almacenan información en
formato de campos magnéticos. Entre ellos están los siguientes:
Unidades
de disco duro Unidades
de disquete Unidades de cinta
Unidades
ópticas
Los dispositivos de almacenamiento óptico usan rayos
láser para registrar información mediante la creación de diferencias en la
densidad óptica. Estos dispositivos incluyen los CD y DVD, y vienen en tres
formatos diferentes:
Sólo
lectura: CD, DVD Una
sola escritura: CD-R, DVD-R Varias
escrituras: CD-RW, DVD-RW
Los precios de estos dispositivos siguen bajando y la
mayoría de las computadoras ahora incluye unidades de DVD-RW que almacenan
alrededor de 4,7 GB de datos en un solo disco.
Memoria
estática y tarjetas de memoria
Los dispositivos de memoria estática utilizan chips de
memoria para almacenar información. Esta información se retiene aunque se
apague la fuente de energía. Se conectan a un puerto USB de la computadora y
ofrecen capacidad de 128 MB y más. Debido a su tamaño y forma, estos
dispositivos se conocen como claves de memoria USB o unidades flash y
prácticamente han reemplazado los disquetes para el transporte de archivos
entre sistemas. Muchos dispositivos portátiles y de mano dependen
exclusivamente de memoria estática para el almacenamiento.
Dispositivos
periféricos
Los dispositivos periféricos se pueden dividir en cuatro
categorías: de entrada, de salida, de almacenamiento y de networking. Los
siguientes son algunos ejemplos.
Dispositivos
de entrada: bola de seguimiento, joystick, escáner, cámara digital,
digitalizador, lectora de código de barras, micrófono Dispositivos
de salida: impresora, trazador, altavoces, auriculares Dispositivos
de almacenamiento: unidad de disco duro secundaria, dispositivos de CD/DVD
externos, unidades flash Networking:
módems externos, NIC externa
Gabinete
y fuente de energía
Una vez que se determinaron todos los componentes
internos y las conexiones, se debe determinar el gabinete. Algunos están
diseñados para ser colocados sobre el escritorio del usuario, mientras que
otros se colocan debajo del escritorio. Las computadoras diseñadas para ser
colocadas sobre el escritorio brindan fácil acceso a interfaces y unidades,
pero ocupan valioso espacio. Una torre o minitorre se puede usar en el
escritorio o debajo de la mesa. Más allá del estilo de gabinete que elija,
seleccione uno con suficiente espacio para todos los componentes.
Supresor
de sobrevoltaje
Los supresores de sobrevoltaje están diseñados para
eliminar picos de voltaje de la línea de energía y evitar que dañen el sistema
de computación. Son relativamente económicos y fáciles de instalar.
Fuente
de energía ininterrumpible
Una UPS es un dispositivo que monitorea de manera
continua el suministro de energía de los sistemas informáticos y conserva la
carga en una batería interna. Si se interrumpe el suministro de energía, la UPS
brinda energía de respaldo al sistema sin interrupciones. La energía de
respaldo proviene de una batería ubicada dentro de la UPS y sólo puede
suministrar energía al sistema de computación por un período breve. Las UPS
están diseñadas para otorgar tiempo suficiente al usuario final para apagar el
sistema como corresponde ante una falla de energía. Una UPS también puede
brindar un flujo estable de energía a la computadora y prevenir daños causados
por picos de voltaje.
Seguridad
y optimizaciones
Una computadora es una colección de periféricos y
componentes muy complejos, que trabajan en conjunto para llevar a cabo una
tarea. Ocasionalmente, uno de estos componentes falla o debe actualizarse para
mejorar la funcionalidad del sistema. En estos casos, puede ser necesario abrir
la computadora y trabajar dentro del gabinete.
Instalación
de un periférico y verificación de su
funcionamiento
Los dispositivos periféricos, a diferencia de los
componentes internos, no requieren que se abra el gabinete de la computadora
para su instalación. Los periféricos se conectan a una interfaz fuera del
gabinete, mediante un enlace por cable o inalámbrico. Históricamente, los
periféricos se diseñaban para utilizarse conectados a un tipo de puerto
específico. Por ejemplo: las impresoras para computadoras personales estaban
diseñadas para conectarse a un puerto paralelo que transfería los datos de la
computadora a la impresora en un formato específico.
