Introducción a los Sistemas Informáticos

Conceptos Básicos

Al hablar de Sistemas Informáticos, es fundamental distinguir entre hardware y software.

  • Hardware: Conjunto de elementos físicos, principalmente electrónicos, que componen un ordenador.
  • Software: Componentes no físicos (instrucciones y órdenes) que permiten a los componentes electrónicos funcionar y realizar procesos específicos. Las instrucciones se organizan en programas o aplicaciones.

El Sistema Operativo

El sistema operativo es el software fundamental del ordenador. Gestiona los recursos de hardware y proporciona la base para la creación y ejecución del software de aplicación.

Componentes Físicos de un Ordenador (Hardware)

El hardware fue crucial en las primeras generaciones de ordenadores. El primer ordenador, que realizaba operaciones similares a una calculadora básica, ocupaba una habitación entera y su conmutación era manual.

Unidad Central de Proceso (CPU)

La Unidad Central de Proceso (CPU) o Procesador es el componente principal del ordenador. Controla y ejecuta todas las operaciones internas.

  • Unidad de Control (UC): El cerebro del ordenador. Coordina y controla su funcionamiento. Interpreta las instrucciones de los programas y genera las órdenes necesarias para su ejecución.
  • Unidad Aritmético-Lógica (ALU): Realiza operaciones aritméticas (suma, multiplicación, etc.) y lógicas (comparación, etc.).

Memoria

La memoria del ordenador almacena programas y datos.

  • Memoria Externa o Secundaria: Dispositivos de almacenamiento masivo (discos duros, etc.). Almacenan gran cantidad de información de forma permanente (no volátil). Es más lenta debido a los componentes mecánicos.
  • Memoria Interna: Ubicada físicamente dentro de la carcasa del ordenador.

Memoria Principal (Dentro de la Memoria Interna)

  • RAM (Random Access Memory): Permite almacenar y modificar información. Es la memoria central.
  • ROM (Read Only Memory): Contiene información inmodificable que inicializa el sistema informático.

La memoria principal está compuesta por componentes electrónicos que almacenan bits de información.

En la RAM se almacenan los programas y datos en proceso. Al ejecutar un programa, este se transfiere de la memoria secundaria a la RAM, junto con los archivos en uso.

La memoria caché, una memoria intermedia más pequeña y rápida entre la RAM y el procesador, almacena la información de uso más frecuente.

Tipos de Memoria RAM

  • DRAM (Dinámica): Gran capacidad. Requiere actualizaciones periódicas.
  • SRAM (Estática): Menor capacidad, más cara, pero más rápida.
  • SDRAM (DRAM Síncrona): Requiere actualizaciones, pero con menor frecuencia.
  • DDRAM (RAM de Doble Velocidad de Datos): Muy compleja, pero muy rápida.

Memoria ROM y BIOS

La memoria ROM almacena información sobre los componentes de hardware. Es no volátil, por lo que la información persiste incluso sin alimentación eléctrica.

El software de la ROM forma el BIOS (Basic Input Output System) del ordenador.

Actualmente, se utilizan memorias EPROM, que se pueden borrar y reprogramar.

Organización de la Memoria

  • La memoria se organiza en celdas, cada una con capacidad para almacenar información binaria.
  • La capacidad de una memoria es la cantidad total de información que puede almacenar.
  • Cada posición de memoria tiene una dirección de memoria única para acceder a la información (lectura o escritura).
  • El conjunto de bits accedidos se denomina palabra y puede tener un tamaño de 8, 16, 32 o 64 bits.

Buses

La comunicación entre los componentes del ordenador se realiza a través de buses.

  • Bus de Datos: Transporta los datos.
  • Bus de Direcciones: Transporta información sobre la ubicación de los datos.

El tipo de bus influye directamente en la velocidad del ordenador. Se caracteriza por el número y disposición de sus líneas (cada línea transmite 1 bit). Existen buses de 8, 16, 32, 64, 128 bits o más.

Periféricos

Los periféricos son dispositivos de hardware que permiten interactuar con el ordenador, almacenar datos, imprimir resultados, etc. Se conectan a través de puertos o conectores externos.

Tipos de Periféricos

  • De Entrada: Introducen información en el ordenador (teclado, escáner, ratón).
  • De Salida: Muestran datos (impresora, monitor).
  • De Entrada y Salida (E/S): Introducen y extraen datos (disco duro, módem).

Los periféricos de almacenamiento externo complementan la memoria principal. Los dispositivos de entrada convierten la información externa a formato binario, y los de salida realizan el proceso inverso. La velocidad de los periféricos suele estar limitada por sus componentes mecánicos.

Características de los Periféricos

  • Fiabilidad: Probabilidad de error en la E/S.
  • Tipo de acceso: Secuencial (acceso a datos precedentes) o directo (acceso a datos sin orden).
  • Velocidad de transferencia: Cantidad de información enviada o recibida (en bps).
  • Ergonomía: Adaptación del diseño al usuario.

Periféricos Principales

  • Teclado y Ratón: Periféricos de entrada estándar.
  • Monitor: Sus prestaciones dependen de la tarjeta gráfica.
  • Impresora: Permite imprimir información. Las más comunes son de inyección de tinta y láser.
  • Escáner: Digitaliza imágenes o texto impreso.
  • Unidades de Disquete: Almacenan y extraen información de disquetes (obsoletos).
  • Tableta Digitalizadora y Lápiz Óptico: Permiten crear gráficos.
  • Unidades de Disco Duro: Alta capacidad y velocidad. Almacenan el sistema operativo y las aplicaciones.
  • Módem: Periférico de E/S para comunicación remota. Transforma señales digitales a analógicas y viceversa. Existen módems internos, externos, fax-módems, etc. La velocidad de transmisión típica es de 56 Kbps.
  • CD-ROM: Periférico de entrada. Acceso a la información mediante láser. Gran capacidad (650-700 MB). Las unidades lectoras y grabadoras son periféricos de E/S.
  • DVD: Similar al CD-ROM, pero con mayor capacidad (4,7 – 9 GB).
Características de un Disco Duro
  • Capacidad (Gigabytes).
  • Tamaño (diámetro del plato).
  • Tiempo de acceso.
  • Velocidad de transferencia.
  • Velocidad de rotación (RPM).
  • Número de superficies grabables (“caras”).
  • Número de cabezas de lectura y escritura (normalmente 1 por cara).
  • Número de pistas (circunferencias grabables).
  • Número de sectores por pista.
  • Tamaño del sector (bytes).
  • Densidad máxima (densidad de grabación en la pista más interior).
Módem: Modos de Comunicación

En toda comunicación hay un EMISOR, un CANAL y un RECEPTOR.

  • Símplex: Transmisión en un solo sentido.
  • Half-dúplex: Transmisión en ambos sentidos, pero no simultáneamente.
  • Full-dúplex: Transmisión simultánea en ambos sentidos.

Seguridad de la Información

La integridad de la información es crucial.

Aspectos de Seguridad

  • Seguridad Física: Protección contra fallos eléctricos.
  • Seguridad frente a Virus: Protección contra software malicioso.
  • Seguridad de Datos: Protección contra pérdida de datos.

Seguridad Física

Se utilizan SAI (Sistemas de Alimentación Ininterrumpida), que actúan como baterías, para prevenir errores eléctricos. Permiten al ordenador seguir funcionando durante unos minutos tras un corte de energía, evitando la pérdida de datos.

Seguridad Frente a Virus

Un virus es un programa que infecta otros programas, incluyendo copias de sí mismo. Afecta principalmente a archivos ejecutables.

Tipos de Virus

  • Virus que infectan archivos.
  • Virus que infectan el sector de arranque.

Es fundamental instalar y actualizar un antivirus.

Seguridad de los Datos

Para prevenir la pérdida de datos por errores involuntarios del usuario, se utilizan:

  • Discos Reflejados o Espejo: Discos o particiones con la misma información.
  • Copias de Seguridad: Realizadas periódicamente en soportes especiales (cintas DAT, etc.).

Datos: Sistemas de Codificación

Los sistemas de codificación establecen la correspondencia entre la información del usuario y la que procesa el ordenador.

Los usuarios trabajan con letras y números, mientras que el ordenador comprende impulsos eléctricos.

Tipos de Sistemas de Codificación

  • Numérica: Representa números.
  • Alfanumérica: Representa números, letras y símbolos.

Sistemas de Codificación Numérica

  • Binario: Utilizado por los componentes electrónicos. Usa dos símbolos: 0 y 1.
  • Octal: Base 8 (0-7). Correspondencia directa con el binario (3 bits por símbolo).
  • Hexadecimal: Base 16 (0-9, A-F). Correspondencia directa con el binario (4 bits por símbolo).

Sistemas de Codificación Alfanumérica

Representan símbolos en binario. Cada símbolo se corresponde con una combinación de bits.

Los más importantes son:

  • ASCII
  • EBCDIC
  • FIELDATA
  • UNICODE