2 bach ud01 - hardware del ordenador

Hardware Básico de un Ordenador
Tecnologías de la Información y la Comunicación.
2º Bachillerato

I.E.S.Monterroso
Contenidos
 Datos e información
 Arquitectura de ordenadores
 El chipset y el microprocesador
 Memoria
 Conectores y puertos de comunicación
 Dispositivos de entrada y salida
 Dispositivos de almacenamiento
 Dispositivos de comunicación. Redes

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1. Datos e información
 Datos e información
 Datos: números, palabras, símbolos... Por sí solos carecen de
significado.
 Son una forma de representar información, lista para ser
introducida y procesada por un ordenador.
 Información: son datos procesados (con significado) y mostrados
de un modo inteligible.
 Para que la información sea duradera debe plasmarse en un
soporte físico (papel, disco...).
DatosDatos ProcesamientoProcesamiento InformaciónInformación

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 Codificación binaria
 Los circuitos de un ordenador trabajan con dos estados: apagado
(0) y encendido (1).
 La codificación de la información utilizando solo los dígitos 0 y 1 se
conoce como codificación binaria.
Apagado = 0 Encendido = 1

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 Sistemas de numeración
 Sistema de numeración: conjunto de reglas y de símbolos que
permite representar números.
 Sistema de numeración decimal: utiliza diez símbolos o dígitos
(0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) y es un sistema de numeración
posicional (el valor de un dígito depende de su posición en el
número).
 Ejemplo:
el valor del número 5283 viene dado por:
5·103
+ 2·102
+ 8·10 + 3 = 5000 + 200 + 80 + 3

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 Sistema de numeración binario
 Sistema de numeración binario: también es posicional pero
emplea solo dos símbolos (0 y 1).
DEC BIN DEC BIN
0 0 10 1010
1 1 20 10100
2 10 50 110010
3 11 100 1100100
4 100 200 11001000
5 101 500 111110100
6 110 1000 1111101000
7 111 2000 11111010000
8 1000 5000 1001110001000

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 Conversión de un número del sistema decimal al
sistema binario, y viceversa
 Conversión de binario a decimal: Desarrollo polinómico
Ejemplo:
el equivalente en decimal de número binario 11010 es:
1·24
+ 1·23
+ 0·22
+ 1·21
+ 0·20
= 16 + 8 + 0 + 2 + 0 = 26(10
 Conversión de decimal a binario:
Divisiones sucesivas por 2
 El total de números que se pueden representar con n cifras
binarias es 2n
, desde el 0 hasta el 2n
-1

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 Sistema de numeración hexadecimal
 Sistema de numeración hexadecimal:
es posicional y emplea 16 símbolos
(0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F).
 Se utiliza para representar números binarios de
forma abreviada.
 Cada dígito hexadecimal equivale a cuatro dígitos
binarios.
HEX BIN
0 0000
1 0001
2 0010
3 0011
4 0100
5 0101
6 0110
7 0111
8 1000
9 1001
A 1010
B 1011
C 1100
D 1101 Conversiones:
 De decimal a hexadecimal: divisiones suc. por 16
 De hexadecimal a decimal: desarrollo pol. en base 16
 De binario a hexadecimal: «contraer» en bloques de 4
 De hexadecimal a binario: «expandir» bloques de 4

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 Resumen
HexadecimalHexadecimalHexadecimalHexadecimal
DecimalDecimalDecimalDecimal
BinarioBinarioBinarioBinario
Divisiones
sucesivas por 16
Desarrollo
polinómico en base
16
Contraer bloques de 4
Divisiones
sucesivas por 2
Desarrollo
polinómico en base
2
Expandir bloques de 4

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 Código ASCII
 ASCII (American Standard Code for
Information Interchange)
 Conjunto de caracteres de lenguas
occidentales (letras, dígitos y
símbolos).
 Asigna a cada carácter un número
decimal comprendido entre 0 y 255.
 Estos números, en binario, ocupan
siempre 8 dígitos binarios (un byte u
octeto).
Carácter Código Byte
A 65 01000001
B 66 01000010
z 122 01111010
9 57 00111001

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 Código Unicode
 Código de caracteres de multitud de lenguas del mundo
y símbolos técnicos de uso común.
 Está basado en el código ASCIl.
 Emplea dos octetos (16 bits) para representar cada
carácter (hasta 65536 caracteres distintos).

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 Unidades de medida de la información
 El bit (b) es la unidad más pequeña de información que un
ordenador puede manejar.
Corresponde a un dígito binario (0 ó 1).
 Un byte u octeto (B) es un grupo formado por 8 bits. Se
emplea como unidad para medir la cantidad de memoria.
Corresponde al tamaño de un carácter ASCII.
Magnitud Equivalencia Magnitud Equivalencia
1 kilobit (kb) 1000 b 1 Kilobyte (KB) 1024 B
1 Megabit (Mb) 1000 kb 1 Megabyte (MB) 1024 KB
1 Gigabit (Gb) 1000 Mb 1 Gigabyte (GB) 1024 MB
1 Terabit (Tb) 1000 Gb 1 Terabyte (TB) 1024 GB
Múltiplos del bit Múltiplos del byte
bb BB

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2. Arquitectura de ordenadores
 Hardware y software
 Hardware o soporte físico: conjunto de dispositivos físicos que
integran el ordenador.
 Su evolución está orientada a conseguir máquinas más rápidas y
potentes.
 Software o soporte lógico: conjunto de instrucciones
(programas o aplicaciones) que dirigen a los componentes del
ordenador para que realicen las distintas tareas.
 Su evolución está orientada a desarrollar nuevos programas que
aprovechen mejor el hardware existente.

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 Arquitectura básica
 Unidad Central de Proceso (CPU): procesa los datos.
 Memoria: almacena información (datos y programas).
 Periféricos de entrada y/o salida: intercambian información con
el exterior o la almacenan.
 Buses: canales que interconectan todos estos dispositivos para
que intercambien información.
 Placa base o placa madre: circuito impreso que actúa de
plataforma donde se conectan los demás componentes del
ordenador o bien directamente, o bien a través de ranuras de
expansión.
 Tarjetas de expansión: placas de ciruito impreso que permien
conectar periféricos externos al ordenador (tarjeta de vídeo, tarjeta
de sonido, etc).

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 Arquitectura básica
TECLADOTECLADO
MICRÓFONOMICRÓFONO
ESCÁNERESCÁNER
RATÓNRATÓN
CPUCPU
MEMORIAMEMORIA
DISPOSITIVOS DE
ALMACENAMIENTO
DISPOSITIVOS DE
ALMACENAMIENTO
MONITORMONITOR
IMPRESORAIMPRESORA
ALTAVOCESALTAVOCES

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Zócalo del
microprocesador
(CPU)
Zócalos de
memoria
Conectores de
periféricos
Ranuras de
expansión
Placa base

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 Los buses
 Canales (cables y pistas de circuito impreso) por
donde circula toda la información del ordenandor.
 Presentes en la placa base y en todos los dispositivos
conectados al ordenador.
 Transportan tres tipos de información:
 De control de dispositivos
 Direcciones de memoria donde leer/escribir datos
 Datos
 Ancho de bus: número de líneas de un bus.
Determinan el número de bits simultáneos que puede
transmitir (8, 16, 32 o 64).
 Los pines de cada chip de la placa están conectados
directamente a los buses de la placa base.

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3. El chipset y el microprocesador
 Chipset
 Conjunto de chips situado en la placa
base.
 Funciones:
 Gestionar los periféricos externos a
través de los puertos de comunicación
y de las ranuras de expansión.
 Controlar las transfoerencias de
información entre el microprocesador y
la memoria.
 Determina la calidad de la placa base y el
tipo de microprocesador que puede
conectarse a ella.

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 El microprocesador
 Chip más importente de un ordenador.
 Funciones:
 Realizar todas las operaciones de procesamiento de
datos.
 Controla el funcionamiento de todos los dispositivos del
ordenador.
 Funcionamiento:
 Los programas y los datos están almacenados en la
memoria.
 Lee secuencialmente cada instrucción del programa en
memoria y el dato asociado a esa instrucción.
 Procesa el dato.
 Guarda el resultado en la memoria desde donde podrá
distribuirse a los restantes dispositivos del ordenador.
Leer
instrucción
Leer
dato
Procesar
dato
Guardar
resultado

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 El microprocesador
 Partes de la CPU:
 Unidad de control: encargada de dirigir todas las operaciones
necesarias para poder ejecutar las instrucciones dadas por los
programas.
 Unidad aritmérico-lógica: realiza con los datos las operaciones
aritméticas o lógicas dictadas por las instrucciones.
 El ancho de bus del microprocesador determina el número de bits con
los que puede trabajar simultáneamente (64 bits actualmente).
Memoria
RAM
Datos e
instrucciones
Resultados
Información
desde y
hacia los
periféricos
Unidad Aritmético-lógica
Unidad de control

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 El reloj y la velocidad del ordenador
 El generador del reloj: marca el ritmo de ejecución de las
instrucciones del ordenador.
 Determina la velocidad de trabajo del ordenador que se mide en
hercios (Hz).
 1 Hz = un ciclo (operación) por segundo.
 Actualmente se mide en gigahercios (1 Ghz = 109
Hz).
 La velocidad de los buses y de la memoria RAM tienen su propio
generador reloj y también determinan la velocidad de trabajo del
ordenador.

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 Algunos procesadores actuales
Fabricante Modelo Núcleos
Intel Core 2 Quad Q6600 4 2,4 Ghz
Intel Core 2 Duo T7200 2 2,0 Ghz
AMD Turion 64 X2 TL-60 2 2,0 Ghz
Intel Pentium M760 1 2,0 Ghz
Intel Celeron 1 2,0 Ghz
AMD Athlon 64 3000+ 1 1,8 Ghz
Velocidad
por núcleo

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4. Memoria
 Memoria
 En un ordenador existen varias memorias de diferentes tipos y
funciones:
 Memoria RAM
 Memoria caché
 Memoria ROM-BIOS
 Memoria RAM-CMOS
 Además, todos los dispositivos conectados al ordenador
(impresoras, discos duros...) llevan incorporadas memorias
intermedias.

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4. Memoria
 La memoria RAM
 Función: alamcena las intrucciones y los datos que
la CPU va a procesar, y guarda temporalmente el
resultado de las operaciones realizadas por la CPU.
 Características:
 Es de acceso aleatorio (Random Access
Memory), es decir, se accede por dirección de
memoria.
 Es volátil (se borra al apagar el ordenador).
 Está formada por un conjunto de posiciones de
memoria, que almacenan datos de un byte de
tamaño.
 Cada posición está identificada por una
dirección de memoria.
 Actualmente la RAM tiene un tamaño de entre
512 MB a 2 GB.
1 byte00000000
1 byte00000001
00000002
00000003
00000004
00000005
00000006
00000007
1 byte00000008
1 byte00000009
1 byte0000000A
1 byte0000000B
··· ···
Direcciones
de memoria
Posiciones
de memoria
1 byte
1 byte
1 byte
1 byte
1 byte
1 byte

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4. Memoria
 Módulos de memoria RAM
 La memoria RAM se presenta en módulos de memoria que se
conectan a los correspondientes zócalos de la placa base.
 Conforme ha ido evolucionando el PC, han ido apareciendo
diferentes tipos de módulos de memoria (SIMM, DIMM...).
 Los módulos DDR-II son los que utilizan actualmente los PC's:
 Tamaño habitual: de 512 MB o 1 GB cada uno
 Velocidad: 533 MHz o 667 MHz.
Módulo de memoria RAM DDR-II de 1 GB a 667 MHz

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4. Memoria
 Memoria caché
 Es un tipo de memoria RAM mucho más rápida y cara
que la memoria RAM convencional.
 Su tamaño es mucho menor, entre 2 MB y 4 MB.
 Está situada entre la memoria RAM y la CPU.
 Función: agilizar las transferencias de información
entre la RAM y la CPU, almacenando los datos e
instrucciones con los que está trabajando en ese
momento la CPU.
 Hay dos tipos de memorias cachés, ambas
actualmente albergadas en el interior del
microprocesador:
 Caché interna o de primer nivel (L1): pequeña
(64 KB) y próxima a la CPU.
 Caché externa o de segundo nivel (L2): situada
entre la caché L1 y la memoria RAM.
CPUCPU
Caché L1Caché L1
Caché L2Caché L2
Memoria
RAM
Memoria
RAM
Microprocesador

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4. Memoria
 Memoria ROM-BIOS
 Es de sólo lectura (Read Only Memory).
 La BIOS contiene programas para el chequeo
inicial del ordenador y datos técnicos sobre los
dispositivos elementales conectados a él.
 Funcionamiento:
 Se enciende el ordenador.
 La BIOS chequea la CPU, el bus del sistema,
el reloj del sistema, la RAM, el teclado y las
unidades de disco.
 La información del chequeo la compara con la
almacenada en la RAM CMOS.
 Si la comparación es correcta se carga el
sistema operativo.
 Si la comparación falla, es sistema se detiene
emitiendo un pitido e informando del problema.
RAM-CMOS y pila
ROM-BIOS

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4. Memoria
 Memoria RAM CMOS
 Pequeña memoria alojada en un chip de la
placa base.
 Almacena la configuración del sistema:
 La fecha y la hora.
 Datos de configuración de los periféricos
para su comparación con el chequeo de la
BIOS.
 Datos de configuración de otros
dispositivos no controlados ni chequeados
por la BIOS.
 Es una memoria RAM (volátil) por lo que es
alimentada constatemente por una pila para
que su información no se pierda al apagar el
ordenador.
RAM-CMOS y pila
ROM-BIOS

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5. Conectores y puertos de comunicación
 Conectores
 Conectores internos específicos: diseñados para conectar un
tipo de dispositivo concreto, por ejemplo el teclado o el ratón.
 Conectores externos o puertos de comunicación: conectores
genéricos diseñados para conectar diferentes dispositivos
externos.
 Ambos tipos de conectores se encuentran ubicados en la placa
base aunque algunas veces se puen encontrar en una tarjeta de
expansión.

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 Tipos de puertos de comunicación
 Puertos serie: son lentos (bit a bit). Se usan para conectar el
ratón y otros dispositivos lentos o alejados de la torre. COM1.
 Puertos paralelo: (byte a byte) para dispositivos más rápidos
(impresoras y escáneres) y cercanos a la torre. LPT1.
 Puertos USB: puerto serie de alta velocidad de transferencia. Los
dispositivos se pueden coenctar «en caliente». USB 1.0 (1,5
Mb/s), USB 1.1 (12 Mb/s) y USB 2.0 (480 Mb/s).
 Puertos Firewire: similar al USB 2.0 pero para conectar
videocámaras digitales.
 Puertos infrarrojos (IrDA): comunicación por infrarrojos (sin
cables) con PDAs y teléfonos móviles. Hasta 4 Mb/s.

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 Tarjetas de expansión
 Proporcionan conectores especiales
que la placa base no posee para
ciertos disposivos externos.
 Ejemplo: el monitor se conecta al
puerto VGA proporcionado por la
tarjeta gráfica.
 Existen otros dispositivos que
físicamente son tarjetas de expansión:
tarjeta de sonido, módem interno,
tarjeta de red, etc.

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 Ranuras de expansión y
controladores
 Para que los dispositivos conectados a una
tarjeta de expansión puedan funcionar hay que
hacer dos cosas:
 Conectar la tarjeta a una ranura de expansión
libre de la placa base.
 Configurar la tarjeta, desde el sistema
operativo, instalando un programa
controlador (driver) que la controle.
 Hay distintos tipos de ranuras de expansión:
 PCI: para tarjetas con tecnología Plug & Play.
 AGP y PCI Express: de uso específico para
tarjetas de vídeo.
PCIPCI
PCI
Express

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6. Dispositivos de entrada y salida
 Dispositivos de entrada
 Permiten introducir información desde el exterior al ordenador.
 Algunos ejemplos:
 Ratón
 Teclado
 Lectores de códigos de barras
 Escáner
 Joystick
 Tabletas digitalizadoras
 Lectores de bandas magnéticas
 Cámaras digitales: fotográficas y de vídeo.
 Micrófono

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 Dispositivos de salida
 Permiten obtener información desde el ordenador al exterior.
 Monitor. Tipos:
 Monitores convencionales (CRT): tubo de rayos catódicos.
 Pantallas planas de cristal líquido (LCD): cristal líquido
polarizable.
 Pantallas planas TFT: matriz de puntos transistorizada.
 Monitores de plasma: usan plasma para cada pixel.
 Parámetros de un monitor:
 Resolución de un monitor: número de píxeles en cada fila y
columna de la pantalla. Ej: 1024x768 pixeles
 Profundidad de color: número de colores que cada píxel
puede representar. Ej: 24 bits/pixel  16,7 millones de colores.

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 Dispositivos de salida
 Impresora.
 Imprimen en papel o en transparencias.
 Se conectan al puerto paralelo o a un puerto USB.
 Su calidad se mide en puntos por pulgada lineal (ppp).
Ej: 600 ppp.
 Su velocidad se mide en páginas por minuto (ppm).
 Tipos:
 Matriciales.
 Térmicas.
 Láser.
 De chorro de tinta.

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7. Dispositivos de almacenamiento
 La CPU trabaja directamente con los datos e instrucciones
almacenados en la memoria RAM. Como la RAM es volátil, son
necesarios sistemas de almacenamiento permanente.
 Los dispositivos de almacenamiento, en general, son de entrada y
de salida (E/S).
 Según su tecnología, se clasifican en:
 Magnéticos
 Ópticos
 Magneto-ópticos
 Memorias flash

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 Discos flexibles
 Dispositivo de almacenamiento magnético que
consiste en un disco magnetizable protegido por
una carcasa de plástico flexible (floppy disk).
 Actualmente los más extendidos son los discos
de 3½ con una capacidad de 1440 KB.
 Discos duros
 Suelen estar dentro de la torre (fijos) aunque
también los hay extraibles y externos.
 Formados por varios discos magnetizables por
ambas caras.
 El número de discos y la densidad de grabación
determinan su capacidad que actualmente oscila
entre los 120 GB y los 500 GB.

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 CD-ROM
 Las lectoras de CD utilizan tecnología
óptica (láser) para leer la información
almacenada en el disco.
 La información está grabada en una
sola cara en una única pista espiral
que comienza en el centro del disco y
temina en el borde exterior. Esta pista
está dividida en sectores.
 La pista espiral está formada por una
serie de muescas, que representan
ceros y unos binarios, grabadas en una
superficie de alumnio reflectante.
 Todo el disco está recubierto por un
material plástico que protege la capa
de alumnio.

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 CD grabables y regrabables
 Las unidades grabadoras permiten grabar dos tipos de CD:
 Discos grabables, discos WORM o CD-R: la información se graba
una vez y ya no podrá modificarse.
 Discos regrabables o CD-RW: se pueden grabar, borrarse enteros y
volver a grabarse.
 DVD-ROM
 Similares a los CD-ROM pero con hasta 17 GB de capacidad (típicamente
4,7 GB) frente a los 700 MB de un CD.
 Para ello pueden usar dos capas de información y las dos caras del disco.
 DVD grabables y regrabables
 Al igual que con los CD, existen unidades grabadoras y regrabadoras.
Hay varios formatos de discos (típicamente de 4,7 GB):
 DVD-R y DVD+R: son las versiones de una sola grabación.
 DVD-RW y DVD+RW: son las versiones regrabables.

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basados en memoria flash
 No sólo se usan para conectarlas al
ordenador. También aparecen en otros
dispositivos digitales (cámaras fotográficas,
reproductires MP3...).
 Se conectan al puerto USB del ordenador
(pendrive) o al lector de tarjetas.
 Son de tamaño reducido, de gran capacidad
(entre 1 GB y 4 GB) y no necesitan energía
para mantener los datos.
 Su vida es limitada (entre 100.000 y
1.000.000 usos).

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8. Dispositivos de comunicación. Redes
Dispositivos de comunicación
 Actualmente los ordenadores no suelen estar aislados sino que se
encuentran conectados a una red.
 Tipos de redes:
 Red interna (intranet) o red de área local (LAN): conjunto de
ordenadores conectados entre sí y dentro de la misma sala o
del mismo edificio.
 Red externa: los ordenadores que se interconectan están en
diferentes ubicaciones geográficas. Ejemplo: Internet.
 Para conectarse a una red, el ordenador debe disponer de un
dispositivo especifico de comunicación.

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Redes locales o LAN
 Conjunto de ordenadores conectados entre sí con la
finalidad de compartir recursos e información y que
están situados en un área geográfica pequeña.
 Todos los ordenadores y dispositivos (switch, router,
impresoras...) de estas redes están conectados
físicamente mediante un cable (redes Ethernet) o
mediante una radioenlace (redes inalámbricas WiFi).
 En ambos casos el ordenador tiene que disponer de
una tarjeta de red y de un software de red que les
permita acceder a la red y compartir dispositivos.
 El protocolo (lenguaje) que usan los ordenadores para
comunicarse en estas redes es el TCP/IP.
 Cada ordenador de la red está identificado por una
dirección IP privada que no es accesible desde
Internet.

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Topología de una red
 Una red local puede instalarse de varias
maneras:
 Red de tipo bus.
 Red en anillo.
 Red en estrella: las más utilizada
actualmente.
 Red en estrella: cada ordenador se
conecta a un dispositivo controlador que
puede ser un concentrador (hub) o un
conmutador (switch).
 Es una configuración de red muy
estable, segura y de alta velocidad de
transmisión.
 Para conectar los equipos se usan
cables UTP.

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Topología de una red
 Concentrador o hub:
 A él llegan todos los cables UTP de la
red (uno por ordenador).
 Actúa de puente; cuando un ordenador
envía información, el concentrador la
reenvía a todos para que el destinatario
la tome y resto la deseche.
 Genera mucho tráfico de red.
 Conmutador o switch:
 Similar al concentrador pero con
algunas funciones agregadas.
 Identifica a cada ordenador conectado a
la red por lo que es capaz de llevar la
información directamente a su
destinatario sin reenviarla a los demás.
 Evita sobrecargas de red y colisiones.

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Cableado de una red
 Cada tipo de red utiliza un tipo de
cableado:
 Cable coaxial
 Fibra óptica
 Cable UTP
 Cableado UTP:
 Constituido por cuatro pares de hilos
entrelazados recubiertos por un
apantallamiento metálico y un
aislante.
 Es barato y rápido.
 En su extremos se acoplan
conectores RJ-45 para conectarlo a
la tarjeta de red y al hub o switch.

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Redes inalámbricas
 También denominadas WiFi.
 Los datos se transmienten por
el aire mediante ondas de
radio.
 Su velocidad de transmisión es
más baja (11 Mb/s) que las
redes Ethernet (100 Mb/s).
 Al viajar los datos por el aire,
presentan más problemas de
seguridad aunque se pueden
proteger criptográficamente
(WEP, WPA o WPA2).
Enrutador
Punto de
acceso

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 Modos de conectarse a una red externa. Internet
 Existen varias formas de conectarse a una red externa aunque la
más frecuente es a través de la línea telefónica.
 Otras formas son a través de la red eléctrica, conexión via satélite,
conexión inalámbrica...
 Conexión a través de una línea telefónica
 El módem permite enviar/recibir datos a través de la línea
telefónica convencional (RTC), adaptando la señal digital del
ordenador a la señal analógica del teléfono (modular) y viceversa
(desmodular).
 Los módems pueden ser internos (tarjeta de expansión) o
externos (conectados al puerto serie).
 Velocidad máxima: 55,6 kb/s.
 Algunos también permiten el envío de faxes: módem fax.

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 Router
 El enrutador o router permite unir ordenadores mediente cables UTP
buscando el camino interconectarlo incluso si están en redes diferentes.
 Sólo pone en contacto a los dos ordenadores que se quieren comunicar,
evitando así colapsar las redes implicadas.
 También es capaz de comprobar si funciona un ruta de comunicación, y
de no ser así, busca una ruta alternativa.
 Si existen varias rutas, elige siempre la más rápida.

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