¿Qué es hardware ?

La definición más simple de lo que es un hardware, es que todo lo físico que podemos ver en una computadora, es considerado como hardware. Todo lo que usted puede llegar a tocar de una computadora, es el hardware. O sea, el monitor, el teclado, el mouse, la impresora, etc. Cada uno de estos elementos por separados, no son nada. Pero al unirlos de manera conjunta, para formar una computadora, pasan a ser parte del hardware de nuestro terminal computacional.

Dentro de todo hardware, existe una categorización específica. Categorías que siempre van a ser cinco. La primera de procesamiento, la segunda de entrada, la tercera de salida, la cuarta de almacenamiento y la quinta de comunicación.

En la primera categoría, podemos destacar la unidad central de procesamiento (CPU) cuyo corazón es un microprocesador de silicio, conformado por una unidad aritmético-lógica, la cual realiza todos los cálculos y toma de decisiones. Por otra parte, tenemos la memoria del computador o RAM.

En la segunda categoría, tenemos al teclado, por ejemplo. Medio por el cual, podemos ejecutar todos los programas inherentes a Office, por colocar un caso. El teclado es uno de los medios por los cuales, el ser humano se puede comunicar con la computadora. De es manera, ordenarle que ejecute ciertos programas, bajo la voluntad del primero. Y como no, el segundo dispositivo de entrada, es el mouse. Con el cual se cierra el círculo, de las maneras en que el ser humano, puede ordenar a una computadora que ejecute lo que él desee.

La tercera categoría se refiere al monitor y la impresora. Medios por los cuales, la computadora se entiende con el ser humano.

En la cuarta categoría, podemos señalar al disco duro, parte fundamental de toda memoria de computador. Sin éste, sería imposible trabajar en un computador. Ya que no tendríamos donde guardar tanta información y tenerla al mismo tiempo, en constante disposición. Hay que pensar, que un disco duro, llega a tener 40gigabytes de almacenamiento. Nada se le compara. Por otra parte, tenemos al CD-ROM, donde la estrella es el disco compacto. El cual puede llegar a almacenar hasta 700 megabytes. Por último, los discos flexibles, los cuales, a diferencia de los discos duros, poseen una capacidad muy limitada de almacenamiento. Aparte que hay que tener mucho cuidado con ellos, ya que es muy fácil que se estropeen con el calor, campos magnéticos, etc.

Por último, tenemos a la quinta categoría. Donde se destacan tanto el módem y la tarjeta de red. El primero nos sirve para conectarnos a Internet. Sin éste dispositivo y sus similares, no tendríamos acceso alguno al ciberespacio. Y, con respecto a la tarjeta de red, es ésta la que facilita y permite crear las redes de área local (LAN).

Historia

La clasificación evolutiva del hardware del computador electrónico, está dividida en generaciones, donde cada una supone un cambio tecnológico muy notable. El origen de las primeras es sencillo de establecer, ya que en ellas el hardware fue sufriendo cambios radicales. 5 Los componentes esenciales que constituyen la electrónica del computador fueron totalmente reemplazados en las primeras tres generaciones, originando cambios que resultaron trascendentales. En las últimas décadas es más difícil distinguir las nuevas generaciones, ya que los cambios han sido graduales y existe cierta continuidad en las tecnologías usadas. En principio, se pueden distinguir:

1ª Generación (1945-1956): Electrónica implementada con tubos de vacío. Fueron las primeras máquinas que desplazaron los componentes electromecánicos (relés).

2ª Generación (1957-1963): Electrónica desarrollada con transistores. La lógica discreta era muy parecida a la anterior, pero la implementación resultó mucho más pequeña, reduciendo, entre otros factores, el tamaño de un computador en notable escala.

3ª Generación (1964-hoy): Electrónica basada en circuitos Integrados . Esta tecnología permitió integrar cientos de transistores y otros componentes electrónicos en un único circuito integrado conformando una pastilla de silicio. Las computadoras redujeron así considerablemente su costo, consumo y tamaño, incrementándose su capacidad, velocidad y fiabilidad, hasta producir máquinas como las que existen en la actualidad.

4ª Generación (futuro): Probablemente se originará cuando los circuitos de silicio, integrados a alta escala, sean reemplazados por un nuevo tipo de material o tecnología. 6



La aparición del microprocesador marca un hito de relevancia, y para muchos autores constituye el inicio de la cuarta generación.7 A diferencia de los cambios tecnológicos anteriores, su invención no supuso la desaparición radical de los computadores que no lo utilizaban. Así, aunque el microprocesador 4004 fue lanzado al mercado en 1971, todavía a comienzo de los 80's había computadores, como el PDP-11/44,8 con lógica carente de microprocesador que continuaban exitosamente en el mercado; es decir, en este caso el desplazamiento ha sido muy gradual.
Otro hito tecnológico usado con frecuencia para definir el inicio de la cuarta generación es la aparición de los circuitos integrados VLSI (Very Large Scale Integration), a principios de los ochenta. Al igual que el microprocesador no supuso el cambio inmediato y la rápida desaparición de los computadores basados en circuitos integrados en más bajas escalas de integración. Muchos equipos implementados con tecnologías VLSI y MSI (Medium Scale Integration) aun coexistían exitosamente hasta bien entrados los 90.

Memoria RAM

Desde el usuario más avanzado al principiante, todos aquellos que poseen una PC son conscientes de la gran importancia que tiene la Memoria RAM para el funcionamiento del equipo, ya que sin ella es imposible iniciar el arranque de nuestra computadora.

Cuando adquirimos una PC sabemos que junto con el procesador es de vital importancia elegir la cantidad de Memoria RAM que tendrá nuestro equipo para lograr alcanzar la velocidad deseada en el procesamiento de datos.

La denominada Random Acces Memory (RAM), o Memoria de Acceso Aleatorio, es utilizada por el sistema para procesar toda la información que pasa por nuestra PC, por lo cual todos los programas necesitan de ella para ejecutarse.

En la práctica podemos comprobar que a mayor cantidad de Memoria RAM más rápido será el procesamiento de los datos, y por ende nuestros trabajos se realizarán con mayor velocidad. No obstante, la Memoria RAM debe estar acompañada de una motherboard adecuada, un procesador veloz y un disco rígido de buena capacidad y velocidad.

La cantidad de Mb o Gb que posee la Memoria RAM de nuestra PC es fundamental para las exigencias que deseemos pedirle a nuestro equipo, por ello inclusive para procesos grandes de video, como el uso de videojuegos de última generación, edición de video, y demás, en general los usuarios suman a la Memoria RAM las famosas placas de video.

La RAM, que básicamente es una pieza de hardware que se inserta en los zócalos que la motherboard trae incluido para ello, funciona almacenando las instrucciones que deberá ejecutar el microprocesador a cada instante. De ahí la importancia de su velocidad.

Es decir que el procesador trabaja sobre la Memoria RAM como si fuera una especie de borrador automático, que le permite desenvolverse con mayor libertad y rapidez.

Asimismo, la RAM se encarga de guardar las instrucciones que son utilizadas para los distintos dispositivos que tenemos incorporados a nuestra computadora, como así también las instrucciones para hacer funcionar las diferentes aplicaciones instaladas.

Unidad central de procesamiento

Es un circuito microscópico que interpreta y ejecuta instrucciones. El CPU se ocupa del control y el proceso de datos en las computadoras. Generalmente, el CPU es un microprocesador fabricado en un chip, un único trozo de silicio que contiene millones de componentes electrónicos. El microprocesador del CPU está formado por una unidad aritmético-lógica que realiza cálculos y comparaciones, y toma decisiones lógicas (determina si una afirmación es cierta o falsa mediante las reglas del álgebra de Boole); por una serie de registros donde se almacena información temporalmente, y por una unidad de control que interpreta y ejecuta las instrucciones. Para aceptar órdenes del usuario, acceder a los datos y presentar los resultados, el CPU se comunica a través de un conjunto de circuitos o conexiones llamado bus. El bus conecta el CPU a los dispositivos de almacenamiento (por ejemplo, un disco duro), los dispositivos de entrada (por ejemplo, un teclado o un mouse) y los dispositivos de salida (por ejemplo, un monitor o una impresora).

Memoria RAM dinámica

La memoria RAM dinámica es el tipo de memoria mas común utilizado hoy en día. En el interior de cada chip de RAM dinámica se encuentra un bit de información que está compuesto de dos partes: un transistor y un capacitador. Son, por supuesto, transistores y capacitadotes extremadamente pequeños por lo que millones de ellos pueden caber en un solo chip de memoria. El capacitador mantiene el bit de información (un 0 o un 1). El transistor actúa como un conmutador que permite a los circuitos del chip leer el capacitador o cambiar su estado.

Podemos ver un capacitador, como un cubo que es capaz de almacenar electrones. Para almacenar un 1 en memoria, el cubo es llenado con electrones. Para almacenar ceros, el cubo es vaciado. El problema con el cubo del capacitador es que tiene una fuga. En cuestión de milisegundos un cubo entero se vacia. Por ello, para que la memoria dinámica funcione, la CPU o el controlador de memoria tienen que entrar en escena y recargar todos los capacitadores que contienen unos antes de que se descarguen (vacíen). Para hacer esto, el controlador lee la memoria y la vuelve a escribir. Esta operación de refresco ocurre automáticamente miles de veces por segundo.

La operación de refresco es de donde la RAM dinámica coge su nombre. Este tipo de RAM memory tiene que ser dinámicamente refrescado todo el tiempo o si no olvida que es lo que contiene. El inconveniente de este continuado refresco, es que consume tiempo y ralentiza la memoria.

Periféricos

"Se denomina "periférico" a cualquier equipo electrónico susceptible de ser conectado a un ordenador mediante una de sus interfaces de entrada/salida (puerto serial, puerto paralelo, bus USB, bus FireWire, interfaz SCSI, etc.), la mayoría de las veces a través de un conector. De manera que puede considerarse a los periféricos como componentes externos del ordenador.

En general, los equipos de periferia se agrupan bajo las siguientes categorías:

• periféricos de visualización: periféricos de salida que ofrece al usuario una representación visual, por ej., el monitor;
• periféricos de almacenamiento: periféricos de entrada/salida, que pueden almacenar información en forma permanente (disco duro, CD-ROM, DVD-ROM, etc.);
• periféricos de captura: permite al ordenador recibir información específica, por ej., información de video, denominada captura de video, o imágenes escaneadas (escáner);
• periféricos de entrada: periféricos que pueden únicamente de enviar información al ordenador, por ej., dispositivos señaladores (ratón) o el teclado.

Dispositivos de entrada de información (E)

De esta categoría son 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 para transferir hacia la computadora (más propiamente al procesador) información desde alguna fuente, sea local o remota. También permiten cumplir la esencial tarea de leer y cargar en memoria el sistema operativo y las aplicaciones o programas informáticos, los que a su vez ponen operativa la computadora y hacen posible realizar las más diversas tareas.

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

Pueden considerarse como imprescindibles para el funcionamiento, (de manera como hoy se concibe la informática) al teclado, al ratón y algún dispositivo lector de discos; ya que tan sólo con ellos el hardware puede ponerse operativo para un usuario. Los otros son más bien accesorios, aunque en la actualidad pueden resultar de tanta necesidad que son considerados parte esencial de todo el sistema.

Dispositivos de salida de información (S)

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 la información y datos procesados; ya sea al usuario o bien a otra fuente externa, local o remota.

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

Entre los periféricos de salida puede considerarse como imprescindible para el funcionamiento del sistema, al monitor. Otros, aunque accesorios, son sumamente necesarios para un usuario que opere un computador moderno.

Dispositivos mixtos (E/S de información)

Son aquellos dispositivos que pueden operar de ambas formas: tanto de entrada como de salida. Típicamente, se puede mencionar como periféricos mixtos o 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: Tarjetas de Memoria flash o unidad de estado sólido, tarjetas de red, módems, tarjetas de captura/salida de vídeo, etc.

Si bien se puede clasificar al pendrive (lápiz de memoria), memoria flash o memoria USB o unidades de estado sólido en la categoría de memorias, normalmente se los utiliza como dispositivos de almacenamiento masivo; siendo todos de categoría Entrada/Salida.

Los dispositivos de almacenamiento masivo¹⁰ 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 el que 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. Los servidores Web, de correo electrónico y de redes con bases de datos, utilizan discos rígidos de grandes capacidades y con una tecnología que les permite trabajar a altas velocidades como SCSI incluyendo también, normalmente, capacidad de redundancia de datos RAID; incluso utilizan tecnologías híbridas: disco rígido y unidad de estado sólido, lo que incrementa notablemente su eficiencia. Las interfaces actuales más usadas en discos duros son: IDE, SATA, SCSI y SAS; y en las unidades de estado sólido son SATA y PCI-Express ya que necesitan grandes anchos de banda.

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, reemplazando, por ejemplo, a algunas funciones del ratón o del teclado.

Hardware gráfico

El hardware gráfico lo constituyen básicamente las tarjetas gráficas. Dichos componentes disponen de su propia memoria y unidad de procesamiento, esta última llamada unidad de procesamiento gráfico (o GPU, siglas en inglés de Graphics Processing Unit). El objetivo básico de la GPU es realizar los cálculos asociados a operaciones gráficas, fundamentalmente en coma flotante, ¹⁶ liberando así al procesador principal (CPU) de esa costosa tarea (en tiempo) para que éste pueda efectuar otras funciones en forma más eficiente. Antes de esas tarjetas de vídeo con aceleradores por hardware, era el procesador principal el encargado de construir la imagen mientras la sección de vídeo (sea tarjeta o de la placa base) era simplemente un traductor de las señales binarias a las señales requeridas por el monitor; y buena parte de la memoria principal (RAM) de la computadora también era utilizada para estos fines.

Dentro de ésta categoría no se deben omitir los sistemas gráficos integrados (IGP), presentes mayoritariamente en equipos portátiles o en equipos prefabricados (OEM), los cuales generalmente, a diferencia de las tarjetas gráficas, no disponen de una memoria dedicada, utilizando para su función la memoria principal del sistema. La tendencia en los últimos años es integrar los sistemas gráficos dentro del propio procesador central. Los procesadores gráficos integrados (IGP) generalmente son de un rendimiento y consumo notablemente más bajo que las GPU de las tarjetas gráficas dedicadas, no obstante, son más que suficiente para cubrir las necesidades de la mayoría de los usuarios de un PC.

Actualmente se están empezando a utilizar las tarjetas gráficas con propósitos no exclusivamente gráficos, ya que en potencia de cálculo la GPU es superior, más rápida y eficiente que el procesador para operaciones en coma flotante, por ello se está tratando de aprovecharla para propósitos generales, al concepto, relativamente reciente, se le denomina GPGPU (General-Purpose Computing on Graphics Processing Units).

La Ley de Moore establece que cada 18 a 24 meses la cantidad de transistores que puede contener 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.¹⁷

Desde la década de 1990, la evolución en el procesamiento gráfico ha tenido un crecimiento vertiginoso; las actuales animaciones por computadoras y videojuegos eran impensables veinte años atrás.