1. INFORMATICA BASICA
1.1. DATOS E INFORMACION
Informática es la ciencia del tratamiento automático y racional de la información, se ocupa
del desarrollo de nuevas:
-
Desarrollo de nuevas máquinas (ordenadores y periféricos).
Desarrollo de nuevos métodos de trabajo (sistemas operativos).
Desarrollo de nuevas aplicaciones informáticas (software o programas).
Los datos son el conjunto de símbolos que representan la información, son una
representación formalizada de entidades o hechos, para que un conjunto de datos pueda
considerarse información para un receptor debe:
-
Ser inteligible.
Agregar nuevo conocimiento.
No puede ser pronosticado con datos ya conocidos.
Ser relevante en un contexto.
El contexto queda definido por que la información sea:
-
Relevante: la información debe pertenecer al problema que se intenta resolver.
Completa y precisa: resulta peor una información parcial o errónea que la falta de
información.
Actualizada: los datos de una lista de espera de hace una década no son de utilidad.
Asumible: el coste que supone obtener una información no puede generar un problema
mas grave que el problema que se quiere resolver.
Un proceso es cualquier manipulación efectuada a los datos con el objetivo de producir
información.
Un programa es un conjunto de ordenes o instrucciones que se le dan a un ordenador para
que realice un proceso determinado.
Un ordenador es una máquina capaz de aceptar unos datos de entrada, realizar con ellos
operación lógicas y aritméticas y proporcionar los resultaos a través de algún medio de salida.
1.2. REPRESENTACION Y COMUNICACIÓN DE LA INFORMACION
Un sistema que opera en digital solo puede utilizar dos símbolos: el 0 y el 1, para que dicho
sistema procese la información, es necesario representarla en modo digital, se realiza una
conversión de los datos que permita pasar de los signos de nuestro leguaje a un lenguaje basado
en ceros y unos (bits), se le denomina codificación de la información.
1.2.1 SISTEMAS DE NUMERACION
Base de un sistema de numeración: número de signos diferentes que se emplean, los más
importantes son:
2. CONCEPTO DE SISTEMA DE INFORMACION
Un sistema es un conjunto de elementos relacionados con un objetivo, que pueden
considerarse como un todo, ideas clave:
-
-
Conjunto integrado de procesos, principalmente formales.
Desarrollados en un entorno usuario-ordenador.
Operando sobre un conjunto de datos estructurados (Base de datos): cuando se realicen
cambios en la estructura de datos, los programas deben seguir funcionando
(independencia de los datos).
Recopilan, procesan y distribuyen selectivamente la información permitiendo el
funcionamiento normal de la organización.
El SI permitirá el funcionamiento habitual de la organización apoyando el análisis y la
planificación del proceso de toma de decisiones.
2.1. ELEMENTOS CONSTITUTIVOS DE UN SI
Un sistema de información se compone de:
-
Datos: entradas que el sistema toma para producir información.
Hardware, Software y Hardware/Software.
Recursos Humanos: usuarios y administradores.
Procedimientos: reglas para conseguir una máxima disponibilidad y eficiencia.
2.2. TIPOS DE SISTEMAS DE INFORMACION
2.2.1. CLASIFICACION HISTORICA
-
-
TPS (Transaction Procesing System): su objetivo era almacenar las transacciones
vinculadas con el negocio (una transacción es cualquier operación de negocio que
genera o modifica datos). Un TPS se centra en la captura y almacenamiento de los datos.
MIS (Management Information System): son los sistemas de información para la gestión.
Sistemas de generación de informes, es una herramienta de retroalimentación de
información.
-
-
DSS (Decision Support System): constituye una herramienta para la toma de decisiones
de forma mas amplia. Se apoyan en la actualidad en:
o Data Warehouse: conjunto de datos orientados por tema, variables en el tiempo
y no volátiles que se emplea como apoyo a la toma de decisiones directiva.
o Data Mining: es un proceso de apoyo a la decisión en el que se buscan patrones
de información en los datos.
EIS (Executive Information System): sofisticación de los DSS tradicionales.
ES (Expert System): apoya el trabajo de diseño, diagnostico o evaluación de situaciones
complejas que requieren conocimiento experto en áreas definidas.
ERP (Enterprise Resource Planning): sistema de información de nivel corporativo.
Propone una BD, una aplicación y una interfaz para toda la gestión de la organización.
2.2.2. CLASIFICACIÓN HORIZONTAL/VERTICAL
-
Horizontal: sistemas orientados a procesar información necesaria pero que este no es
su objetivo principal.
Vertical: sistemas orientados a procesar información necesaria y este es su objetivo
principal.
2.2.3. CLASIFICACIÓN CENTRALIZADO/DISTRIBUIDO
-
-
Centralizado: llamados Mainframes, ordenadores únicos en la organización a los que se
conectaban terminales que accedían a las aplicaciones ubicadas en el ordenador.
o Ventajas:
 Mayor ahorro en tiempo y dinero.
 Facilita un control más estrecho.
 Sistemas lógicos y físicos estandarizados.
 Facilita la formación del personal.
o Desventajas:
 Falta de flexibilidad y adaptabilidad.
Distribuido: aparición del PC, descentralización de los sistemas e implantación de
sistemas de información departamentales.
o Ventajas:
 Mas flexibles.
 Respuesta más rápida a las necesidades de cambio de los sistemas.
 Mayor y mejor utilización de las nuevas tecnologías.
2.3. CARACTERISTICAS Y FUNCIONES DE UN SISTEMA DE INFORMACION
-
Un SI debe poner a disposición la información cuando sea necesaria.
Debe suministrar la información de manera selectiva (importa mas la calidad que la
cantidad).
Debe presentar la información de forma variada (incorporando gráficos de líneas…).
Tiempo de respuesta del sistema.
Exactitud y fiabilidad.
Flexibilidad y generalidad: capacidad de adaptación y/o ampliación del sistema.
Seguridad y reserva: protección y repetición de la información.
Amigabilidad para con el usuario.
3. ARQUITECTURA DE ORDENADORES
3.1. ESTRUCTURA BASICA DE LOS ORDENADORES
3.1.1. HARDWARE Y SOFTWARE
De forma muy general se distinguen dos partes en un ordenador:
-
Hardware: los componentes físicos (disco duro, tarjeta de video, impresora…).
Software: conjunto de algoritmos cuyo objetivo es realizar una tarea, el software mas
importante es el Sistema Operativo.
3.1.2. ARQUITECTURA VON NEUMANN
Un programa es una secuencia de pasos, en cada uno se realiza una operación aritméticológica, para cada paso se necesita un conjunto de señales de control, la solución consiste en
asociar un código especifico a cada posible conjunto de señales de control, y además tanto los
datos como las instrucciones de este circuito sean guardados en una misma memoria, el diseño
se basa en tres conceptos clave:
-
-
Los datos y las instrucciones se almacenan en una
sola memoria de lectura-escritura.
Los contenidos de esta memoria se direccionan
indicando su posición, sin considerar el tipo de
dato.
La ejecución se produce siguiendo una secuencia de
instrucción tras instrucción.
3.1.3. ARQUITECTURA DE BUS
La arquitectura Von Newmann utiliza un único canal de comunicación común y conexión
material por él se envían todo tipo de datos entre las distintas partes del ordenador, son
conexiones materiales que permiten a los componentes comunicarse entre si e interaccionar,
tres tipos:
-
Bus de Control: transporta ordenes de control.
Bus de Direcciones: transporta direcciones de memoria.
Bus de Datos: trasporta datos como tales.
El conjunto de estos tres buses forma el Bus del Sistema, se caracteriza por:
-
Ancho de bus: cantidad de información que puede manipular simultáneamente.
Rapidez con la que puede transferir dichos datos.
3.1.4. FRECUENCIA DE CICLO
En todo ordenador existe un reloj maestro que marca en todo momento uno de los dos
posible sestados en que puede hallarse el voltaje eléctrico en todas las partes de la CPU, la
unidad de control que posee la CPU.
3.1.5. MEMORIA PRINCIPAL
Es necesario almacenar instrucciones y datos mientras se ejecutan los programas, para
este fin existe la memoria principal, donde se almacenan los datos y las instrucciones, está
dividida en celdas (llamadas palabras de memoria), el “mapa de memoria” se corresponde con
el espacio de memoria direccionable.
3.1.6. CPU (Control Processing Unit)
La unidad funcional que ejecuta las instrucciones de una determinada arquitectura de
propósito general (monoprocesador o multiprocesador), se encarga de realizar las operaciones
de cálculo y de controlar el flujo de datos entre los diversos elementos que forma un ordenador,
se distinguen básicamente dos partes:
-
-
-
ALU (Aritmethic Logic Unit): agrupa todos los componentes capaces de manipular datos,
realiza operaciones de:
o Operaciones de Punto fijo (aritmética entera y calculo efectivo de las
direcciones).
o Operaciones de Punto flotante (aritmética con mantisa y exponente).
o Operaciones de Longitud variable (aritmética decimal y operaciones sobre
conjuntos de caracteres).
CU (Control Unit): realiza el control del proceso y genera señales para activar los
componentes. Trabaja en base al reloj maestro que interpreta y coordina la ejecución
de todas la s operaciones.
Registros: unión de varios circuitos lógicos que almacenan un determinado numero de
bits, tipos básicos:
o Uso general: puede almacenar el operando para cualquier código de operación.
o Datos: contienen datos y no participan en el cálculo.
o Direcciones: dedicados a modos de direccionamiento específicos (Registros
índices, Punteros de Pila…).
o Flags (Códigos de Condición): son bits fijados mediante hardware, indican si una
operación entrega un resultado positivo, negativo, nulo, si hay overflow…
Registros fundamentales que aparecen en todo ordenador:
o PC (Program Counter): contiene la dirección de la siguiente instrucción. La CPU
actualiza el PC después de cada lectura de instrucción de manera que siempre
apunta a la siguiente instrucción a ejecutar.
o INC (Incrementer): sumando su contenido al registro PC, incrementa el
contenido de este.
o IR (Instruction Register): contiene la instrucción actual, aquí se analiza el código
de operación.
o MAR (Memory Address Register): contiene la dirección de una posición de
memoria, el intercambio de datos con la memoria se realiza conectado
directamente al bus de direcciones.
o MBR (Memory Buffer Register): contiene cada palabra de datos para escribir en
memoria que ha sido leída más recientemente, el intercambio de datos con la
memoria se realiza conectado directamente al bus de datos.
o
o
Registros E/S: contiene la dirección de memoria cuyo contenido se reserva para
almacenar datos provenientes de algún dispositivo de entrada y salida:
 E/SAR (E/S Address Register): registro de direcciones, a las posiciones
de memoria cuyo contenido se usa para comunicarse con los
dispositivos E/S se les denomina “puertos”.
 E/SBR (E/S Buffer Register): intercambiar datos entre un modulo E/S y
la CPU.
Registros D0, D1… Dn (Data Registers): registros genéricos destinados a
contener todo tipo de datos
3.1.7. TIPOS DE INSTRUCCIONES
La instrucción leída se almacena en registro IR de la CPU, se escribe utilizando código binario
e interpreta y lleva a cabo la acción requerida, puede ser de cuatro tipos:
-
CPU-Memoria: trasfiere datos desde la CPU a la memoria o viceversa.
CPU-E/S: datos a/o el exterior mediante transferencias entre la CPU y un módulo E/S.
Procesamiento de datos: alguna operación aritmética o lógica.
Control: Especifica que la secuencia de ejecución se altera.
Las instrucciones se forman por bits agrupados en campos:
-
Campo de código de operación: indica la operación correspondiente a la instrucción.
Campo de dirección: especifica los lugares donde se encuentra los datos con los que se
opera.
Según sea la forma de acceder al operando en la memoria el tipo de direccionamiento puede
ser:
-
Inmediato: el dato ya se encuentra en la instrucción.
Directo: la instrucción contiene la dirección del operando.
Indirecto: la instrucción contiene la dirección de la dirección del operando.
3.1.7.1. PASOS DEL PROCESAMIENTO DE INSTRUCCIONES
El procesamiento que requiere una instrucción se denomina ciclo de instrucción. Se
compone de dos pasos, el ciclo de lectura y el ciclo de ejecución. Al comienzo de cada ciclo de
instrucción, la CPU lee una instrucción de memoria, se utiliza el registro contador de programa
(PC) para indicar la instrucción que debe leerse a continuación, siguen los siguientes pasos:
-
-
-
Instruction Fetch (Lectura de instrucción): la CPU lee la instrucción desde su posición de
memoria.
Instruction Address Calculation (Cálculo de la dirección de la instrucción): determina la
dirección de la siguiente instrucción a ejecutar. Esto implica añadir un número fijo a la
dirección de la instrucción previa, la cantidad a sumar se almacena en el registro INC.
Instruction Operation Decoding (Decodificación de la operación indicada en la
instrucción): analiza la instrucción para determinar el tipo de operación a realizar.
Operand Address Calculation (Cálculo de la dirección del operando): si la instrucción
implica una referencia a un operando en memoria o disponible mediante E/S, determina
la dirección de este.
Operand Fetch (Lectura de operando): lee el operando desde memoria o el dispositivo
E/S.
-
Data Operation (Operación con los datos): realiza la operación indicada, se realiza en la
ALU con los datos obtenidos en las etapas anteriores.
Operand Store (Almacenamiento de operando): escribe el resultado en memoria o lo
envía a través de un dispositivo E/S.
3.2. CLASIFICACION DE MICROPORCESADORES
Se pueden clasificar en función de las instrucciones que son capaces de ejecutar:
-
-
CISC (Complex Instructions Set Computer): procesan un conjunto de instrucciones
complejo. Interpretan y ejecutan un gran numero de instrucciones, pero son
relativamente lentos.
RISC (Reduced Instructions Set Computer): procesan un conjunto de instrucciones
reducido. Interpretan y ejecutan solo unas pocas instrucciones, pero son mucho mas
rápidos que los CISC.
3.3. COMPONENTES INTERNOS
3.3.1. PLACA BASE
Elemento principal del ordenador, es una tarjeta sobre la cual existe un circuito que conecta
diversos elementos que se encuentran sobre ella:
-
Microprocesador (insertado en un zocalo ZIF “Zero Insertion Forze”).
Memoria RAM.
Ranuras de expansión, donde se conectan las tarjetas controladoras.
Chips de control y almacenamiento (BIOS, ROM, caché externa).
Conectores externos (USB, comunicaciones, sonido, red local, video…).
Las dimensiones están estandarizadas: ATX, Micro-ATX, Mini-ITX…
3.3.1.1. COMPONENTES DE LA PLACA BASE
-
-
-
Socket: lugar donde se inserta el procesador, tipos:
o Socket 3,7,8.
o PGA 370 (Pentium y Celeron de INTEL).
o Socket 462 (Athlon de AMD).
o LGA1156, LGA2011 (Intel Core).
o AM2, AM3, AM4 (Phenom y Ryzen).
Ranuras de memoria: lugar donde se inserta la RAM, se incorpora un sistema de canal
doble (Dual-Channel) en el que se utilizan dos buses distintos para la transferencia, tipos
de ranuras:
o SIMM (Single In-line Memory Module).
o DIMM: más alargados (168 contactos).
o SO-DIMM.
o RIMM.
BIOS (Basic Input-Output System): es un programa incorporado en un chip de la placa
base que se encarga de realizar las unciones básicas de control y configuración del
ordenador, es almacenado en un chip de ROM o flash. Al encender es automáticamente
cardado a la memoria principal y es ejecutado por el procesador, realiza una rutina de
verificación e inicialización de los componentes llamada POST (PowerOn Self Test), se
-
-
-
encarga de guardar todas las configuraciones del equipo en una memoria volátil llamada
CMOS.
Chipset: elemento formado por un determinado numero de circuitos integrados que
proporciona compatibilidad PC a nivel hardware.
o Northbridge (Memory Controller Hub): es el circuito integrado más importante
del conjunto de chips, controla las funciones de acceso desde y hasta el
microprocesador, RAM, video integrado… Sirve de conexión entre la placa
madre y los principales componentes del PC.
o Southbridge (I/O Controller Hub): circuito integrado que coordina los diferentes
dispositivos de entrada y salida. Se comunica con la CPU a través del
Northbridge, incluye soporte para Ethernet, RAID, USB y codec de audio. Integra
cada vez mayor numero de dispositivos a conectar con tecnologías como
HyperTransport o Ultra V-Link para evitar efecto botella del PCI.
Memoria cache: memoria temporal, de existencia oculta para el usuario, proporciona
acceso rápido a los datos de uso mas frecuente, esta integrada en el procesador.
Conectores internos:
o Conectores IDE (Integrated Drive Electronics)/PATA (Parallel Advanced
Technology Attachment): conectar discos duros o CD-ROM, transferencia
máxima de 166,6 MB/s.
o Conectores SATA (Serial Advanced Technology Attachment): utilizado en discos
duros, sustituye a PATA, mayor velocidad, mejor aprovechamiento cuando se
tienen varios discos, alcanza los 6 Gbits/s.
Ranuras de expansión:
o PCI: trabajan hasta 132 MB/s suficiente para tarjetas de red y sonido.
o AGP: exclusivo para tarjetas de graficas debido a su auge como aceleradoras 3D
en el pasado, puede soportar desde 1x a 8x.
o PCIe: estándar actual para dispositivos de alto rendimiento.
3.3.1.2. PUERTOS USUALES
o
o
o
o
o
3.4.
Específicos: PS/2 (teclado y ratón).
Serie: RS232 (periféricos que manejan pocos datos).
Paralelos: usualmente para escáner e impresora.
USB (Universal Serial Bus): permite adjuntar dispositivos periféricos
rápidamente, estándar:
 USB 2.0: alcanza hasta 480 Mbps, dispone de 4 conectores, 2 para datos
(half-duplex) y dos para alimentación.
 USB 3.0: alcanza hasta 4.8 Gbps, dispone de 8 conectores, 2 para subida
y dos para bajada (full-duplex).
Firewire (IEEE 1394): interfaz de alta velocidad diseñado por Apple, hasta 800
Mbps.
MEMORIA
En la ejecución de un programa es preciso almacenar instrucciones y datos de forma binaria,
esto se realiza mediante transistores, las características de la memoria principal son:
-
Memoria de tipo electrónico: formada por circuitos eléctricos denominados biestables.
Capacidad: cantidad de información que puede almacenar.
-
Expansión: rango de memoria que puede soportar.
Acceso aleatorio: la memoria principal se divide en celdas que almacenan bits, pero no
se puede acceder a una celda de manera individual.
Tiempo de acceso: tiempo transcurrido desde que se solicita una lectura hasta que el
dato esta disponible en un registro.
Ciclo de memoria: tiempo requerido en la ejecución de una operación de memoria y la
solicitud inmediata a la memoria de otra operación idéntica.
Clasificación de la memoria desde el punto de vista de la volatilidad:
-
-
Memoria principal o RAM: según la tecnología que se use:
o SRAM (Static Random Access Memory): muy rápida, pero más cara, se usa en
los procesadores y en pequeñas cantidades.
o DRAM (Dynamyc Random Access Memory): el termino dinámico indica que para
que el chip de memoria pueda guardar información cada bit debe ser refrescado
en un cierto periodo de tiempo, si se desconecta la energía, la información se
pierde.
o SDRAM (Syncronous DRAM): recibe y emite información sincronizada a un reloj
externo, extremada mente más rápidas para leer y escribir.
ROM (Read Only Memory):
o PROM (Programable ROM): una vez grabadas no se pueden borrar.
o EPROM (Erasable PROM): se puede borrar con rayos ultravioletas y volver a
grabar.
o EEPROM (Electrically EPROM): se pueden borrar eléctricamente.
3.4.1. JERARQUÍAS DE MEMORIA
Aparte de los propios registros de la CPU, que son la memoria mas rápida, es necesario tener
una memoria pequeña pero muy rápida, pero de mayor tamaño que estos, se denomina cache.
En una jerarquía donde predomine la proximidad a la CPU, podemos distinguir:
-
-
Registros: memoria local e interna de la
propia CPU, es la más rápida.
Memoria Cache: intermedia entre CPU y la
Memoria Principal, contiene los datos que
mas se usan, suele usarse memoria SRAM
para su construcción.
o Principio de localidad temporal: se
ubican en la cache los datos más
recientemente utilizados.
o Principio de localidad espacial: se
ubican en la cache los datos
adyacentes a los utilizados.
Memoria Principal (RAM): se comunica con
la cache por bloques, también se comunica
con dispositivos de memoria secundaria.
3.4.2. MEMORIA CACHE
Memoria auxiliar de acceso aleatorio de baja capacidad y gran velocidad, se clasifican en:
-
-
Cache interna o integrada: incluida en el procesador, puede ser de dos tipos:
o Cache de lectura: cuando la CPU realiza una lectura sobre un dispositivo de
memoria principal o secundaria, antes comprueba si está en cache.
o Cache de escritura: las operaciones de escritura no se apuntan directamente
sobre memoria principal, sino que se escriben en memoria cache.
Cache externa.
Otra distinción:
-
Cache de instrucciones (almacena instrucciones).
Cache de datos (almacena datos).
Se puede organizar de tres formas:
-
3.5.
Correspondencia directa: cada bloque tiene un solo lugar donde puede estar dentro de
la memoria.
Asociativa por vías: cada bloque se puede colocar en un conjunto restringido de dos o
más bloques dentro de cada cache.
Completamente asociativa: cada bloque se puede colocar en cualquier lugar.
POLÍTICAS DE REEMPLAZO POR FALLO DE CACHE
Cuando se produce un “fallo de cache” hay que ir a buscar el bloque al nivel inmediatamente
inferior y liberar espacio:
-
Aleatorio: escogemos un bloque de forma pseudoaleatoria.
Menos recientemente utilizado: cogemos el que hace más que no se usa.
EL primero en llegar es el primero en salir: los bloques sustituidos van saliendo en el
mismo orden que llegaron.