Aplicaciones y Software: Fundamentos del Entorno Operativo

El software está formado por el sistema operativo, las aplicaciones informáticas o programas, y los datos que se manejan, tanto en el sistema operativo como en dichos programas. El entorno operativo sirve de plataforma para que los programas puedan funcionar. Habrá entornos que solo permitan manejar el programa a través de una interfaz de tipo texto y otros entornos que permitan funcionar al programa en una interfaz gráfica. Algunos entornos permiten la conexión a otros dispositivos a través de una red, incluso permiten la interacción de unas aplicaciones con otras.

Tipos de Aplicaciones Informáticas

Existen multitud de programas informáticos y podemos clasificarlos atendiendo a diferentes criterios.

Aplicaciones de Sistema

Este tipo de programas controla y gestiona el hardware, haciendo que funcione y ocultando al usuario cómo funciona internamente. El principal ejemplo de este tipo de software es el sistema operativo, pero existen otros ejemplos como:

• Controladores de dispositivos: Son los controladores o drivers que permiten al sistema operativo manejar a los diferentes dispositivos hardware.
• Herramientas de diagnóstico: Son herramientas que comprueban el funcionamiento del sistema operativo o de algún elemento hardware. Se utilizan cuando algo en el sistema informático no funciona, funciona con lentitud o tiene algún defecto.
• Servicios: Son programas que se cargan en memoria RAM y actúan constantemente esperando a atender peticiones solicitadas por programas clientes.
• Utilidades del sistema: Son programas que incluye el sistema operativo o que se pueden instalar aparte, y que ayudan a realizar ciertas tareas relacionadas con el sistema informático.

Programas de Aplicación

Permiten realizar una o varias tareas específicas en cualquier campo de actividad y, para funcionar, se apoyan en el software básico de sistema (S.O.). Ejemplos de este tipo de software son:

• Software empresarial: Son programas que se utilizan en las empresas para realizar sus labores administrativas.
• Programas de ofimática y documentación electrónica: Estos programas realizan tareas de oficina y generan documentos digitales que se manejan en ese ámbito.
• Imagen, diseño y multimedia: Son aplicaciones que manejan y/o editan imágenes, vídeos, etc., o alguna combinación de ellos.
• Gestión de bases de datos: Son programas que gestionan bases de datos, permitiendo crear tablas y relaciones, así como realizar cualquier operación en ellas.
• Videojuegos: Son programas de ocio que permiten al usuario jugar y divertirse.
• Software de comunicaciones: Estas aplicaciones se utilizan para comunicarse con otros usuarios. Suelen necesitar la existencia de una red para conseguir comunicar a usuarios que se encuentran alejados físicamente.
• Software médico: Son todos aquellos programas que se utilizan en el ámbito de la medicina y que acompañan a los dispositivos que se utilizan para realizar pruebas y diagnósticos.
• Software industrial: Son los programas que se utilizan para manejar y controlar la maquinaria que se utiliza en ciertas industrias.
• Otros: Cualquier ámbito es válido para crear un programa de aplicación, así que la lista de subtipos podría seguir aumentando.

Clasificación Adicional de Programas de Aplicación

Dentro de los programas de aplicación podemos distinguir otras dos categorías:

• Software horizontal o genérico: Programas que pueden ser utilizados por cualquier empresa o usuario, o en múltiples entornos. Esto se debe a que tienen unas características genéricas que se adaptan a cualquier situación. Son programas más baratos que los de la otra categoría, pero no tienen un ajuste tan preciso.
• Software vertical o personalizado o a medida: Son programas diseñados para una empresa, cliente o entorno específico y solo pueden funcionar para esa situación. Son más caros porque requieren una dedicación exclusiva de adaptación a las características y requisitos de un caso concreto.

Aplicaciones de Programación

Programas que abarcan todo el conjunto de herramientas que permiten a los desarrolladores crear programas informáticos.

Entre estas herramientas se incluyen:

• Editores de texto: Son los programas en los que se escribe y edita el código.
• Compiladores: Estos programas transforman el código fuente en el código objeto que es el que entiende el ordenador para poder ejecutar el programa que tiene ese código.
• Enlazadores: Son programas que toman el código objeto generado por un compilador, junto con la información de bibliotecas de software, enlazando estos componentes para generar un fichero ejecutable que utiliza este código.
• Intérpretes: Son programas que procesan el código fuente en tiempo de ejecución, permitiendo que funcione el programa sin necesidad de transformar el código.
• Depuradores: Son programas que detectan e identifican los errores que existen en el código de un programa, permitiendo a los programadores corregir dichos errores con más facilidad.
• Entornos de desarrollo integrado (IDE): Son programas que agrupan muchas de estas herramientas en un mismo entorno y con una interfaz gráfica avanzada para facilitar el desarrollo de programas informáticos.

Software de Utilidad y Gestión del Sistema

El software de utilidad realiza operaciones sobre el hardware del sistema o afectan al funcionamiento del sistema operativo.

Compresores de Archivos

Programas que reducen el tamaño de los ficheros manteniendo la información que contienen. El objetivo de estos programas es buscar redundancias en el fichero original y eliminarlas, de forma que disminuya el tamaño con la mínima pérdida de calidad.

Programas de Encriptación y Cifrado

Estos programas utilizan la criptografía para evitar el acceso no autorizado a la información.

Indexadores de Ficheros

Los programas indexadores permiten acelerar las búsquedas de ficheros y directorios dentro de un sistema de ficheros. Gracias a ellos, encontraremos cualquier elemento con facilidad. Para conseguir su objetivo, los indexadores crean nuevos ficheros llamados índices, donde ordenan la lista de todos los elementos para que sea más fácil localizarlos.

Desfragmentadores de Disco

Programas que aceleran el funcionamiento de un ordenador al juntar los bloques (clusters) que componen un fichero, de manera que pueden recorrerlo sin necesidad de dar saltos por diferentes zonas del dispositivo de almacenamiento en el que se encuentre. Los desfragmentadores vuelven a recolocar todos los trozos de los ficheros para que vuelvan a tener todos sus trozos unidos y consecutivos, y así mejorar el rendimiento del sistema.

Escaneadores de Dispositivos de Almacenamiento

Analizan y verifican el funcionamiento de los dispositivos de almacenamiento intentando localizar errores y tratando de solucionar los problemas encontrados. Estos programas suelen buscar dos tipos de problemas:

• Errores en el sistema de ficheros: Los sistemas de archivos usan enlaces internos para localizar el comienzo de sus ficheros y los trozos que lo componen.
• Defectos en la superficie del disco: Es posible que la superficie tenga algún defecto físico que impida que se pueda guardar y leer correctamente la información. Si se detectan estos errores, se marcan estas zonas para no volver a utilizarlas en el futuro.

Programas de Particionado de Discos

Estos programas permiten crear varias zonas independientes en un mismo dispositivo de almacenamiento. A cada una de estas zonas se le llama partición o volumen y, en el caso de los sistemas Windows, supone una unidad lógica diferenciada del resto.

Programas de Formateo de Particiones

Programas que complementan a los programas de particionado, ya que crean un formato adecuado dentro de una partición para que esta pueda ser utilizada. Si una partición no se formatea no puede almacenar ficheros y carpetas en su interior.

Cada sistema de archivos tiene sus características que determinan aspectos como:

• El tamaño de particiones que puede manejar.
• El tamaño máximo de archivos que puede manejar.
• Los permisos que se pueden establecer sobre los ficheros.

Existen dos tipos de formateo:

• Formateo de bajo nivel: Borra todos y cada uno de los bytes de la partición, haciendo imposible recuperar la información que allí estuviera guardada.
• Formateo de alto nivel: Elimina solamente la tabla o estructura que utilizaba el sistema de ficheros para localizar cada elemento.

Programas de Recuperación de Datos

Estos programas permiten recuperar la información de ficheros que se hubiesen borrado previamente. Para conseguir buenos resultados en la recuperación es imprescindible que se haya hecho un formateo de alto nivel, y que utilicemos este programa lo antes posible para que los datos antiguos no se hayan ido borrando.

Programas de Seguridad Informática

Programas para mantener la seguridad del sistema informático, algunos de los cuales son:

• Antivirus: Es una aplicación que detecta y elimina virus informáticos.
• Antiespías: Estos programas eliminan otros programas, denominados espías, que recogen información de los equipos para comunicarla a otras personas sin permiso.
• Cortafuegos: Se encarga de prevenir accesos no permitidos a un sistema informático, aunque, al mismo tiempo, facilita la comunicación con dispositivos que sí están autorizados. Controlan el tráfico entre la red externa y nuestra red, tanto de entrada como de salida.

Programas de Acceso Remoto

Permiten acceder a un sistema informático desde el exterior. Esta herramienta es muy útil para poder trabajar en un ordenador, aunque no estemos físicamente frente a él.

Programas de Monitorización y Optimización del Sistema

Estas aplicaciones o herramientas sirven para observar el funcionamiento del sistema informático y/o para tratar de mejorarlo. También hay programas que permiten configurar el sistema informático para cambiar su comportamiento, buscando un funcionamiento más óptimo. Otros programas de este tipo son los que configuran la memoria virtual o los que liberan espacio en un disco borrando información innecesaria.

Programas de Creación de Herramientas Portables

Una aplicación “portable” es aquella que se puede utilizar sin necesidad de instalarla previamente con un programa instalador.

Instalación de Software: Proceso y Tipos

Concepto de Instalación

La instalación de software es el proceso en el que se copian todos los archivos y los datos necesarios para que un programa funcione en un dispositivo.

• Los archivos y datos deben ser copiados a un dispositivo de almacenamiento no volátil para que permanezcan allí indefinidamente y se pueda utilizar el programa siempre que se quiera.
• Además de copiar ficheros, suele configurar ciertos detalles en algunos ficheros especiales del sistema operativo.
• Para realizar la instalación, es habitual utilizar programas especiales llamados “instaladores”, que se encargan de realizar todo el copiado de información y de las configuraciones necesarias.

Tipos de Instalación

Instalación Estándar

Este tipo de instalación es el más utilizado y consiste en realizar la instalación de forma manual, poniendo en marcha un programa instalador en cada uno de los equipos en los que se quiera instalar el software.

La instalación estándar pasa por las siguientes fases:

• Verificación de la compatibilidad: El programa instalador comprueba si se cumplen los requisitos para la instalación en cuanto a hardware y software.
• Verificación de la integridad: Se verifica que el paquete de software es el original. Esto se hace para evitar la instalación de programas maliciosos.
• Creación de los directorios requeridos: Cada sistema operativo o programa puede tener un esquema de creación de directorios y de instalación de ciertos archivos en ciertos directorios.
• Creación de los usuarios requeridos: Se crean diferentes usuarios con diversas capacidades y responsabilidades.
• Copia, desempaquetado y descompresión de los archivos desde el paquete de software: Los paquetes vienen empaquetados y/o comprimidos para ahorrar espacio, pero es necesario restaurarlos para poderlos instalar.
• Configuración: Por medio de archivos de configuración se le da a conocer al software con qué parámetros debe trabajar.
• Definir variables de entorno: Para determinar algunos comportamientos del software.
• Registro ante el dueño de la marca: A veces, el desarrollador de software exige el registro de la instalación si queremos que funcione correctamente.

Instalación Automatizada (Desatendida)

Permite la instalación del software sin que sea necesaria la presencia de una persona delante del ordenador durante el proceso. La instalación automatizada también se conoce con el nombre de desatendida.

Instalación Distribuida

Conseguimos instalar el software en varios equipos a la vez haciendo uso de la red.

Clasificación por Alcance de Instalación

Otra clasificación diferente de los tipos de instalación:

• Mínima: Instala los archivos mínimos que se necesitan para poder ejecutar la aplicación.
• Típica: Instala la mayoría de archivos que se necesitan para poder ejecutar la aplicación, ocupa más espacio que la anterior pero normalmente no requiere de más operaciones.
• Completa: Instala todos los archivos que se necesitan para poder ejecutar la aplicación, ocupa más espacio que las anteriores, pero ya no será necesario instalar nada más.
• Personalizada: Permite al usuario elegir los programas que se instalarán, ajustándose mejor a las necesidades concretas del mismo.

Requerimientos y Rendimiento de Aplicaciones

Requerimientos Hardware de las Aplicaciones

Son las características que debe tener el hardware de una computadora para poder soportar y/o ejecutar una aplicación o software específico.

Los requisitos de hardware por orden de importancia:

• Placa madre y CPU: Se refiere a la velocidad de la CPU, aunque también puede exigir alguna característica del procesador o de la propia placa base.
• Memoria RAM: Indica la necesidad de una capacidad mínima para albergar el programa durante su ejecución.
• Espacio de almacenamiento secundario: Se refiere al espacio libre del disco duro interno, para poder instalar ese programa.
• Monitor y adaptador de vídeo: El programa necesita de una resolución de pantalla mayor o de alguna característica extra que no todos los monitores o tarjetas gráficas tienen.
• Otros dispositivos como unidades de CD, DVD, ratón, impresora, módem, tarjeta de red, puertos: La aplicación solo funciona correctamente si dispone de alguno de estos elementos, llegando a no instalarse si no los detecta.

Niveles de Requisitos Hardware

Podemos hablar de dos niveles de requisitos hardware:

• Requisitos mínimos: Indican las características o prestaciones mínimas o inferiores que son indispensables para poder ejecutar la aplicación correctamente.
• Requisitos recomendados u óptimos: Indican las características o prestaciones apropiadas que debe tener el hardware para poder ejecutar la aplicación.

Comparativa entre Aplicaciones y Métricas de Rendimiento

Cuando se comparan aplicaciones, se pone el foco en su rendimiento, aunque también son importantes otras características como:

• La interfaz: Si es más amigable y sencilla o menos.
• Lo completa que sea: Si cubre todas las opciones y acciones que necesitamos o carece de alguna.
• La usabilidad: Si se utiliza fácilmente o no por cualquier usuario.
• La compatibilidad: Si es posible utilizar la aplicación en diferentes arquitecturas y plataformas o no.

En cuanto al rendimiento, sabemos que es la medida de la eficacia con la que una aplicación utiliza los recursos del sistema, como:

• Uso de CPU.
• Consumo de memoria.
• Consumo de energía.
• Uso de red y almacenamiento.

Las métricas son medidas que se realizan para saber cómo una aplicación utiliza un recurso hardware concreto (o varios combinados). Algunas de estas métricas pueden ser:

• Velocidad
• % de uso
• Cantidad total de uso
• Tiempo medio de respuesta
• Tasa de error

Gestión de Almacenamiento y Recuperación de Datos

Concepto de Partición en Almacenamiento

Una partición es una sección de un dispositivo de almacenamiento que permite gestionar información. Puede ser física o lógica, y su existencia es esencial para el uso del dispositivo. Una partición puede ocupar todo el espacio del dispositivo o solo una parte. La unidad física es el dispositivo de almacenamiento, mientras que la unidad lógica es la partición. Las particiones funcionan de manera independiente, permitiendo crear árboles de directorios separados.

Tipos de Particiones y su Función

Existen diferentes tipos de particiones, cada una con características específicas que determinan su uso.

• Partición primaria: Es la principal y tradicional, con un límite de 4 particiones primarias por disco.
• Partición extendida: Permite subdividir el espacio y albergar múltiples particiones lógicas.
• Partición lógica: Se encuentra dentro de una partición extendida y puede permitir la instalación de sistemas operativos.
• La partición activa es aquella desde la cual se inicia el sistema operativo.

Volúmenes: Estáticos y Dinámicos

Los volúmenes son similares a las particiones, pero presentan diferencias clave en su funcionalidad.

• Volumen estático: Equivalente a una partición tradicional.
• Volumen dinámico: Permite modificar el tamaño y crear configuraciones RAID, pero no soporta multi-boot. Los volúmenes dinámicos requieren el sistema de archivos NTFS y ofrecen mayor versatilidad.

Importancia del Sector de Arranque (MBR)

El sector de arranque, conocido como MBR (Master Boot Record), es crucial para el acceso a las particiones en un disco. El MBR almacena el código de arranque, la tabla de particiones y una firma de arranque. Si el MBR se daña, se puede perder el acceso a la información de las particiones. Existen herramientas para reconstruir el MBR y recuperar el acceso a los datos.

Comparativa entre Estándares MBR y GPT

Los estándares MBR y GPT son dos métodos de organización de discos, cada uno con sus ventajas y desventajas.

• MBR: Limita el tamaño de la partición a 2 TB y permite hasta 4 particiones primarias. Es compatible con BIOS.
• GPT: Admite hasta 128 particiones primarias y un tamaño máximo de 9,4 ZB. Ofrece mayor seguridad y fiabilidad gracias a sus copias de seguridad automáticas. Es compatible con UEFI.

Criterios para Crear Particiones Efectivas

Al crear particiones, es importante seguir ciertos criterios para optimizar el rendimiento y el uso del espacio. Se recomienda planificar el tamaño y la cantidad de particiones según las necesidades del usuario. Es fundamental considerar la compatibilidad con el sistema operativo y el tipo de partición. La organización adecuada de las particiones puede mejorar la velocidad y la eficiencia del dispositivo.

Consejos para el Particionamiento de Discos

La correcta partición de discos es esencial para la organización y seguridad de los datos.

• Separar el sistema operativo de los datos y evitar particiones pequeñas son prácticas recomendadas.
• Separar el sistema operativo y los datos en diferentes particiones para proteger los datos en caso de reinstalación del sistema.
• Organizar diferentes tipos de información en particiones distintas para mejorar la gestión de archivos.
• Evitar particiones del sistema y de datos demasiado pequeñas para prevenir problemas de espacio.
• No usar sistemas de archivos con clusters grandes para archivos pequeños, ya que se pierde capacidad de almacenamiento.
• Dejar espacio libre para particiones que el sistema pueda crear automáticamente durante la instalación.
• En RAID 5, utilizar discos físicos con características similares para evitar incompatibilidades.

Programas y Herramientas de Particionamiento

Existen diversas herramientas para particionar discos, algunas de las cuales han perdurado a lo largo del tiempo. Estas herramientas pueden ser independientes o integradas en sistemas operativos. Hay programas que funcionan sin un sistema operativo instalado y otros que requieren uno. Se pueden clasificar en herramientas de particionamiento incluidas en sistemas operativos y programas independientes. La selección de programas es amplia, y se han documentado sus características y funcionamiento en un documento anexo.

Formateo de Particiones

El formateo es un proceso necesario que acompaña a la creación de particiones, permitiendo la organización interna de los datos. Se puede realizar en dos niveles: físico y lógico. Formatear implica borrar datos existentes y crear una estructura interna para el manejo de información.

• El formateo físico: Borra todos los bytes, haciendo imposible la recuperación de datos.
• El formateo lógico: Elimina la estructura de acceso, permitiendo la recuperación de datos con herramientas adecuadas.

Sistemas de Archivos y su Importancia

Los sistemas de archivos son cruciales para la organización y recuperación de datos en dispositivos de almacenamiento. Cada sistema tiene sus características y ventajas.

• FAT: Es un sistema antiguo con versiones como FAT12, FAT16 y FAT32, pero tiene limitaciones en gestión de permisos y rendimiento.
• NTFS: Permite particiones de hasta 16 terabytes y gestiona permisos avanzados, pero solo es compatible con Windows.
• Ext: Es común en Linux, con versiones como Ext2, Ext3 y Ext4, cada una mejorando la anterior en rendimiento y capacidad.

Opciones de Arranque y su Proceso

El proceso de arranque de un PC implica varias fases, desde la verificación del hardware hasta la carga del sistema operativo. El gestor de arranque juega un papel clave en este proceso. La fase POST verifica el hardware antes de continuar con el arranque. Se busca el dispositivo de arranque según la configuración de la BIOS. El gestor de arranque permite seleccionar entre múltiples sistemas operativos instalados.

Copias de Seguridad: Tipos y Métodos

Las copias de seguridad son esenciales para la recuperación de datos, y existen varios tipos que se adaptan a diferentes necesidades. La gestión de estas copias requiere un espacio de almacenamiento adecuado.

• La copia completa: Incluye todos los datos y ocupa mucho espacio, pero es fácil de restaurar.
• La copia incremental: Solo guarda cambios desde la última copia, ocupando menos espacio pero siendo más laboriosa de realizar.
• La copia diferencial: Guarda cambios desde la última copia completa, ocupando menos espacio que la copia completa.

Dispositivos de Almacenamiento para Copias

Los medios para almacenar copias de seguridad han evolucionado con el tiempo, ofreciendo diversas opciones. Cada tipo tiene sus ventajas y desventajas.

• Dispositivos locales: Incluyen cintas magnéticas, discos duros y memorias flash.
• Almacenamiento en red local: Permite separar físicamente la copia del original, aumentando la seguridad.
• Almacenamiento en la nube: Ofrece ventajas de costo, pero implica confiar en la seguridad de terceros.

Clonación e Imágenes del Sistema

La clonación y las imágenes del sistema son tipos especiales de copias de seguridad que permiten restaurar un sistema completo. Estas técnicas son útiles para replicar configuraciones en múltiples dispositivos.

• Una imagen del sistema es una copia exacta que incluye el sistema operativo y configuraciones. Permite restaurar un sistema en hardware diferente, facilitando la replicación en entornos de trabajo.
• Los puntos de restauración son copias del estado del sistema, útiles para deshacer cambios problemáticos.

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