/ˈhɑːdˌwɛə/ ó /ˈhɑɹdˌwɛɚ/)
corresponde a todas las partes físicas y
tangibles[1] de una computadora: sus
componentes eléctricos, electrónicos,
electromecánicos y mecánicos;[2] 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 una
voz inglesa[3] y es definido por el
DRAE como «equipo (conjunto de
aparatos de una computadora)».[4] 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).[5] [6]
La historia del hardware del
computador se puede clasificar en tres
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.
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. [7] 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 establecer las nuevas generaciones, ya que los cambios han
sido graduales y existe cierta continuidad en las tecnologías usadas. En principio, se pueden distinguir:
Hardware 2
• 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. [8]
La aparición del microprocesador marca un hito de relevancia, y para muchos autores constituye el inicio de la cuarta
generación.[9] 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,[10] 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
Microcontrolador Motorola 68HC11 y chips de soporte que podrían constituir
el hardware de un equipo electrónico industrial.
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 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 y memoria y un medio
de salida de datos constituye el "hardware
básico".
Los medios de entrada y salida de datos
estrictamente indispensables dependen de la
aplicación: desde un 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.
Hardware 3
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.[11] 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;[12] a saber:
1. Procesamiento: Unidad Central de Proceso o CPU
2. Almacenamiento: Memorias
3. Entrada: Periféricos de Entrada (E)
4. Salida: Periféricos de salida (S)
5. 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).[13]
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
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 de procesar datos.[14] 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.
Hardware 4
Placa base formato μATX.
El microprocesador se monta en la llamada placa
madre, sobre el 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,[15] 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.
Hardware 5
Memoria RAM
Modulos de memoria RAM instalados.
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"; [16] 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.
Módulo de 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.
Hardware 6
Memorias RAM con tecnologías usadas en la actualidad.
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 los 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 más 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 sólo es utilizada en equipos de gama alta.
Los estándares JEDEC, establecen las características eléctricas y las físicas de los módulos, incluyendo 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 SIMM) y 240 (para las tecnologías de memoria DDR2 y DDR3).
• SO-DIMM Para computadores portátiles, es una miniaturización de la versión DIMM en cada tecnología. Existen
de 144 pines (usadas con SDR), 200 pines (usadas con DDR y DDR2) y 240 pines (para DDR3).
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.
De las anteriores a su vez, hay otros subtipos más.
Hardware 7
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.[12] Los periféricos son los que permiten realizar las
operaciones conocidas como de entrada/salida (E/S).[13]
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 actualmente imprescindibles; pero no lo son un scanner o un plotter. Para ilustrar este punto: en los años
80, muchas de las primeras computadoras personales no utilizaban disco duro ni mouse (o ratón), tenían sólo una o
dos disqueteras, el teclado y el monitor como únicos periféricos.
Periféricos de entrada (E)
Teclado para PC inalámbrico.
Ratón (Mouse) común alámbrico.
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.[13]
Entre los periféricos de entrada se puede mencionar: [12] 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 tan sólo con ellos el hardware puede ponerse
operativo para un usuario. Los otros son bastante accesorios,
aunque en la actualidad pueden resultar de tanta necesidad que son
considerados parte esencial de todo el sistema.
Impresora de inyección de tinta.
Periféricos de salida (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.[13]
Los dispositivos más comunes de este grupo son los monitores
clásicos (no de pantalla táctil), las impresoras, y los altavoces. [12]
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.
Hardware 8
Periféricos mixtos (E/S)
Piezas de un Disco rígido.
Son aquellos dispositivos que pueden operar de
ambas formas: tanto de entrada como de
salida.[13] 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: Memoria
flash, tarjetas de red, módems, placas de
captura/salida de vídeo, etc. [12]
Si bien se puede clasificar al pendrive (lápiz de
memoria), memoria flash o memoria USB en la
categoría de memorias, normalmente se los
utiliza como dispositivos de almacenamiento
masivo; siendo todos de categoría
Entrada/Salida.[17]
Los dispositivos de almacenamiento masivo[12] 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.
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.
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 y/o del teclado.
Hardware gráfico
GPU de Nvidia GeForce.
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, [18]
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.
Hardware 9
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 de
lo indicado en la ley de Moore.[19]
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.
Véase también
Historia
• Historia de la computación
• Historia del hardware
Arquitecturas y Tecnologías
• Arquitectura de computadores
• microprocesador
• Placa base
• Supercomputadora
• Computadora central
• Minicomputadora
• Microcomputadora
• Estación de trabajo
• Computadora de escritorio
• Computadora personal
• Computadora doméstica
• Computadora portátil
• Microcontroladores
• Robótica
• Domótica
• DSP
• VLSI: tecnología de integración a gran escala en Circuitos Integrados (chips).
Tipos
• Hardware libre
• Lista de hardware básico
Dispositivos, accesorios, periféricos
• Fax-Módem
• Tarjeta gráfica
• Tarjeta de red
• Hub
• Switch
• Router
• Tarjeta Comunicación inalámbrica
• Tarjeta Bluetooth
• Controladores de puertos (serie, paralelo, infrarrojo, etc.)
• Hub USB
