1. ARQUITECTURA DE SISTEMAS.
1.1.- Software vs Hardware.
- Software: Son el conjunto de programas que dan instrucciones a la maquina para que realice las tareas, es conocido como aplicaciones software, paquetes de software, herramientas de software y programas de software. Su funciones pueden ser la gestión de datos, automatización de procesos y creación de aplicaciones.
· Sistemas Monotarea: Son aquellos que solo pueden ejecutar un proceso o tarea a la vez. Si el usuario quiere hacer algo distinto, debe detener la tarea actual. Ejemplo: el antiguo MS-DOS.
· Sistemas Multitarea: Permiten que el procesador alterne entre múltiples procesos tan rápido que parece que se ejecutan simultáneamente. Esto permite, por ejemplo, escuchar música mientras escribes un documento.
· Placa base: O motherboard, mantiene un funcionamiento de la CPU, la memoria, los conectores para el disco duro y unidades ópticas.
1.2.- Unidad Central de Procesamiento (CPU) / Procesadores.
La CPU (Central Processing Unit) es el cerebro del ordenador. Su función principal es interpretar y ejecutar las instrucciones que recibe del software mediante operaciones lógicas y matemáticas. Actúa como el centro de control que procesa las señales enviadas por el usuario y coordina la interacción entre todos los componentes del sistema.
- Frecuencia de reloj: Indica la velocidad (ritmo) de funcionamiento del procesador, es decir, el número de ciclos u operaciones que puede realizar por segundo. Se mide en Megahercios (MHz) o Gigahercios (GHz).
- Número de núcleos: Representa las unidades de procesamiento independientes que existen dentro de un mismo chip. Disponer de varios núcleos permite al ordenador realizar múltiples tareas de forma simultánea (multitarea) y eficiente, evitando que el sistema se ralentice cuando se ejecutan aplicaciones exigentes.
- Memoria caché: Es una memoria de alta velocidad integrada directamente en el procesador. Su función es almacenar los datos e instrucciones que la CPU utiliza con más frecuencia para que el acceso a ellos sea casi instantáneo. Sirve como puente entre la memoria RAM y el procesador.
1.2.1.- Intel vs. AMD.
- Intel (Arquitectura Híbrida): Utiliza un diseño que combina núcleos de alto rendimiento (P-cores) con núcleos de eficiencia (E-cores). Este sistema destaca en tareas que requieren potencia inmediata, como el gaming de alta frecuencia y procesos optimizados para Inteligencia Artificial, gracias a una gestión inteligente de la carga de trabajo.
- AMD (Eficiencia y Multitarea): Se basa en una arquitectura de "chiplets" que permite integrar un mayor número de núcleos de forma eficiente. Sobresale en entornos de multitarea intensiva y creación de contenido.
1.3.- Memorias del Sistema.
- Memoria RAM (Random Access Memory): Es la memoria principal del dispositivo y se caracteriza por ser volátil: su contenido se elimina por completo al apagar o reiniciar el equipo. Su función es almacenar temporalmente los datos y programas que se están utilizando en el momento.
Cuando se abre un programa o un archivo, los datos se transfieren desde la unidad de almacenamiento permanente (HDD/SSD) o la red hacia la RAM. Al estar alojada en este módulo, la información queda a disposición de la CPU de manera casi instantánea, facilitando una multitarea fluida al alternar entre diferentes aplicaciones o procesos.
- Memoria ROM (Read Only Memory): Es una memoria de tipo no volátil, por lo que la información almacenada permanece de forma permanente en el chip, independientemente de si el dispositivo recibe energía eléctrica.
Se emplea para custodiar instrucciones críticas que no requieren modificaciones frecuentes. El ejemplo más representativo es la BIOS, la cual contiene las instrucciones esenciales para que el procesador identifique el hardware, ejecute el testeo inicial del sistema y proceda a la carga del sistema operativo en la memoria RAM.
Se identifica como el punto de convergencia entre ambos mundos. Se clasifica como software por consistir en código lógico, pero forma parte del hardware al residir físicamente en chips de memoria integrados en la electrónica del componente.
El firmware asegura que el funcionamiento básico de cada elemento sea el correcto. El firmware no se limita exclusivamente a los ordenadores, sino que se encuentra presente en la mayoría de los dispositivos electrónicos modernos, como periféricos, cámaras o sistemas de control industrial.
1.4.- Almacenamiento y Gestión de Datos.
El sistema de almacenamiento es la memoria no volátil del ordenador, los datos permanecen guardados de forma permanente incluso cuando se apaga el equipo.
- Disco duro: es un dispositivo de almacenamiento de datos que emplea un sistema de grabación para almacenar archivos digitales.
· Disco duro mecánico (HDD): Se basa en el magnetismo. Dentro de la caja hay platos que giran a gran velocidad (normalmente 5400 o 7200 RPM) y un cabezal que "lee" y "escribe" los datos sobre ellos, de forma similar a como funcionaba un tocadiscos, pero a una escala microscópica y extremadamente rápida.
· Disco duro electrónico (SDD): Su funcionamiento se basa íntegramente en la electrónica y la física de semiconductores. Los datos se almacenan en una red de celdas de transistores de puerta flotante. En lugar de magnetizar un plato, el SSD aplica impulsos eléctricos para atrapar o liberar electrones en estas celdas, lo que representa los 0 y 1 binarios.
· La gestión de procesos: Se encarga de asignar el tiempo de uso de la CPU a cada tarea abierta. Controla la creación, ejecución y finalización de los procesos, asegurando que el procesador trabaje de forma eficiente sin que las aplicaciones se interrumpan entre sí.
· La gestión de la memoria: Administra el espacio en la RAM. El SO asigna bloques de memoria a los programas cuando se inician y recupera ese espacio cuando se cierran. Si la RAM es insuficiente, gestiona la Memoria Virtual, utilizando temporalmente espacio en el almacenamiento (SSD/HDD) para mantener el sistema operativo estable.
· Soporte al sistema de archivos: Proporciona la estructura lógica para organizar los datos. Traduce los bits almacenados físicamente en las unidades en una jerarquía de archivos y directorios (carpetas). Permite realizar operaciones básicas como lectura, escritura, eliminación y copias de seguridad.
· Sistema de comunicaciones: Controla el flujo de datos a través de las interfaces de red. Implementa los protocolos estándar (como TCP/IP) para que el ordenador pueda enviar y recibir paquetes de información de manera correcta hacia otros dispositivos o hacia Internet.
· Sistemas de seguridad: Protege los recursos del sistema mediante el control de acceso. Evita que un proceso interfiera en los datos de otro y gestiona los permisos de usuario para impedir que personas o programas no autorizados modifiquen archivos críticos del sistema.
· Intérprete de comandos (SHELL): Es el entorno que permite al usuario enviar órdenes al Kernel. Puede presentarse como una CLI (interfaz de línea de comandos basada en texto) o una GUI (interfaz gráfica basada en ventanas y menús).
· El sistema de E/S: Administra los periféricos mediante controladores (drivers). El sistema operativo responde a señales eléctricas enviadas por el hardware (denominadas interrupciones) para procesar eventos como el movimiento del ratón o la pulsación de una tecla.
1.5.- Periféricos y Conectividad.
Un sistema informático no es útil si no puede interactuar con el exterior. Esta interacción se realiza a través de los periféricos y se materializa mediante la Interfaz, que es el punto de conexión (físico o lógico) que permite la comunicación entre el usuario y la maquina.
Según la dirección del flujo de datos respecto a la CPU y la memoria central, los periféricos se clasifican en:
- Dispositivos de Entrada: Permiten captar datos del exterior y enviarlos al sistema para su procesamiento.
- Dispositivos de Salida: Reciben los datos procesados por la CPU y los transforman en información perceptible por el usuario.
- Dispositivos de Entrada/Salida (E/S o Mixtos): Tienen la capacidad de enviar y recibir datos de forma bidireccional.
La conectividad define la velocidad (ancho de banda) y la calidad de la señal transmitida:
- Puertos de Entrada (Ingreso de datos): Son interfaces diseñadas exclusivamente para recibir señales del exterior y convertirlas en datos binarios que la CPU pueda procesar.
· PS/2 (Teclado/Ratón): Puertos dedicados que reciben señales de interrupción de periféricos de entrada.
· Puerto de Micrófono (Jack Rosa): Entrada de señal analógica de audio para ser digitalizada.
· Puertos de Escáner (Legacy): Interfases antiguas dedicadas a la digitalización de imágenes.
- Puertos de Salida (Extracción de información): Estos puertos envían los datos ya procesados por el sistema hacia un dispositivo que los traduce en algo comprensible (imagen, sonido o papel).
· VGA / DVI / HDMI / DisplayPort: Puertos de vídeo que envían la señal gráfica desde la GPU al monitor.
· Salida de Audio (Jack Verde): Envía la señal de sonido procesada hacia altavoces o auriculares.
· Puerto Paralelo (LPT): Utilizado tradicionalmente para enviar datos de impresión de forma simultánea.
- Puertos de Entrada/Salida o Bidireccionales (E/S): Son los más versátiles y comunes en la informática moderna, ya que permiten el intercambio de datos en ambos sentidos simultáneamente o de forma alternada.
· USB (Universal Serial Bus): El estándar bidireccional por excelencia. Permite desde conectar un teclado (entrada) hasta una impresora (salida) o un disco duro (ambos).
· LAN / Ethernet (RJ-45): Crucial para la informática pura y redes. Envía y recibe paquetes de datos constantemente para la navegación y comunicación.
· FireWire: Diseñado para transferencias bidireccionales de alta velocidad, como cámaras de vídeo que envían imagen pero reciben órdenes de control desde el PC.
· Jack de Línea (Jack Azul): Aunque es una entrada, se considera parte de un sistema de E/S de audio complejo para monitorización y grabación.
· eSATA: Puerto externo para discos duros que permite lectura y escritura a velocidades similares a un disco interno.
