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- 1. UD1: EQUIPOS INFORMÁTICOS Y SISTEMAS OPERATIVOS TIC 4º ESO 1 1. INTRODUCCIÓN La vida en sociedad del ser humano ha originado la necesidad de transmitir y tratar la información de una forma continuada. Con este fin, a lo largo del tiempo se han ido perfeccionando diferentes técnicas y medios. El gran avance tecnológico en las dos últimas décadas del siglo XX y en la primera del siglo XXI ha desarrollado herramientas cada vez más complejas capaces de cubrir esta necesidad con gran precisión y rapidez. El ordenador, entre otros dispositivos, es la herramienta que actualmente nos permite el tratamiento automático de la información, facilitándonos en gran medida su organización, proceso, transmisión y almacenamiento. El término informática ha ido evolucionando a lo largo del tiempo, pero en la actualidad se considera la ciencia que estudia el tratamiento automático de la información. Procede de la fusión de dos palabras: información y automática. Su desarrollo ha sido espectacular en las dos últimas décadas del siglo XX, siendo una herramienta imprescindible en comunicaciones, telefonía, medicina, aeronáutica, vigilancia, control de tráfico… 2. EL SISTEMAINFORMÁTICO, SOFTWARE Y HARDWARE El ordenador se puede definir como una máquina compuesta de elementos físicos (hardware), en su mayoría de origen eléctrico-electrónico, capaz de realizar una gran variedad de trabajos a gran velocidad y con gran precisión. Los componentes hardware necesitan de otros componentes que los pongan en funcionamiento: programas (software). Los programas nos servirán para procesar la información. Para que los componentes electrónicos de un ordenador funcionen y realicen un proceso determinado, es necesario ejecutar un conjunto de órdenes o instrucciones. Estas instrucciones, ordenadas y agrupadas de forma adecuada constituyen un programa. El conjunto de varios programas se denomina aplicación informática. Pero un programa no funciona por sí solo, necesita el sistema operativo. El sistema operativo es el componente software de un sistema informático capaz de hacer que los programas (software) procesen información (datos) sobre componentes electrónicos de un ordenador o sistema informático (hardware). Instrucciones, programas y aplicaciones informáticas, en general, quedan definidas bajo el término software.
- 2. UD1: EQUIPOS INFORMÁTICOS Y SISTEMAS OPERATIVOS TIC 4º ESO 2 Un sistema informático es el conjunto de elementos físicos o hardware que son necesarios para la explotación de las aplicaciones informáticas o software. El hardware es tangible, es decir, se puede ver y tocar y el software es intangible. Entre software y hardware existe otro concepto importante dentro de un sistema informático: el firmware. Es la parte intangible (software) de componentes del hardware; software introducido en componentes electrónicos o hardware. Por ejemplo el software pregrabado que incorporan los teléfonos móviles para realizar todas las funciones a las que están destinados. 3. COMPONENTES SOFTWARE. SISTEMAOPERATIVO Y APLICACIONES El software se compone de dos partes fundamentales: Software básico: parte del software sin la cual el ordenador no puede funcionar, el sistema operativo. Este sirve de comunicación entre el usuario y el hardware de la máquina, controla los recursos hardware de la máquina según las necesidades, los programas de aplicación, el lugar dónde se almacenan los datos, el momento en que hay que imprimir, el momento en que se pulsa un botón del ratón… Software de aplicaciones: sirve para procesar la información de forma personalizada. La integran los programas y los datos. Los programas permiten editar textos, realizar cálculos numéricos... Este se puede clasificar en: o Estándar: el que encontramos en el mercado y está a disposición del usuario con unas características predeterminadas. Este software lo utiliza el usuario adaptado a su forma de trabajo y a las características del propio software. o A medida: es el que diseñan analistas e implementan (codifican en un lenguaje de programación) programadores atendiendo a las necesidades concretas de cada usuario. En este caso, el software se adapta al usuario. 4. COMPONENETES FÍSICOS. EL HARDWARE
- 3. UD1: EQUIPOS INFORMÁTICOS Y SISTEMAS OPERATIVOS TIC 4º ESO 3 Los componentes físicos del ordenador se pueden clasificar en los siguientes: Unidad Central de Proceso (UCP), que consta de: i. Unidad aritmético-lógica (UAL). ii. Unidad de control (UC). Memoria central (MC) o RAM. Unidades de entrada/salida. Buses Unidades periféricas. 1. Unidad Central de Proceso La unidad central de proceso o UCP, 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 el tratamiento automático de la información. Es la parte fundamental del ordenador. Se encarga de controlar todas las tareas y procesos que se realizan dentro de él. Está formado por la unidad de control (UC), la unidad aritmético-lógica (UAL) y su propia memoria, que no es la RAM. El procesador es la parte pensante del ordenador; se encarga de todo: controla los periféricos, la memoria, la información que se va a procesar, etc.
- 4. UD1: EQUIPOS INFORMÁTICOS Y SISTEMAS OPERATIVOS TIC 4º ESO 4 Para que el procesador pueda trabajar necesita, además, otros componentes hardware del sistema informático: la memoria principal o central del ordenador (RAM), la unidad de entrada/salida, los periféricos de entrada/salida, los controladores y los buses. El procesador gestiona lo que hay en memoria desde o hacia los periféricos gracias a la unidad de entrada salida, buses y controladores del sistema. Unidad de Control Se encarga del gobierno y funcionamiento de los aparatos que la componen. La tarea fundamental de la UC es recibir información para interpretarla y procesarla después mediante las órdenes que envía a los otros componentes del ordenador. Se encarga de traer a la memoria interna o central del ordenador (RAM) las instrucciones necesarias para la ejecución de los programas y el procesamiento de los datos. Estas instrucciones y datos se extraen, normalmente, de los soportes de almacenamiento externo. Además, la UC interpreta y ejecuta las instrucciones en el orden adecuado para que cada una de ellas se procese en el debido instante y de forma correcta. Unidad aritmético-lógica o UAL Es la parte de la UCP encargada de realizar operaciones aritméticas y lógicas sobre la información. Las operaciones aritméticas pueden ser suma, resta, multiplicación, división, potenciación, etc. Las lógicas son normalmente de comparación. 2. Memoria El ordenador almacena dentro de su memoria interna todos los programas y datos con los que se va a trabajar y que van a ser procesados. Los dos tipos de memoria esenciales con los que puede trabajar el ordenador son: Memorias de almacenamiento externo. Se les da esta denominación a los soportes de almacenamiento, ya que son capaces de almacenar información. Son memorias externas: discos duros, disquetes, cintas DAT, pen drives, etc., y aunque estén físicamente dentro de la carcasa del ordenador, como es el caso de los discos duros, la denominación de externas es para diferenciarlas precisamente de la propia RAM. Estas memorias son más lentas que la propia memoria principal, ya que constan de componentes electrónicos y mecánicos. Son no volátiles, de tal forma que la información permanece en ellas incluso después de quitar el suministro de energía eléctrica al ordenador.
- 5. UD1: EQUIPOS INFORMÁTICOS Y SISTEMAS OPERATIVOS TIC 4º ESO 5 Memoria interna. Dentro del ordenador existen varios tipos de memorias que no son consideradas externas. Son las siguientes: o RAM (Random Access Memory). En ella es posible almacenar y modificar información y es lo que se conoce como memoria principal, memoria central o memoria de acceso directo. o ROM (Read Only Memory). Es una memoria de solo lectura, cuya información no puede ser modificada y que sirve básicamente para poder inicializar el sistema informático. 3. Unidades de entrada/salida y buses La unidad de entrada/salida 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 o auxiliares. La memoria RAM y la unidad de entrada/salida no forman parte, como tales, del procesador, sino que son parte del hardware sin las que este no es capaz de realizar prácticamente ninguna operación. Hay otro componente importante dentro del ordenador que está relacionado directamente con el procesador: el bus. El bus es el elemento responsable de establecer una correcta interacción entre los diferentes componentes del ordenador. Es, por lo tanto, el dispositivo principal de comunicación. En un sentido físico, se define como un conjunto de líneas de hardware (metálicas o físicas) utilizadas para la transmisión de datos entre los componentes de un sistema informático. En cambio, en sentido figurado es una ruta compartida que conecta diferentes partes del sistema. 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 nuevas funcionalidades que antiguamente no podían ser implementadas por falta de velocidad en los buses. Hoy por hoy, el bus sigue determinando en gran medida la velocidad de proceso de un equipo, ya que sigue siendo uno de los componentes hardware que mayores limitaciones tiene. También es muy importante la velocidad con la que los bits circulan por el bus. Esta velocidad se mide en megahercios, y de ello depende el rendimiento global del equipo. Hay buses a 66 Mhz, pasando por toda una gama que va hasta más de 1 066 Mhz en los ordenadores que montan procesadores de última generación.
- 6. UD1: EQUIPOS INFORMÁTICOS Y SISTEMAS OPERATIVOS TIC 4º ESO 6 4. Los periféricos Los periféricos son dispositivos hardware con los cuales el usuario puede interactuar con el ordenador (teclado, ratón, monitor), almacenar o leer datos y/o programas (dispositivos de almacenamiento o memorias auxiliares), imprimir resultados (impresoras), etcétera. Se denominan periféricos, por ejemplo, los dispositivos que sirven para introducir datos y programas en el ordenador desde el exterior hacia su memoria central para que puedan ser utilizados. Son los llamados periféricos de entrada: teclados, ratones, etc. También hay periféricos que sirven para extraer información desde el ordenador hacia el exterior, como impresoras o monitores. Los hay que sirven para ambas cosas, como discos duros, CD-ROM regrabables, disquetes, etc. Los periféricos se conectan con el ordenador, es decir, con la UCP y sus componentes, a través de los denominados puertos o conectores externos. Esta gestión la lleva a cabo otra parte esencial del ordenador: la unidad de entrada/salida, componente hardware usado para la gestión de periféricos. En una primera aproximación podemos hacer una clasificación de los periféricos teniendo en cuenta desde o hacia dónde envían información. Es decir, la clasificación se hace atendiendo a que la información que circula a través del bus de datos lo haga desde el periférico a la memoria central (periférico de entrada) o viceversa (periférico de salida). Conectado el periférico al ordenador a través del cable o conector correspondiente, la información que se envía o transmite circula dentro del ordenador a través de los buses vistos anteriormente. Muchos de los periféricos de entrada/salida necesitan un tipo de software especial para ser configurados; en otras palabras, para utilizar una impresora, por ejemplo, primero hay que instalarla. Esto significa que es necesario introducir dentro de la configuración del ordenador y acorde con nuestro software básico unos programas específicos que permitan al sistema operativo reconocer el periférico y utilizarlo de forma correcta. Estos programas se denominan drivers o controladores. 5. COMPONENTES LÓGICOS
- 7. UD1: EQUIPOS INFORMÁTICOS Y SISTEMAS OPERATIVOS TIC 4º ESO 7 Una vez vistos los componentes hardware de un sistema informático, hay que tener en cuenta que para que un sistema informático sea útil es necesario que procese información. La información que se procesa en un sistema informático puede ser de diferentes tipos: textos, gráficos, música, etc. A continuación exploraremos de forma general los tipos de datos que procesa un sistema informático. 1. Tipos de datos La primera clasificación que podemos hacer de los tipos de datos es: Datos de entrada. Son los que se suministran al ordenador desde los periféricos de entrada (teclado, ratón, módem, escáner, etc.) o desde los diferentes soportes de información (disquetes, discos duros, CD- ROM, etc.). Forman la primera fase del tratamiento automático de la información: entrada. Datos intermedios. Son aquellos que se obtienen en la segunda fase del tratamiento automático o de la información: proceso. Datos de salida. También llamados resultados, completan el proceso del tratamiento automático de la información: salida. Otra clasificación que podemos hacer de los datos, según varíen o no durante el proceso, es la siguiente: Datos fijos. Son los que permanecerán constantes durante el proceso o programa que se les aplique. Los datos fijos reciben el nombre de constantes. Un ejemplo es un programa que emita facturas en euros y pesetas; es evidente que el cambio del euro será el mismo en todo el proceso. Datos variables. Son aquellos que sí se modifican a lo largo del proceso según sucedan determinadas condiciones o acciones realizadas por los programas. Según la forma de ser utilizados por el ordenador, otra clasificación es: Datos numéricos. Son los dígitos del 0 al 9. Datos alfabéticos. Son las letras mayúsculas y minúsculas de la A hasta la Z. Datos alfanuméricos. Son una combinación de los anteriores, más una serie de caracteres especiales (*, /, -, %, etc.).
- 8. UD1: EQUIPOS INFORMÁTICOS Y SISTEMAS OPERATIVOS TIC 4º ESO 8 Los datos son procesados por los diferentes programas que maneja el sistema operativo o por los programas que ejecutan los usuarios. Como veremos a continuación, los datos que se procesan en un sistema informático se implementan en códigos numéricos o alfanuméricos para poder utilizarlos. 2. Sistemas de codificación Los sistemas de codificación se utilizan para procesar la información que el usuario entiende y el ordenador no. Es evidente que el usuario y el sistema informático trabajan en lenguajes diferentes. Se define un sistema de numeración como el conjunto de símbolos y reglas que se utilizan para representar cantidades o datos numéricos. Estos sistemas se caracterizan por la base a la que hacen referencia y que determina el distinto número de símbolos que lo componen. Nosotros utilizamos el sistema de numeración en base 10, compuesto por 10 símbolos diferentes (del 0 al 9). Los sistemas de numeración que utilizamos son sistemas posicionales, es decir, el valor relativo que cada símbolo representa queda determinado por su valor absoluto y por la posición que ocupe dicho símbolo en un conjunto. Todos los sistemas posicionales están basados en el Teorema Fundamental de la Numeración (TFN), que sirve para relacionar una cantidad expresada en cualquier sistema de numeración con la misma cantidad expresada en el sistema decimal. En él, X es el valor absoluto del dígito en cuestión, i es la posición que ocupa el dígito con respecto al punto decimal y B es la base. El símbolo (sumatorio) indica que para obtener el valor del número (NÚM), será necesario sumar todos los productos. Codificación numérica Son tres los sistemas de codificación que utiliza habitualmente un sistema informático: Binario. Este sistema utiliza dos símbolos diferentes: el cero y el uno (0,1). Es el sistema que maneja el ordenador internamente, ya que lo utilizan sus componentes electrónicos. Cada uno de estos símbolos recibe el nombre de bit, entendiendo por tal la mínima unidad de información posible. Los símbolos del sistema decimal pueden representarse (codificarse) en binario mediante el TFN. Cada símbolo decimal puede representarse con una combinación de cuatro bits. NÚM =Xn·10n +...+X2 ·102 +X1·101 +X0·100 +X–1·10–1 +X–2 ·10–2 ...+X–N ·10–N
- 9. UD1: EQUIPOS INFORMÁTICOS Y SISTEMAS OPERATIVOS TIC 4º ESO 9 Octal. Es un sistema en base 8 que utiliza los símbolos del 0 al 7 para representar las cantidades, las cuales quedan reproducidas posicionalmente por potencias de 8. El sistema de numeración en base 8 tiene una correspondencia directa con el binario, ya que cada símbolo en base 8 puede representarse mediante una combinación de 3 bits. Hexadecimal. Es un sistema de numeración en base 16. Utiliza 16 símbolos diferentes, del 0 al 9 y los dígitos valores (o letras) A, B, C, D, E y F. Estas letras representan, respectivamente, los dígitos 10, 11, 12, 13, 14 y 15 del sistema decimal. Este sistema también tiene una correspondencia directa con el sistema binario, ya que cada símbolo en base 16 se puede representar mediante una combinación de 4 bits. El sistema que maneja internamente un ordenador es el binario, pero, en ocasiones, por comodidad en el manejo de los datos, se suele utilizar el octal y el hexadecimal, ya que mucha de la información que nos muestra el sistema operativo, como direcciones de memoria, está expresada en hexadecimal. El sistema de numeración binario tiene una gran importancia en el funcionamiento del ordenador. Ya se ha señalado que la memoria del ordenador es un conjunto de biestables. En ellos puede haber o no corriente eléctrica. Cambios de base de numeración El sistema informático trabaja en el sistema de numeración binario. Nosotros trabajamos en el sistema de numeración decimal. El ordenador no entiende el sistema de numeración decimal para realizar sus cálculos, pero nosotros no entendemos el binario para realizar los nuestros. Es necesario saber interpretar el código binario para poder entender las operaciones que en muchas ocasiones se realizan dentro del ordenador. Para ello, debemos aprender a pasar números binarios a decimales y a la inversa. Por extensión, el ordenador utiliza los sistemas de numeración de base 8 y base 16 (por ser múltiplos del sistema binario) para mostrarnos información relativa a algunos procesos que realiza. En primer lugar, veamos cómo se pasa un número de base 10 a base 2. Esta operación se realiza dividiendo el número de base 10 (dividendo) por 2 (divisor). El cociente obtenido de la división se convertirá en dividendo, para volver a dividirlo por 2 (divisor). Al nuevo cociente obtenido se le aplica la misma operación, y así sucesivamente hasta que aparezca un cociente igual a 0. En resumen, tendremos que dividir sucesivamente entre 2 el número en base 10, hasta que resulte un cociente 0. El número en binario se obtiene uniendo todos los restos en orden inverso de aparición.
- 10. UD1: EQUIPOS INFORMÁTICOS Y SISTEMAS OPERATIVOS TIC 4º ESO 10 Si lo que queremos hacer es la operación contraria, es decir, pasar de base 2 a base 10, procederemos multiplicando por potencias sucesivas de 2, empezando por 20 cada dígito binario de izquierda a derecha. Sumaremos los valores obtenidos y tendremos pasado el número. Los cambios de base entre bases equivalentes, como son las bases 2, 8 y 16, se pueden realizar de forma directa, teniendo en cuenta la equivalencia de bits con la que se puede representar cada dígito de estas bases en binario. En base 8, un dígito octal queda representado por una combinación de 3 bits (23 = 8, siendo 3 el número de bits). En hexadecimal, la asociación es de 4 bits (24 = 16). Como cada número en base 8 y en base 16 tiene una correspondencia directa con el número en binario mediante un conjunto de 3 y 4 bits respectivamente, si queremos transformar un número en base 8 o en base 16 a un número en base 2 o viceversa, bastará con formar grupos de 3 o 4 bits respectivamente. Esta transformación se llama directa. También podemos realizar un cambio de base por el método indirecto, que consiste en pasar el número de base n a base 10, y posteriormente pasarlo a base m. En nuestro ejemplo, n = 8 y m = 16. Este método se utiliza siempre que las bases de numeración no tengan correspondencia posicional. Así, si queremos transformar un número de base 6 a base 5, es evidente que siempre necesitaremos pasar por base 10. Ahora bien, si las bases son binario, octal y hexadecimal, al ser potencias de 2 y ser equivalentes, el paso puede ser directo. 3. Medidas de la información Ya sabemos que el bit es la mínima unidad de información. Este queda representado por un 0 o un 1. En este sentido, se puede establecer una equivalencia de medidas en múltiplos de bits utilizados para designar cada medida. De esta forma, por ejemplo, un Tb se corresponde con 240 bytes. El número 1 024 es una potencia de 2 (210 ). Su uso está justificado, ya que el ordenador utiliza internamente el sistema de codificación binario para todas sus operaciones. El byte se suele emplear para reasentar un carácter alfanumérico. Actualmente, la capacidad de la memoria RAM se mide en Mb o Gb, y la capacidad de los discos duros en Gb o Tb.
- 11. UD1: EQUIPOS INFORMÁTICOS Y SISTEMAS OPERATIVOS TIC 4º ESO 11 Unidad Abreviatura Se habla de Representa 1 Byte Byte bais 8 bits 1 Kilobyte Kb kas 1 024 bytes 1 Megabyte Mb megas 1 024 Kb (1 048 576 bytes) 1 Gigabyte Gb gigas 1024 Mb (1073741824 bytes) 1 Terabyte Tb teras 1 024 Gb (un billón de bytes)