Fundamentos de Informática: Hardware, Software y Organización de Datos

Introducción a los Sistemas Informáticos

Un sistema informático se define como el tratamiento racional, automático y adecuado de la información. Es un conjunto interconectado de equipos (hardware) y programas (software) que trabajan en conjunto. La interconexión permite la unión de varias computadoras para formar un sistema mayor y más potente.

Componentes Físicos: El Hardware

El hardware es la parte física y tangible de un sistema informático, incluyendo elementos como el gabinete, el monitor, y los componentes internos.

Unidad Central de Procesamiento (CPU)

La CPU (Central Processing Unit) es el "cerebro" del computador, encargada de ejecutar las instrucciones de los programas. Se compone de:

1. Unidad de Control (UC): Recibe instrucciones secuenciales, las decodifica y coordina el flujo de entrada/salida (E/S) de la Unidad Aritmético-Lógica (ALU).
2. Unidad Aritmético-Lógica (ALU): Realiza cálculos matemáticos y comparaciones lógicas.
3. Memoria Principal (RAM): Almacenamiento de alta velocidad para pequeñas instrucciones y datos de programa que la CPU necesita procesar. Es el almacenamiento primario de instrucciones y datos.

Memoria Principal: RAM y ROM

La memoria principal es crucial para el procesamiento de datos. Se clasifica principalmente en RAM y ROM:

1. RAM (Random Access Memory):
   • Almacenamiento temporal de instrucciones y datos.
   • Es volátil: el contenido se pierde al apagar el PC.
   • Tipos comunes:
     • EDO (Extended Data Out): Memoria dinámica y asincrónica, conocida por su velocidad.
     • SDRAM (Synchronous Dynamic RAM): Ofrece un desempeño superior a EDO, sincronizada con el reloj del sistema.
     • DRAM (Dynamic RAM): Mantiene la información en intervalos regulares, evitando su pérdida, aunque requiere refresco constante.
2. ROM (Read-Only Memory):
   • El contenido no desaparece al apagar el PC.
   • Almacenamiento permanente de datos y programas esenciales para el arranque del sistema.
   • Tipos comunes:
     • PROM (Programmable ROM): Memoria de solo lectura que puede ser programada una única vez.
     • EPROM (Erasable Programmable ROM): Memoria de lectura programable y borrable, permitiendo su reprogramación para datos que varían poco.

Dispositivos de Almacenamiento Secundario

Los dispositivos de almacenamiento secundario son áreas funcionales para guardar instrucciones y datos de forma persistente, incluso cuando el equipo está apagado. Contienen circuitos que conducen o no energía, y los datos se almacenan como combinaciones de estados 'apagado' y 'encendido'. Por ejemplo, para representar la letra 'A' se utilizan 8 bits, y cada conjunto de 8 bits se denomina byte.

Procesos de Escritura y Lectura

• Proceso de Escritura o Registro: Permite almacenar datos en el dispositivo para su posterior recuperación y uso.
• Proceso de Lectura: Permite transferir los datos almacenados desde el dispositivo a la memoria principal del computador para su procesamiento.

Tecnologías de Almacenamiento

1. Magnéticas:

   Utilizan imanes para leer y escribir en una capa de óxido de hierro.

   • Disquetes
   • HDD (Hard Disk Drive - Disco Duro)
   • Cintas Magnéticas
   • Unidades Zip, Iomega Jazz
2. Ópticas:

   Emplean rayos láser y la reflexión para leer y escribir datos. Ofrecen mayor espacio de almacenamiento, pero generalmente menor velocidad que los HDD.

   • CD (Compact Disc)
   • DVD (Digital Versatile Disc)
   • Blu-ray
   • HD DVD
3. Estado Sólido (Flash):

   Basadas en circuitos de estado sólido, ofrecen alta velocidad, durabilidad y no tienen partes móviles.

   • Pendrives (USB Flash Drive)
   • Reproductores MP3
   • Tarjetas de Memoria (para celulares, cámaras)
   • SSD (Solid State Drive - Disco de Estado Sólido)

Periféricos

Los periféricos son dispositivos externos que permiten la comunicación entre el usuario y el computador, o entre el computador y otros sistemas.

Dispositivos de Entrada

Permiten introducir datos e instrucciones al computador.

1. Cámaras Digitales
2. Escáner
3. Lector de Código de Barras
4. Teclado
5. Ratón (Mouse)
6. Micrófono

Dispositivos de Salida

Permiten al computador mostrar o enviar información al usuario o a otros dispositivos.

1. Monitor
2. Impresora
3. Plotter
4. Parlantes (Altavoces)
5. Proyector

Dispositivos de Entrada/Salida (E/S)

Pueden tanto introducir como mostrar/enviar información.

1. CD-RW / DVD-RW (Unidades de lectura y escritura)
2. Pendrive (USB Flash Drive)
3. HDD (Disco Duro Externo)
4. Unidades Zip
5. Pantallas Táctiles

Organización de la Información

Archivos

Un archivo es una entidad lógica compuesta por una secuencia finita de bytes, almacenada en un sistema de archivos ubicado en la memoria secundaria de un PC (ej. HDD, Pendrive, CD).

Características de los Archivos

• Nombre y Extensión: La extensión (ej. .txt, .docx, .jpg) identifica el formato y tipo de contenido del archivo.
• Metadatos: Se guarda información como la fecha de creación, última modificación o último acceso.
• Propiedades: Pueden tener atributos como 'oculto', 'solo lectura', 'de sistema', etc.
• Tamaño: Se mide en bytes, kilobytes (KB), megabytes (MB), gigabytes (GB), terabytes (TB), etc.
• Ubicación: Pertenece a un directorio y, opcionalmente, a un subdirectorio dentro de la estructura del sistema de archivos.

Carpetas (Directorios)

Una carpeta, también conocida como directorio, es una agrupación lógica de archivos y, opcionalmente, de otras carpetas (subdirectorios). Su propósito principal es organizar la información y facilitar la gestión de los datos en un sistema de almacenamiento.

Estructuras de Directorios

Existen diferentes modelos para organizar los directorios en un sistema de archivos:

1. Directorios de un Nivel:

   • Todos los archivos se encuentran en un único directorio.
   • No permite clasificar la información de manera eficiente.
   • Requiere nombres distintos para cada archivo, lo que puede generar conflictos.

2. Directorios de Dos Niveles:

   • Cada usuario tiene su propio directorio principal (directorio maestro o padre).
   • Las operaciones de un usuario están restringidas a su directorio, lo que mejora la privacidad.
   • Presenta problemas para la cooperación y el intercambio de archivos entre usuarios.

3. Estructura de Directorios en Árbol:

   • Es la estructura más común y flexible, compuesta por directorios, subdirectorios y archivos.
   • Existe un "directorio raíz" del que parten todos los demás directorios y archivos.
   • Ofrece simplicidad al agrupar archivos por temas o categorías.
   • Permite identificar archivos de forma única mediante "caminos" (rutas) que especifican su ubicación jerárquica.

Exploradores de Archivos

Los exploradores de archivos son herramientas gráficas que permiten a los usuarios interactuar con el sistema de archivos.

• Explorador de Archivos (Windows):

  Muestra la estructura jerárquica de archivos, carpetas y unidades de almacenamiento del PC, incluyendo unidades de red. Permite realizar operaciones comunes como copiar, mover, cambiar nombre, eliminar y buscar archivos.

• Mi PC / Este Equipo:

  Una sección específica del explorador que permite acceder rápidamente a las unidades de almacenamiento locales (discos duros, unidades ópticas), dispositivos conectados (pendrives, cámaras) y recursos de red.

Software: El Corazón Lógico del Sistema

El software es la parte lógica e intangible de un sistema informático, compuesta por programas, datos e instrucciones que permiten al hardware realizar tareas específicas.

Tipos de Software

1. Software de Sistema:

   Coordina las actividades y funciones del hardware y de otros programas. Es específico de cada PC y se conoce como "plataforma". El Sistema Operativo es el principal software de sistema, actuando como interfaz con el usuario, controlando el hardware, almacenando y recuperando datos, administrando la memoria, proveyendo funcionalidades de red, gestionando archivos y controlando el acceso a los recursos del sistema.

   Ejemplos: Microsoft Windows (XP, Vista, 7, 10, 11), Linux, macOS, UNIX (AIX, Solaris).

2. Software de Aplicación:

   Programas diseñados para ayudar a los usuarios a resolver problemas o realizar tareas específicas. Pueden ser software propietario/comercial (personalizado o estándar) o software libre.

   Ejemplos: Procesadores de texto (Word), hojas de cálculo (Excel), navegadores web (Chrome), editores de imágenes (Photoshop), videojuegos.

3. Lenguajes de Programación:

   Herramientas que permiten a los desarrolladores escribir instrucciones que luego son traducidas a un código que el computador puede comprender y ejecutar.

   Ejemplos: BASIC, C++, Python, Java, JavaScript.

Internet: La Red Global de Información

Internet es una red global de computadoras interconectadas que permite el intercambio de información y recursos a escala mundial. Facilita la comunicación, el acceso a servicios y la distribución de contenido.