Introducció als Sistemes d'Informació Digital

1. Representació de la informació: Els microxips són els cervells dels sistemes de processament d’informació digital que coneixem com a sistemes informàtics. S’encarreguen de processar totes les dades del dispositiu mitjançant operacions aritmètiques (+, -, x, /) i lògiques (Si/No/O). Estan formats per milions de transistors que actuen com a petits interruptors que poden estar oberts (No / 0) o tancats (Si / 1). Els sistemes informàtics utilitzen els dos estats (tancat/obert) dels milions de transistors dels processadors per tal d’emmagatzemar la informació. Existeixen taules de codis que associen cadascun dels símbols (lletres, espais, etc.) amb un número. Per a entendre com emmagatzema l'ordinador la informació i com la codifica per mostrar-la, hem de conèixer aquests sistemes de numeració i les seves equivalències.

2. Sistema de numeració binari: El sistema binari o base 2 utilitza només dos dígits: 0 i 1 (bit). La seqüència de números per comptar en aquest sistema queda: 0, 1, 10, 11, 100, 101, 110, 111, 1000, 1001, ... Cada número binari té el seu corresponent número decimal: el 0 binari és el 0 decimal, l’1 és el 1, el 10 és el 2, el 11 és el 3, etc. Per a emmagatzemar la informació, es converteixen les dades del sistema decimal a binari, i després, per mostrar-la de nou, es converteixen de binari a decimal.

3. El codi ASCII: Gairebé tots els sistemes informàtics actuals utilitzen el codi ASCII o una extensió compatible per a representar textos i per al control de dispositius que utilitzen text, com el teclat. És una taula que codifica un total de 256 símbols diferents, associant-los a cadascun un número del 0 al 255.

4. Sistemes d'emmagatzematge de la informació digital: Els sistemes informàtics emmagatzemen totes les dades i programes amb els quals han de treballar en diferents tipus de memòries, segons la tasca a realitzar. Existeixen dos tipus: memòries d'emmagatzematge externes i memòries internes.

MEMÒRIES EXTERNES

Són dispositius que emmagatzemen informació de forma permanent (no volàtil). No ajuden a processar-la o a gestionar-la. Emmagatzemem els arxius (ja siguin programes o informació) perquè estiguin disponibles quan es necessitin. És indiferent que estiguin dins de la carcassa del dispositiu o fora. Els dispositius inclouen:

• Discs durs (HDD i SSD)
• Pendrives
• Unitats òptiques (CD i DVD)
• Targetes de memòria

El disc dur és el dispositiu més utilitzat avui en dia per a l’emmagatzematge de dades. Els “serveis al núvol” (Google Drive, Gmail, Instagram, Twitter) emmagatzemen la nostra informació en servidors formats per múltiples discs durs. Existeixen dos tipus de discs durs:

• HDD (hard drive disc): Disc dur de plats magnètics, basat en un motor que fa girar el plat a gran velocitat. Major capacitat a preu inferior.
• SSD (solid state disc): Disc dur d’estat sòlid, basat en microxips. Més velocitat de transferència de dades, més petits, menys consum, més resistents.

MEMÒRIES INTERNES

Dispositius destinats al processament de la informació i no al seu emmagatzematge massiu permanent. Tenen velocitats d’escriptura i lectura de la informació molt elevades (en comparació amb les memòries externes). Dos grans grups:

• - RAM (Random Access Memory)
• - ROM (Read Only Memory)

Memòria RAM (Random Access Memory): També anomenada memòria principal, memòria central o memòria d’accés directe. Pràcticament qualsevol operació realitzada per l’ordinador ha de gestionar-se per la RAM. Totes les dades a gestionar o programes a executar s’emmagatzemen de manera provisional a la RAM mentre s’executen o processen. Composada per uns elements anomenats cel·les o biestables, que actuen com petits condensadors carregats, o no, d’energia elèctrica, traduint-se en 1 i 0. Aquestes cel·les estan organitzades en blocs de 8 (8 bits = 1 Byte) i cada una d’elles té una adreça diferent.

Memòria ROM (Read Only Memory): Conté programes especials per carregar i iniciar l'arrencada de l’ordinador. S’emmagatzema tota la informació referent als components del maquinari del dispositiu i altres dades com la data i l’hora. Es posa en marxa en el moment d’encendre el dispositiu. Els programes que conté la ROM formen la BIOS (també coneguda com a “firmware”), que conté les ordres bàsiques per posar en funcionament el maquinari indispensable per començar a treballar (mínim el teclat) i emet xiulets normalitzats per l'altaveu de l'ordinador si es produeixen errors durant l'arrencada.

Memòria ROM (Read Only Memory): Antigament, l’usuari no les podia reprogramar, però en l'actualitat, s'utilitzen les memòries de tipus EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), que permeten canviar la configuració assignada. La memòria CMOS permet emmagatzemar els canvis de programació a la BIOS, però és una memòria volàtil, que manté la seva informació mentre hi hagi alimentació elèctrica (disposa d’una pila de rellotge per no perdre aquesta informació en períodes sense subministrament elèctric). L’accés a la programació de la BIOS es fa mitjançant una combinació de tecles en el moment d'arrencada del dispositiu. En la BIOS podem modificar l’ordre d’arrencada dels dispositius.

5. Unitat Central de Procés: Més coneguda com a CPU o processador. Controla i executa les operacions de gestió, tractament i manipulació de la informació (això inclou un gran nombre de tasques). Per a realitzar aquestes tasques requereix d’altres elements com la memòria RAM i/o els perifèrics d'entrada/sortida.

Està formada per dues parts fonamentals:

• Unitat de control (UC): Interpreta les instruccions que troba a la memòria i controla l’execució.
• Unitat aritmètico-lògica (UAL): Realitza operacions aritmètiques (+, -, x, /) i lògiques (<, =, >, SI, O...). La UC necessita d’uns petits espais d’emmagatzematge per poder treballar, anomenats registres.