Hardware corresponde a todas las partes físicas y tangibles[] de una computadora: sus componentes eléctricos, electrónicos, electromecánicos y mecánicos; sus cables, gabinetes o cajas, periféricos de todo tipo y cualquier otro elemento físico involucrado; contrariamente al soporte lógico e intangible que es llamado software. El término es propio del idioma inglés (literalmente traducido: partes duras), su traducción al español no tiene un significado acorde, por tal motivo se la ha adoptado tal cual es y suena; la Real Academia Española lo define como «Conjunto de los componentes que integran la parte material de una computadora». 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).
La historia del hardware del computador se puede clasificar en cuatro generaciones, cada una caracterizada por un cambio tecnológico de importancia. Este hardware se puede clasificar en: básico, el estrictamente necesario para el funcionamiento normal del equipo, y el complementario, el que realiza funciones específicas.
Un sistema informático se compone de una unidad central de procesamiento (CPU), encargada de procesar los datos, uno o varios periféricos de entrada, los que permiten el ingreso de la información y uno o varios periféricos de salida, los que posibilitan dar salida (normalmente en forma visual o auditiva) a los datos procesados.
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 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 tecnología.
La aparición del microprocesador marca un hito de relevancia, y para muchos autores constituye el inicio de la cuarta generación. 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, 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.
- Tipos de hardware
Una de las formas de clasificar el Hardware es en dos categorías: por un lado, el "básico", que abarca el conjunto de componentes indispensables necesarios para otorgar la funcionalidad mínima a una computadora, y por otro lado, el "Hardware complementario", que, como su nombre lo indica, es el utilizado para realizar funciones específicas (más allá de las básicas), no estrictamente necesarias para el funcionamiento de la computadora.
Así es que: Un medio de entrada de datos, la unidad de procesamiento (C.P.U.), la memoria RAM, un medio de salida de datos y un medio de almacenamiento constituyen el "hardware básico".
Los medios de entrada y salida de datos estrictamente indispensables dependen de la aplicación: desde el punto de vista de un usuario común, se debería disponer, al menos, de un teclado y un monitor para entrada y salida de información, respectivamente; pero ello no implica que no pueda haber una computadora (por ejemplo controlando un proceso) en la que no sea necesario teclado ni monitor, bien puede ingresar información y sacar sus datos procesados, por ejemplo, a través de una placa de adquisición/salida de datos.
Las computadoras son aparatos electrónicos capaces de interpretar y ejecutar instrucciones programadas y almacenadas en su memoria, ellas consisten básicamente en operaciones aritmético-lógicas y de entrada/salida. Se reciben las entradas (datos), se las procesa y almacena (procesamiento), y finalmente se producen las salidas (resultados del procesamiento). Por ende todo sistema informático tiene, al menos, componentes y dispositivos hardware dedicados a alguna de las funciones antedichas; a saber:
- Procesamiento: Unidad Central de Proceso o CPU
- Almacenamiento: Memorias
- Entrada: Periféricos de Entrada (E)
- Salida: Periféricos de salida (S)
- Entrada/Salida: Periféricos mixtos (E/S)
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).[12]
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).
- Unidad central de procesamiento
La CPU, siglas en inglés de Unidad Central de Procesamiento, es la componente fundamental del computador, encargada de interpretar y ejecutar instrucciones y de procesar datos.[13] En los computadores modernos, la función de la CPU la realiza uno o más microprocesadores. Se conoce como microprocesador a un CPU que es manufacturado como un único circuito integrado.
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 de la máquina.
Las unidades centrales de proceso (CPU) en la forma de un único microprocesador 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. Actualmente los fabricantes más populares de microprocesadores son Intel y AMD.
El microprocesador se monta en la llamada placa madre, sobre él un zócalo conocido como zócalo de CPU, que permite además las conexiones eléctricas entre los circuitos de la placa y el procesador. Sobre el procesador y ajustado a la tarjeta madre se fija un disipador de calor, que por lo general es de aluminio, en algunos casos de cobre; éste es indispensable en los microprocesadores que consumen bastante energía, la cual, en gran parte, es emitida en forma de calor: En algunos casos pueden consumir tanta energía como una lámpara incandescente (de 40 a 130 vatios).
Adicionalmente, sobre el disipador se acopla un ventilador, que está destinado a forzar la circulación de aire para extraer más rápidamente el calor emitido por el disipador. Complementariamente, para evitar daños por efectos térmicos, también se suelen instalar sensores de temperatura del microprocesador y sensores de revoluciones del ventilador.
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,[14] es un gran circuito impreso sobre el que se suelda el chipset, las ranuras de expansión (slots), los zócalos, conectores, diversos integrados, etc. Es el soporte fundamental que aloja y comunica a todos los demás componentes por medio de: Procesador, módulos de memoria RAM, tarjetas gráficas, tarjetas de expansión, periféricos de entrada y salida. Para comunicar esos componentes, la placa base posee una serie de buses con los cuales se trasmiten los datos dentro y hacia afuera del sistema.
La tendencia de integración ha hecho que la placa base se convierta en un elemento que incluye también la mayoría de las funciones básicas (vídeo, audio, red, puertos de varios tipos), funciones que antes se realizaban con tarjetas de expansión. Aunque ello no excluye la capacidad de instalar otras tarjetas adicionales específicas, tales como capturadoras de vídeo, tarjetas de adquisición de datos, etc.
- Memoria RAM
Del inglés Random Access Memory, literalmente significa "memoria de acceso aleatorio". El término tiene relación con la característica de presentar iguales tiempos de acceso a cualquiera de sus posiciones (ya sea para lectura o para escritura). Esta particularidad también se conoce como "acceso directo".
La RAM es la memoria utilizada en una computadora para el almacenamiento transitorio y de trabajo (no masivo). En la RAM se almacena temporalmente la información, datos y programas que la Unidad de Procesamiento (CPU) lee, procesa y ejecuta. La memoria RAM es conocida como Memoria principal de la computadora, también como "Central o de Trabajo"; [15] a diferencia de las llamadas memorias auxiliares y de almacenamiento masivo (como discos duros, cintas magnéticas u otras memorias).
Las memorias RAM son, comúnmente, volátiles; lo cual significa que pierden rápidamente su contenido al interrumpir su alimentación eléctrica.
Las más comunes y utilizadas como memoria central son "dinámicas" (DRAM), lo cual significa que tienden a perder sus datos almacenados en breve tiempo (por descarga, aún estando con alimentación eléctrica), por ello necesitan un circuito electrónico específico que se encarga de proveerle el llamado "refresco" (de energía) para mantener su información.
La memoria RAM de un computador se provee de fábrica e instala en lo que se conoce como “módulos”. Ellos albergan varios circuitos integrados de memoria DRAM que, conjuntamente, conforman toda la memoria principal.
- Memoria RAM dinámica
Es la presentación más común en computadores modernos (computador personal, servidor); son tarjetas de circuito impreso que tienen soldados circuitos integrados de memoria por una o ambas caras, además de otros elementos, tales como resistencias y capacitores. Esta tarjeta posee una serie de contactos metálicos (con un recubrimiento de oro) que permite hacer la conexión eléctrica con el bus de memoria del controlador de memoria en la placa base.
Los integrados son de tipo DRAM, memoria denominada "dinámica", en la cual las celdas de memoria son muy sencillas (un transistor y un condensador), permitiendo la fabricación de memorias con gran capacidad (algunos cientos de Megabytes) a un costo relativamente bajo. Las posiciones de memoria o celdas, están organizadas en matrices y almacenan cada una un bit. 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 más veloz posible.
- Memorias RAM especiales
Hay memorias RAM con características que las hacen particulares, y que normalmente no se utilizan como memoria central de la computadora; entre ellas se puede mencionar:
- SRAM: Siglas de Static Random Access Memory. Es un tipo de memoria más rápida que la DRAM (Dynamic RAM). El término "estática" se deriva del hecho que no necesita el refresco de sus datos. La RAM estática no necesita circuito de refresco, pero ocupa más espacio y utiliza más energía que la DRAM. Este tipo de memoria, debido a su alta velocidad, es usada como memoria caché.
- NVRAM: Siglas de Non-Volatile Random Access Memory. Memoria RAM no volátil (mantiene la información en ausencia de alimentación eléctrica). Hoy en día, la mayoría de memorias NVRAM son memorias flash, muy usadas para teléfonos móviles y reproductores portátiles de MP3.
- VRAM: Siglas de Video Random Access Memory. Es un tipo de memoria RAM que se utiliza en las tarjetas gráficas del computador. La característica particular de esta clase de memoria es que es accesible de forma simultánea por dos dispositivos. Así, es posible que la CPU grabe información en ella, al tiempo que se leen los datos que serán visualizados en el Monitor de computadora.
- Hardware gráfico
El hardware gráfico lo constituyen básicamente las tarjetas de video. Actualmente poseen 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 exclusivamente procesamiento gráfico, [17] liberando al procesador principal (CPU) de esa costosa tarea (en tiempo) para que pueda así efectuar otras funciones más eficientemente. Antes de esas tarjetas de video con aceleradores, era el procesador principal el encargado de construir la imagen mientras la sección de video (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.
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.[18]
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.
- Tipos
- Hardware de Red
Hardware de red normalmente se refiere a los equipos que facilitan el uso de una red informática. Típicamente, esto incluye enrutadores, switches, hubs, gateways, puntos de acceso, tarjetas de interfaz de red, cables de redes, puentes de red, módems, adaptadores RDSI, firewalls y otros hardwares relacionados.[1]
El tipo más común de hardware de red hoy en día son los adaptadores Ethernet, ayudados en gran medida por su inclusión de serie en la mayoría de los sistemas informáticos modernos. La red inalámbrica se ha convertido cada vez más popular, sin embargo, especialmente para los dispositivos portátiles y de mano.[2]
Otros materiales que prevalecen en redes de computadoras són los equipos de centros de datos (tales como servidores de archivos, servidores de base de datos y las áreas de almacenamiento), servicios de red (tales como DNS, DHCP, correo electrónico, etc), así como otros dispositivos de red específicos, tales como entrega de contenido.[3]
Otros dispositivos diversos que pueden ser considerados hardware de red incluyen teléfonos móviles, PDAs y incluso cafeteras modernas.[4] Mientras que la tecnología crece y redes basadas en IP están integradas en la infraestructura de construcción y en electrodomésticos, hardware de red se convierte en una expresión ambigüa debido al número creciente de terminales con capacidad de red.
- Hardware Libre
Hardware de red normalmente se refiere a los equipos que facilitan el uso de una red informática. Típicamente, esto incluye enrutadores, switches, hubs, gateways, puntos de acceso, tarjetas de interfaz de red, cables de redes, puentes de red, módems, adaptadores RDSI, firewalls y otros hardwares relacionados.
El tipo más común de hardware de red hoy en día són los adaptadores Ethernet, ayudados en gran medida por su inclusión de serie en la mayoría de los sistemas informáticos modernos. La red inalámbrica se ha convertido cada vez más popular, sin embargo, especialmente para los dispositivos portátiles y de mano.
Otros materiales que prevalecen en redes de computadoras són los equipos de centros de datos (tales como servidores de archivos, servidores de base de datos y las áreas de almacenamiento), servicios de red (tales como DNS, DHCP, correo electrónico, etc), así como otros dispositivos de red específicos, tales como entrega de contenido.
Otros dispositivos diversos que pueden ser considerados hardware de red incluyen teléfonos móviles, PDAs y incluso cafeteras modernas.[4] Mientras que la tecnología crece y redes basadas en IP están integradas en la infraestructura de construcción y en electrodomésticos, hardware de red se convierte en una expresión ambigüa debido al número creciente de terminales con capacidad de red.
- Lista de Hardware Básico
Hardware más básico que constituye un computador y los medios para comunicarse con el resto de los componentes (USB, PCI, PCI-Express,..).
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