Guía Completa sobre Componentes y Funciones de un PC

PARTES DE UN PC: procesador, memoria, dispositivos E/S, interconexiones entre estos.

CAPACIDAD DE UN PC: unidad mínima: bit. Byte (nº bits necesarios para representar un carácter). 1 KB = 1024 bytes, 1 MB = 1024 KB, 1 GB = 1024 MB, 1 TB = 1024 GB.

VELOCIDAD DEL PC: reloj del sistema (sincroniza el trabajo entre pulso y pulso a 1 MHz = 1 millón de ciclos/seg). Ancho de bus (cantidad de datos que se pueden transmitir a memoria o E/S). Tamaño de palabra (cantidad de datos procesados en 1 ciclo). Velocidades punta, media, sostenida, tiempo medio de acceso.

MICROPROCESADOR: CPU (unidad central de procesamiento, ejecuta programas, instrucciones y se comunica con dispositivos). Partes: encapsulado (carcasa), ALU (unidad aritmética lógica), unidad de control (indica qué hacer con los datos de la ALU), unidad de anticipación (decide qué datos pedir según lo que hagas), unidad de decodificación (traduce códigos de instrucción), registros (almacena pequeños datos), caché (reduce tiempo), coprocesador matemático (operaciones matemáticas en coma flotante). Hiperthreading: permite a la CPU realizar 2 operaciones simultáneas. Multicore: CPU con 2 núcleos, mejora el rendimiento. Procesador CISC: instrucciones largas y longitud desigual, lento (20% instrucciones, 80% tiempo). Procesador RISC: instrucciones reducidas, igual duración, rápido, procesamiento en paralelo. Tipos de instrucciones: (lenguaje máquina), aritméticas (lógicas, declarativas, ruptura de secuencia, transferencia de datos). 3 operandos (4 partes: código de operación + 3 operandos, en el 3º se encuentra el resultado). Métodos de direccionamiento: inmediato (el dato a usar se halla en la instrucción), directo (la instrucción contiene la dirección de memoria donde está el dato), indirecto (la instrucción contiene la dirección de memoria donde está la dirección que contiene el dato), indexado (sumamos a la dirección una cantidad que nos indica la dirección en el índice indexado).

MEMORIA: guarda datos de forma temporal o permanente en disco duro, RAM o caché. RAM (temporal, rápida, se borran al apagar el PC). SIMM (30-72 contactos, zócalo blanco, 32 bits). DIMM (168 contactos, zócalo negro, 64 bits). SO-DIMM (portátiles). Doble canal (2 canales en paralelo, agiliza la transmisión de datos entre el controlador y la RAM). Caché (menos de 1 MB, datos usados con más frecuencia, almacena posiciones de programa, directorio. Nivel 1 (dentro del microprocesador, 1 MB, más rápida y cara). Nivel 2 (entre el microprocesador y la RAM, 2 MB).

PLACA BASE: donde se montan y conectan los componentes del PC. Baby AT (estándar, mala refrigeración). LPX (en paralelo). ATX (USB, menos cables, más ventilación). BTX (la mejor). BIOS: funciones de manejo y configuración del sistema, reconoce hardware y SO, tiene pila recargable. CHIPSET: médula espinal del PC, controla la interacción CPU-RAM-CACHÉ, de su calidad depende el rendimiento. Puente norte (controla CPU, RAM, puente sur y puerto gráfico). Puente sur (comunica el ordenador y el PC). BUSES: conexiones eléctricas que llevan información entre dispositivos. Tipos: datos, control y dirección. FSB (CPU + resto de componentes), ISA (1980), PCI, AGP (tarjetas gráficas, AGP 1x, 2x, 4x, 8x), PCI Express (paralelo, más rápido y eficiente, hace que los dispositivos no compartan ancho de banda, permite desconexión en caliente, transfiere datos sin que estos pasen por la CPU).

DISPOSITIVOS EXTRAIBLES: almacenan información y la guardan fuera del PC. Disquetes (mínima capacidad), ZIP (2º en capacidad), LS-120 (3º), EZFlyer (4º), Jazz (1-2 GB), CD (700 MB), DVD (hasta 20 GB), cintas DAT (1 GB).

DISPOSITIVOS DE ALMACENAMIENTO CENTRALIZADO: para redes de gran tamaño, NAS (unidades de almacenamiento conectadas a redes de datos, se instalan con la red LAN), SAN (alta velocidad, capacidad ilimitada, servidores + dispositivos de almacenamiento, la información no está en los servidores, así optimiza el rendimiento, se almacena en dispositivos ópticos, cintas magnéticas y arrays, están conectados con fibra óptica. Son tecnologías complementarias).

DISPOSITIVOS DE ENTRADA: teclado (mecánicos, membrana), apuntadores (ratón, trackball, joystick, mousepad, mousepoint, gamepad), detectores de posición (lápiz óptico, tableta digitalizadora, ópticos (escáner, cámara de fotos, webcam, código de barras), sonoros (micrófonos), magnéticos (tarjetas de crédito).

DISPOSITIVOS E/S: tarjetas de comunicación (módem), transforman señales digitales en telefónicas y viceversa. Fax. Monitores táctiles. Tarjetas de sonido (2 funciones: reproduce y sintetiza a través del micrófono).

DISPOSITIVOS DE SALIDA: monitor, impresión gráfica (de impacto, térmicas, inyección de tinta, láser, plotters, fotográficas (sublimación (+ calidad, caras), tinta sólida (todo tipo de papel), cera térmica (calidad/precio)).

Discos espejo: duplican información en varios discos.

Bandas: dividen información en bloques y almacenan en discos distintos.

Paridad: mecanismo de codificación de datos para detectar y corregir errores.

Duplicación de controlador: más de 1 tarjeta SCSI para conectar discos y evitar fallos de adaptación.

RAID 0: información dividida en todos los discos. V alto rendimiento, sin coste adicional, emplea toda la capacidad del disco. I no es un RAID, 1 error se pierde toda la información.

RAID 1: discos asociados en parejas. 1 primario donde se lee y escribe y otro espejo que guarda modificaciones y se leen datos en caso de error. V en caso de error se recuperan datos. La más rápida. I muy caro, se emplea el doble de espacio del necesario.

RAID 2: múltiples discos y en algunos se guardan códigos de error. Se usan en paralelo y así se aumenta la velocidad de transferencia. V posible recuperar datos a partir de códigos de error. I es caro ya que necesita mucho espacio para almacenar códigos de error. Tiempo de lectura lento.

RAID 3: información almacenada en varios discos y uno de ellos para almacenar dígitos de paridad. V alto rendimiento en aplicaciones de velocidad de transferencia. El disco de paridad recupera datos. I tiempo de escritura alto, si se pierde el disco de paridad se pierde toda la información redundante.

RAID 4: discos independientes + disco de control de errores, datos divididos en bloques y distribuidos en diferentes discos. V mantiene la integridad de los datos, buen rendimiento de escritura. I si se pierde el disco de paridad se pierde información redundante, lectura de datos pobre.

RAID 5: discos independientes con integración de códigos de error mediante paridad, los datos y la paridad se guardan en los mismos discos, pero nunca se guarda la paridad con los datos que la han generado. V alta velocidad, no se desaprovecha ningún disco en paridad, se pueden recuperar datos. I bajo rendimiento de escritura, mínimo de 3 discos. XOR para generar paridad.

RAID 6: se guardan dos paridades de cada bloque de información en discos distintos. V posible recuperar varios errores a la vez, nivel de integridad de datos muy elevado. I bajo rendimiento de escritura.

RAID 7: igual a RAID 4, usa el SO en tiempo real del equipo, que gestiona accesos a los discos.

RAID 10: igual a RAID 1, pero se incluyen otros discos donde se almacena una copia complementaria de información. + velocidad de acceso.

RAID 53: igual a RAID 3, pero se incluyen otros discos para almacenar una copia complementaria de información. + velocidad de acceso.

RAID 0+1: combinación de RAID 0 y RAID 1, la información se duplica en conjuntos de discos y se distribuyen datos en ellos.

FUNCIÓN DEL SISTEMA OPERATIVO: control de ejecución de programas, administrar periféricos, gestión y permisos de usuarios, control de concurrencia, control de errores, administración de memoria, control de seguridad.

Niveles del S.O: 1-Gestión del microprocesador. 2-Gestión de memoria. 3-Gestión de procesos. 4-Gestión de dispositivos. 5-Gestión de información.

KERNEL: núcleo del SO, al arrancar el PC se carga en memoria y permanece allí realizando: control de memoria, comunicación entre procesos, control de interrupciones, manejo de errores, traslado de control de 1 proceso a otro, control de los periféricos.

PROGRAMAS Y PROCESOS: un proceso es un programa en ejecución, se compone de un código de identificación que se ejecuta, una estructura de datos, ambos almacenados en memoria. La estructura de datos sirve para identificar y controlar el proceso y su ejecución.

PLANIFICACIÓN CPU-MULTIPROCESAMIENTO: SO con sistemas multiprocesador, varias tareas a la vez. En los convencionales se crea una ilusión por medio de interrupciones con objetivos de equidad, eficiencia, bajo tiempo de respuesta, poco tiempo de espera, alto rendimiento. Cuando esto no se puede conseguir, hay tareas que cooperan suspendiéndose simultáneamente cada cierto tiempo (cooperative switching) y si no lo hace el SO (pre-emptive switching = prioridades).

SINCRONIZACIÓN DE PROCESOS: cuando los procesos necesitan a la vez un recurso. Hay procesos independientes y cooperantes. Lo hacen en exclusión mutua (= solo un proceso se realiza en ese momento, los otros se excluyen momentáneamente), sección crítica (= cuando un proceso está en su sección crítica, ningún otro puede estar en ella, la sección crítica debe ejecutarse en exclusión mutua).

BLOQUEOS: cuando 2 procesos usan a la vez un recurso, se apropian de zonas de él y se bloquean. Algoritmo avestruz, evitarlos, detección y recuperación.

GESTIÓN DE LA MEMORIA: es una tabla de palabras con una dirección. Cada proceso ubica datos, código de proceso y la pila. El gestor de memoria asigna a cada proceso su memoria y gestiona su uso. A veces, dos procesos comparten zonas de la memoria (termostato). Se evalúa según la memoria desaprovechada en el proceso de asignación y el tiempo que se pierde en acceder a ella y en los procesos complementarios de acceso a datos. La opción más sencilla es dividir la memoria en partes y a un proceso se le asigna la partición más pequeña que pueda contenerla. FRAGMENTACIÓN: cantidad de memoria desaprovechada por el gestor. Interna (diferencia entre el tamaño de la partición y el dato). Externa (desaprovechamiento entre particiones, se soluciona con compactación). SEGMENTACIÓN: particiones variables y compactación automática, se reubican bloques para optimizar espacio.

MEMORIA VIRTUAL: solo guarda las partes de un programa más usadas, así mejora el rendimiento global. Cuando hace falta una página que no está, se hace swapping. Paginación: se divide el proceso en páginas, cuando una página no está en memoria, se hace paginación a demanda. Algoritmos de reemplazo de páginas: FIFO, la que hace más tiempo que no se usa (LRU), óptimo (exige conocer el orden).

DISPOSITIVOS DE E/S: orientados a bloques (CD, direccionables y bloques fijos) y orientados a caracteres (ratón, no direccionables y sin tamaño establecido). Tienen acceso a memoria. La CPU le indica dónde están los datos, su tamaño y se despreocupa. Cuando termina, produce una interrupción y la CPU vuelve.

CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS OPERATIVOS: estructura interna (monolítico, por capas, máquina virtual). Modos de explotación (por lotes y multiprogramación). Servicios ofrecidos (mono/multitarea, mono/multiusuario, mono/multiprocesador, asimétricos y simétricos). Por la forma de ofrecer servicios (centralizados (CPU centralizada y terminales tontos), en red, distribuidos (fuertemente acoplados (comparten reloj y procesador) / débilmente acoplados)).

EVOLUCIÓN HISTÓRICA DE LOS S.O: gen 0 (sin S.O). gen 1 (monotarea, tarjetas perforadas, transistores). gen 2 (S.O. multiprogramados y multiprocesamiento, sistemas compartidos). gen 3 (procesamiento por lotes). gen 4 (redes).

SAI: destinado a proteger de fallos del suministro eléctrico los datos que se están usando.

Tipos: off-line - el equipo se alimenta de la red y el SAI solo alimenta al equipo cuando hay un fallo.

on-line - situado entre la alimentación de red y el equipo, estabiliza tensión y elimina fluctuaciones.

on-line con doble conexión - elimina grandes fluctuaciones.

Partes: microcontrolador (controla, sincroniza y gestiona todos los módulos SAI y se comunica con el PC).

Sensor de nivel de entrada (comprueba nivel y características de la señal de alimentación).

Relé conmutador de carga (es controlado por el microcontrolador, da entrada de tensión a la batería para cargarla).

Conversor AC/DC (convierte señal alterna de red en continua para la batería).

Batería (almacena energía, es de plomo-ácido, bajo coste, alta duración, libre mantenimiento).

Conversor DC/AC (convierte continua de la batería a alterna para el PC).

Relé conmutador de salida (controlado por el microcontrolador, detecta fallos y activa la batería).

Sensor de estado de carga de baterías. Un SAI debe durar 15 minutos para guardar los datos que se están usando.

COPIAS DE SEGURIDAD:

Completa (copia todo); incremental (todos los archivos con atributo modificado y lo pone a cero); diferencial (copia los de atributo modificado pero no lo pone a cero).

Restaurar copia de seguridad: última copia completa + la diferencial posterior a la completa + todas las incrementales posteriores a la diferencial.

CORTAFUEGOS: controla la comunicación con el exterior según configuración.

Hardware: filtrado a través de paquetes IP (por dirección de origen o destino, por puerto de origen o destino, por tipo de paquetes, por interfaces de entrada y salida). Filtrado a nivel de aplicación (acceso permitido/denegado en base a filtros de contenidos).

Software: cortafuegos personal (se instala en el PC filtrando la comunicación entre él y la red).

TIPOS DE ALGORITMOS CIFRADOS: con clave simétrica o privada (una sola clave para cifrar/descifrar, el que la conozca podrá hacerlo).

Con clave asimétrica o pública (2 claves, una para descifrar y otra para cifrar, son parejas, solo se puede des/cifrar con su pareja).

ENCRIPTACIÓN: cambiar un elemento para protegerlo de intromisiones activas o pasivas, para que alguien no autorizado tenga acceso a leerlo.