1. EL SISTEMA INFORMÁTICO.
1.1. Concepto de Sistema informático.
Un sistema informático es un conjunto de partes que funcionan relacionándose entre sí con un objetivo preciso. Sus partes son: hardware, software y las personas que lo usan.
Todo sistema informático está compuesto por tres elementos básicos:
. Un componente (hardware) que incluye las placas, circuitos integrados, conectores, cables y sistema de comunicaciones.
. Un componente lógico (software) que permite disponer de un lenguaje lógico para comunicarse con el hardware y controlarlo.
Hay dos tipos de software:
o Software base, es el conjunto de programas necesarios para que el hardware tenga capacidad de trabajar. Recibe el nombre de sistema operativo.
o Software de aplicación, son los programas que maneja el usuario.
. Un componente humano que está constituido por las personas que participan en la dirección,diseño, desarrollo, implantación y explotación de un sistema informático.
1.2. Clasificación de los sistemas informáticos.
. Según su uso se pueden clasificar en:
o SI de uso general, que son los que se utilizan para varios tipos de aplicaciones (es el caso de los ordenadores personales).
o SI de uso específico, que son los que se caracterizan por ejecutar uno a unos pocos programas (es el caso de los robots industriales).
. Según sus prestaciones se pueden clasificar en:
o Supercomputadores.
Un Superordenador es un ordenador extraordinariamente rápido con capacidades de proceso, de cálculo, y de almacenamiento, muy superiores tecnológicamente comparado con el resto de ordenadores construidos en la misma época.
Físicamente son de gran tamaño. Deben ser instalados en ambientes controlados para poder disipar el calor producido por sus componentes, lo que no impide que puedan soportar la conexión en línea de miles de usuarios.
Suelen incorporar varios procesadores de gran capacidad de proceso trabajando conjuntamente, en paralelo, destinados a una tarea específica.
El número de procesadores, dependiendo del modelo, varía en un rango que va desde unos 16 procesadores hasta unos 512 procesadores. Por supuesto también cuentan con una generosa cantidad de memoria y con gran capacidad de almacenamiento.
Esto les permite procesar ingentes cantidades de información en poco tiempo, pudiendo llegar a procesar miles de millones de operaciones por segundo. Están diseñados para desarrollar cálculos complicados a gran velocidad.
o Mainframes o computadoras centrales.
Los mainframe son grandes ordenadores, de uso general, que disponen de varios procesadores que pueden trabajar de forma independiente entre sí, pudiendo así ejecutar varias tareas a la vez. Están preparados para realizar varios millones de operaciones por segundo. Su gran capacidad de proceso les permite por un lado, controlar al mismo tiempo a cientos de usuarios, incluso a miles, y por otro controlar el manejo de puertos de entrada salida, dando soporte a cientos de dispositivos de entrada y salida, gracias a lo cual pueden contar con muchas unidades de disco que les permiten almacenar grandes cantidades de información.
o Sistemas medios o miniordenadores.
Son la versión reducida, de un mainframe, con menos prestaciones en velocidad, menos memoria, menor capacidad de almacenamiento y menor número de terminales. Están orientadas a tareas específicas. Fueron ideadas para dar servicio a empresas e instituciones, de menor tamaño, que no necesitan toda la capacidad de proceso, ni todos los periféricos de un mainframe.
Un minicomputador es por tanto, un sistema multiproceso y multiusuario que ofrece servicios específicos, que cuenta con capacidad para soportar hasta 200 usuarios conectados simultáneamente y que soporta un número limitado de dispositivos. Siendo, de un relativo pequeño tamaño y pequeño costo, en comparación con un mainframe.
Se suelen utilizar para el almacenamiento de grandes bases de datos, para control automático en la industria y para aplicaciones multiusuario.
o Estaciones de trabajo o Workstation.
Estación de trabajo. Un ordenador de gran potencia para ser usado por un sólo usuario, es parecido a un ordenador personal pero con mejores componentes, que le proporcionan mayor potencia y mayor calidad, y que normalmente se conectan a un ordenador más grande a través de una red, permitiendo a los usuarios compartir ficheros, aplicaciones y hardware, como por ejemplo las impresoras.
o Microordenadores u Ordenador Personal (PC).
Conocido como PC (del inglés personal computer), es un ordenador de propósito general, de pequeño tamaño, con al menos, un microprocesador, que suele disponer de ratón y teclado para introducir datos, de un monitor para mostrar la información, y de algún dispositivo de almacenamiento en el que instalar el sistema operativo y guardar datos y programas. Además admite la conexión de otros periféricos con múltiples y variadas funcionalidades.
La miniaturización ha permitido la creación de otros tipos de PC’s. Estos son algunos de
ellos:
o Ordenadores Portátiles o Laptops. Son ordenadores personales que pueden transportarse con facilidad por ser ligeros de peso y de reducido tamaño, que están equipados con una batería que les permite trabajar sin estar conectadas a la red eléctrica.
o Los Notebooks que son portátiles un poco mas ligeros que los Laptops, o los Netbooks aun más pequeños que se usan principalmente para navegar en Internet.
o TabletPC. Se trata de un ordenador pizarra, sin teclado físico, que dispone de una pantalla táctil con la que se interactúa utilizando los dedos o algún tipo de apuntador. Hay ordenadores portátiles con teclado y ratón, que permiten rotar la
pantalla y colocarla como si de una pizarra se tratase, para su uso como Tablet PC.
o Pocket o Palm o PDA («personal digital assistant»). Son pequeños ordenadores con pantallas táctiles que caben en la palma de la mano, y que tienen muchas de las prestaciones de los ordenadores de escritorio, pero no todas.
o Smartphone. Es un teléfono móvil que incorpora características de un ordenador personal. Pueden tener un mini teclado, una pantalla táctil, un lápiz óptico, etc. Incluyen acceso a Internet, servicios de correo electrónico, cámara integrada, navegador web, procesador de textos, etc. Permiten la instalación de nuevas aplicaciones con las que aumentan sus funcionalidades.
1.3. Componentes Físicos. Arquitectura de Von Neumann.
Siguiendo la arquitectura de Von Neumann, un computador está formado por:
. La ALU o Unidad Aritmético Lógica, que realiza cálculos, comparaciones y toma de
decisiones lógicas.
. La UC o Unidad de Control, que interpreta y ejecuta las instrucciones.
. La Memoria Principal y una serie de Registros en donde se almacena información
temporalmente.
. Los sistemas de entrada/salida (E/S), que permiten la comunicación con los dispositivos
periféricos.
1.3.1. Unidad Central de Proceso, CPU o UCP.
La unidad central de proceso o CPU, también denominada procesador. Es el elemento encargado del control y ejecución de las operaciones que se efectúan dentro del ordenador con el fin de realizar eltratamiento automático de la información. Y, está formada por los siguientes elementos
UC o Unidad de Control.
ALU o Unidad Aritmético Lógica.
Registros.
Unidad de Control (UC). Es el componente que controla el funcionamiento de la CPU y, por consiguiente, del ordenador. Podría decirse que es el “director de orquesta” o “el jefe” dentro de la CPU. Como ya sabemos, la misión principal del procesador es la de ejecutar las instrucciones de los programas que se encuentran en memoria. Entre las funciones principales de la Unidad de Control están la de encargase de extraer o capturar las instrucciones del programa que se tienen que
ejecutar (es decir, traer las instrucciones de memoria al procesador para que éste las pueda ejecutar), la de encargarse de analizar o decodificar las instrucciones para poder ejecutarlas (es decir, averiguar qué significa cada una de las instrucciones que se tienen que ejecuta) y la de emitir las órdenes necesarias al resto de elementos del procesador para la ejecución de las instrucciones.
Así, por ejemplo, si se trae una instrucción de memoria al procesador y al decodificarla averigua que
es una suma, tendrá que mandarle a la unidad competente que realice dicha suma.
La unidad control se componen principalmente:
– Controlador y decodificador: Se encarga de interpretar la instrucción para su posterior proceso.
Es el encargado de extraer el código de operación de la instrucción en curso.
– Decodificador. Interpreta los distintos campos en que se divide una instrucción máquina para obtener el código de operación (opcode) y los operandos.
– Secuenciador: Genera las microórdenes necesarias para ejecutar la instrucción. A partir del código de operación, determina qué microinstrucciones corresponde ejecutar, las cuales activarán las señales correspondientes para controlar los distintos circuitos implicados.
– Reloj: Proporciona una sucesión de impulsos eléctricos a intervalos constantes
– Registros: Espacios de almacenamiento entre los que destacaremos:
Registros de instrucciones: Es el encargado de almacenar la instrucción que se está ejecutando
Registro contador de programas: Contiene la dirección de memoria de la siguiente instrucción a ejecutar.
Unidad Aritmético-Lógica (ALU, de las siglas inglesas). Es el componente que se encarga de realizar las operaciones aritméticas, es decir, los cálculos (sumas, restas, etc.), y las operaciones lógicas. Podría decirse que es “la mano de obra” del sistema, que realiza su trabajo siempre bajo el mandato y supervisión de la unidad de control.
Los elementos más importantes de la ALU serán:
o Circuito Operacional: Realiza las operaciones con los datos de los registros de entrada
o Registros de entrada: Contiene los operandos de la operación
o Acumulador: Almacena los resultados de las operaciones
o Registro de estado. Registra las condiciones de la operación anterior. Indica informaciones como acarreo, desbordamiento de memoria, signo, cero, etc.
Registros del procesador. Los registros del procesador son zonas de almacenamiento o memoria.
La ALU sólo puede operar sobre los registros, por lo que antes de poder operar con ningún dato que se encuentre en la memoria principal del sistema, la CPU deberá primero traerlo desde allí hacia alguno de sus registros. Se han comentado algunos anteriormente.
1.3.2. Memoria.
Podemos definir memoria como un dispositivo capaz de almacenar cualquier tipo de información (datos o programas) que se haya introducido previamente, conservándola para que más tarde, se pueda recuperar para ser procesada por los demás componentes del ordenador, o para borrarla, en el caso de no ser útil. La memoria se organiza en una jerarquía en función de las velocidades. La memoria más rápida son los registros, luego la caché, a continuación la memoria principal o interna y por último la memoria externa. A mayor rapidez, menor capacidad y mayor precio. Generalmente los datos contenidos en cada nivel son un subconjunto de los datos de los niveles superiores.
La misión de toda memoria, sea cual sea su tipo, es la de almacenar información.
Memoria Externa.
La memoria externa hace referencia a los dispositivos y medios de almacenamiento como son los disquetes, los discos ópticos, los discos duros, etc., que son utilizados para guardar masivamente información, son más lentas, pero tienen mayor capacidad que la memoria principal. La información permanece indefinidamente hasta que el usuario la borre expresamente. Actualmente la memoria externa más utilizada es el disco duro, que permiten gran capacidad de almacenamiento y rápida recuperación del contenido.
Memoria Interna.
En informática, la memoria interna hace referencia a aquella memoria que es fundamental para el funcionamiento del ordenador y que se encuentra alojada en la placa base. La memoria interna está constituida por la memoria RAM y la memoria ROM.
– Memoria RAM (Random Access Memory – Memoria de Acceso Aleatorio).
La memoria RAM es el dispositivo donde se almacenan temporalmente tanto los datos como los programas que la CPU está procesando o va a procesar en un determinado momento. Por su función, es una amiga inseparable del microprocesador, con el cual se comunica a través de los buses de datos.
Esta clase de memoria es volátil, es decir que, cuando se corta la energía eléctrica, se borra toda la información que estuviera almacenada en ella. Su capacidad de almacenamiento se mide en megabytes y más recientemente en gigabytes.
– Memoria ROM (Read Only Memory- Memoria de solo lectura).
La memoria ROM o memoria de solo lectura contiene programas especiales que sirven para cargar e iniciar el arranque del ordenador. En ella se encuentra almacenada toda la información referente a los componentes hardware de los que consta nuestro equipo. El software que integra la ROM forma el BIOS del ordenador (BASIC INPUT OUTPUT SYSTEM) o sistema básico de entrada / salida
La ROM es una memoria no volátil, la información que contiene no desaparece nunca. No necesitan suministro de energía para mantener su configuración.
Caché.
Es una clase de memoria especial de alta velocidad que está diseñada para acelerar el procesamiento de la CPU cuando esta tiene que acceder a memoria principal. Es más rápida que la memoria principal. Se coloca entre la CPU y la memoria principal. Cuando la CPU pide algo y no se encuentra en memoria caché se produce lo que se conoce con el nombre fallo de caché.
Registros.
Los registros son dispositivos digitales que nos permiten almacenar información y acceder a ella en tiempos bastante menores que el que necesitamos para acceder a la memoria. LA U.C. y la ALU los utilizan para almacenar información necesaria para su funcionamiento.
1.3.3. Unidad de Entrada/Salida (E/S).
La unidad de E/S sirve para comunicar el procesador y el resto de componentes internos del ordenador, con los periféricos de entrada/salida y las memorias de almacenamiento externo.
Con el término entrada/salida (E/S) se designa cualquier transferencia de información desde o hacia la memoria o el procesador. Comprende tanto la transferencia entre los diversos niveles de la memoria, como la comunicación con el exterior (periféricos)
Relacionados con los dispositivos de entrada salida nos encontramos con los periféricos
Los dispositivos de entrada/salida o periféricos transforman la información externa en señales eléctricas codificadas, permitiendo su transmisión, detección procesamiento, interpretación y almacenamiento de forma automática.
Los periféricos son dispositivos hardware con los cuales el usuario puede interactuar con el ordenador.
Los periféricos se conectan con el ordenador, es decir con la CPU y sus componentes, a través de los denominados puestos o conectores externos. Esta gestión la lleva a cabo la unidad de E/S.
1.3.4. Buses.
Son unas líneas eléctricas que sirven para transmitir información entre los distintos componentes del ordenador y que se llaman buses. Los buses serían como las autopistas, que permiten el transporte, no de vehículos, sino de información.
La evolución de los buses a lo largo de la historia ha sido determinante para la evolución de los sistemas operativos. Al fabricarse buses mucho más rápidos y con más líneas, los sistemas operativos han ido mejorando y aportando nueva funcionalidades.
Existen los siguientes tipos de buses, atendiendo al tipo de información que transportan:
Bus de datos. Llevan información de datos desde y hacia la CPU, por lo que se dice que son bidireccionales. Conforme han ido evolucionando los ordenadores, el tamaño del bus de datos ha ido creciendo y pasando por tamaños de 8, 16, 32, 64 y 128 bits.
Bus de direcciones. Permiten al microprocesador seleccionar una de las tantas posiciones de memoria, ya sea para lectura o escritura. Se dice que es unidireccional, pues tan sólo es el procesador el que puede poner información en este bus; el resto de elementos del sistema tan sólo puede leerlo. Cuanto mayor sea este bus, mayor será la cantidad de memoria que el microprocesador puede direccionar o encontrar y, por tanto, marca el máximo de memoria principal que un ordenador puede tener. Así, por ejemplo, con un bus de direcciones de 32 bits, se pueden direccionar 232 posiciones de memoria, o lo que es lo mismo, la memoria puede ser de 232 bytes.
Bus de control. Son buses que permiten al microprocesador dar las órdenes pertinentes al conjunto de componentes al que está conectado.
1.4. Componentes lógicos.
Software o componentes lógicos, son el conjunto de programas que permiten utilizar el hardware así como programas que permiten tratar los datos y procesarlos de acuerdo con los requerimientos del sistema.
El software de una computadora puede dividirse a grandes rasgos en dos tipos: programas de sistema, que controlan la operación de la computadora misma, y programas de aplicación, que realizan las tareas reales que el usuario desea.
Software base: Está formado por los programas que controlan el funcionamiento del ordenador gestionando óptimamente sus recursos. El programa de sistema más importante es el sistema operativo, que controla y gestiona todos los recursos de la computadora y proporciona soporte para ejecutar los programas de aplicación.
Software de aplicación: es el software que sirve para procesar la información de forma personalizada. Lo integran los programas y los datos. Los programas permiten editar textos, extraer información, editar gráficos, etc…
1.5. Componentes humanos.
Se refiere tanto a los usuarios directos del sistema como al personal encargado del desarrollo del software.
Estará constituido por al menos una persona encargada de la administración del sistema: el administrador. El administrador se encarga del buen funcionamiento del sistema, localizando los problemas y solucionándolos, realizando copias de seguridad, proporcionando cuentas de usuario, etc.
Los desarrolladores, son aquellas personas encargadas de diseñar y desarrollar el software necesario para que el sistema informático funcione correctamente. Estas personas pueden ser ajenas al sistema o formar parte de él.
Los operadores del sistema, son las personas que usan el sistema informático para conseguir los objetivos para los que fue creado. Para ello deben recibir formación.
2. Información.
INFORMACIÓN: “Comunicación a adquisición de conocimientos que permiten ampliar o precisar los que se poseen sobre una materia determinada”.
2.1 Representación de la información.
Los sistemas de codificación se utilizan para procesar la información que el usuario entiende y el ordenador no, ya que ambos trabajan en lenguajes diferentes
2.2. Sistemas de Numeración.
Conjunto de símbolos y reglas que se utilizan para representar cantidades o datos numéricos. Estos sistemas se caracterizan por la base, que determina el número de símbolos de los que se componen. El ser humano utiliza el sistema decimal (formado por los símbolos 0,1,2,3,4,5,6,8,9), por el contrario el ordenador utiliza el sistema binario y como sistemas intermedios el octal y el hexadecimal. Todos los sistemas mencionados anteriormente son sistemas posicionales (el valor de cada dígito queda determinado por la posición que ocupan) y se basan en el Teorema Fundamental de la Numeración (TFN).
1 Bit (es la unidad mínima de almacenamiento, 0/1)
8 Bits = 1 Byte
1024 Bytes = 1 Kilobyte (un archivo de texto plano, 20 kb)
1024 Kilobytes = 1 Megabyte (un mp3, 3 mb)
1024 Megabytes = 1 Gigabyte (una película en DivX, 1 gb)
1024 Gigabytes = 1 Terabyte (800 películas, 1 tb)
1024 Terabytes = 1 Petabyte (toda la información de Google, entre 1 y 2 petabytes)
1024 Petabytes = 1 Exabyte (Internet ocupa entre 100 y 300 Exabytes)
1024 Exabytes = 1 Zettabyte (a partir de aqui no existen comparativas reales)
1024 Zettabytes = 1 YottaByte
1024 YottaBytes = 1 Brontobyte
1024 Brontobytes = 1 GeopByte
1024 GeopBytes = 1 Saganbyte
1024 Saganbytes = 1 Jotabyte
– A + X 1024
+ A – / 1024