Hardware

Hardwarea  edo  ordenagailu baten zati fisiko eta ukigarriei dagokie, bere osagai elektriko, elektroniko, elektromekaniko eta mekanikoak; softwarearen kontrakoa, izan ere, honek osagai ukiezinei egiten baitie erreferentzia. Hitz hau ingelesetik eratorria da. Hala ere, termino honek ez du nahitaez ordenagailu bati erreferentzia egin behar, nahiz eta ohikoena izan, robot batek ere hardwarea dauka (baita softwarea ere).

Informatikako arloan, ordenagailu baten periferikoei aplikatzen zaie, disko gogor, CD-ROM edo diskete-unitateei (floppy) esate baterako. Hardwarea osatzen duten multzoan eragile elektroniko eta elektromekanikoak, zirkuituak, kableak, kutxak, edozein motako periferikoak eta bestelako elementu fisikoak ere sartzen dira.
Hardware batek elementu fisiko (ukitu egin daitezkeenak) guztiei egiten die erreferentzia, ordenagailu pertsonal baten kasuan honako hauek izango lirateke: Disko unitatea, monitorea, teklatua, plaka base edo txartel nagusia, mikroprozesadorea, kabinetea, memoriak, e.a. Bestaldetik, softwarea elementu ukiezina da, informazio, ideia, kontzeptu, sinbolo bezala existitzen dena; ordenagailu baten “zati inmateriala” dela esan daiteke. Liburu batekiko metafora bat egiten badugu, tapak, orrialdeak eta tinta hardwareari dagozkie, hitzen, esaldien eta paragrafoen eduki edo informazioa softwareari legozkieke.

Hardware motak 

Hardwarea sailkatzeko bi kategoriatan bereiztu daiteke: alde batetik, oinarrizkoa, ordenagailu baten funtzionamendu minimoa emateko ezinbesteko osagaiez osatutako multzoa, eta bestaldetik “Hardware osagarria”, funtzio zehatz batzuk egiteaz arduratzen dena, ordenagailu batentzat beharrezkoak ez direnak
Ordenagailuak tresna elektroniko batzuk dira, bere memorian programaturik eta gorderik dauden argibideak interpretatzeko eta exekutatzeko gai dena, basikoki operazio aritmetiko-logikoak eta sarrera/ireerazkoak. Sarrerak jaso egiten dituzte (datuak), prozesatu eta gordetzen dituzte (prozesamendua) eta, azkenik, irteerak ematen dira (prozesamenduaren emaitza). Sistema informatiko guztiek dute, gutxienez, Hardware osagai eta dispositiboak ondorengo funtzioei eskainiak:
 Sarrera: Sarrerako periferikoak (S)
 Irteera: Irteerako periferikoak (I)
 Sarrera/Irteera: Periferiko mistoak (S/I)
 Gordetzea: memoriak
 Prozesagailua: Prozesatzeko unitate zentrala (PUZ), CPU ingelesez.
Ikuspegi orokor batetik, sarrerako dispositibo bat informazio, datu edota programen sarreraz arduratzen den bidea da; memoriak gordetze gaitasuna ematen du, aldiunekoa edo iraunkorra; eta PUZk sartutako informazioaren kalkulu eta prozesamendu gaitasunak ditu.
Periferiko misto bat sarrera edota irteerako funtzioak bete dezakeen periferikoa da. Ohikoena disko gogorra da, informazio eta datuak irakurri eta grabatzen baitira.

Periferikoak 

Periferiko bezala ordenagailua kanpo informazioarekin komunikatzeko gaitasuna ematen dioten unitate edo dispositibo bezala ulertzen da, hau da, datuak sartu edota ateratze bezala. Gordetze elementua sekundarioak periferiko bezala ere kontsideratzen dira. Periferikoak prozesuaren nukleoaren osagai ez diren elementu guztiak dira, PUZ eta memoria zentrala, eta sarrera eta irteerako deiadarrak (S/I) egitea ahalbidetzen dute.

Eranskailu bezala kontsideratzen diren arren, horietako askok gaur egun beharrezkoak dira ordenagailu modernoaren funtzionamendurako. Honen adibide dugu teklatua, disko gogorra edo monitorea, esate baterako, beharrezkoak direnak. Ez da berdina gertatzen scanner edo plotter baten kasuan ordea. 80ko hamarkadan lehen ordenagailuen gehienek ez zuten disko gogorrik edo sagurik erabiltzen, diskete-unitate pare bat, teklatu eta monitorea soilik.

Sarrerako periferikoak (S) 

Kategoria honetan informazioaren sarrera baimentzen dituztenak sartzen dira, orokorrean kanpo iturritik datozenak edo erabiltzailearen eskutik. Sarrerako dispositiboek iturri baten informazioa ordenagailuarekin komunikatzeko beharrezkoa den bide bat dute. Aplikazio edo programa informatikoak irakurtzea ere ahalbidetzen dute, ordenagailua martxan jartzen dutelarik (sistema eragilea) eta bestelako eginbeharrak betetzen dituztelarik.

Analogia: Izaki bizidun batek informazioa biltzeko zentzumenak behar dituen bezala, ordenagailu batek sarrerako dispositiboak helburu analogiko bezala behar ditu. Sarrerako biderik ez dituen ordenagailu batek “itsu” bezala egongo litzateke, zentzu guztietan isolaturik, sarrerako informaziorik gabe, eta ondorioz, alferrikakoa izango litzateke.
Sarrerako dispositiboen artean teklatua, sagu edo sagua, scanner, mikrofonoa, webcam, Joystick, CD edo DVD irakurgailua edo adkisizio/konbertsio datu-plakak daude.

Hauetatik teklatua, sagua eta disko irakurtzaile mota bat ezinbestekoak lirateke, hauekin bakarrik hardwarea eragile bezala jarri baitaiteke. Beste guztiak nahiko osagarriak dira, nahiz eta gaur egun sistema osoan beharrezkoak direla kontsideratzen den arren.

Irteerako periferikoak (I) 
PUZek eragindako operazioen informazio erresultanteari irteera emateko baimentzen dituztenak dira.
Irteerako dispositiboek landutako informazio eta datuak kanporatzeko eta komunikatzeko bideak aportatzen dituzte, erabiltzailea edo bestelako kanpo iturri bat izanik.

Analogia: Izaki bizidun batek hizkuntza eta idazpenak elkarrekin komunikatzeko eta ideia eta informazioa plasmatzeko beharrezkoa den bezala, PUZek helburu analogoa duen datu landuen kanporatzen dituzten irteerako dispositiboak behar ditu. Irteerako dispositiborik ez duen ordenagailu batek ez litzateke kanpo ingurunearekin komunikatzeko aukerarik izango, alferrikakoa bihurtuko lukeen ezaugarria.

Talde hauen barnean aipatzekoak dira periferiko arruntenak: monitore klasikoak, inprimagailu, bozgorailu, e.a.
Ezinbestekoak kontsidera daitezkeenak monitorea eta disko idazkailu motaren bat izango lirateke, izan ere, hauekin bakarrik edozein motako informazio landua kanporatzeko aukera ematen dituzten bakarrak baitira. Inpresora bat osagarria delarik, gaur egun hain beharrezkoa da, non erabiltzaileak sistemaren atal beharrezko bezala kontsidera dezakeela.

Periferiko mistoak (S/I) 

Sarrera eta irteera dispositibo bezala operatu egin dezaketen horiek dira. Sarrera/Irteerako periferikoak honako hauei deitu ditzakegu: disko gogorrak, diskete-unitateak, zinta magnetikoko unitateak, CD/DVD irakur-grabagailua, ZIP diskoak, e.a. Tarte hauen artean bestelako osagai batzuk aurkitu ditzazkegu: Flash memoria, sare txartelak, modemak, bideo hartze/irteera plakak, e.a.

Pendrive-ak, flash memoriak edota USB memoriak memorien sailaren barruan sar baldin badaitezke ere, biltegiratze masibo bezala ezagutzen dira; hauek guztiak E/S kategoriaren barnean sartzen dira.

Biltegiratze masiboko dispositiboek “bigarren mailako memoria edo laguntzailea” bezala ere ezagutzen dira. Hauen barnean, inongo zalantzarik gabe, disko gogorrak toki berezi bat hartzen du, gaur egun garrantzia handiena duena baita, eta horren barnean sistema eragilea, aplikazio guztiak, utilitarioak, e.a. gordetzen baita. Gainera, tamaina handiko informazio eta datuak gordetzeko toki nahikoa du, ia denbora mugagabeaz mantentzen duelarik. Datu-baseak duten Web zerbitzariek, mezularizkoek eta sarekoek tamaina handiko disko gogorrak erabiltzen dituzte, abiadura handiarekin lan egiteko teknologia dutelarik.

Ukimen-pantaila mistoa den dispositiboa kontsidera daiteke, izan ere, informazioa eta irteera datuak erakusteaz gain, sarrera datu bezala lan egin dezakeen dispositiboa da, saguaren funtzioak aldatzera iristen delarik.

Prozesamenduko Unitate Zentrala (PUZ, CPU ingelesez) 

Ordenagailuaren prozesuaren erdia edo bihotza da, konputazio-sistema baten inteligentzia dagoen tokia da. PUZ edo prozesadorea instrukzioak interpretatu eta exekutatzen dituen beharrezkoa den osagaia da, eta datuak prozesatzen ditu. Basikoki berez ordenagailu bat bezala izango litzateke, baina sarrera/irteera biderik gabe. Mikroprozesadore bat eskala altu batean (txip) integraturik dagoen PUZ bat da, mikroordenagailuek PUZ bezala erabiltzen dituztenak dira, horregatik dute izen hori.

Sareko zerbitzariek edo kalkulu errendimendu altuko makina batek, mikroprozesagailu batzuk, edota milaka prozesagailu izan ditzake era berean edo paraleloki lan egiten. Kasu honetan, osagai guztien multzoak PUZa osatzen du.

Prozesamenduko unitate zentralek (PUZ) mikroprozesagailu bakar bat bezala ez dira ordenagailu pertsonaletan (PC) soilik ematen, inteligentzia elektroniko minimoa duten beste motako dispositiboetan ere ematen baita. Horren adibide ditugu prozesu industrialeko kontrolatzaileak, telebistak, kalkulagailuak, telefono mugikorrak, etxetresna elektronikoak, jostailuak, e.a.

PUZa ama plakan deritzonean kokatzen da, normalean PUZeko Socket baten bitartez. Aluminiozko beroa ematen duen disipadore bat ere dago bertan, eta baita bat edo bi haizagailu, “microcoolers” bezala ezagutzen direnak. Osagai hauek egotearen arrazoia PUZa bero gehiegi jariatzen duen elementua delako, eta tenperatura jakin batetik gora ez du behar bezala lan egiten, galdatzera ere iritsi daitekeelarik. Horregatik ama plakek tenperatura sentsore batzuk dituzte, haizagailuen erreboluzio sentsore batzuk ere ekartzen dituelarik. Noizean behin, bertako tenperatura limite zehatz batzuk pasatzen baldin baditu edota erreboluzioak jaisten baldin badira, ekipoa automatikoki itzali egiten da. Errekurtso hauek azken belaunaldietako plakak dituzte bakarrik.

Hardwarea osatzen dituzten zirkuitu elektroniko gehienak ere, ama plakan doaz muntaturik.

Ama plaka, txartel nagusia edota motherboard-a, zabaltze, zokalo eta konektatzaile zirrikituen dituen zirkuitu-orri handi bat da, eta txip guztiak elkarrekin konektatzen dituen funtsezko euskarria da: PUZ, RAM eta ROM memoriak, BIOS, txartel grafikoak, sare-txartelak, e.a. Ia txartel “txiki” guztiek (sarea, bideo, soinu, modem, e.a.), gaur egun arte bereizturik zetozen arren, gaur egun ama plakan bertan integraturik ere azaltzen dira. Hala ere, ama plakak baditu zirrikitu batzuk txartel gehigarriekin konektatzeko aukera emateko, bideo harrapatzailea eta datuen eskuraketa txartelak, horren adibideak ditugu. Azken finean, ama plakak slot batzuk dauzka, txartel moldatzaile gehigarriekin konexioa baimentzeko.

RAM memoria 

Ingelesetik Random Access Memory, ausazko memoriaren sarbidea esan nahi du, sarbide zuzenekin grabatzeko edota informazioa ateratzeko gaitasuna kontutan hartu gabe.

Normalean, RAM hitza erabiltzerakoan, konputagailu baten informazio eta programen aldiuneko memoriari egiten zaio erreferentzia, Prozesatzeko Unitate Zentralak (PUZ) sartu, prozesatu eta exekutatzen duena. RAM memoria konputagailu baten “Memoria Zentrala, Nagusia edo Lanerakoa” ere deitzen da. Gordetze mosiboko memoria laguntzaileekin konparatuta (disko edo zintak), RAM memoria beti kapazitate gutxiagoko aizan ohi da, baina besteak baino azkarragoak, horregatik “lanerako memoria” edo aldiunekoa bezala erabiltzen da.

Badira ere beste RAM memoriak, helburu bereziekin, konputagailu baten memoria zentral bezala derrigorrez erabiltzen ez delarik.

RAM memoriak arrunki ezaugarri hegazkorreko memoriak dira, hau da, elektrizitate-iturria oztopatzen denean segituan galtzen dute bere edukia. “Dinamikoak” ere kontsideratzen dira eta, horregatik, zirkuitu elektroniko zehatz bat behar dute energia neurri batean asetzeko eta bere karga mantentzeko.

RAM memoria motak 
 DRAM: Ingelesez Dynamic RAM sigletatik eratorria. Edukiera handiko memoria da baina konstanteki aireztatzea eskatzen du energia berriztatzeko, bestela bere edukia galduko luke. Konputagailu baten memoria nagusi edo zentralak DRAM memoriak osatzen du.
 SRAM: Static Random Acces Memory sigletatik eratorria. DRAM baino memoria azkarragoa eta segurtasun handiagokoa da. “Estatiko” hitzak aireztatu ez den beharra adierazten du. RAM estatikoko txipek 10-30 nanosegundoko sarbide-denbora dute, dinamikoak, motelagoak izanik, 30 nanosegundo baino gehiago irauten dutelarik.
 NVRAM: Ingelesetik Non-Volatile Random Access Memory. Memoria honek ez du gordetako informazioa galtzen bere elikadura-iturria oztopatzen denean. Helburu berezietarako erabili ohi da, eta ez konputagailu baten memoria nagusi bezala.
 VRAM: Video RAM, bideo moldatzaileentzat erabilitako helburu berezietarako memoriak.

RAM memoria enkapsulatzeko modu batzuk 

 DIP: Dual In line Package. Kutxa laukizuzen batean memoriazko txip bakarra duten enkapsulatzaile mota, konexioko pineko bi hilaraz alde bakoitzeko osaturik.

 SIMM: Single In line Memory Module. Enkapsulatzaile beste mota bat da, , eta ama plakaren SIMM hormegal batean kokatzen dira.

 DIMM: Dual In line Memory Module. Zirkuitu inpresoko plaka txiki bat duen enkapsulatzailea, memoriazko txipak dituena.

RAM memoriaren zenbait erabilera 

 RAM Disk: RAM dinamikoari (DRAM) egiten dio erreferentzia, eta disko gogor bat emulatzeko dago konfiguratuta. RAM Disk memoria baten fitxategietan sartzeko aukera dago, sarbide-abiadura handiagoa delarik disko gogor batekin konparatuz gero.

 Caché Memoriak: RAM memoriako gordetze sistema berezia da, abiadura handikoa. Konputagailuaren memoria nagusi edo zentralaren gune batean erreserbatua edo abiadura handiko gordetze dispositibo independentea izan daiteke.

Hardware Grafikoa 

Hardware grafikoa txartel grafikoek osatzen dute basikoki, gaur egun berezko memoria eta Prozesamendu Unitatea dutena, Graphics Processing Unit (GPU) deitzen dena. GPUren helburu nagusiena prozesamendu grafikoa soilik osatzea da, PUZ egiten dituen eginbeharretatik batzuk askatuaz, kostatzen den eginkizun eta denbora aurreztuaz, beste funtzio batzuk betetzeko gaitasun aizan dezan.

Moore-ren Legeak 18-24 hilabeteetan zirkuitu integratu baten transistore kopurua bikoiztera iristen dela esan daiteke; GPUren kasuan legeak esaten duena baino kantitate handiagoan handitzen da.

Azken 15 urtetan prozesamendu grafikoaren eboluzioak hazkunde ikaragarria izan du. Gaur egungo konputagailu eta bideo-jokoen bidezko animazioak duela 20 urte pentsatzea ezinezkoa zelarik.

Konputagailuen Hardwarean egindako teknologiak eta berrikuntzak 

 1. belaunaldia (1945 – 1956): Balbula termoionikoarekin. Zirkuitu elektrikoak dituen bonbilla baten tamainako beirazko tutuak. Teknologia honen makinak bolumen handikoak, kostu handikoak, fidagaitzak eta operazio eta mantenamendurako zailak ziren.

 2. belaunaldia (1957 – 1963): Transistoreekin. Aurrekoak baino makina txikiagoak, fidagarriagoak eta ekonomikoak ziren.

 3. belaunaldia (1964 – 1971): Zirkuitu Integratuekin. Teknologia honek ehunka transistore eta bestelako osagai elektronikoak zirkuitu integratu bakarrean sartzea lortu zen, siliziozko txip bat osatuz. Konputagailuek beren kostuak eta tamaina jaitsi ziren, bere kapazitatea, abiadura eta fidagarritasuna handitu zirelarik.

 4. belaunaldia (1971 – Orainaldia): Mikroprozesagailuekin. Txip honek ia osorik integraturik dagoen konputagailu bat osatzen du, siliziozkoa eta zentimetro karratu txikia duena.

 5. belaunaldia (Orainaldia – Etorkizuna): Berrikuntzaz lortutako aurrerapauso garrantzitsua, integraziozko eskalen gorapenarengatik, prozesuko abiaduren handitzeagatik eta softwarearen handitze eta konplexutasunarengatik. Adimen artifizialezko programek eta sistema bikainek zentzu honetan munarri bat izan zuten.

Berrikuntza batzuk:

 Etorkizunerako hardware txikiago, ahaltsuago eta aurreratuagoa espero da, nanoteknologiako eta nano-elektronikako azken ikerketen ondorioz.

 2006. urtean IBM enpresak PUZ prozesadore baten prototipoa lortu zuen, oso azkar lan egiten duena, 500Ghz eta ustez, zerbait gehiago. Adituek giro tenperaturan 350GHz-etan lan egiten duen prozesagailua sortu zuten, baino -268 gradu zentigrado hoztuz 500GHz-eko errekorrera iritsi ziren. Tenperatura horietara iristeko Helio likidoa erabili zuten. Proposatu duten helburua 1THz-ko (1000GHz) abiaduraraino iristea da. Ideia bate gin ahal izateko, kontutan hartu behar da etxeko prozesagailu azkarrenek 3 eta 5GHz-ko abiadura dutela.

Ikus, gainera 

 Ordenagailu
 Firmware
 Informatika
 Software

Kanpo estekak 
 Kernelaren Mundu Liluragarria
 Hardwareari buruzko ehundaka artikulu
 Ordenagailu baten Hardwareari buruzko artikulua
 Hardware Grafikoa

Informatikako terminologia