07 Ago

Sistema Informático

Es un sistema que permite almacenar y procesar información. Es el conjunto de partes interrelacionadas: hardware, software y personal informático.

Componentes de un Sistema Informático

  • Hardware: Incluye computadoras o cualquier tipo de dispositivo electrónico.
  • Software: Incluye el sistema operativo, firmware y aplicaciones, siendo importantes los sistemas de gestión de bases de datos.
  • Soporte Humano: Incluye al personal técnico que crea y mantiene el sistema, y a los usuarios que lo utilizan.

Tipos de Computadoras

Computadora Central (Mainframe)

Es una computadora grande, potente y costosa, usada por una gran compañía para el procesamiento de una gran cantidad de datos.

Terminal Tonta (Dumb Terminal)

Tipo de terminal que consiste en un teclado y una pantalla de salida usada para dar entrada y transmitir datos. No tiene capacidad de almacenamiento ni procesamiento. No puede funcionar como un dispositivo solo.

Programa DRBL

Consiste en abrir una terminal gráfica en segundo plano cuando un ordenador usa la función de arranque de red y la dirección MAC se halla en la lista de PCs permitidos.

Computadora Personal (PC)

Tipo de microcomputadora diseñada para ser utilizada por una sola persona.

Microcomputadora

Computadora pequeña con un microprocesador como su CPU.

Minicomputadora

Clase de computadora multiusuario. Diseñadas gracias a dos innovaciones: el uso de los circuitos integrados y mejoras en el diseño de la memoria RAM.

Supercomputadora

Aquella con capacidades de cálculo muy superiores a las computadoras comunes y usadas con fines específicos. Es un conjunto de poderosos ordenadores unidos entre sí para aumentar su potencia de trabajo y rendimiento.

Clúster de Ordenadores

Conjunto de computadoras unidas entre sí por una red de alta velocidad que se comporta como una única computadora. Empleados para mejorar el rendimiento y/o disponibilidad por encima de lo que es provisto.

Servicios de un Clúster

  • Alto rendimiento
  • Alta disponibilidad
  • Balanceo de carga
  • Escalabilidad

Computadora Portátil (Laptop)

Ordenador personal móvil o transportable. Realiza la mayor parte de las tareas que realizan los ordenadores de escritorio. Opera durante un periodo de tiempo sin estar conectada a una red eléctrica.

Computadora de Escritorio (Desktop)

Tipo de computadora personal, diseñada y fabricada para ser instalada en una ubicación fija.

Tipos de Uso

  • De uso doméstico en hogares.
  • De oficina para los usuarios de una empresa.

Redes y Conectividad

Red de Computadoras

Conjunto de equipos informáticos y software conectados entre sí por medio de dispositivos físicos, con la finalidad de compartir información, recursos y ofrecer servicios. Se requiere un emisor, mensaje, medio y receptor. La finalidad es compartir recursos e información a distancia, asegurar la confiabilidad, aumentar la velocidad de transmisión de los datos y reducir el costo.

Servidor

Aplicación en ejecución capaz de atender las peticiones de un cliente y devolverle una respuesta. Se pueden ejecutar en cualquier tipo de computadora. La ventaja es la seguridad. Operan a través de una arquitectura cliente-servidor.

Ofrece a los clientes la posibilidad de compartir datos, información y recursos de hardware y software.

Modelo Alternativo: Red Peer-to-Peer (P2P)

Permite a las computadoras actuar como cliente o servidor.

Cliente

Aplicación informática o un ordenador que consume un servicio remoto en otro ordenador (servidor) a través de una red de telecomunicaciones. Uno de los clientes más utilizados es el navegador web.

Arquitectura Cliente-Servidor

Modelo de aplicación distribuida en la que las tareas se reparten entre los servicios y los clientes. Un cliente realiza peticiones a un servidor, quien le da respuesta.

Ejemplos de Arquitectura Cliente-Servidor

  • Correo electrónico
  • Servidor de impresión
  • World Wide Web (WWW)

Conceptos Fundamentales de Información

Sistemas de Información

Es un conjunto de elementos orientados al tratamiento y administración de datos e información para cubrir una necesidad u objetivo.

Categorías de Elementos

  • Personas
  • Actividades
  • Datos
  • Recursos materiales

Sistemas de Numeración

Es un conjunto de símbolos y reglas de generación que permiten construir todos los números válidos.

Bit

Dígito del sistema de numeración binario. Se usan solo dos dígitos (0 y 1). Es la unidad mínima de información empleada en informática. La capacidad de representación puede ser de 8 bits, 32 bits, 64 bits, etc.

Byte

Unidad de información de base utilizada en computación y telecomunicaciones. Es el resultado de un conjunto ordenado de bits.

Componentes de Hardware

Hardware

Todas las partes físicas de un sistema informático. Sus componentes son eléctricos, electrónicos, electromecánicos y mecánicos. Un sistema informático se compone de una CPU encargada de procesar los datos, uno o varios periféricos de entrada y uno o varios de salida.

Software

Soporte lógico de un sistema informático que comprende el conjunto de los componentes lógicos y físicos (hardware).

Transistor

Dispositivo electrónico semiconductor utilizado para entregar una señal de salida en respuesta a una señal de entrada.

Chip

Estructura de pequeñas dimensiones sobre la que se fabrican circuitos electrónicos y protegida por un encapsulado de plástico o cerámica.

Arquitecturas de Computadoras

Arquitectura de Sistemas Informáticos

Es el diseño conceptual y la estructura operacional fundamental de un sistema de computadoras. Un modelo y una descripción funcional de los requerimientos y las implementaciones de diseño para varias partes de una computadora.

La computadora recibe y envía la información a través de los periféricos por medio de los canales. La CPU es la encargada de procesar la información que le llega a la computadora.

Partes de una Computadora

La computadora tiene dos partes principales:

  • CPU: Encargada de ejecutar programas, compuesta por la memoria principal, unidad aritmético-lógica (UAL) y unidad de control (UC).
  • Periféricos.

Alan Turing

Fue un matemático, lógico y científico de la computación. Es considerado uno de los padres de la ciencia de la computación.

Test de Turing

Criterio según el cual puede juzgarse la inteligencia de una máquina.

Máquina de Turing

Dispositivo que manipula símbolos sobre una tira de cinta de acuerdo a una tabla de reglas. Puede ser adaptada para simular la lógica de cualquier algoritmo de computador. Una máquina de Turing que es capaz de simular otra máquina de Turing se denomina Máquina Universal.

Arquitectura de Von Neumann

Es una arquitectura de computadoras. Describe un diseño para un computador digital electrónico que consta de una unidad de procesamiento, una unidad de control y un controlador de programa. Tiene un conjunto dedicado de direcciones y buses de datos para leer datos desde memoria y escribir datos en la misma.

Fases de Ejecución de Instrucciones en la Máquina

  1. La UC envía a la MP (Memoria Principal) la dirección de la instrucción a ejecutar, almacenada en el contador de programa.
  2. La UC recibe la instrucción y la almacena en el registro de instrucciones, la analiza y, en caso necesario, lee los operandos de la MP enviando sus direcciones y activando las señales de control.
  3. La UAL realiza la operación sobre los operandos y, si es necesario, guarda el resultado en un registro o en la MP.
  4. Una vez ejecutada la instrucción, se incrementa el contador de programa.

Condiciones para Ejecutar un Programa

  1. Debe existir su correspondiente traducción en lenguaje máquina.
  2. El programa y sus datos tienen que estar en la MP (Memoria Principal).
  3. El contador de programa ha de ser actualizado o iniciado con la dirección de la primera instrucción del programa.

Unidad Central de Procesamiento (CPU)

CPU (Unidad Central de Procesamiento)

Es el hardware dentro de una computadora u otros dispositivos programables, que interpreta las instrucciones de un programa informático mediante la realización de las operaciones básicas aritméticas, lógicas y de entrada/salida del sistema.

Una computadora puede tener más de una CPU (multiprocesamiento). Contienen un solo circuito integrado (chip). Algunos circuitos pueden contener varias CPU en un solo chip (multinúcleo). Un circuito integrado que contiene una CPU puede contener los dispositivos periféricos (sistema en un chip).

Componentes de la CPU

  • Unidad Aritmético-Lógica (UAL)
  • Unidad de Control (UC)

UAL (Unidad Aritmético-Lógica)

Circuito digital que calcula operaciones aritméticas y lógicas.

UC (Unidad de Control)

Uno de los tres bloques principales en los que se divide una CPU. Su función es buscar las instrucciones en la memoria, decodificarlas y ejecutarlas.

RISC (Reduced Instruction Set Computer)

Tipo de diseño de CPU utilizado en microprocesadores o microcontroladores con las siguientes características:

  • Instrucciones de tamaño fijo y presentadas en un reducido número de formatos.
  • Solo las instrucciones de carga y almacenamiento acceden a la memoria de datos.

CISC (Complex Instruction Set Computer)

Modelo de arquitectura de computadoras. Tienen un conjunto de instrucciones que se caracteriza por ser muy amplio y permitir operaciones complejas.

Memoria y Almacenamiento

Diferencia entre CMOS y BIOS

BIOS (Basic Input/Output System)
Contiene las instrucciones de cómo la computadora se inicia y es modificada o actualizada con las actualizaciones para la BIOS.
CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)
Encendida por una batería CMOS y contiene la configuración del sistema. Es posible modificarla cada vez que entramos a la configuración de CMOS.

RAM CMOS

Tipo de memoria que almacena información sobre la configuración del sistema. Vinculada con el reloj del sistema.

Diferencia entre HDD y SSD

HDD (Hard Disk Drive)
Guardan los datos en placas de metal que están girando todo el tiempo. Cada vez que el ordenador quiere buscar algo, el dispositivo usa un cabezal para ubicar la posición de la información.
SSD (Solid State Drive)
Nunca se están moviendo. Para almacenar la información, crean bloques y cada vez que el ordenador quiere acceder a ella, el SSD solo la entrega diciendo «aquí está».

Zócalo / Socket

Es un tipo de zócalo electrónico instalado en la placa base, que se usa para fijar y conectar el microprocesador.

SoC (System on a Chip)

Integra en un solo chip los diferentes componentes de un sistema. Junto al procesador podemos encontrar:

  • Controlador de memoria: Cuando el procesador necesita acceder a la RAM, lo hace mediante un conjunto de circuitos.
  • Tarjeta gráfica.
  • Memoria: Chip que contiene todos los elementos de la placa base.
  • Buses: Transmiten la información entre los distintos elementos que componen una computadora.
  • Interfaces externos.
  • Comunicación.

Chipset

Conjunto de circuitos integrados diseñados con base en la arquitectura de un procesador, permitiendo que funcionen en la placa base. Sirven de puente de comunicación con el resto de componentes de la placa. Hace posible que la placa base funcione como eje del sistema.

Puente Norte (Northbridge)

Puente de enlace entre el microprocesador y la memoria. Controla las funciones de acceso hacia y entre el microprocesador, RAM, puerto gráfico AGP y comunicaciones con el puente sur.

Puente Sur (Southbridge)

Controla los dispositivos asociados como los discos IDE, puertos USB. Encargado de comunicar el procesador con el resto de los periféricos.

Microprocesador

Circuito integrado central más complejo de un sistema informático. Encargado de ejecutar los programas. Conectado mediante un zócalo a la placa base. Se le incorpora un sistema de refrigeración (disipador de calor, ventiladores).

Sistemas de Refrigeración

  • Disipador: Instrumento que se utiliza para bajar la temperatura de algunos componentes electrónicos.
  • Refrigeración Silenciosa: Desplazamiento de aire natural para obtener una refrigeración del ambiente.
  • Refrigeración Líquida: Técnica de enfriamiento que utiliza agua y logra grandes resultados en cuanto a temperaturas.
  • Pasta Térmica: Sustancia que incrementa la conducción de calor entre las superficies de dos o más objetos que pueden ser irregulares y no hacen contacto directo.

Overclocking

Conseguir un rendimiento más alto gratuitamente, aunque pueda suponer una pérdida de estabilidad o acortar la vida útil del componente. Alcanzar una mayor velocidad del reloj para un componente electrónico.

Memoria Volátil

Aquella memoria cuya información se pierde al interrumpirse el flujo eléctrico. Algunas son: DRAM, RAM, SDRAM, HPU, GJR.

Diferencia entre SAN y NAS

SAN (Storage Area Network)
Sistema de discos que se conecta a los servidores mediante redes de altísima velocidad. No se pueden montar por NFS o SAMBA.
NAS (Network Attached Storage)
Sistema de discos que se conecta a la red como cualquier otro dispositivo y se le asigna una dirección IP. Puede darse por protocolos SAMBA o NFS.

Tipos de RAM

  • RAM (Random Access Memory): Memoria de acceso aleatorio en la que puede leerse y escribirse información en cualquier momento, pero que pierde la información al no tener alimentación eléctrica.
  • SRAM (Static Random Access Memory): Memoria estática de acceso aleatorio. Muy veloz y cara que no necesita de proceso de refresco de datos. Solo se encuentra integrada dentro de microprocesadores y discos duros.
  • DRAM (Dynamic Random Access Memory): Memoria dinámica de acceso aleatorio. Necesita constantemente refrescar el dato que tenga almacenado.
  • SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory): Memoria dinámica de acceso aleatorio que utiliza un reloj para sincronizar con el microprocesador la entrada y salida de datos en la memoria de un chip.

Componentes Físicos Adicionales

Chasis

Estructura metálica o plástica cuya función consiste en albergar y proteger los componentes internos.

Fuente de Alimentación

Dispositivo que convierte la corriente alterna en corriente continua, que alimenta los distintos circuitos del aparato electrónico al que se conecta.

SAI (Sistema de Alimentación Ininterrumpida)

Dispositivo que proporciona energía eléctrica por un tiempo limitado y durante un apagón a todos los dispositivos que tenga conectados.

Modding

Arte o técnica de modificar estética o funcionalmente partes de las computadoras.

Placa Base (Motherboard)

Es una tarjeta de circuito impreso a la que se conectan los componentes que constituyen el ordenador. Tiene instalados una serie de circuitos integrados, entre los que se encuentran el chipset y la RAM. Incluye un firmware (BIOS) que permite realizar las funcionalidades básicas.

Componentes de la Placa Base

  • Zócalo CPU: Es un receptáculo que encastra el microprocesador y lo conecta con el resto de componentes a través del bus frontal de la placa base.
  • Ranuras de RAM: Tienen 2 o 6 ranuras en una misma placa base común. En ellas se insertan memorias RAM.
  • Chipset: Serie o conjunto de circuitos eléctricos que gestionan las transferencias de datos entre los diferentes componentes de la computadora. Incluye el Puente Norte y el Puente Sur.
  • AGP (Accelerated Graphics Port): Especificación de bus que proporciona una conexión directa entre el adaptador de gráficos y la memoria. Solo se puede conectar un dispositivo. Se utiliza para conectar tarjetas gráficas.
  • Reloj: Regula la velocidad de ejecución de las instrucciones del microprocesador y periféricos internos.
  • CMOS: Pequeña memoria que preserva cierta información importante mientras el equipo no está alimentado por electricidad.
  • Pila de CMOS: Proporciona la electricidad necesaria para operar el circuito constantemente y que este último no se apague perdiendo la serie de configuraciones guardadas.
  • BIOS (Basic Input/Output System): Programa registrado en una memoria no volátil. Es específico de la placa base y se encarga de la interfaz de bajo nivel entre el microprocesador y algunos periféricos. Recupera y después ejecuta las instrucciones del registro de arranque principal cuando arranca el sistema operativo.
  • Bus Frontal (FSB – Front Side Bus): Conecta el microprocesador al chipset.
  • Bus de Memoria: Conecta el chipset a la memoria temporal.
  • Bus de Expansión: Une el microprocesador a los conectores de entrada/salida y a las ranuras de expansión.
  • Conectores de Entrada/Salida.
  • Ranuras de Expansión (Slots): Pueden acoger placas o tarjetas de expansión. Tipos: ISA, PCI, AGP, PCIe.
  • GPU (Graphics Processing Unit): Unidad de procesamiento gráfico. Circuitos electrónicos para la gestión del video, sonido o redes.
  • Jumpers: Conjuntos de pines que están en la placa y sirven para configurar otros dispositivos.

Memoria Principal

Memoria Principal

La memoria interna es la memoria de la computadora donde se almacenan temporalmente datos. Debe ser inseparable del microprocesador con quien se comunica a través del bus de datos y el bus de direcciones. Es una memoria volátil. Cuando la CPU tiene que ejecutar un programa, primero lo coloca en la memoria y después lo empieza a ejecutar.

Tipos de Memoria Principal

  • ROM (Read-Only Memory): Memoria de solo lectura. Medio de almacenamiento que permite solo la lectura de la información y no su escritura. Los datos almacenados en la ROM no se pueden modificar. Las ROM más modernas (EPROM, EEPROM) se pueden borrar y volver a programar varias veces.
  • RAM (Random Access Memory): Memoria de acceso aleatorio. Se cargan todas las instrucciones que ejecuta el procesador y otras unidades.
  • EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory): Tipo de memoria ROM que puede ser borrada, programada y reprogramada eléctricamente.
  • EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory): Tipo de memoria ROM que ha de borrarse mediante un aparato que emite rayos ultravioleta.
  • Memoria Flash: Permite la lectura y escritura de múltiples posiciones de memoria en la misma operación.
  • Dual Channel: Tecnología para memorias aplicada en las computadoras u ordenadores personales. Permite el incremento del rendimiento gracias al acceso simultáneo a dos módulos distintos de memoria.
  • Memoria Caché: Memoria de acceso rápido de una computadora que guarda temporalmente los datos recientemente procesados. Situada entre la CPU y la RAM para acelerar el intercambio de datos.

Almacenamiento Externo

Unidad de Disco Duro (HDD)

Dispositivo de almacenamiento de datos que emplea platos giratorios recubiertos de material magnético para grabar y recuperar información digital.

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