¿Qué es la Informática?

El término Informática procede de la unión de dos términos: información y automática. Se define la Informática como la ciencia que estudia el procesamiento automático de la información mediante ordenadores.

El Código Binario y Unidades de Información

El Código Binario

Los sistemas informáticos, para procesar la información, utilizan un código que solo emplea dos símbolos: 0 y 1. Este se denomina código binario. Toda la información que contiene un ordenador (fotos, textos, etc.) se guarda en forma de unos y ceros.

Unidades de Medida de Información

• Bit (b minúscula): Es la mínima cantidad de información en informática; es una cifra y puede valer 0 o 1.
• Byte (B mayúscula): Es un conjunto de 8 bits.

Múltiplos de Información

Los múltiplos en el sistema decimal se basan en potencias de 10 (por ejemplo, kilo = 10³ = 1000; mega = 10⁶ = 1.000.000, etc.), pero en el sistema binario se basan en potencias de 2 y se aplican a bits o a bytes:

• Kilobyte (KB): 2¹⁰ = 1024 bytes
• Megabyte (MB): 2¹⁰ = 1024 Kilobytes
• Gigabyte (GB): 2¹⁰ = 1024 Megabytes
• Terabyte (TB): 2¹⁰ = 1024 Gigabytes

Ejercicios Prácticos

Ejercicio 1: Cálculo de Bits

Calcula cuántos bits hay en 2 Kilobytes.

Solución:
2 Kilobytes = 2 * 1024 bytes = 2048 bytes
2048 bytes = 2048 * 8 bits = 16384 bits

Ejercicio 2: Almacenamiento de Fotos

Si las fotos que toma un teléfono pesan 5MB (megabytes) y el espacio que tiene para almacenarlas es de 40GB (gigabytes), ¿cuántas fotos puede almacenar?

Solución:
40 GB = 40 * 1024 MB = 40960 MB
40960 MB / 5 MB/foto = 8192 fotos.

Ejercicio 3: Velocidad de Conexión a Internet

Si tienes una conexión de internet de “300 megas”:

a) ¿Cuántos megabytes puedes descargar por segundo?
b) ¿Cuántos minutos tarda en descargarse una película que pesa 12GB?

Solución:
a) Cuando las compañías ISP (Proveedores de Servicios de Internet) ofrecen una conexión de “300 megas”, en realidad lo que significa es 300 Mbps = 300 Mega bits por segundo. Es decir, tu conexión a internet puede transmitir como máximo 300 Mb cada segundo. Como 1 byte = 8 bits, entonces 300 Mbps = 300 / 8 MBps = 37,5 MBps.

b) Pasamos GB a MB:
12 GB = 12 * 1024 MB = 12288 MB
La conexión de la que disponemos puede descargar 37,5 MB cada segundo. Por lo tanto, el tiempo para descargar 12288 MB será:
12288 / 37,5 = 327,68 s = 5,46 minutos.

Hardware y Software

En los sistemas informáticos, existen dos componentes claramente diferenciables:

• a) Hardware: La parte física o material (chips, circuitos, etc.).
• b) Software: La parte lógica e intangible (programas, sistemas operativos, instrucciones, etc.).

Esquema de Funcionamiento de un Ordenador

El siguiente diagrama explica cómo funciona, de manera simplificada, un ordenador. Existe una parte central, formada principalmente por el procesador y la memoria, donde se realizan los cálculos. Alrededor de esta, se encuentran diversos dispositivos que facilitan el intercambio de información con el exterior y el almacenamiento de datos.

Componentes Principales de un Ordenador

El hardware de un ordenador está constituido, básicamente, por los siguientes elementos:

• El microprocesador, encargado de procesar los datos.
• La memoria principal, que almacena la información en proceso y los resultados.
• Los periféricos, que permiten el intercambio de datos o información con el exterior.
• Los dispositivos de almacenamiento masivo (a veces considerados parte de los periféricos), que guardan la información de forma permanente.

Todos estos dispositivos se interconectan mediante la placa base. Los canales (cables, circuitos impresos, etc.) a través de los cuales fluye la información entre los elementos de un ordenador son los buses.

La Placa Base (Motherboard)

Al abrir un ordenador, se puede observar una amplia placa, denominada placa base o placa madre (motherboard), que interconecta todos los componentes esenciales del sistema.

Chipset

El chipset (o conjunto de chips) consta de varios chips cuya función principal es coordinar la transferencia de datos entre los distintos componentes del ordenador. Algunos chipsets pueden incluir un chip de gráficos o de audio integrado, eliminando la necesidad de instalar una tarjeta gráfica o de sonido adicional.

Memoria CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)

Es una pequeña memoria que almacena datos de la configuración del ordenador, como la fecha, la hora, el tipo de hardware instalado, la secuencia de arranque, etc.

Pila de la CMOS

La memoria CMOS se borra si no recibe alimentación eléctrica. Esta pila de botón alimenta permanentemente a la CMOS para que no pierda su información, incluso con el ordenador apagado. Cuando la pila se agota (su duración es de varios años), el ordenador puede presentar problemas al arrancar.

ROM-BIOS (Basic Input/Output System)

El BIOS (Basic Input/Output System) es un software que contiene las instrucciones básicas para que el ordenador pueda arrancar. Está almacenado en un chip de tipo ROM (Read Only Memory, memoria de solo lectura) que no se borra, incluso con el ordenador apagado. El BIOS se puede configurar mediante una interfaz llamada Configuración o Setup del BIOS, a la que se accede al iniciar el ordenador, generalmente presionando la tecla Suprimir.

El BIOS arranca el ordenador en dos fases principales:

• 1) POST (Power-On Self-Test): El BIOS lee la configuración de la computadora almacenada en la CMOS RAM y, a continuación, realiza un chequeo para determinar qué hardware está presente y si todo funciona correctamente.
• 2) BOOT (Arranque): El BIOS lee un registro de arranque (Boot Record o BR) del disco duro (o de otra unidad como CD, USB, etc.), donde se encuentra un programa que carga el sistema operativo en la RAM. Posteriormente, cede el control a dicho sistema operativo y el ordenador queda listo para trabajar.

El Socket o Zócalo del Microprocesador

La placa base posee un conector o socket en el cual se inserta el procesador. Solo se pueden utilizar procesadores que sean compatibles con ese socket.

Conectores de la Placa Base

• a) Conectores internos: Se utilizan para conectar a la placa base dispositivos que se encuentran dentro de la caja del ordenador, como el microprocesador, la RAM, el disco duro, el lector de DVD, las tarjetas de expansión, etc.
• b) Conectores externos o puertos: Sirven para conectar dispositivos que se encuentran fuera de la caja del ordenador.

Puertos Más Comunes

Bus

El bus es el conjunto de cables, pistas de circuitos impresos y otros elementos que transmiten la información entre los distintos componentes de la computadora. Existen diferentes tipos de buses, como PCI-Express, SATA, USB, etc.

El Microprocesador (CPU)

El microprocesador es el circuito integrado más complejo de un ordenador. Está compuesto por millones de transistores miniaturizados y es el encargado de ejecutar los programas, realizando millones de operaciones matemáticas cada segundo. El microprocesador consta, entre otras cosas, de una CPU (Unidad Central de Procesamiento o Unidad de Control y Proceso) y una memoria caché. La CPU realiza cálculos, y la caché es una memoria muy rápida (más que la RAM) y pequeña que almacena la información utilizada frecuentemente por la CPU. A veces se denomina CPU a todo el microprocesador (o incluso a toda la caja del ordenador), pero es un error; de hecho, en un microprocesador con varios núcleos pueden existir varias CPU.

Memoria RAM (Random Access Memory)

La RAM (Random Access Memory, memoria de acceso aleatorio) almacena el programa, los datos y los resultados que están siendo utilizados por el microprocesador. Es volátil, es decir, su contenido se borra cuando se apaga el ordenador. Cuando el ordenador está procesando mucha información, es posible que la RAM «física» se llene por completo; en ese caso, se pasa a utilizar la RAM «virtual», que es creada por el sistema operativo en una parte del disco duro. De esta manera, el ordenador puede seguir trabajando, aunque más lentamente.

Tarjetas de Expansión

Sirven para ampliar las capacidades de un ordenador. Pueden ser, entre otras, tarjetas gráficas, de red, de sonido, o añadir puertos como USB. Así, podemos adaptar un ordenador a nuestras necesidades: editar música, jugar a videojuegos, conectar varias pantallas, etc.

Fuente de Alimentación

La fuente de alimentación convierte la corriente alterna de 230V de la red eléctrica en corriente continua de 12V, 5V y 3,3V, que es la que puede utilizar el ordenador. Su potencia puede variar significativamente, entre 400W y 1000W. Posee un ventilador para su refrigeración.

Tamaño y Formato del Ordenador

El tamaño de la caja del ordenador normalmente viene determinado por el formato de la placa base. Las placas y cajas pequeñas se utilizan en equipos que ocupan menos espacio, son más ligeros y pueden ser más decorativos, pero las grandes permiten instalar más componentes y facilitan la refrigeración.

Formatos de Placas Base

E-ATX:

Torre para servidores.

ATX:

Semi-torre, el formato más común en hogares y oficinas.

Micro ATX:

Mini-torre, para ordenadores compactos.

Mini-ITX:

Factor de forma pequeño, utilizado en Mini PC y HTPC (Home Theater Personal Computer).

Refrigeración del Ordenador

Todas las máquinas generan calor al realizar un trabajo, y los ordenadores no son una excepción. Es necesario disipar este calor para evitar que la temperatura interna aumente excesivamente y dañe los componentes. Esto se puede lograr de dos maneras principales:

• a) Refrigeración pasiva: Se utilizan piezas metálicas (disipadores) que conducen el calor y lo emiten al exterior. Suelen ser de cobre o aluminio y poseen aletas para aumentar la superficie de contacto con el aire.
• b) Refrigeración activa: Se fuerza el paso del aire mediante ventiladores.

La refrigeración activa es mucho más eficiente que la pasiva, pero ocupa más espacio, consume energía y produce ruido. Normalmente, se combinan ambos métodos de refrigeración. El tamaño de los ventiladores es crucial: los ventiladores pequeños deben girar muy rápido para evacuar el aire caliente, lo que genera mucho ruido; los ventiladores grandes realizan el mismo trabajo a menor velocidad y son más silenciosos. La refrigeración es tan importante que un mismo tipo de microprocesador funciona mejor en un ordenador de sobremesa que en un portátil, y mejor en un portátil que en un smartphone. Al estar mejor refrigerado, los componentes pueden ajustarse para funcionar a mayor velocidad.

Periféricos del Ordenador

Un periférico es un dispositivo de hardware que comunica al ordenador con el exterior, permitiendo la entrada y/o salida de datos. Los periféricos no forman parte del núcleo básico del ordenador (CPU, memoria, placa base y fuente de alimentación eléctrica) y se pueden añadir o quitar según la tarea que se desee realizar. Los dispositivos de almacenamiento masivo, como el disco duro, la memoria USB o el DVD, también pueden ser considerados periféricos, aunque a menudo se clasifican por separado.

Periféricos de Entrada

Teclado

Periférico de entrada que posee una serie de teclas que se utilizan para ingresar cualquier carácter lingüístico a un ordenador o para activar una función particular. El teclado QWERTY es el más común.

Ratón

Periférico de entrada cuyo movimiento sobre una superficie horizontal se representa en la pantalla mediante un cursor. También posee uno o varios botones o ruedas que permiten ejecutar comandos como seleccionar, abrir un menú, etc. Antiguamente eran mecánicos (con una bola), actualmente son ópticos.

Otros periféricos de entrada son la webcam, que permite capturar vídeo; el micrófono, que captura sonido; el escáner, que digitaliza documentos impresos; y la tableta digitalizadora, que permite trazar dibujos a mano, tal como se haría con lápiz y papel.

Periféricos de Salida

Monitor

Periférico de salida que muestra de manera gráfica la información en una pantalla. Si la pantalla es táctil, se considera un periférico de entrada y salida. Los monitores CRT (tubo de rayos catódicos) han caído en desuso frente a las pantallas planas, más ligeras y delgadas, en sus diferentes versiones: LCD, LED, etc. El formato puede ser 4:3 o 16:9.

Impresora

Periférico de salida que imprime textos o gráficos en medios físicos, normalmente en papel, utilizando, mayoritariamente, tecnología de inyección de tinta (que utiliza cartuchos de tinta) o láser (que utiliza tóner).

Otros periféricos de salida son los altavoces y auriculares, que emiten sonido; y el proyector de vídeo, que proyecta imágenes, fijas o en movimiento, sobre una pantalla.

Periféricos de Entrada/Salida

Router

Periférico de entrada y salida que interconecta redes informáticas. El router se utiliza comúnmente para conectar una red de área local (hogar u oficina) a la red de Internet. El acceso a Internet se realiza a través de la línea de un ISP (Proveedor de Servicios de Internet), que es una empresa a la que se debe pagar por el servicio. El router suele integrar un switch para conectar varios ordenadores por cable y un punto de acceso inalámbrico Wi-Fi de 2.4 GHz y 5 GHz.

Dispositivos de Almacenamiento Masivo

Son periféricos de entrada y salida que almacenan datos a largo plazo. Pueden funcionar con tecnología magnética (disco duro), óptica (CD, DVD, Blu-Ray) o con semiconductores (memoria flash).

Disco Duro

La información se almacena en la superficie magnética de discos de metal. Los discos giran y son leídos o escritos mediante un cabezal móvil.

CD, DVD, Blu-Ray

Son discos de 12 cm de diámetro que almacenan la información en pequeñas ranuras microscópicas grabadas por medio de un láser en una lámina metálica que va protegida por plástico transparente.

Memorias Flash

Están constituidas por minúsculas puertas lógicas, fabricadas con semiconductores. Con esta tecnología se fabrican memorias USB, unidades de estado sólido (SSD) o tarjetas de memoria.