Hardware típico de una computadora personal.

• 1. Monitor
• 2. Placa base
• 3. CPU
• 4. Memoria RAM
• 5. Tarjeta de expansión
• 6. Fuente de alimentación
• 7. Disco óptico
• 8. Disco duro
• 9. Teclado
• 10. Mouse

Hardware (pronunciación AFI: /ˈhɑːdˌwɛə/ ó /ˈhɑɹdˌwɛɚ/) corresponde a todas las partes físicas y tangibles de una computadora, sus componentes eléctricos, electrónicos, electromecánicos y mecánicos;^[1] contrariamente al soporte lógico intangible que es llamado software. El término proviene del inglés^[2] y es definido por la RAE como el “Conjunto de los componentes que integran la parte material de una computadora”.^[3] Sin embargo, el término, aunque es lo más común, no necesariamente se aplica a una computadora tal como se la conoce, así por ejemplo, un robot también posee hardware (y software).^{[4] [5]}

El termino se ha extendido a cualquier sistema que tenga una parte programable (contenida en algún tipo de memoria, no necesariamente eléctrica), para diferenciar esa parte intangible (el programa) de las parte tangible.

Historia del Hardware de computador

La historia del computador electrónico, ha sido dividida en generaciones , cada una suponiendo una mejora en todos los aspectos frente a la anterior. En un principio era muy sencillo establecer cada una, ya que el hardware estaba sufriendo cambios radicales^[6] : los componentes electrónicos esenciales para la electrónica del computador fueron cambiados en las primeras tres generaciones (tubos, transistores, circuitos integrados). Esto supone unos cambios en todas las características físicas, cambios muy visibles. Las ultimas generaciones (después de la tercera) se han establecido de manera un arbitraria porque el cambio ha sido la mejora de un componente de manera gradual, sin cambios abruptos, que aunque haya resultado en cambio muy grande, no permite establecer fechas de ruptura o clasificaciones tan precisas, como las anteriores.

• 1ª generación (1945-1956): Con tubos de vacío. Fueron las primeras maquinas en eliminar componentes electromecánicos (relés) de la parte lógica.
• 2ª generación (1957-1963): Con transistores. Los circuitos logicos eran muy parecidos , pero al implementación era mucho mas pequeña, reduciendo el tamaño de un computador en una gran escala.
• 3ª generación (1964-hoy): Con circuitos Integrados . Esta tecnología permitió integrar cientos de transistores y otros componentes electrónicos en un único circuito integrado conformando una pastilla de circuito integrado hecha de silicio. Las computadoras con el tiempo redujeron su costo y tamaño, incrementándose su capacidad, velocidad y fiabilidad hasta producir maquinas como las que se ven en la actualidad.
• 4ª generación (futuro-lejano futuro): Iniciara en el momento en el que se invente un dispositivo que reemplace los circuitos integrados de silicio.

La aparición del microprocesador supuso un cambio, pero había una continuidad con los equipos que no poseían un dispositivo de esta naturaleza, de hecho, aunque los microprocesadores fueron lanzados al mercado a principios de los años 70, todavía a comienzo de los 80 había computadores como el PDP-11 que eran maquinas que carecían de un microprocesador como tal y eran maquinas vigentes, que llegado un tiempo simplemente, migraron a la tecnología con microprocesador, sin tener cambios muy profundos. Este esquema de clasificación no permite clasificar los adelantos de los ultimos 30 años a menos de que se integren como parte de la tercera generacion, ya que una cuarta generación supondria el reemplazo del microprocesador basado en silicio por otros dispositivo.

Tipos de hardware

Una de las formas de clasificar el Hardware es en dos categorías: por un lado, el básico, que refiere al conjunto de componentes indispensables para otorgar la funcionalidad mínima a una computadora, y por otro lado, el “Hardware complementario”, que, como su nombre indica, es utilizado para realizar funciones específicas (más allá de las básicas) no estrictamente necesarias para el funcionamiento de la computadora.

Microcontrolador Motorola 68HC11 y chips de soporte que podrían constituir el hardware de un equipo electrónico industrial.

Las computadoras son aparatos electrónicos capaces de interpretar y ejecutar instrucciones programadas y almacenadas en su memoria, que consisten básicamente en operaciones aritmético-lógicas y de entrada/salida.^[7] Reciben las entradas (datos), las procesan y almacenan (procesamiento), y finalmente producen salidas (resultados del procesamiento). Todo sistema informático tiene, al menos, componentes y dispositivos hardware dedicados a alguna de las siguientes funciones;^[8] a saber:

1. Entrada: Periféricos de Entrada (E)
2. Salida: Periféricos de salida (S)
3. Entrada/Salida: Periféricos mixtos (E/S)
4. Almacenamiento: Memorias
5. Procesamiento: Unidad Central de Procesamiento o CPU

Desde un punto de vista básico y general, un dispositivo de entrada es el que provee el medio para permitir el ingreso de información, datos y programas (lectura); un dispositivo de salida brinda el medio para registrar la información y datos de salida (escritura); la memoria otorga la capacidad de almacenamiento, temporal o permanente (almacenamiento); y la CPU provee la capacidad de cálculo y procesamiento de la información ingresada (transformación).^[9]

Un periférico mixto es aquél que puede cumplir funciones tanto de entrada como de salida, el ejemplo más típico es el disco rígido (ya que en él se lee y se graba información y datos).

Procesador

Microprocesador de 64 bits doble núcleo, el AMD Athlon 64 X2 3600.

La CPU, siglas en inglés de unidad central de procesamiento, es la componente fundamental del computador encargada de interpretar y ejecutar instrucciones, y procesar datos.^[10] . En los computadores modernos, la función de la CPU la realiza el microprocesador. Este es un circuito integrado que contiene una o varias unidades de proceso.

Un servidor de red o una máquina de cálculo de alto rendimiento (supercomputación), puede tener varios, incluso miles de microprocesadores trabajando simultáneamente o en paralelo (multiprocesamiento); en este caso, todo ese conjunto conforma la CPU.

Las unidades centrales de proceso (CPU) en la forma de un único procesador no sólo están presentes en las computadoras personales (PC), sino también en otros tipos de dispositivos que incorporan una cierta capacidad de proceso o “inteligencia electrónica”; como pueden ser: controladores de procesos industriales , televisores, automóviles, calculadores, aviones, teléfonos móviles, electrodomésticos, juguetes y muchos más.

Placa base formato Mini-ITX (propietario), para computadores pequeños.

El procesador se monta en la llamada placa madre, normalmente sobre un zócalo (Socket de CPU) que permite las conexiones eléctricas entre los circuitos de la tarjeta y el procesador; encima del procesador y ajustado a la tarjeta madre se monta el un disipador de calor que por lo general es de aluminio o en algunos casos especiales de cobre y tiene un ventilador para hacer circular el aire circundante; el disipador es necesario ya que la CPU consume bastante potencia que emite en forma de calor. En algunos casos puede consumir la misma potencia que una lampara incandescente mediana (de 35 a 130 vatios). Por ello incluso suelen traer tanto sensores de temperatura como de revoluciones de sus ventiladores, si por alguna eventualidad la temperatura supera cierto límite, el equipo se apaga automáticamente.

La gran mayoría de los circuitos electrónicos e integrados que componen el hardware del computador van montados en la placa madre.

La placa madre, también conocida como placa base o con el anglicismo “board”,^[11] es un gran circuito impreso que incluye ranuras de expansión (slots), zócalos, conectores, etc. y es el soporte fundamental que aloja y comunica a todos los demás componentes: Procesador, módulos de memoria RAM, tarjetas gráficas, tarjetas de expansión,almacenamiento de memoria, perifericos de entrada y salida. Actualmente muchas de las funciones que realizaban tarjetas “menores” (red, vídeo simple, audio, módem, etc.), ahora se encuentran integradas en el impreso como parte de la misma placa madre; Esto no a excluido la capacidad de instalar otras tarjetas adicionales específicas, tales como capturadoras de vídeo, tarjetas de adquisición de datos.

Memoria RAM

Modulos de RAM instalados

Del inglés Random Access Memory, que significa memoria de acceso aleatorio, un termino con el que se denominó, desde los primeros años de los computadores electrónicos, a la memoria principal. Acceso aleatorio se refiere a la cualidad de acceder cualquier posición de memoria con el mismo tiempo de respuesta, a diferencia de las memorias de acceso secuencial que se caracterizan por presentar tiempos de acceso desiguales para diferentes posiciones (por ejemplo las unidades de cinta, discos duros).

Normalmente por RAM se hace referencia a los módulos de memoria utilizados en una computadora, en estos están instalados varios circuitos integrados de memoria DRAM que sirven como espacio de trabajo para el procesador.Una copia de los programas y documentos de usuario almacenados en el disco duro son cargados en la memoria RAM en donde son leídos por el procesador, ejecutados y modificados. El primer programa en cargarse en la memoria RAM es el sistema operativo.Las copias de programa, documentos y la sesión del sistema operativo están almacenadas en una memoria volátil, es decir se borra en caso de que la memoria no tenga alimentación eléctrica.

Módulo de memoria RAM

Esta es la presentación comercial de memoria principal para la mayoría de computadores modernos(computador personal, Servidor), es otra tarjeta de circuito impreso al igual que la placa base y tiene soldados circuitos integrados de memoria por una o ambas caras, además de otros elementos como resistencias y condensadores. Tiene una serie de contactos metálicos(con una recubrimiento de oro) que le permiten hacer conexión eléctrica con el bus de memoria del controlador de memoria en la placa base. Sus dimensiones y características eléctricas y físicas son estándar y modulares, es decir , existe una amplia gama de módulos intercambiables. Los integrados de memoria son del tipo DRAM, una memoria llamada dinámica en la cual las posiciones de memoria son muy simples (un un transistor y un condensador), pero tienden a borrarse por lo cual hay que refrescarlas, es decir hay que leerlas y volverlas a escribir con el valor original periódicamente. Este defecto se se elimina con el uso de circuitos de refresco, que aunque aumentan la complejidad del integrado, no llegan a igualar la complejidad y el tamaño que puede tener las memorias estáticas SRAM. Entonces se pueden construir memorias DRAM de tamaños capacidades (algunos cientos de Megabytes) a un costo relativamente bajo y con integrados pequeños. Las posiciones de memoria o celdas, están organizadas en matrices y almacenan cada una un bite. Para acceder a ellas se han ideado varios métodos y protocolos cada uno mejorado con el objetivo de acceder a las celdas requeridas de la manera mas veloz posible.

Mostrario de memorias DDR3

Las tecnologías de memoria se basan principalmente en nuevos direccionamiento de posiciones de memoria y en los últimos años se impuso el formato SDRAM o RAM dinamica sincronica, es decir un direccionamiento basado en una o varias señales de reloj provenientes del bus de memoria.

Entre las tecnologías recientes para integrados de memoria DRAM usados en los módulos RAM se encuentran:

• SDR SDRAM Memoria con un ciclo sencillo de acceso por ciclo de reloj. Actualmente en desuso, fue popular en la equipos basados en el Pentium III y los primeros Pentium 4
• DDR SDRAM Memoria con un ciclo doble y acceso anticipado a dos posiciones de memoria consecutivas. Fue popular en equipos basados en los procesadores Pentium 4 y Athlon 64.
• DDR2 SDRAM Memoria con un ciclo doble y acceso anticipado a cuatro posiciones de memoria consecutivas. Es la memoria mas usada actualmente.
• DDR3 SDRAM Memoria con un ciclo doble y acceso anticipado a ocho posiciones de memoria consecutivas. Es un tipo de memoria en auge, pero por su costo solo es utilizada en equipos de gama alta.

Los módulos pueden fabricarse de diversas maneras y de hecho cada fabricante en una época lo hizo así, pero desde hace 20 años se impusieron los estándares JEDEC que establecen las características eléctricas de los módulos y las físicas, como las dimensiones del circuito impreso. Los estándares usados actualmente son :

• DIMM Con presentaciones de 168 pines (usadas con SDR y otras tecnologías antiguas), 184 pines (usadas con DDR y el obsoleto RIMM) y 240 (para las tecnologías de memoria DDR2 y DDR3).
• SO-DIMM Para computadores portátiles, es una miniaturizacion de la version DIMM en cada tecnologia. Existen de 144 pines (usadas con SDR), 200 pines (usadas con DDR y DDR2) y 240 pines (para DDR3).

Hardware Gráfico

El hardware gráfico lo constituyen básicamente las tarjetas de video que actualmente poseen su propia memoria y Unidad de Procesamiento, llamada unidad de procesamiento gráfico (o GPU, siglas en inglés de Graphics Processing Unit). El objetivo básico de la GPU es realizar exclusivamente procesamiento gráfico, ^[12] liberando al procesador de esa costosa tarea (en tiempo) para que pueda así efectuar otras funciones. Antes de las tarjetas de video con aceleración, el procesador era el encargado de construir la imagen mientras la sección de video (tarjeta o de la placa base) era simplemente un traductor de las señales binarias a señales requeridas por el monitor;buena parte de la memoria principal de la computadora también era utilizada para estos fines.

La Ley de Moore establece que cada 18 a 24 meses el número de transistores en un circuito integrado se logra duplicar; en el caso de los GPU esta tendencia es bastante más notable, duplicando o aún más lo indicado en la ley de Moore.^[13]

Desde los años 90, la evolución en el procesamiento gráfico ha tenido un crecimiento vertiginoso; las actuales animaciones por computadoras y los videojuegos eran impensables veinte años atrás.

Periféricos

Se entiende por periférico a las unidades o dispositivos que permiten a la computadora comunicarse con el exterior, esto es, tanto ingresar como exteriorizar información y datos.^[8] Los sistemas de almacenamiento secundario o masivo también son considerados periféricos. Los periféricos son todos aquellos dispositivos que no pertenecen al núcleo de proceso, la CPU y la memoria principal, y permiten realizar las operaciones llamadas de entrada/salida (E/S).^[9]

Aunque son estrictamente considerados “accesorios” o no esenciales, muchos de ellos son fundamentales para el funcionamiento adecuado de la computadora moderna; por ejemplo, el teclado, el disco duro y el monitor son elementos imprescindibles; pero no lo son un scanner o un plotter. Para ilustrar este punto, en los años 80, muchas de los primeras computadoras personales no utilizaban disco duro ni mouse (o ratón), sólo una o dos disqueteras, el teclado y el monitor.

Periféricos de entrada (E)

Teclado para PC inalámbrico.

Ratón (Mouse) común alámbrico.

En esta categoría están aquellos que permiten el ingreso de información, en general desde alguna fuente externa o por parte del usuario. Los dispositivos de entrada proveen el medio fundamental de comunicar a la computadora (más propiamente al procesador) información de ingreso de alguna fuente, local o remota. También permiten cumplir la esencial tarea de leer o cargar las aplicaciones o programas informáticos, los que a su vez permiten poner en función a la computadora (sistema operativo) y realizar las más diversas tareas.^[9]

Entre los periféricos de entrada se puede mencionar: ^[8] teclado, mouse o ratón, escáner, micrófono, cámara web , lectores ópticos de código de barras, Joystick, lectora de CD o DVD (sólo lectoras), placas de adquisición/conversión de datos, etc.

Pueden considerarse como imprescindibles para el funcionamiento al teclado, mouse y algún tipo de lectora de discos; ya que sólo con ellos el hardware puede ponerse operativo. Los otros son bastante accesorios, aunque en la actualidad pueden resultar de tanta utilidad que son considerados parte esencial de todo el sistema.

Periféricos de salida (S)

Impresora de inyección de tinta.

Son aquellos que permiten emitir o dar salida a la información resultante de las operaciones realizadas por la CPU (procesamiento).

Los dispositivos de salida aportan el medio fundamental para exteriorizar y comunicar información y datos procesados; ya sea al usuario o bien a otra fuente externa, local o remota.^[9]

Los dispositivos más comunes de este grupo son los monitores clásicos (no de pantalla táctil), las impresoras, y los altavoces ^[8] .

Periféricos mixtos (E/S)

Piezas de un Disco rígido.

Son aquellos dispositivos que pueden operar de ambas formas, como entrada o como salida^[9] . Típicamente, se puede mencionar como periféricos de Entrada/Salida a: discos rígidos, disquetes, unidades de cinta magnética, lecto-grabadoras de CD/DVD, discos ZIP, etc. También entran en este rango, con sutil diferencia, otras unidades, tales como: Memoria flash, tarjetas de red, módems, placas de captura/salida de vídeo, etc. ^[8]

Si bien, puede ponerse al pendrive o Memoria flash o Memoria USB en la categoría de memorias, normalmente se las utiliza como dispositivos de almacenamiento masivo; y éstos son todos de categoría E/S.^[14]

Los dispositivos de almacenamiento masivo^[8] también son conocidos como “Memorias Secundarias o Auxiliares”. Entre ellos, sin duda, el disco duro ocupa un lugar especial, ya que es el de mayor importancia en la actualidad, en él se aloja el sistema operativo, todas las aplicaciones, utilitarios, etc. que utiliza el usuario; además de tener la suficiente capacidad para albergar información y datos en grandes volúmenes por tiempo prácticamente indefinido. Servidores Web, de correo y de redes con bases de datos utilizan discos rígidos de grandes capacidades y con una tecnología que les permite trabajar a altas velocidades.

La Pantalla táctil (no el monitor clásico) es un dispositivo que se considera mixto, ya que además de mostrar información y datos (salida) puede actuar como un dispositivo de entrada de datos (reemplazando, por ejemplo, las funciones del mouse).

También están dentro de esta cetegoría las fotocopiadoras y las impresoras multifunción, pues ambos periféricos pueden escanear, imprimir o fotocopiar.

Referencias

Bibliografía

• Martín-Pozuelo, José María Martín (2001). Hardware microinformático : viaje a las profundidades del PC. México, D.F.: Alfaomega, 431 p. : il.. ISBN 970-15-0599-9.

• Sánchez Serantes, Verónica (2001). La PC por dentro : todo sobre hardware y guía práctica para comprar su computadora. México, D.F.: MP, 142p. : il.. ISBN 968-5347-21-2.

• Dembowski, Klaus (2000). Hardware : información sobre la totalidad del hardware, de rápido acceso. Barcelona: Marcombo, 956 p. : il.. ISBN 84-267-1263-0.

• Hennessy, John L.; Patterson, David A. (1995). Organización y diseño de computadores : la interfaz hardware/software, traducción al español por Juan Manuel Sánchez, revisión técnica Antonio Vaquero., 2a. ed., Madrid – Buenos Aires: McGraw-Hill, 756 p. : il.. ISBN 84-481-1829-4.

• Stokes, John M. (December de 2006). Introduction to Microprocessors and Computer Architecture (en inglés). No Starch Press, 320p.. ISBN 9781593271046.

Historia

• Historia de la computación
• Historia del hardware de computador

Arquitecturas y Tecnologías

• Arquitectura de computadores
• microprocesador
• Placa base
• Supercomputadora
• Computadora central
• Minicomputadora
• Microcomputadora
• Workstation
• Estación de trabajo
• Computadora de escritorio
• Computador personal
• Computadora doméstica
• Computadora portátil
• microcontroladores
• Robótica
• Domótica
• DSP
• VLSI: tecnología de integración a gran escala en Circuitos Integrados (chips).

Tipos

• Hardware libre
• Hardware abierto
• Lista de hardware básico

Dispositivos, accesorios, periféricos

• Fax-Módem
• Tarjeta gráfica
• Tarjeta de red
• Hub
• Switch
• Router
• Tarjeta Wireless
• Tarjeta Bluetooth
• Controladores de puertos (serie, paralelo, infrarrojo, etc.)
• Hub USB
• Impresoras
• Monitores
• Teclados
• Plotter

Enlaces externos

• Commons
• Wikimedia Commons alberga contenido multimedia sobre Hardware.
• Cientos de artículos sobre el Hardware (en inglés)
• Artículo sobre el Hardware de un PC
• Hardware gráfico – JEITICS 2005 – Primeras Jornadas de Educación en Informática y TICS en Argentina
• IEEE Computational Intelligence Society
• Concepto de computadora
• Historia de las Computadoras
• Historia del disco duro
• Primer disco duro de la historia
• en.wiktionary.org/wiki/hardware (en inglés).

Fuente:

http://es.wikipedia.org/wiki/Hardware