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, discoduro, etc... pero ¿qué es lainformática?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 ytransforma. 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 informaciónrecibe 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 sertraducidos a un código que el ordenador pueda entender. Esta transformación se denominacodificación.El corazón del ordenador; microprocesador, está formado por miles de microinterruptores queno pueden ser movidos por la mano sino que son accionados en el interior del ordenadormediante 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 unordenador y se corresponde con un dígito binario "0" o "1". Un conjunto de8 bits forman un Byte u octeto.

Para almacenar los distintos caracteres delalfabeto y los distintos símbolos utilizados por losordenadores, se asigna a cada uno unacombinación de ceros y unos.Esta relación debe ser idéntica para todos losordenadores. El código ASCII (American StandardCode for information interchange) utiliza 8 bitspara almacenar hasta 256 caracteres diferentes.Para poder almacenar los caracteres de losdistintos alfabetos, se usan códigos máscomplejos, como los definidos por la norma Unicode.

Unidades de medida de la información:La unidad de información mínima que puedealmacenar 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 guardaruna página de texto, se requieren cientos de ceros y de unos y para un libro, millonesde bits. La agrupación de 8 bits recibe el nombre de byte: B. Por ejemplo: 10011000 o01000100. 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 elsistema decimal?EJERCICIO 2:¿Cuál es el mayor número decimal que puedes representar usando tresdígitos 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 MBHacer una copia de un disco duro de 160 GB.Grabar un CD de 650 MBCopiar un DVD de 6GBEJERCICIO 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 yprogramas para tratar la información. Es capaz de resolver porejemplo, problemas aritméticos y lógicos gracias a la utilizaciónautomática de los programas grabados en la memoria.El ordenador está formado por partes físicas, como el ratón o elteclado, que se pueden tocar y reciben el nombre de hardware. Ademásdispone de datos e instrucciones para manejar esos datos: es lo que seconoce como software o programas.Sabemos que en un sistema informático, los datos de entrada sonprocesados y transformados en una información de salida y para que seproduzca este procesamiento automático de la información esnecesario el ordenador.

HARDWARE: Es la parte física del ordenador. Está formado por loscomponentes que integran el ordenador, como los circuitoselectrónicos, los cables, el monitor, el teclado, la impresora, etc...SOFTWARE: Son los programas, es decir, las instrucciones quehacen posible el funcionamiento y uso del ordenador, porejemplo: procesador de textos, navegador, descompersor, lectorde 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 formancircuitos y aparecen montados sobre una placa de silicio. Están cubiertos por una carcasa deplástico 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 queson componentes capaces de almacenar un 0 o un 1. A la separación entre dos componentes se le conoce como: tecnología de fabricación es del ordende nanómetros.

ELEMENTOS DE UN ORDENADOR:El funcionamiento del ordenador puede dividirse en cuatro etapas: entrada de datos, almacenamiento, procesamiento ysalida. 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 RAMPENDRIVE CD O DVD

DISPOSITIVO DE PROCESAMIENTO

MICROPROCESADOR

PERIFÉRICOS DE ENTRADA PERIFÉRICOS DE SALIDA

MICRÓFONO ESCÁNER IMPRESORA MONITOR

RATÓN

ALTAVOCES CAÑÓN

TECLADO

EL MICROPROCESADOR:El microprocesador es un circuito integrado formado por millones depequeños transistores que trabajan de manera coordinada paraprocesar 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 esun dispositivo que genera impulsos eléctricos de modocontinuo.Cada vez que el microprocesador recibe un impulso, realizauna operación: lee un dato de la memoria, procesa datos yaleídos o almacena un dato. Un microprocesador a 4 Ghz recibe4000 millones de impulsos cada segundo.

• El número de bits que puede utilizar en sus operaciones. Hoyen 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, ópticaso memorias flash.

• Unidades magnéticas: son el disco duro y los disquetes. Los bits sealmacenan orientando millones de pequeños imanes en dos posicionesque representan el 0 y el 1 de la información digital.

• Unidades ópticas: son el CD-ROM y el DVD, que almacenan los datos perforando muescassobre una superficie reflectante. Al leer el disco, un rayo láser recorre su superficie y refleja laszonas planas. De este modo, la señal luminosa llega a un receptor óptico que la convierte en unaseñal digital, en un 1. Las muescas, sin embargo, se interpretan como ceros ya que la señalreflejada no llega al receptor.

• Las memorias flash: almacenan la información mediante transistores quefuncionan como interruptores abiertos o cerrados. Habitualmente se utilizan entarjetas y lápices de memoria (pen drive) que se conectan al ordenadormediante 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. Permitenañadir nuevos componentes al ordenador: módem, tarjetasde sonido, tarjetas de red, tarjetas gráficas... Para poderutilizar el monitor es imprescindible una tarjeta gráfica.

• Los conectores IDE: unen el disco duro, el lector de CD y DVD a la placabase mediante los buses de datos paralelo.

• Los conectores SATA: unen el disco duro, el lector de CD y DVD a laplaca 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 decolor gris y transmiten los bits en paralelo.Ultimamente casi no se utilizan.

◦ Buses serie o SATA: son más estrechos ytransmiten los bits en serie. Tienen unos conectores específicos.

• El chipset es un conjunto de circuitos intergrados que se encargan decontrolar el flujo de bits en la placa base. Son como los guardias detráfico 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 RAMse 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 elordenador y lo último que vemos cuando lo apagamos. Aunque losordenadores pueden tener o no distintos tipos de software, procesadores detexto, juegos, navegadores, descompresores....todos incluyennecesariamente un sistema operativo. Éste se encarga de gestionar losrecursos 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 decálculo, antivirus, compresores, reproductores de audio y vídeo, etc...sonaplicaciones.Los lenguajes de programación son programas que permiten crear otrosprogramas, 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 compartirdatos (imágenes, documentos,...) y recursos (impresoras, discos duros,...). Una redpuede estar formada por dos ordenadores o llegar incluso a tener conectados miles deordenadores 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): comunicadispositivos en un radio de pocos metros, por ejemplo, un teléfonocon un ordenador.

• Redes de Área Local (LAN) (Local Area Networks): pequeñaextensión, como en una casa, universidad o empresa, el aula deinformática del colegio.

• Redes de Área Local inalámbricas (WLAN) (Wireless Local Area Net):es igual a la red LAN pero los equipos estarían conectadosinalámbricamente (wifi) en vez de por cable. Por ejemplo la red delos 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 se encuentran en un solo ordenador o un número reducido de ordenadores, normalmente de altas prestaciones denominado servidor. Estos servidores gestionan tanto el uso de los recursos como los permisos para utilizarlos.

Redes igualitarias: Todos los ordenadores que integran la red pueden compartir y utilizar dichos recursos.

DISPOSITIVOS DE INTERCONEXIÓNTarjetas de red, son los dispositivos a través de los cuales se envía información entre la red y el equipo.

Cables de red. Conecta los dispositivos de red entre sí.

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 hilos conductores trenzados. Se conecta con un conector tipo RJ-45.

Fibra óptica. La informaciónse envía en forma de haz de luz a gran velocidad

Dispositivos para comunicar varios equipos de una misma red entre sí.

Routers, son los dispositivosque conectan redes diferentes de ordenadores. Por ejemplo un LAN con Internet.

Hub. La información que recibe es enviada a todos lospuertos.

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.