de3520102 1

UNIDADE

SISTEMAS MICROINFORMÁTICOS

1. CODIFICACION DOS DATOS .............................................................................. 2

1.1. Sistemas de numeración ................................................................................. 2

1.2. Codificación da información ........................................................................... 3

1.2.1. Codificación de números ............................................................................. 3

1.2.2. Codificación de textos.................................................................................. 3

1.2.3. Codificación doutros tipos de contidos...................................................... 4

1.3. Medidas de información. ................................................................................. 4

2. ARQUITECTURA DE ORDENADORES ............................................................... 5

2.1. Bloques funcionais dun sistema microinformático....................................... 5

2.2. Compoñentes físicos dun ordenador ............................................................. 6

2.2.1. A placa base.................................................................................................. 8

2.2.2. O procesador ................................................................................................ 9

2.2.3. A memoria................................................................................................... 11

2.2.4. Os buses ..................................................................................................... 12

2.2.5. Conectores e portos de comunicación ..................................................... 13

2.2.6. Tarxetas e rañuras de expansión .............................................................. 15

2.3. Periféricos de entrada e de saída.................................................................. 17

2.3.1. Periféricos de entrada ................................................................................ 17

2.3.2. Periféricos de saída.................................................................................... 18

2.3.3. Dispositivos de almacenamento ............................................................... 20

de3520102 2

1. CODIFICACION DOS DATOS

1.1. Sistemas de numeración

Os sistemas de numeración son un conxunto de regras que permiten representartodos os números posibles. Para o estudo dos sistemas informáticos interésanoscoñecer, sobre todo, catro tipos de sistemas de numeración e como converter osnúmeros representados dun sistema a outro. Estes catro sistemas de numeración son:O sistema binario, o octal, o decimal e o hexadecimal.Todos estes sistemas de numeración son posicionais, é dicir, importa a posición ondese atopa cada un dos símbolos que representan un número. Dentro dunha cantidade,a cada símbolo denomínaselle díxito (díxito decimal, díxito binario,...). Os díxitosorganízanse segundo ou o seu valor en orde ascendente, sendo o máis baixo osituado á a dereita e o máis alto situado á esquerda. Por esta razón o díxito situadomáis á esquerda na representación dun número coñécese como o díxito máissignificativo e o situado á dereita como o díxito menos significativo.

En cada un destes sistemas de numeración empréganse un número distinto desímbolos:

SistemaNúmero desímbolosdistintos

Símbolos que se empreganNúmeros que se

poden representarcon n símbolos

Binario 2 0, 1 2n

Octal 8 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 8n

Decimal 10 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 10n

Hexadecimal 16 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F 16n

Así, por exemplo, o número 2.469.748 represéntase así no sistema decimal, e do xeitoseguinte nos outros sistemas:

Binario Octal Decimal Hexadecimal

1001011010111101110100 11327564 2469748 25AF74

Aos díxitos do sistema binario chámaselles bit (0 ou 1), que é unha abreviatura debinary digit. Os equipos informáticos traballan con información binaria polo que aunidade mínima é o bit. Pero, normalmente, como unidade básica de informacióntómase o byte que son oito bits. A nós interésanos coñecer que no sistema binario conn díxitos binarios podemos representar 2n números distintos.

2.469.748Díxito máissignificativo

Díxito menossignificativo

de3520102 3

1.2. Codificación da información

Os equipos informáticos só coñecen dous estados referenciados polo 0 e 1, o que fainecesario converter os datos cos que traballemos ou que vaiamos a almacenar aceros e uns. Dependendo do tipo de datos que queiramos converter, temos queempregar un sistema de codificación ou outro.

1.2.1. Codificación de números

Para traballar con números enteiros nun sistema informático o máis sinxelo érepresentalos no sistema binario.

Outra opción é empregar o sistema de codificación BCD (Binary-Coded Decimal,decimal codificado en binario), no que cada díxito do sistema decimal codifícaseempregando 4 díxitos do sistema binario (bits).

Decimal 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

BCD 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001

Existen tamén sistemas que permiten representar números negativos. O máis sinxeloé o do módulo e signo, que consiste en engadir un bit inicial que represente o signo(1 se é negativo e 0 se é positivo). Outros métodos máis empregados son o docomplemento a 1 e o do complemento a 2.

Para representar números con cifras decimais emprégase principalmente o métododa coma flotante.

1.2.2. Codificación de textos

A codificación dun texto fai referencia ao xogo de caracteres empregado no mesmopara representar os seus símbolos.

Os primeiros xogos de caracteres que se empregaron en informática foron o ASCII(American Standard Code for Information Interchange), que empregaba 7 bits pararepresentar os números, letras (do alfabeto inglés soamente), signos de puntuación ecaracteres de control.

Posteriormente, para poder representar novos caracteres, xurdiron variantes do ASCIIque empregaban 1 byte (8 bits) como o CP437, o CP850 ou o ISO-8859-15 (que inclúerepresentación para o símbolo do euro €).

Hoxe en día temos o estándar Unicode, que permite representar máis de 100.000caracteres distintos, empregando distintas formas para representar a codificación decada carácter:

UTF-8 é a máis empregada. Utiliza codificación variable, isto é, emprega 1 bytepara os 128 caracteres do ASCII orixinal, e 2 bytes para outros caracteres deampla utilización. Outros caracteres menos empregados codifícanse empregando3 ou 4 bytes.

UTF-16 tamén emprega codificación de lonxitude variable. Os caracteres máisempregados os codifica en 2 bytes, e o resto en 4 bytes.

de3520102 4

UTF-32 emprega codificación de lonxitude fixa. Todos os caracteres que soportaUnicode codifícanse empregando 4 bytes.

Cada aplicación informática pode empregar para os seus documentos o sistema decodificación de textos que considere máis axeitado, e moitas non empregan Unicodesenón ISO-8859-15 ou algunha das súas variantes. Normalmente este dato (o sistemade codificación empregado) almacénase como parte do documento.

1.2.3. Codificación doutros tipos de contidos

Moitas aplicacións informáticas traballan con outros tipos de contidos (imaxes, sons,vídeos) ou con contidos complexos que conteñen información en distintos formatos.

Existen diversas formas estándar de codificar e almacenar nun sistema informático oscontidos máis empregados, como as imaxes (BMP, JPG, PNG), os sons (WAV, MP3,FLAC) ou os vídeos (AVI, MP4, MKV).

As aplicacións que traballan con contidos complexos normalmente empregan os seuspropios formatos, que en moitos casos fan uso interno de sistemas de codificacióncoñecidos.

1.3. Medidas de información.

As medidas da Información dannos idea da cantidade desta que son capaces demanexar ou almacenar os diversos dispositivos dun sistema informático.

Nós xa coñecemos o bit e o byte, pero estas unidades de medida da información sonmoi pequenas e necesítanse algúns múltiplos para conseguir mais eficacia. Osprefixos empregados para os múltiplos de byte normalmente son os mesmos que osprefixos do Sistema Internacional empregados para outras medidas, pero teñenvalores lixeiramente distintos xa que se basean en potencias de 1.024 (210). Na táboainferior vemos os prefixos empregados:

Nome Abrev. FactorKiloByte KB 210 Bytes = 1.024 BytesMegaByte MB 220 Bytes = 1.048.576 BytesGygaByte GB 230 Bytes = 1.073.741.824 BytesTeraByte TB 240 Bytes = 1.099.511.627.776 BytesPetaByte PB 250 Bytes = 1.125.899.906.842.624 BytesExaByte EB 260 Bytes = 1.152.921.504.606.846.976 BytesZettaByte ZB 270 Bytes = 1.180.591.620.717.411.303.424 BytesYottaByte YB 280 Bytes = 1.208.925.819.614.629.174.706.176 BytesBrontoByte BB 290 Bytes = 1.237.940.039.285.380.274.899.124.224 BytesGeopByte GeB 2100Bytes = 1.267.650.600.228.229.401.496.703.205.376 Byte

de3520102 5

2. ARQUITECTURA DE ORDENADORES

Unha computadora (do latín computar -calcular-), tamén denominada computador ouordenador, é unha maquina electrónica que recibe e procesa datos para convertelosen información útil.

Esta composta por unha colección de circuítos integrados e outros compoñentesrelacionados que pode executar con exactitude, rapidez, e de acordo ao indicado porun usuario ou automaticamente por outro programa, unha gran variedade desecuencias de instrucións que son, organizadas en función a unha ampla gama deaplicacións prácticas e precisamente determinadas, proceso ao cal denominamos conome de programación. Ao que o realiza chámaselle programador.O ordenador, ademais da rutina ou programa informático, necesita de datosespecíficos de entrada (input) que deben ser fornecidos, e que son requiridos aomomento da execución, para proporcionar o produto final do procesamento de datos,que recibe o nome de saída (output).

A información pode ser entón utilizada, reinterpretada, copiada, transferida, ouretransmitida a outra(s) persoa(s), ordenador(es) ou compoñente(s) electrónico(s) localou remotamente, usando diferentes sistemas de telecomunicación, podendo sergravada, salvada ou almacenada nalgún tipo de dispositivo ou unidade dealmacenamento.

A característica principal que distingue ao ordenador doutros dispositivos similares,como a calculadora non programable, é que é unha maquina de propósito xeral, édicir, pode realizar tarefas moi diversas de acordo ás posibilidades que brindan aslinguaxes de programación e o hardware.

2.1. Bloques funcionais dun sistema microinformático

O modelo de Von Neumann (1940) é aínda o empregado hoxe en día como odiagrama de bloques no que se basean os PCs actuais. Describe unha computadoracon 4 seccións principais: a unidade aritmético lóxica (ALU polas súas siglas doinglés: Arithmetic Logic Unit), a unidade de control, a memoria central, e osdispositivos de entrada e saída (E/S). Estas partes están interconectadas por canlesde condutores denominados buses.

A unidade aritmético lóxica ou ALU é o dispositivo deseñado e construído paralevar a cabo as operacións elementais como as operacións aritméticas (suma,

de3520102 6

resta, ...), operacións lóxicas (E, OU, NON), e operacións de comparación ourelacionais (=, >, <). Nesta unidade é onde se fai todo o traballo computacional.

A unidade de control ou UC segue a dirección das posicións en memoria queconteñen a instrución que o computador vai realizar nese momento; recupera ainformación poñéndoa na ALU para a operación que debe desenvolver. Transfirelogo o resultado as ubicacións apropiadas na memoria. Unha vez que ocorre oanterior, a unidade de control vai á seguinte instrución (normalmente situada naseguinte posición, a menos que a instrución sexa de salto, informando aocomputador de que a próxima instrución estará situada noutra posición damemoria).

A ALU e a UC agrúpanse formando o procesador (tamén chamado unidadecentral de procesamento ou CPU, Central Processing Unit).

A memoria é unha secuencia de celas de almacenamento numeradas, onde cadaunha é un bit ou unidade de información. As «celas» conteñen datos que senecesitan para levar a cabo as instrucións co computador. O número de celasvarían moito de computador a computador, e as tecnoloxías empregadas son moidiversas. Se a memoria pode ser reescrita denomínase memoria RAM (RandomAccess Memory); se só pode ser escrita unha vez, memoria ROM (Read OnlyMemory).

Bus é unha palabra inglesa que significa "transporte". Aplicada aos sistemasdixitais, o bus é un sistema dixital que transfire datos entre os compoñentes duncomputador ou entre computadores. As informacións que se transmiten son dedatos, de direccións ou de control. É a conexión existente entre os diversoscompoñentes do sistema.

2.2. Compoñentes físicos dun ordenador

O hardware dun ordenador é a parte física e está constituído básicamente polaunidade central de proceso (CPU) que se encarga de procesar os datos; a memoriaque almacena a información que se está procesando e os resultados; os periféricosde entrada, de saída ou de entrada/saída que permiten o intercambio de datos coexterior, e os dispositivos de almacenamento masivo que ademais de permitir aentrada ou saída da información, gárdana de modo permanente.

Estes compoñentes sitúanse arredor dun gran circuíto impreso cheo de portos econectores de distintos tipos chamado placa base.

de3520102 7

Compoñentes1: Monitor 6: Placas de expansión

2: Placa base 7: Fonte eléctrica

3: Procesador 8: Unidade de almacenamento óptico

4: Portos ATA 9: Disco duro

5: Memoria principal (RAM) 10: Teclado

11: Rato

As direccións das frechas indican o sentido do fluxo da información (Entrada, Saída,Entrada/Saída) entre os dispositivos e o ordenador.

de3520102 8

2.2.1. A placa base

A placa base ou placa nai (en inglés motherboard ou mainboard) é unha tarxeta decircuítos impresos e conectadores que dá soporte ás demais partes da computadora.

Ten instalados unha serie de circuítos integrados entre os que se atopa o chipset, asrañuras de expansión e os buses. A placa base ademais inclúe un softwarechamado BIOS que lle permite realizar as funcionalidades básicas como probas dosdispositivos, vídeo e manexo do teclado, recoñecemento de dispositivos e carga dosistema operativo.

O chipsetDenomínase chipset a un conxunto de microchips montados sobre a placa basedeseñados para actuar en conxunto que se encargan de realizar as funcións que omicroprocesador delega neles. Son o eixe do sistema, interconectando outroscompoñentes, como e o procesador, as memoria RAM, ROM, as tarxetas deexpansión e de vídeo.

Cando a finais dos 70 comezan a utilizarse microchips para fabricar computadores,case todas a tarefas recaían na CPU. Os seus fabricantes normalmentecomercializaban unha serie de chips auxiliares específicos de cada CPU que seencargaban de tarefas como as comunicacións (serie ou paralelo) ou o control deperiféricos, pero case sempre requirían da supervisión da CPU.

A aparición dos chips de son e gráficos pódese considerar como os primeiros chipsauxiliares nos que a CPU podía delegar tarefas mentres se dedicaba a outras cousas.

Esquema funcional dun chipset:

de3520102 9

Os chipsets das placas nai actuais para arquitectura x86 (de 32 e 64 bits) adoitanconstar de 2 circuítos auxiliares ao procesador principal:

O NorthBridge ou ponte norte úsase como ponte de enlace entre omicroprocesador e a memoria. Controla as funcións de acceso cara a e desde omicroprocesador, a memoria RAM, o porto gráfico AGP ou o PCI Express degráficos, e as comunicacións coa ponte sur. Ao principio tiña tamén o control dasranuras PCI, pero esa funcionalidade pasou á ponte sur.

En algunhas arquitecturas modernas, como é o caso dos Athlon 64 ou os Intel i7,o controlador de memoria sae da ponte norte e pasa a vir incorporado no propioprocesador.

O SouthBridge ou ponte sur controla os dispositivos asociados como son ascontroladoras de discos IDE (PATA ou SATA), os portos USB, Firewire, asrañuras PCI, os portos Ethernet para a rede LAN, e unha longa lista de todos oselementos que podamos imaxinar integrados na placa nai. É o encargado decomunicar o procesador co resto dos periféricos.

2.2.2. O procesador

O procesador é un circuíto integrado que contén todos os elementos necesarios paraconformar unha “unidade central de procesamento” (CPU). É o chip mais importante,considérase o autentico cerebro do ordenador.

Colócase nun socket específico da placa base. Existen moitos tipos de socketsdistintos, incompatibles uns cos outros. Na imaxe vemos un procesador Intel da familiaCeleron e un socket 1155 compatible con certos procesadores da marca Intel.

de3520102 10

Procesador Socket 1155

O procesador realiza todas as operacións de procesamento de datos ademais decontrolar o funcionamento de todos os dispositivos do ordenador. Na actualidade estecompoñente electrónico está composto por millóns de transistores, integrados nunhamesma placa de silicio.

En xeral, un procesador está caracterizador por:

A frecuencia de oscilación do reloxo que marca o seu ritmo de funcionamento.Actualmente fálase de frecuencias de reloxo da orde dos Gigahercios (GHz.) oque supón miles de millóns de ciclos por segundo.

O tamaño do dato co que pode realizar unha operación. Os procesadores actuaistraballan con datos de 64 bits.

O tamaño do bus de datos e do bus de direccións.

A velocidade de execución das instrucións, pois non só é importante a frecuenciaá que traballa, senón tamén cantos ciclos de reloxo llefan falta para executarunha instrución.

A cantidade de memoria caché. Esta é unha memoria especial de alta velocidadeque se utiliza para almacenar as instrucións e datos que o procesador estáutilizando ou acaba de utilizar. Na actualidade atópase dentro do propioprocesador.

O procesador e o chipset levan a miúdo encima uns instrumentos metálicos chamadosdisipadores, compostos principalmente de aluminio, que distribúen a calor queocasiona o seu funcionamento. Estes disipadores, no caso dos procesadores edalgúns outros compoñentes como procesadores gráficos ou algúns chipsets, veñenacompañados de ventiladores para axudar a eliminar a calor e evitar o quentamentoexcesivo que os deterioraría.

Dende comezos dos anos 70 e durante o século XX, os procesadores melloraron asúa potencia en base principalmente ao avance de dúas características:

O aumento do tamaño do dato e do bus co que traballaban, pasando de 8 bits(aínda que tamén houbo algún de 4 bits) aos 64 bits actuais.

O aumento da frecuencia de traballo.

de3520102 11

Nos anos 2002 – 2003, a frecuencia á que traballan os procesadores chegou ao límiteteórico da electrónica dos 4GHz. Nese momento, os fabricantes comezaron a fabricarprocesadores multinúcleo como xeito de continuar incrementando a súa capacidadede traballo. Os procesadores multinúcleo son circuítos integrados que conteñen oscompoñentes de varias CPU clásicas.

Cando falamos de ordenadores persoais, as marcas de procesadores máis estendidasson AMD e Intel. No ano 2004 ambas compañías crearon os seus primeirosprocesadores de 64 bits, o AMD Athlon 64 e o Intel Pentium 4. Na actualidade osprocesadores que fabrican inclúen varios núcleos e procesadores gráficos integrados,como é o caso dos AMD Fusion e os Intel i3, i5 e i7.

2.2.3. A memoria

A memoria é un compoñente esencial nos computadores. Nela gárdase toda ainformación que utiliza o ordenador. Habitualmente asociamos a memoria docomputador coa memoria RAM, pero isto non é correcto xa que existen variasmemorias de diferente tipo e con distintas funcións.

Memoria RAMDe acceso directo (Random Access Memory), componse dun ou máis chips e utilízasecomo memoria de traballo para programas e datos. É un tipo de memoria volátil queperde os seus datos cando se queda sen enerxía (por exemplo, ao apagar oordenador). Trátase dunha memoria na que se pode tanto ler como escribirinformación.

En xeral unha computadora traballará máis rápido mentres maior sexa a cantidade dememoria RAM que teña instalada. Na actualidade a capacidade mídese en GigaBytes.

A memoria está formada como o sistema de Apartados de Correos, dun gran numerode celas no que cada unha delas ten unha dirección (cada unha delas é capaz dealmacenar un byte). O numero de direccións que pode ter depende do numero de bitsque é capaz de manexar o procesador de cada vez.

Os chips de memoria adoitan ir conectados a unhas placas denominadas módulos, dediferentes tecnoloxías e capacidades. Na actualidade empréganse os módulos DDR3e DDR4 cun bus de datos de 64 bits e velocidades de transferencia de datos que vandos 3200 MB/seg aos 20000 MB/seg.

de3520102 12

Memoria ROMROM son as siglas de Read-only memory, “memoria de só lectura“, que conservaintacta a información almacenada, ata no caso de que se interrompa a corrente(memoria non volátil).

A ROM adoita almacenar datos sobre a configuración do sistema e o programa dearranque da computadora como o sistema Básico de entrada/saída Basic Input-OutputSystem (BIOS).

Ao acender a computadora, a BIOS cárgase automaticamente na memoria principal eexecútase desde aí polo procesador (aínda que nalgúns casos o procesador executa aBIOS léndoa directamente desde a ROM que a contén), realizando unha rutina deverificación e inicialización dos compoñentes presentes na computadora, a través dunproceso denominado POST (Power On Self Test).

Ao finalizar esta fase busca o código de inicio do sistema operativo (bootstrap) nalgúnsdos dispositivos de memoria secundaria presentes, cárgao en memoria e transfire ocontrol da computadora a este.

Memoria RAM CMOSContén información básica sobre algúns recursos do sistema que son susceptibles deser modificados como o disco duro, a data e hora etc. É unha RAM con tecnoloxíaCMOS, que depende dunha pila que se atopa na placa para proporcionarlle o baixoconsumo necesario cando se apaga o ordenador.

Memoria CACHÉA memoria caché é un tipo de memoria RAM mais rápida que a convencional.Almacena unicamente as instrucións ou datos que se acaban de utilizar . Está situadaentre o microprocesador e a memoria RAM, para axilizar a transferencia entre eles.

Existen dous tipos de memoria caché:

Caché externa ou de segundo nivel (L2), situada na placa base (xa descrita).

Caché interna ou de primeiro nivel (L1) que esta situada no interior domicroprocesador e é aínda mais cara que a externa, motivo polo que a súacantidade é menor.

Memoria virtualTodos os sistemas operativos utilizan parte do disco duro para simular memoria RAMe aumentar así a memoria total do ordenador. Esta memoria coñécese xeralmente conome de memoria Virtual aínda que Linux chámalle memoria de intercambio (Swap).Esta memoria é mais lenta que a memoria RAM xa que esta situada no disco duro e éconveniente que non se use moito. Canta mais RAM teña o computador menos senecesitará acceder a esta memoria.

2.2.4. Os buses

Os buses son espazos físicos que permiten o transporte de información e enerxía,entre dous puntos do ordenador. Os buses xerais son os seguintes:

Bus de datos: son as liñas de comunicación por onde circulan os datos externos einternos do microprocesador

de3520102 13

Bus de dirección: liña de comunicación por onde viaxa a información especificasobre a localización da dirección de memoria do dato do dispositivo ao que se faireferencia.

Bus de control: Liña de comunicación por onde se controla o intercambio deinformación cun módulo da unidade central e os periféricos.

Bus de expansión: conxunto de liñas de comunicación encargado de levar o busde datos, o bus de direccións e o de control a tarxeta de interface (entrada,saída).

Bus do sistema: todos os compoñentes da CPU vincúlanse a través do bus dosistema, mediante distintos tipos de datos, co microprocesador e a memoriaprincipal. A velocidade de transferencia do bus do sistema está determinada polafrecuencia do bus e o ancho do mesmo.

2.2.5. Conectores e portos de comunicación

En informática, un porto de comunicación é unha forma xenérica de denominar a unenchufe da computadora que pode asumir conectadores de diferentes dispositivosexternos e polo cal poden ser enviados e recibidos diferentes tipos de datos.

Existen diversos tipos de portos sendo os mais frecuentes, hoxe en dia, os portosPS/2, USB, Firewire, eSATA e o RJ-45 para redes de tipo Ethernet (que veremos máisadiante).

Tipos de portos:

Un porto serie é unha interface física de comunicación en serie, con nometécnico RS-232, a través da cal se transfire información bit a bit. Ao longo damaior parte da historia das computadoras, a transferencia de datos a través dosportos de serie foi xeneralizada. Usouse para conectar dispositivos comoterminais ou módems, ratos, teclados etc..

Noméanse como COM1, COM2,....

de3520102 14

Os conectores PS/2 ou portos PS/2 son empregados para conectar teclados eratos. A comunicación en ambos casos é en serie (bidireccional no caso doteclado), e controlada por microcontroladores situados na placa nai. Non forondeseñados para ser intercambiados en quente.

Un porto paralelo é unha interface entre unha computadora e un periférico cuxaprincipal característica é que os bits de datos viaxanxuntos enviando un byte completo á vez. É dicir,impleméntase un cable ou unha vía física para cada bitde datos formando un bus. Utilizouse principalmentepara conectar impresoras, aínda que tamén foi usadopara escáneres, unidades de almacenamento externas,etc. Os ordenadores adoitaban traer un só portoparalelo nomeado como LPT1. Na actualidade están endesuso.

Un dos defectos dos portos serie iniciais era a súa lentitude en comparación cosportos paralelos, con todo, co paso do tempo, están aparecendo multitude deportos serie cunha alta velocidade que os fai moi interesantes xa que teñen avantaxe dun menor cabreado e solucionan o problema da velocidade cun maiorapantallamento; son máis baratos xa que usan a técnica do par trenzado; por iso,o porto RS-232 e ata multitude de portos paralelos están sendo substituídos pornovos portos serie como o USB, o Firewire ou o Serial ATA.

O IEEE 1394 (coñecido como Firewire por Apple Inc. e como i.Link por Sony) éun estándar multiplataforma para entrada/saída de datos en serie a granvelocidade. Adoita utilizarse para a intercomunicación de dispositivos dixitaiscomo cámaras dixitais evideocámaras aos ordenadores.Ofrece elevada velocidade detransferencia de información. A súavelocidade fai que sexa a interfacemáis utilizada para son e vídeodixital. A versión inicial Firewire 400proporciona 400 Mbit/s, 30 vecesmaior que o USB 1.1 e similar á doUSB 2.0, que alcanza os 480 Mbit/s.

Os portos USB son portos serie de gran velocidade de transferencia deinformación, que permiten conectar ata 127 dispositivos a un ordenador, en cadeaun tras outro.

de3520102 15

O Universal Serial Bus (bus universal en serie) foi creado en 1996 por seteempresas: IBM, Intel, Northern Telecom, Compaq, Microsoft, Digital EquipmentCorporation e NEC.

O estándar inclúe a transmisión de enerxía eléctrica ao dispositivo conectado. Odeseño do USB tiña en mente mellorar as capacidades plug-and-play (enchufar elisto) permitindo a eses dispositivos ser conectados ou desconectados ao/dosistema sen necesidade de reiniciar.

O porto USB serve para todo tipo de periféricos, desde ratos, escáneres,impresoras, compoñentes de rede, discos duros externos, ou dispositivos paraconexións sen fíos bluetooth.

Para dispositivos multimedia como escáneres e cámaras dixitais, o USBconverteuse no método estándar de conexión. Para impresoras, o USB creceutanto en popularidade que desprazou a un segundo plano os portos paralelos. Nocaso dos discos duros, USB ten unha importante vantaxe na súa habilidade depoder instalar e desinstalar dispositivos sen ter que abrir o sistema, o cal é útilpara dispositivos de almacenamento externo.

Os portos e os dispositivos USB clasifícanse en catro tipos segundo a súavelocidade de transferencia de datos:

- Baixa velocidade (1.0): taxa de transferencia de ata 1'5 Mbps. Utilizado na súamaior parte por dispositivos de interface humana (HID, Human interfacedevice, en inglés) como os teclados, os ratos e os joysticks.

- Baixa velocidade (1.1): taxa de transferencia de ata 12 Mbps.

- Alta velocidade (2.0): taxa de transferencia de ata 480 Mbps.

- Super velocidade (3.0): Con taxa de transferencia de ata 4.8 Gbps. É o queempregan os dispositivos de almacenamento externo máis rápidos, como osdiscos duros e algúns tipos de memorias USB.

Os portos SATA (Serial ATA) teñen a mesma función que os IDE (a estesconéctase a disqueteira, o disco duro ou lector/gabador de CD/DVD/Bluray) peroos SATA contan con maior velocidade.

2.2.6. Tarxetas e rañuras de expansión

As tarxetas de expansión son dispositivos que permiten conectar ao computadorperiféricos que necesitan conectadores especiais que a placa base non posúe.

de3520102 16

Unha rañura de expansión ou zócalo consiste nun bus inserido na placa base paraconectar dispositivos periféricos directamente a ela. Por exemplo unha tarxeta de rede,un tarxeta de vídeo, etc.

Tarxeta de expansión Rañuras de expansión na placa base

Os dispositivos externos conéctanse á tarxeta e esta a un dos zocalos de expansiónexistentes na placa base compatibles coa tarxeta. Ademais haberá que configurar atarxeta proporcionando ao sistema operativo o conxunto de instrucións denominadocontrolador ou driver, necesario para poder controlala.

Dependendo da placa dispoñeremos de distintos tipos de buses e rañuras deexpansión:

PCI foi o sistema de conexión co que se implantou a tecnoloxía "plug and play".Proporciona un ancho de bus de 32 bits ou 64 bits e unha taxa de transferenciamáxima de 133 MB por segundo no bus de 32 bits (33,33 MHz × 4 bytes = 133MB/s) ou unha taxa de transferencia máxima de 266 MB/s no bus de 64 bits.

AGP (Porto de Gráficos Acelerado, Accelerated Graphics Port) é un portodesenvolvido por Intel en 1996 como solución aos pescozos de botella que seproducían nas tarxetas gráficas que usaban o bus PCI. Hoxe en día foidesprazado pola aparición dunha nova evolución coñecida como PCI-Express,que proporciona maiores prestacións en canto a frecuencia e ancho de banda.

PCI-Express é un novo desenvolvemento do bus PCI que usa os conceptos deprogramación e os estándares de comunicación existentes, pero baséase nunsistema de comunicación serie moito máis rápido.

Este bus está estruturadocomo enlaces punto a punto,full-dúplex, traballando enserie. En PCIe 1.1 cadaenlace transporta 250 MB/sen cada dirección. Cada slotde expansión leva 1, 2, 4, 8,16 ou 32 enlaces de datosentre a placa base e astarxetas conectadas (cantosmáis enlaces, máis anchoserá o conector). O número

de3520102 17

de enlaces escríbese cunha x de prefixo (x1 para un enlace simple e x16 paraunha tarxeta con dezaseis enlaces. Trinta e dous enlaces de 250 MB/s dan omáximo ancho de banda, 8 GB/s (250 MB/s x 32) en cada dirección para PCIe1.1. No uso máis común (x16) proporcionan un ancho de banda de 4 GB/s (250MB/s x 16) en cada dirección. En comparación con outros buses, un enlacesimple é aproximadamente o dobre de rápido que o PCI normal.

As seguintes versións do bus dobran esas velocidades. En PCIe 2.0, cada enlacealcanza unha velocidade de 500 MB/s, e 1 GB/s en PCIe 3.0.

É percibido como un estándar das placas base para PC, especialmente usadopara conectar tarxetas gráficas, aínda que cada vez é máis frecuentas que estasveñan incorporadas aos procesadores ou ás placas base (que tamén traenincorporadas a tarxeta de son e a tarxeta de rede, polo que son elas mesmas asque proporcionan os conectadores externos para altofalantes, micrófono...).

2.3. Periféricos de entrada e de saída

2.3.1. Periféricos de entrada

Un teclado de ordenador é un periférico utilizado para a introdución de ordes edatos. Ten a súa orixe nos teletipos e as máquinas de escribir eléctricas, que seutilizaron como os teclados dos primeiros computadores e dispositivos dealmacenamento (gravadoras de cinta de papel e tarxetas perforadas). Aínda quefisicamente hai un montón de formas, adóitanse clasificar principalmente poladistribución de teclado da súa zona alfanumérica, pois salvo casos moi especiaisé común a todos os dispositivos e fabricantes (ata para teclados árabes exaponeses).

O rato é un periférico de uso manual, xeralmente fabricado en plástico, utilizadocomo entrada ou control de datos. Utilízase cunha das dúas mans do usuario edetecta o seu movemento relativo en dúas dimensión pola superficie horizontal naque se apoia, reflectíndose habitualmente a través dun punteiro ou frecha nomonitor.

Anteriormente, a información do desprazamento era transmitida grazas aomovemento dunha bóla debaixo do rato. Hoxe, o punteiro reacciona aosmovementos debido a un raio de luz que se reflicte entre o rato e a superficie naque se atopa.

A pantalla táctil (touchscreen en inglés) é unha pantalla na que mediante uncontacto directo sobre a súa superficie permite a entrada de datos e ordes. Soncomúns en teléfonos móbiles, tablets, vídeo consolas portátiles ou navegadoresde automóbiles.

O escáner utilízase para converter, mediante o uso da luz, imaxes impresas aformato dixital. Ao obterse unha imaxe dixital pódese corrixir defectos, recortar unárea específica da imaxe ou tamén dixitalizar texto mediante técnicas de OCR(Recoñecemento Óptico de Caracteres, Optical Character Recognition). Hoxe endía é común incluír no mesmo aparello a impresora e o escáner. Son aschamadas impresoras multifunción.

A tableta dixitalizadora permite ao usuario introducir gráficos ou debuxos a man,tal como o faría con lapis e papel. Tamén permite apuntar e sinalar os obxectos

de3520102 18

que se atopan na pantalla. Consiste nunha superficie plana sobre a que o usuariopode debuxar unha imaxe utilizando o estilete (lapiseiro) que vén xunto á tableta.A imaxe non aparece na tableta senón que se mostra na pantalla do computador.

Controladores para videoxogos e simuladores como pode ser un gamepad, unjoystick ou outro dispositivo deseñado para manexar certo tipo de aplicacións naque tanto teclado como rato teñen moi limitada a súa funcionalidade en canto ocontrol do movemento e a ergonomía.

O lector de tarxetas intelixentes é un dispositivo capaz de ler o contido do chipincluído nas tarxetas intelixentes como o DNI electrónico.

O lector de banda magnética é un dispositivo capaz de ler a informacióngravada nunha banda magnética como as que inclúen as tarxetas de débito oucrédito.

O lector de códigos de barras é un escáner que por medio dun láser le uncódigo de barras e emite o número que contén.

A cámaras dixital permite descargar as súas imaxes no computador para sermanipuladas. Pode ser fotográfica ou de vídeo.

O micrófono é un exemplo clásico de dispositivo de entrada.

2.3.2. Periféricos de saída

O monitor é un dispositivo imprescindible de saída que, mediante unha interface,mostra os resultados do procesamento dunha computadora. Actualmente úsanseos de pantalla de cristal líquido (ou LCD).

Os factores a considerar ao avaliar un monitor son os seguintes:

- Resolución: as dimensións horizontal e vertical expresadas en píxeles (porexemplo, 1366 x 768).

- Tamaño: mídese ao longo da súa diagonal (coloquialmente chamada área devisualización activa).

- Ancho de punto: a distancia entre os centros de dous píxeles adxacentes.Canto menor sexa o ancho de punto, menor granulosidade terá a imaxe. Oancho de punto pode ser o mesmo en sentido vertical e horizontal, ou bendiferente (menos frecuente).

de3520102 19

- Tempo de resposta: o tempo mínimo necesario para cambiar a cor dun píxel ou

o seu brillo.

- Ángulo de visión: indica o ángulo total no que se pode ver a imaxe que emite.

- Soporte de cor: cantidade de cores soportadas. Coloquialmente coñecida comogama de cores.

- Brillo: cantidade de luz emitida desde a pantalla; tamén se coñece comoluminosidade.

- Contraste: relación entre a intensidade máis brillante e a máis escura.

- Aspecto: proporción da anchura e a altura (por exemplo, 4:3, 16:9 e 16:10).

- Portos de entrada: tipos de conexións que permite; por exemplo DVI, VGA ouHDMI.

Unha impresora é un periférico que permite producir unha copia permanente detextos ou gráficos de documentos almacenados en formato electrónico,imprimindo os datos en medios físicos, normalmente en papel ou transparencias,utilizando cartuchos de tinta ou tecnoloxía láser.

Moitas impresoras son usadas como periféricos, e están conectadas aoordenador (xeralmente a través dun porto USB). Outras impresoras, chamadasimpresoras de rede, teñen un interface de rede interno (tipicamente WiFi ouEthernet), e poden servir como un dispositivo de impresión para calquera usuarioda rede. Tamén hai impresoras multifuncionais que ademais das súas funcións deimpresora funcionan como fotocopiadora e escáner.

As características a ter en conta á hora de avaliar unha impresora son:

- A calidade de impresión. Os puntos por polgada (PPP, ou DPI do inglés dotsper inch) é unha unidade de medida para resolucións de impresión. Faireferencia ao número de puntos individuais de tinta que unha impresora podeproducir nun espazo lineal dunha polgada.

- A velocidade de impresión mídese en páxinas por minuto (PPM).

- O prezo dos consumibles (tóner ou cartuchos de tinta).

Os altofalantes utilízanse para escoitar os sons emitidos polo computador, talescomo música, sons de erros, conferencias, etc. Normalmente os altofalantes vanintegrados no computador. Nos ordenadores portátiles, na maioría dos casos, vanintegrados de forma que non se ven. Nos de sobremesa son externos ou estánintegrados no monitor, pero a torre tamén leva un para indicar sons de erros.

de3520102 20

2.3.3. Dispositivos de almacenamento

O disco duro é un dispositivo de almacenamento non volátil, onde na maioría doscasos residen o sistema operativo do ordenador, as aplicacións e os datos dousuario.

Empregan dous tipos de tecnoloxías diferenciadas:

- Os discos duros clásicos baséanse nun sistema de gravación magnéticadixital. Nel atopamos dentro da carcasa unha serie de pratos metálicosamontoados virando a gran velocidade. Sobre estes pratos sitúanse oscabezais encargados de ler ou escribir os impulsos magnéticos. Cada pratoten dúas caras, e é necesaria unha cabeza de lectura/escritura para cadacara.

- Nunha nova xeración están os discos duros de estado sólido (SSD, SolidState Disk), que empregan o mesmo principio das memorias USB.

Disco duro magnético Disco duro de estado sólido

Hai distintos estándares á hora de conectar un disco duro co ordenador:

- IDE/ATA, (Integrated Drive Electronics / AT Attachment), renomeadoposteriormente a PATA (Parallel AT Attachment) para recalcar a súa condiciónde comunicación en paralelo. Hoxe en día se atopa en desuso.

- SCSI, xeralmente usado en servidores.

- SATA (Serial Advanced Technology Attachment), novo estándar de conexiónque utiliza un bus serie para a transmisión de datos, notablemente máis rápidoe eficiente que IDE/PATA. Na actualidade hai tres versións, SATA 1 de ata 1.5Gb/s (150 MB/s), SATA 2 de ata 3.0 Gb/s (300 MB/s) e SATA 3 de ata 6.0GB/s de velocidade de transferencia.

En 1992, os discos duros de 3,5 polgadas aloxaban 250 MB, mentres que 10anos despois superaban os 40 GigaBytes (GB). Na actualidade, xa nosachegamos ao uso cotián de discos duros con máis de 1 TeraByte (TB) ou millónde MegaBytes.

Algunhas das características importantes á hora de avaliar un disco duro son:

- Tempo medio de acceso: tempo medio que tarda a agulla en situarse na pista eo sector desexado.

- Velocidade de rotación: revolucións por minuto dos pratos. A maior velocidadede rotación, menor tempo medio de acceso.

de3520102 21

- Taxa de transferencia: velocidade á que pode transferir a información aoordenador unha vez a agulla estea situada na pista e sector correctos.

Unha memoria USB ou USB flash drive é un pequeno dispositivo dealmacenamento que utiliza memoria flash para gardar a información. Estasmemorias son resistentes as raspaduras e ao po que afectaron ás formas previasde almacenamento portátil, como os disquetes, CD e os DVD. Ademais teñen uncusto baixo: 10€ por 32GB en 2015.

Estas memorias convertéronse no sistema de almacenamento e transportepersoal de datos máis utilizado, desprazando neste uso aos tradicionaisdisquetes, e aos CD.

A memoria flash é unha forma desenvolvida da memoria EEPROM (ROMprogramable e borrable electricamente) que permite que múltiples posicións dememoria sexan escritas ou borradas nunha mesma operación de lectura ouescritura mediante impulsos eléctricos, fronte ás anteriores que só permitenescribir ou borrar unha única cela cada vez. Por iso, flash permite funcionar avelocidades moi superiores cando os sistemas empregan lectura e escritura endiferentes puntos desta memoria ao mesmo tempo.

As memorias flash poden soportar un número finito de ciclos de lectura/escrituraantes de fallar. Cun uso normal, o rango medio é de ao redor de varios millóns deciclos. Con todo as operacións de escrituras serán cada vez máis lentas a medidaque a unidade envelleza. En condicións óptimas, un dispositivo USB pode reterinformación durante uns 10 anos.

As memorias flash implementan o estándar "USB mass storage device class"(clase de dispositivos de almacenamento masivo USB). Isto significa que amaioría dos sistemas operativos modernos poden ler ou escribir nas devanditasunidades sen drivers adicionais.

En lugar de expoñer os complexos detalles técnicos subxacentes, os dispositivosflash exportan unha unidade lóxica de datos estruturada en bloques ao sistemaoperativo anfitrión. O sistema operativo pode usar o sistema de arquivos ou oesquema de direccionamiento de bloques que desexe.

Algúns ordenadores posúen a capacidade de arrincar desde memorias flash, peroesta capacidade depende da BIOS de cada computadora. Ademais, para isto, aunidade debe estar cargada cunha imaxe dun disco de arranque.

A aparición dos discos ópticos (CD, DVD e Blu-ray) provocou unha revoluciónnos sistemas de almacenamento, grazas á enorme cantidade de información quepoden almacenar cun custo relativamente baixo. Todos eles utilizan tecnoloxíaóptica (láser).

O primeiro sistema popular é o disco compacto, CD-ROM, que se introduciu en1982. Contén información que só pode ser lida. Utilízase para información quenon teña que ser modificada (enciclopedias, xogos, software...). Despoisapareceu o CD-R, gravable unha única vez, e o CD-RW, que pode ser gravablevarias veces.

de3520102 22

Una característica básica das unidades de CD-ROM é a velocidade de lectura,que normalmente se expresa como un número seguido dun «x» (40x, 52x,..). Estenúmero indica la velocidade de lectura en múltiplos de 150 Kb/s. Así, unhaunidade de 52x le información a 52 x 150 Kb/s = 6,656 Kb/s, é dicir, a 6,5 MB/s .

Unha regravadora (CD-RW) pode gravar e regravar discos compactos. Ascaracterísticas básicas destas unidades son a velocidade de lectura, de gravacióne de regravación. En discos regravables e normalmente menor que nos discosgravables unha soa vez. As regravadoras que traballan a 8X, 16X, 20X, 24X, etc.,permiten gravar os 650, 700 MB o máis tamaño (ate 900 MB) dun disco compactonuns poucos minutos.

A gravadora plasma os datos sobre o disco quentando selectivamente partes dasuperficie cun láser que contén a cabeza escritora da mesma, formandoprotuberancias (pits) e partes planas (lands). Ao colocar o disco gravado noreprodutor de DVD, un láser de menor potencia ilumina as “pits” e as “lands”, ascales reflicten a luz en forma variable cara a un fotodíodo que converte o sinalluminoso nun sinal eléctrico dixital.

O disco compacto segue sendo o estándar de facto para gravacións de son, aíndaque o seu lugar para outras gravacións multimedia foi substituída en gran medidapolo DVD.

O DVD (acrónimo de Digital Versatile Disc) foi o sucesor do CD e é semellante aiste pero cunha capacidade de almacenamento moi superior. Ofrece moitasposibilidades de gravar e regravar información neles. O láser do CD e do DVDson distintos. Isto fai que as unidades de lectura non sirvan duns para outros.Hoxe en día moitas veces inclúense os dous láser nas unidades lectoras.

A velocidade de lectura dos datos dun DVD exprésase con outro número antes da«x»: 12x, 16x... Pero agora a «x» fai referencia a 1,32 MB/s. Así: 16x = 21,12MB/s.

Existen actualmente DVD gravables con formatos non compatibles entre si:

- DVD-R (unha soa gravación).

- DVD-RW (gravados varias veces) Tamén poden ser dunha ou dobre cara.

- DVD+R (igual que DVD-R pero con mais compatibilidade cos outros formatos).

- DVD+RW (igual que DVD-RW pero coa compatibilidade dos DVD+R).

As capacidades dos DVD van dos 4,7 GB (unha capa) aos 8,5 GB (dobre capa).

Co desenvolvemento da televisión de alta definición, a popularización da bandaancha e o almacenamento dixital de películas, un novo formato desenvolveuse:Blu-ray. A súa capacidade de almacenamento actualmente chega a 50 GB adobre capa e a 25 GB a unha capa. A consola de videoxogos PlayStation 3 podeler discos de ata dobre capa.

O disco Blu-ray fai uso dun raio láser de cor azul cunha lonxitude de onda de 405nanómetros, a diferenza do láser vermello utilizado en lectores de DVD, o cal tenunha lonxitude de onda de 650 nanómetros. Isto, xunto con outros avancestecnolóxicos, permite almacenar substancialmente máis información que o DVDnun disco das mesmas dimensións e aspecto externo.

Existen discos Blu-ray gravables e regravables:

- BD-R (unha soa gravación).

de3520102 23

- BD-RE (gravables varias veces).

Ao igual que no caso dos CD e dos DVD, as velocidades de lectura e escrituraexprésanse cun número e unha letra «x»: 2x, 8x... No caso do Blu-ray, a «x» faireferencia a 4,5 MB/s. Así: 8x = 36 MB/s.