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TEMA 2: HARDWARE Y SISTEMAS OPERATIVOS
¿QUÉ ES LA INFORMÁTICA?
La palabra informática proviene de otras dos: informática y automática.
Así la informática se puede definir como el tratamiento automático de la información.
Continuamente recibimos mensajes a través de diversos medios
(prensa, radio, televisión, amigos...) relacionados con el mundo de la
informática y escuchamos términos como memoria RAM, megabytes, internet, e-mail,
procesador de textos, CD-ROM, disco
duro, etc... pero ¿qué es la
informática?
Observa el siguiente esquema:
1. ¿Qué se introduce en el ordenador?
2. ¿Qué se obtiene a la salida?
3. ¿Qué habrá ocurrido en el interior?
El esquema refleja lo que ocurre cuando se utiliza un ordenador:
1. En primer lugar, se introducen los datos, directamente desde el teclado
(en forma de letras y números) o desde otros dispositivos (escáner, cámara, etc)
2. El ordenador recoge los datos y a continuación los organiza, almacena y
transforma. Este conjunto de operaciones se denomina procesamiento de datos.
3. Una vez que los datos han sido procesados, se obtiene la información de salida.
El sistema encargado de recoger y procesar los datos y de transmitir la información
recibe el nombre de sistema informático.
La informática es el conjunto de técnicas y conocimientos necesarios para el tratamiento
automático de la información mediante el ordenador.
CODIFICACIÓN BINARIA.
Para que el ordenador pueda procesar los datos que introducimos en el, éstos deben ser
traducidos a un código que el ordenador pueda entender. Esta transformación se denomina
codificación.
El corazón del ordenador; microprocesador, está formado por miles de microinterruptores que
no pueden ser movidos por la mano sino que son accionados en el interior del ordenador
mediante los dígitos "0" y "1" que corresponden a los estados "abierto" y "cerrado"
respectivamente de un circuito eléctrico. Cada uno de éstos dígitos se denomina "bit".
Un bit es la unidad más pequeña de representación de información en un
ordenador y se corresponde con un dígito binario "0" o "1". Un conjunto de
8 bits forman un Byte u octeto.
Para almacenar los distintos caracteres del
alfabeto y los distintos símbolos utilizados por los
ordenadores, se asigna a cada uno una
combinación de ceros y unos.
Esta relación debe ser idéntica para todos los
ordenadores. El código ASCII (American Standard
Code for information interchange) utiliza 8 bits
para almacenar hasta 256 caracteres diferentes.
Para poder almacenar los caracteres de los
distintos alfabetos, se usan códigos más
complejos, como los definidos por la norma
Unicode.
Unidades de medida de la información:
La unidad de información mínima que puede
almacenar un ordenador (cero o uno) recibe el nombre de bit: b, abreviatura de
“binary digit” (dígito binario). Sin embargo, esta unidad es muy pequeña. Para guardar
una página de texto, se requieren cientos de ceros y de unos y para un libro, millones
de bits. La agrupación de 8 bits recibe el nombre de byte: B. Por ejemplo: 10011000 o
01000100. Los múltiplos del byte son el kilobyte, el megabyte, el gigabyte y el terabyte.
Para convertir facilmente los números decimales a binario y viceversa podemos utilizar las tablas de la verdad. En ellas
combinando 2 o más dígitos podremos establecer su relación con los números decimales.
EJERCICIO 1: ¿Cómo indicarías tu edad a un ordenador? ¿Qué número es 100010 en el
sistema decimal?
EJERCICIO 2:¿Cuál es el mayor número decimal que puedes representar usando tres
dígitos binarios? ¿Y con cuatro dígitos binarios?
EJERCICIO 3: ¿Cómo sería una cuenta atrás de diez a cero en código binario?
EJERCICIO 4: ¿Cuántos bits caben en un disquete de 1,44 MB? Si cada letra ocupa 1 Byte,
¿cuántas letras cabrán?
EJERCICIO 5: Indica cuántos disquetes serían necesarios para :
Guardar un fichero de 10 MB
Hacer una copia de un disco duro de 160 GB.
Grabar un CD de 650 MB
Copiar un DVD de 6GB
EJERCICIO 6: ¿Cómo se almacenaría en código ASCII tu nombre en el ordenador?
EJERCICIO 7: ¿Cuántos b, B, KB, MB, GB hay en un disco duro de 2 TB?
¿QUÉ ES UN ORDENADOR?
Un ordenador es una máquina electrónica equipada con memoria y
programas para tratar la información. Es capaz de resolver por
ejemplo, problemas aritméticos y lógicos gracias a la utilización
automática de los programas grabados en la memoria.
El ordenador está formado por partes físicas, como el ratón o el
teclado, que se pueden tocar y reciben el nombre de hardware. Además
dispone de datos e instrucciones para manejar esos datos: es lo que se
conoce como software o programas.
Sabemos que en un sistema informático, los datos de entrada son
procesados y transformados en una información de salida y para que se
produzca este procesamiento automático de la información es
necesario el ordenador.
HARDWARE: Es la parte física del ordenador. Está formado por los
componentes que integran el ordenador, como los circuitos
electrónicos, los cables, el monitor, el teclado, la impresora, etc...
SOFTWARE: Son los programas, es decir, las instrucciones que
hacen posible el funcionamiento y uso del ordenador, por
ejemplo: procesador de textos, navegador, descompersor, lector
de pdf, etc...
La CPU o unidad central de procesamiento, también llamada microprocesador, es un chip.
Los chips son elemetos constituidos por multitud de componentes electrónicos que forman
circuitos y aparecen montados sobre una placa de silicio. Están cubiertos por una carcasa de
plástico y se conectan a unas patillas metálicas que permiten la comunicación con otros circuitos.
Un circuito integrado o chip es un circuito electrónico formado por millones de transistores que
son componentes capaces de almacenar un 0 o un 1.
A la separación entre dos componentes se le conoce como: tecnología de fabricación es del orden
de nanómetros.
ELEMENTOS DE UN ORDENADOR:
El funcionamiento del ordenador puede dividirse en cuatro etapas: entrada de datos, almacenamiento, procesamiento y
salida. En cada una de ellas intervienen diversos elementos:
• La entrada y salida de datos se realiza mediante dispositivos conectados a la unidad central que permiten
obtener datos del exterior o presentar la información almacenada. Estos dispositivos reciben el nombre de
periféricos.
• El almacenamiento y procesamiento se realiza en la unidad central, compuesta por el microprocesador y la
memoria.
El ordenador procesa y almacena información en forma de texto, cifras, fotografías, música...Por ejemplo, cuando
modificamos los colores de una imagen, realizamos operaciones con números, ponemos una frase en negrita o
cambiamos el tipo de letra, estamos procesando la información.
El elemento encargado de procesar la información es el microprocesador o CPU, que controla el resto de elementos del
ordenador y ejecuta las instrucciones que le damos.
DISPOSITIVOS DE ALMACENAMIENTO
DISCO DURO
MEMORIA ROM
MEMORIA RAM PENDRIVE
CD O DVD
DISPOSITIVO DE PROCESAMIENTO
MICROPROCESADOR
PERIFÉRICOS DE ENTRADA
MICRÓFONO
PERIFÉRICOS DE SALIDA
ESCÁNER
IMPRESORA
MONITOR
ALTAVOCES
CAÑÓN
RATÓN
TECLADO
EL MICROPROCESADOR:
El microprocesador es un circuito integrado formado por millones de
pequeños transistores que trabajan de manera coordinada para
procesar las instrucciones y los datos que reciben de la memoria.
Los datos que determinan el rendimiento de un ordenador son:
• La frecuencia de reloj; que marca el ritmo de trabajo. El reloj es
un dispositivo que genera impulsos eléctricos de modo
continuo.
Cada vez que el microprocesador recibe un impulso, realiza
una operación: lee un dato de la memoria, procesa datos ya
leídos o almacena un dato. Un microprocesador a 4 Ghz recibe
4000 millones de impulsos cada segundo.
• El número de bits que puede utilizar en sus operaciones. Hoy
en día los equipos trabajan con 64 bits.
• Otros factores a tener en cuenta son la cantidad de memoria RAM y la velocidad a la que se comunica el
microprocesador con ésta.
• El rendimiento del sistema aumenta mucho más si en cada chip se integran varios microprocesadores
trabajando en paralelo, es decir, varios núcleos. De ésta forma cada núcleo realiza una tarea diferente.
UNIDADES DE ALMACENAMIENTO:
La memoria RAM almacena datos temporalmente, al apagar el ordenador desapareceran los datos. Para guardarlos de
forma permanente se emplean unidades de almacenamiento que pueden ser magnéticas, ópticas
o memorias flash.
• Unidades magnéticas: son el disco duro y los disquetes. Los bits se
almacenan orientando millones de pequeños imanes en dos posiciones
que representan el 0 y el 1 de la información digital.
•
Unidades ópticas: son el CD-ROM y el DVD, que almacenan los datos perforando muescas
sobre una superficie reflectante. Al leer el disco, un rayo láser recorre su superficie y refleja las
zonas planas. De este modo, la señal luminosa llega a un receptor óptico que la convierte en una
señal digital, en un 1. Las muescas, sin embargo, se interpretan como ceros ya que la señal
reflejada no llega al receptor.
•
Las memorias flash: almacenan la información mediante transistores que
funcionan como interruptores abiertos o cerrados. Habitualmente se utilizan en
tarjetas y lápices de memoria (pen drive) que se conectan al ordenador
mediante un USB. Son de pequeño tamaño y portátiles.
PLACA BASE Y CONEXIÓN DE DISPOSITIVOS:
La placa base es como una ciudad, los distintos componentes son los edificios y por sus amplias calles, algunas de 64
carriles, pasan los bits de uno a otro bloque. Además del microprocesador y la memoria en la placa base podemos
encontrar los siguientes elementos:
• Ranuras de expansión: también llamadas: slots. Permiten
añadir nuevos componentes al ordenador: módem, tarjetas
de sonido, tarjetas de red, tarjetas gráficas... Para poder
utilizar el monitor es imprescindible una tarjeta gráfica.
•
Los conectores IDE: unen el disco duro, el lector de CD y DVD a la placa
base mediante los buses de datos paralelo.
•
Los conectores SATA: unen el disco duro, el lector de CD y DVD a la
placa base mediante los buses de datos serie.
•
Los buses de datos: la comunicación entre los distintos componentes se realiza mediante conjuntos de hilos o
pistas de cobre situados en la placa base. Éstas autopistas reciben el nombre de buses. Llevan los datos desde la
placa base al disco duro, a los lectores de CD y DVD, a los lectores de tarjetas, etc. Pueden ser de dos tipos:
◦ Buses paralelos o PATA o Fajas: son anchos y de
color gris y transmiten los bits en paralelo.
Ultimamente casi no se utilizan.
◦ Buses serie o SATA: son más estrechos y
transmiten los bits en serie. Tienen unos conectores específicos.
•
El chipset es un conjunto de circuitos intergrados que se encargan de
controlar el flujo de bits en la placa base. Son como los guardias de
tráfico de ésta. También determinan el tipo de microprocesador,
memorias y tarjetas de expansión que pueden usarse.
•
Las ranuras para la memoria RAM: en las que se insertan los módulos de memoria RAM.
•
La ROM-BIOS: es un chip que contiene las instrucciones necesarias para el arranque del sistema operativo.
•
El zócalo para el microprocesador: en el que se inserta el mismo.
•
Los puertos de comunicación para los periféricos: donde se conectan todos los periféricos.
Para que todo este conjunto de elementos pueda funcionar, se necesita energía. Como los componentes del ordenador
funcionan con pequeñas tensiones continuas (entre 1.5 y 12 V), es preciso utilizar una fuente de alimentación que
transforme los 230 V de tensión alterna de la red.
La placa madre también cuenta con una pila que alimenta el reloj de la placa.
TIPOS DE MEMORIAS:
Para comprender como funciona un ordenador y aprovecha sus posibilidades , debemos conocer la función de las
distintas memorias:
• Memoria RAM: es la memoria principal del ordenador, también llamada memoria de acceso aleatorio. En ella
se almacenan los datos e instrucciones con las que trabaja el microprocesador ya que el acceso al disco duro es
muy lento. La memoria RAM se borra al apagar el ordenador por eso es necesario guardar la información en un
dispositivo de almacenamiento permanente, pendrive, disco duro, CD, etc. El acceso a esta memoria es mucho
más rápido que al disco duro ya que está mucho más cerca del microprocesador. En contrapartida tendrá
menos capacidad de almacenamiento que éste.
• Memoria caché: la memoria RAM no puede trabajar a la velocidad del microprocesador por eso se coloca una
memoria mucho más rápida que la RAM entre esta y el microprocesador que se denomina: memoria caché y
que almacena los datos que el microprocesador almacena con más frecuencia. Esta memoria al igual que la RAM
se borra al apagar el equipo. Este tipo de memoria todavía es mas rápida que la memoria RAM ya que se
encuentra junto al microprocesador. También tiene menor capacidad de almacenamiento.
• Memoria ROM es una memoria de sólo lectura. En ella se almacenan las instrucciones necesarias para el
arranque del ordenador. Primeramente realiza un chequeo del equipo comprobando que todo funcione
correctamente y luego busca el sistema operativo en el disco duro para cargarlo. Esta memoria es permanente,
es decir, no se borra al apagarse el ordenador.
• Disco duro: este dispositivo de almacenamiento es el más lento de todos, en contrapartida es el de mayor
capacidad puede tener del orden de GB o TB de almacenamiento. Es permanente, es decir, que todos los datos
que hayamos guardado en él antes de apagar el equipo se mantendrán, no se borran.
EL SISTEMA OPERATIVO:
El sistema operativo es lo primero que vemos cuando encendemos el
ordenador y lo último que vemos cuando lo apagamos. Aunque los
ordenadores pueden tener o no distintos tipos de software, procesadores de
texto, juegos, navegadores, descompresores....todos incluyen
necesariamente un sistema operativo. Éste se encarga de gestionar los
recursos del sistema y de permitir su empleo al usuario y a las aplicaciones.
Entre los más conocidos están las diferentes versiones de Windows y Linux.
Los procesadores de texto, bases de datos, programas de diseño, hojas de
cálculo, antivirus, compresores, reproductores de audio y vídeo, etc...son
aplicaciones.
Los lenguajes de programación son programas que permiten crear otros
programas, distintas aplicaciones e incluso el sistema operativo.
Las funciones de un sistema operativo son:
• Gestiona el uso del microprocesador.
• Gestiona las memorias y los sistemas de almacenamiento.
• Presenta una interfaz o entorno de trabajo.
• Hace posible la comunicación entre dispositivos periféricos y
aplicaciones.
REDES INFORMÁTICAS
Una red es un conjunto de ordenadores conectados entre sí que pueden compartir
datos (imágenes, documentos,...) y recursos (impresoras, discos duros,...). Una red
puede estar formada por dos ordenadores o llegar incluso a tener conectados miles de
ordenadores repartidos por todo el mundo (como Internet). Las redes se usan para:
• Compartir recursos.
• Compartir información.
• Compartir servicios.
• Ahorro económico.
• Gestión centralizada.
TIPOS DE REDES:
- Según su tamaño o área de cobertura:
• Redes de Área Personal (PAN) (Personal Area Networks): comunica
dispositivos en un radio de pocos metros, por ejemplo, un teléfono
con un ordenador.
• Redes de Área Local (LAN) (Local Area Networks): pequeña
extensión, como en una casa, universidad o empresa, el aula de
informática del colegio.
• Redes de Área Local inalámbricas (WLAN) (Wireless Local Area Net):
es igual a la red LAN pero los equipos estarían conectados
inalámbricamente (wifi) en vez de por cable. Por ejemplo la red de
los ordenadores Abalar de tu clase.
• Redes de Área Metropolitana (MAN)(Metropolitan Area Networks): para una ciudad.
• Redes de Área Extensa (WAN) (Wide Area Networks): conectan equipos entre ciudades, países o continentes
distintos, por ejemplo: Internet.
- Según la relación que se establece entre los ordenadores:
Redes con servidores (llamadas cliente-servidor): Los recursos compartidos Redes igualitarias: Todos los
se encuentran en un solo ordenador o un número reducido de ordenadores, ordenadores que integran la red pueden
normalmente de altas prestaciones denominado servidor. Estos servidores compartir y utilizar dichos recursos.
gestionan tanto el uso de los recursos como los permisos para utilizarlos.
DISPOSITIVOS DE INTERCONEXIÓN
Tarjetas de red, son los dispositivos a través de los cuales se Cables de red. Conecta los dispositivos de red entre sí.
envía información entre la red y el equipo.
Tarjeta de red para cable
(Ethernet). Se conecta a la
placa base.
Tarjeta de red inalámbrica
(Wireless). Se conecta a la
placa base.
Par trenzado. Consta de 8 Fibra óptica. La información
hilos conductores
se envía en forma de haz de
trenzados. Se conecta con luz a gran velocidad
un conector tipo RJ-45.
Dispositivos para comunicar varios equipos de una misma red entre sí.
Routers, son los dispositivos Hub. La información que
que conectan redes
recibe es enviada a todos los
diferentes de ordenadores. puertos.
Por ejemplo un LAN con
Internet.
Switch. La información que
recibe sólo es enviada al
puerto del dispositivo de
destino.
Punto de acceso. Funciona
igual que un switch pero
envía la información por
wifi.
EJEMPLOS DE REDES:
En este esquema vemos que la conexión a internet llega al splitter y de ahí se divide en dos cables; uno de ellos va al
teléfono a través del microfiltro que es un dispositivo que filtra la señal de datos y deja que pase sólo la señal de voz
que es la única que recibe el aparato de teléfono. El otro cable que sale del splitter, lleva la señal de datos al router y
éste a su vez alimenta con dicha señal a un PC de sobremesa mediante cable, a un portátil mediante conexión
inalámbrica y a un switch también por cable. Este último aparato, el switch, reparte la señal también por cable a tres
equipos de sobremesa formando así una red LAN.
Red cableada para pocos ordenadores. En las
redes con pocos ordenadores puedes poner un
Hub, aunque ya sabemos las desventajas que
tiene, como por ejemplo saturación de los
mensajes que envía el hub. Si hubiera más
ordenadores, tendría que ser un switch.
Red cableada con muchos ordenadores. Esta es una red típica para
un instituto. Suponemos que hay más de 24 ordenadores, por
tanto, tenemos que utilizar más de un switch ya que un switch
tiene 24 bocas. Los switch van conectados directamente al router.
Para conectar cualquier dispositivo a la red es necesario identificarlo. Para ello se utilizan los siguientes parámetros:
- Dirección IP. Cada equipo que pertenece a una red dispone de un identificador único para poder saber a quién va
dirigido cada paquete en las transmisiones y quiénes son los remitentes. Sirve para identificar cada equipo de la red y
debe ser única. Como estos identificadores pertenecen al protocolo IP, se denominan direcciones IP. Las direcciones IP
están formadas por 4 bytes. (1 byte = 8 bits) (1 bit = 0 o 1) Ejemplo: 192.168.1.1
Para que una red funcione no sólo tienen que estar bien conectados los equipos de tal forma que tengan una IP, sino
que además debemos configurar una serie de parámetros en los equipos para que estos puedan compartir información.
- Puerta de enlace: Es la dirección IP del router. La IP del router (puerta de enlace) y la IP de cada equipo de la red
tienen que pertenecer al mismo rango, es decir, las tres primeras cifras deben ser igual. Si no fuera así no estarían
dentro de la misma red. Por ejemplo, si la dirección IP del router es 192.168.1.1, las IP’s de los equipos deben comenzar
por 192.168.1.X, y X sería un valor entre 2 (ya que el 1 lo tiene la dirección del router y 0 no se puede utilizar, es un
número reservado) y 255 y no debe repetirse en ningún otro equipo de nuestra red local.
- Máscara de subred: Es el rango admitido de direcciones IP que trabajan en una misma red. En otras palabras, es la
regla que deben cumplir todas las direcciones IP de la red. Por ejemplo, si la máscara de subred es 255.255.255.0, quiere
decir que todas las direcciones IP de nuestra red, deben tener los primeros tres bytes iguales y sólo diferenciarse en el
último.
- DNS: El servidor DNS es la dirección del ordenador servidor ubicado en nuestro proveedor de Internet. Hay una
dirección DNS primaria y una DNS secundaria que deben ser facilitadas por la empresa que nos da servicio a Internet.
Nuestro proveedor de Internet nos facilitará dos direcciones DNS para evitar la falta de servicio en el caso de pérdida
de una de ellas. Un servidor DNS alberga una base de datos que relaciona un nombre de dominio (por ejemplo,
www.map.es) con la dirección IP del ordenador que contiene la información de la página de Internet de ese dominio.