Fundamentos de Arquitectura de Computadores, Sistemas Operativos y Redes

Arquitectura de Computadores

Arquitectura Von Neumann

En este modelo, los programas y los datos se almacenan en la misma memoria. Su funcionamiento se basa en el ciclo básico de instrucción, compuesto por 4 fases:

• 1. Búsqueda (fetch)
• 2. Decodificación
• 3. Ejecución
• 4. Almacenamiento (store)

Cuello de botella: Es la limitación de velocidad que ocurre al compartir la CPU y la memoria un único canal de comunicación.

Componentes de la CPU

• ALU (Unidad Aritmético-Lógica): Realiza cálculos (sumas, restas) y operaciones lógicas (AND, OR).
• CU (Unidad de Control): Interpreta y ejecuta las instrucciones.

Placa Base (Formatos)

• ATX: Estándar de tamaño grande.
• Micro-ATX: Formato compacto.
• Mini-ITX: Formato de dimensiones muy reducidas.

Almacenamiento

• HDD (Disco Duro): Utiliza platos magnéticos. Ofrece gran capacidad y bajo coste, pero es lento.
• SSD (Estado Sólido): Muy rápido debido a que no tiene partes móviles (ej. discos NVMe).

Ergonomía y Seguridad

• Monitor: Debe colocarse de manera que no reciba luz directa para evitar reflejos.
• Postura: Espalda recta, piernas apoyadas en el suelo (o reposapiés) y codos alineados con el teclado.
• Descansos: Se recomiendan pausas breves de 5 a 8 minutos cada 60 o 90 minutos de uso de pantalla.

Sistemas Operativos (SO)

El SO es el intermediario entre el usuario/aplicaciones y el hardware del ordenador.

• Gestión de procesos: Determina el orden de ejecución y el tiempo asignado a cada programa, incluyendo la sincronización para evitar bloqueos.
• Gestión de memoria: Se encarga de la asignación de memoria y de la memoria virtual (uso de parte del disco duro como RAM).
• Gestión de almacenamiento: Utiliza el sistema de archivos para organizar, guardar y recuperar carpetas y datos.

Clasificación de SO

• Tiempo Real (RTOS): Responden en milisegundos (ej. maquinaria industrial).
• Mainframe: Diseñados para grandes servidores que procesan datos masivos.

Hardware vs Software

El hardware es la parte física, mientras que el software es intangible (código e instrucciones).

Tipos de Software

• De sistema: Sistemas operativos y controladores (drivers).
• De aplicación: Programas para el usuario (Word, Excel, navegadores).
• De desarrollo: Herramientas para programadores.

Redes y Comunicaciones

Tipos de redes

• PAN: Personal (Bluetooth).
• LAN: Local (oficina o casa).
• MAN: Metropolitana (ciudad).
• WAN: Área amplia (Internet, conecta países).

Topologías de red

• Bus: Un único cable principal. Si falla, cae toda la red.
• Estrella: Todos los equipos conectados a un nodo central (Switch/Router).
• Anillo: Conectados en bucle cerrado.
• Malla: Todos conectados con todos (alta fiabilidad, coste elevado).

Mapas de Red

• Mapa Físico: Muestra el hardware y los cables (disposición física).
• Mapa Lógico: Muestra el flujo de datos, las direcciones IP y los protocolos.

Protocolos y Dispositivos

El protocolo base de Internet es el TCP/IP y la dirección IP es el identificador único de un equipo en la red.

• Switch: Conecta equipos en la misma red local.
• Router: Conecta la red local con redes externas (Internet).

Gestión de Discos

Windows utiliza el sistema de archivos NTFS, mientras que Linux suele emplear ext4. Un disco duro físico puede dividirse en varias unidades lógicas mediante particiones (ej. C:, D:).