SISTEMAS MULTIUSUARIO Y DE RED UT1

UNIDAD 1

INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS INFORMATICOS

Objetivo de la unidad de trabajo:

Analizar la arquitectura de un sistema informático y su programación.

Procedimientos (Contenidos organizadores)

- Manejar e interpretar material bibliográfico y manuales.
- Operar sobre componentes físicos: teclado, impresora y unidades de disco.
- Elaborar un esquema general de la estructura y funcionamiento de un sistema informático.

INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS INFORMÁTICOS

El ordenador es la herramienta que nos permite el tratamiento automático de la información, entendiendo por tal su organización, tratamiento, transmisión y almacenamiento.

Un sistema informático, en mayor o menor medida, es precisamente esto, un conjunto de elementos de hardware y software interconectados para el tratamiento de la información.

Un ordenador que ejecuta un programa de contabilidad conforma en si mismo un sistema informático, pero también se puede formar un sistema informático formado por cientos de ordenadores conectados en red que cumplen una determinada función.

Un sistema informático se puede definir como una serie de elementos físicos (hardware) capaz de realizar muchas tareas a gran velocidad y con gran precisión. Para que estos elementos físicos realicen un proceso determinado, es necesario que en él se ejecuten un conjunto de órdenes o instrucciones (software), componentes no físicos que pongan en funcionamiento todos esos componentes físicos. Estas instrucciones ordenadas y agrupadas de forma adecuada, constituyen un programa. El conjunto de varios programas se denomina aplicación informática.

Entre los programas y el hardware se encuentra una aplicación informática especial, que hace de intermediario entre ambos. Ese software se denomina sistema operativo.

1. HARDWARE
Los componentes físicos de un ordenador se pueden clasificar de la siguiente forma:

• Unidad central de proceso UCP.
• Memoria central.
• Unidades de entrada y salida.
• Controladores.
• Buses.
• Unidades periféricas o periféricos.

1.1. LA UNIDAD CENTRAL DE PROCESO

    

La Unidad Central de Proceso (CPU), 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.

El procesador 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 y su propia memoria interna, integrada en él. El procesador es la parte que gobierna el ordenador; se encarga de todo: controla los dispositivos periféricos, la memoria, la información que se va a procesar, etc.

Para que el procesador pueda trabajar necesita utilizar la memoria principal o central del ordenador. En la mayoría de los casos, también será necesaria la intervención de la unidad de entrada-salida y de los periféricos de entrada-salida.

El procesador gestiona lo que recibe y envía la memoria desde y hacia los periféricos mediante la unidad de entrada salida, los buses y los controladores del sistema.

Imágenes de placa madre para tarea

EL PROCESADOR

EVOLUCIÓN DE LOS MICROPROCESADORES



ESQUEMA DE LOS COMPONENTES DE UN MICROPROCESADOR

1.2. MEMORIAS. TIPOS Y DIRECCIONAMIENTO

Existen una gran cantidad de memorias distintas. Antes de empezar a hablar de la memoria central, vamos a ver algunas clasificaciones que se pueden realizar con la memoria.

Según la persistencia de la información, podemos hablar de :

Memorias volátiles

Memorias no volátiles.

Según las propiedades de lectura / escritura.

Memorias de acceso aleatorio.

Memorias de solo lectura.

Memorias de lectura preferente.

Las memorias volátiles representan un medio de almacenamiento temporal, que almacenan la información mientras el ordenador esta encendido, ya que estas memorias necesitan un refresco continuo, es decir, la información se pierde en el momento en que se apaga el ordenador.

Las memorias no volátiles o permanentes nos permiten almacenar información, datos y programas de forma indefinida. Al contrario de lo que ocurre con las memorias volátiles, estas memorias no se borran cuando apagamos el ordenador.

Las Memorias de acceso aleatorio (Random Access Memory, RAM), reciben este nombre por su capacidad de acceder al contenido de una posición concreta en el mismo tiempo que requeriría cualquier otra dirección escogida de forma aleatoria. Es una memoria que permite tanto la lectura como la escritura por parte del procesador, siendo posible escribir y leer de ellas millones de veces.

Las Memorias de sólo lectura (Read Only Memory, ROM), son aquéllas en las que su contenido se especifica sólo una vez (durante la fabricación), es decir, una vez que han sido programadas en su fabricación (se han escrito) no pueden volver a ser escritas nunca más.

Las Memorias de lectura preferente son memorias que están diseñadas Esencialmente para ser leídas, pero pueden ser grabadas más de una vez. Algunas de estas memorias necesitan ser retiradas del ordenador para poder ser grabadas.

La memoria con la que trabaja el ordenador puede ser de dos tipos:

Memoria externa o secundaria. Reciben este nombre los soportes de almacenamiento masivo, ya que son capaces de almacenar gran cantidad de información de manera permanente. Son soportes de lectura escritura y no volátiles. Algunos ejemplos de memoria externa son: discos duros, disquetes, cintas, flash memory, etc. Este tipo de memoria es más lenta que la propia memoria principal, ya que está formada por componentes  electrónicos y mecánicos. Es memoria no volátil, lo que significa que la información permanece en ella, incluso después de interrumpir el suministro de energía eléctrica al

ordenador. Posteriormente, se analizarán con más detalle los diferentes soportes de almacenamiento masivo.

Memoria interna o principal. Existen dos tipos de memoria interna:

RAM (Random Access Memory, Memoria de acceso aleatorio). En ella es posible

almacenar y modificar información, y es lo que se conoce como memoria principal o central. Es una memoria volátil y de lectura escritura.

ROM (Read Only Memory, Memoria de sólo lectura). Contiene información que no se puede modificar y que sirve, básicamente, para poder inicializar el sistema

informático. Es una memoria no volátil y de solo lectura.

La memoria interna, principal o central (MC) es la que está situada físicamente dentro de la carcasa del ordenador. La memoria RAM es un componente necesario para que se pueda procesar la información. Casi todo, por no decir todo, lo que se tiene que procesar dentro del ordenador, debe pasar tarde o temprano por la memoria central.

Los elementos que componen la memoria principal son los siguientes:

Registro de direcciones. Contiene la dirección de la celda o posición de memoria a la que se va a acceder.

Registro de intercambio. Recibe los datos en las operaciones de lectura y los almacena en las de escritura.

Selector de memoria. Se activa cada vez que hay que leer o escribir, conectando la celda o posición de memoria con el registro de intercambio.

Señal de control. Indica si una operación es de lectura o escritura.

La memoria principal está formada por componentes electrónicos (biestables) capaces de almacenar información en forma de ceros y unos (sistema binario). Cada información de este tipo recibe el nombre de bit.

La memoria RAM almacena físicamente los programas y los datos que se tienen que procesar. Cuando se ejecuta un programa como, por ejemplo, Microsoft Word, éste pasará del soporte de almacenamiento masivo o memoria externa en el que está almacenado de forma permanente, a cargarse en memoria principal (operación de lectura). Una vez cargado el programa en memoria principal, se le denomina proceso.

Evidentemente, lo normal es que el programa, en este ejemplo Microsoft Word, tenga algún documento que procesar. Pues bien, este documento que se está procesando, también se cargará en memoria principal. Una vez que se haya terminado de trabajar con el documento, se almacenará (operación de escritura) en el soporte de almacenamiento externo correspondiente, desapareciendo de la memoria principal. Lo mismo sucederá con Microsoft Word, ya que cuando se cierre, la memoria RAM se liberará del espacio que este software ocupaba.

Además de la memoria principal, lo normal es que los ordenadores incorporen otro tipo de memoria para agilizar los cálculos que realizan los programas. Suelen ser memorias intermedias entre la memoria RAM y el procesador, que almacenan temporalmente la información a procesar que se utiliza con más frecuencia. Este tipo de memoria se denomina memoria caché.

No hay que confundir los soportes de almacenamiento de memoria masiva con la memoria interna. Un disco duro se considera memoria externa, aunque este situado físicamente dentro de la caja del ordenador.

Desde el punto de vista físico, los componentes electrónicos por los que esta formada la MC se denominan celdas o biestables, que actúan como pequeños condensadores de forma que la presencia de energía dentro de ellas puede traducirse como un uno (1) lógico, y la ausencia de energía como un cero (0) lógico.

Cada vez que se realiza una operación de escritura en la memoria principal, es decir, cada vez que almacenamos un programa o un simple documento de texto, el conjunto de biestables se cargará o no de corriente eléctrica. La combinación de las diferentes cargas y su posterior agrupación y codificación, representa que en ese conjunto de posiciones específicas de memoria se ha almacenado una determinada letra o carácter. 

La información almacenada en la memoria se suele referenciar por bloques. Estos bloques suelen ser de 8 celdas; es decir, equivalen a 8 bits lógicos (combinación de ceros y unos).

Cada conjunto de ellos representa un carácter, es decir, cualquier letra o número como combinación de 8 bits.

Las celdas, dado que son condensadores, después de transcurrido un tiempo se descargan.

Así, para no perder la información de la memoria, el propio sistema informático tiene que cargarlos constantemente. Este proceso recibe el nombre de actualización o refresco de memoria. Según esta característica, la memoria interna se puede clasificar en:

DRAM (Dynamic RAM). 

Memoria de gran capacidad de almacenamiento. Este tipo de memoria necesita actualizarse  periódicamente para que la información que contiene no se pierda. La actualización se realiza en cada ciclo de reloj.

SRAM (Static RAM).

 Memoria de menor capacidad que la anterior, es más cara, pero bastante más rápida. Su diferencia fundamental frente a la DRAM es que no requiere
actualizar sus celdas para poder conservar la información.

SDRAM

(Synchronous DRAM). Memoria que incorpora la capacidad de la DRAM y la velocidad de la SRAM; es decir, necesita actualizar sus celdas, pero en un intervalo superior de tiempo. Esta memoria es la que incorporaban los ordenadores personales hasta hace poco.

DDRAM

(Double Data Rate RAM, RAM de doble velocidad de datos). Memoria que se actualiza dos veces por cada impulso de reloj. Es una memoria de funcionamiento muy complejo, pero tiene la ventaja de ser prácticamente el doble de rápida respecto de cualquiera de las anteriores.

Basadas en estas tecnologías de memoria, se han desarrollado otros tipos, como las nuevas DDR2, las de tipo RamBus, etc.

Una de las características fundamentales de la memoria RAM es la velocidad con que la información se puede almacenar en ellas. Esta velocidad se mide en nanosegundos (Un nanosegundo es la milmillonésima parte de un segundo, 10 elevado a menos 9). Cuanto menor sea el tiempo de acceso, más rápidamente se podrá leer cualquier posición de memoria. Se pueden encontrar memorias entre 10 nanosegundos y 100 nanosegundos, normalmente.

Otra característica de la memoria RAM es la velocidad de transmisión de datos que es capaz de alcanzar, lo que podríamos denominar su ancho de banda.