-Definición de S.I.: Un sistema informático como todo sistema, es el conjunto de partes interrelacionadas, hardware, software y de recurso humano (humanware) que permite almacenar y procesar información – Elementos de un S.I.: a) Componente físico: que constituye el hardware del sistema informático que lo conforman, básicamente, los ordenadores, los periféricos y el sistema de comunicaciones. Los componentes físicos proporcionan la capacidad y la potencia de cálculo del sistema informático. B) Componente lógico: que constituye el software del sistema informático y lo conforman, básicamente, tos programas, las estructuras de datos y la documentación asociada El software se encuentra distribuido en el hardware y lleva a cabo el proceso lógico que requieren los datos. C) Componente humano: constituido por todas las personas participantes en todas las fases de la vida de un sistema informático (diseño, desarrollo, implantación, explotación). Este componente
humano es sumamente importante ya que los sistemas informáticos están desarrollados por humanos y para uso de humanos. -Estructura funcional de un S.I.: Los sistemas informáticos suelen estructurarse en Subsistemas. -Subsistema físico: asociado al hardware. Incluye entre otros elementos la CPU, memoria principal, la placa base, etc. -Subsistema lógico: asociado al software y la arquitectura. Incluye al sistema operativo, el firmware, las aplicaciones y las bases de datos.
1.2. Evolución histórica de los S.I.
El estudio de la evolución de la informática se puede abordar dividiendo dicha evolución en varias épocas, dependiendo de la tecnología empleada en la construcción de las máquinas. -Era mecánica: abarca desde la Antigüedad hasta el inicio de la década de los 40 Siglo XX. La era mecánica supone que las máquinas de calcular eran construidas con componentes mecánicos, si bien al final de dicha era se combinaban componentes mecánicos con componentes eléctricos generando las máquinas de calcular electrónicas. En esta era existían las máquinas de calcular digitales y analógicas. Cabe destacar el Pascalina de Blaise Pascal. -Era electrónica: abarca desde 1940 hasta nuestros días. Siguiendo con la evolución de las máquinas digitales cabe destacar que a partir del año 1940 el desarrollo de la electrónica permitíó construir máquinas cada vez más rápidas, de menor coste y menor tamaño. Todo el desarrollo de los ordenadores electrónicos, desde la década de los 40 (s. XX) hasta nuestros días, se divide en 5 etapas que constituyen las cinco generaciones que analizamos en los puntos siguientes. A) La Primera Generación (1940-1956): se caracteriza porque todos los ordenadores que pertenecen a ella estaban construidos por medio de válvulas electrónicas y tubos de vacío. Estos ordenadores eran de gran tamaño, muy pesados, consumían mucha energía y se averiaban con bastante frecuencia. Los datos les eran proporcionados por medio de fichas o cintas perforadas y se dedicaban, fundamentalmente, al cálculo científico. El lenguaje que se utilizaba para comunicarse con este tipo de ordenadores era lenguaje máquina. El ordenador más conocido fue el ENIAC. La arquitectura típica de los ordenadores de esta «primera generación» era tal que el control estaba centralizado en una sola unidad, llamada Unidad Central de Proceso (CPU) que tenía dos partes: una Unidad Aritmética Lógica (ALU) y una Unidad de Control (CU). Es importante señalar que todas las operaciones en el sistema, por ejemplo, la transferencia de información entre la memoria principal y un dispositivo de Entrada/Salida, requerían la intervención directa de la CPU. B) La Segunda Generación (1956-1963). Hay una serie de carácterísticas diferenciales entre la primera y la segunda generación:
1. El transistor, inventado en 1948 en los laboratorios de la Bell Telephone, reemplazó gradualmente a las válvulas en el diseño de los circuitos de conmutación. 2. Las memorias magnéticas de ferritas y de tambores, se impusieron sobre las otras tecnologías empleadas anteriormente. 3. Se generalizó el empleo de unidades aritméticas separadas para el tratamiento de números enteros y de números de punto flotante. 4. Aparecieron los primeros lenguajes de «alto nivel» como FORTRAN, COBOL, LISP, ALGOL. 5. Se diseñaron pequeños procesadores de propósito especial para supervisar las operaciones de Entrada/Salida, que liberaban parcialmente a la CPU. 6. Los fabricantes empezaron a suministrar «software» básico, como compiladores y bibliotecas de programas. Se suele considerar como máquina representativa de esta generación al 7094 de IBM. Por primera vez aparece el concepto de «sistema informático» para indicar que un ordenador consta de varias unidades que pueden funcionar simultáneamente. Otra innovación importante de esta época fue el procesamiento por lotes (batch processing). Con las mejoras en E/S de esta segunda generación se hizo posible preparar un lote de trabajos, almacenarlos en cinta magnética, hacer que el ordenador fuese procesándolos de forma continua y almacenar los resultados en otra cinta. El procesamiento por lotes requería el empleo de un programa supervisor, o monitor, que residiría permanentemente en memoria y se encargaría de controlar la ejecución y el paso de un programa al siguiente. C) La Tercera Generación (1964-1971).Aunque la distinción con la segunda generación no está muy clara aparecen los siguientes puntos diferenciadores: 1. Los circuitos integrados de pequeña y media escala (SSI, MSI) empezaron a reemplazar a los circuitos de transformadores discretos empleados en la segunda generación, dando lugar a una reducción sustancial en tamaño y coste. 2. Las memorias de semiconductores empezaron a reemplazar a las de ferrita. 3. Se generalizó el empleo de la microprogramación. 4. Se introdujeron algunas técnicas para procesado en paralelo o concurrente, tales como segmentación, multiprogramación y multiproceso, con el fin de incrementar la velocidad efectiva del ordenador. 5. Se desarrollaron métodos para la compartición automática de los recursos de un ordenador. La existencia de muchos procesos concurrentes en un ordenador requiere la presencia de una «entidad» que ejerza un control global, supervise la distribución de los recursos del sistema, planifique operaciones, evite interferencias entre los diferentes procesos, etc. Esta entidad se llamó «sistema operativo. Así mismo, aparecen los primeros sistemas interactivos cuyo uso se generalizó en la cuarta generación. La serie 360 de IBM aparecíó en 1965 y muchas de sus carácterísticas marcaron una norma en la industria de ordenadores. En esta generación aparece la microprogramación como una técnica para implementar la función de control de un procesador de una forma flexible y sistemática d) La Cuarta Generación (1971-1981). La distinción entre la tercera y la cuarta es muy difusa, hasta el punto de que esta última ha sido llamada la «innombrada». No obstante, se suele señalar 1975 como fecha de transición, y entre las carácterísticas diferenciadoras cabe distinguir: 1. El empleo de circuitos integrados de alta escala (LSI) y muy alta escala de integración (VLSI), en particular, de los microprocesadores. 2. La desaparición de las memorias de ferritas y su sustitución por las memorias de semiconductores en circuitos integrados. 3. La aparición de los ordenadores «personales». 4. La tendencia cada vez mayor hacia la normalización en los sistemas operativos. El primer microprocesador disponible comercialmente fue el INTEL 4004 (1971). Era un microprocesador de 4 bits. Dos años después aparecíó el primer microprocesador de 8 bit, el Intel 8008, al que siguieron el 8080, Z-80, Motorola 6800, Rockwell 6502, etc. Estos micros de 8 bits fueron la base de los primeros ordenadores «personales». La gran demanda de potencias de cálculo cada vez mayores por parte de numerosas disciplinas (dinámica de fluidos, meteorología, física nuclear, etc.), ha generado arquitecturas paralelas muy potentes. En 1978 se comercializó el Cray-1 que fue el primer ordenador multiprocesador. Otro avance en el desarrollo de arquitecturas paralelas lo constituyen «las máquinas neuronales». Estas máquinas pretenden imitar alguna de las facultades del cerebro humano a partir de la creación de redes de neuronas artificiales (neuronas formales) altamente interconectadas. E) La Quinta Generación (1982-1991): Abarca desde 1982 hasta 1991. El proyecto de los ordenadores de la 5ª generación surgíó en 1979 en el Ministerio de Industria y Comercio Internacional de Japón (MITI). Las máquinas de esta nueva generación no se basaron en el modelo de Von Neumann, pues eran «máquinas lógicas» cuyos objetivos eran, no sólo trabajar con datos, sino procesar símbolos, realizar deducciones, entender los lenguajes «naturales». El objetivo fundamental de la 5ª generación era lograr máquinas que «procesen el conocimiento». La electrónica y la informática se han visto impulsadas por una ola irresistible de avances tecnológicos desde el momento en que se desarrolló el transistor como conmutador electrónico semiconductor de alta fiabilidad. Los primeros transistores eran grandes y primitivos, pero a medida que le tecnología fue madurando su capacidad aumentó rápidamente. Por cada incremento del número de transistores en un factor de mil, su velocidad, en cambio, sólo se ha incrementado 10 veces. El transcomputador constituye una respuesta a este problema, basándose en la idea de que los sistemas del futuro se construirán interconectando ordenadores El transcomputador es un ordenador completo en un chip. Incorpora un procesador para efectuar los cálculos, una memoria integral para almacenar la información, y enlaces comunicación de entrada y salida. F) La Sexta Generación (1992-actual): Hoy en día las tecnologías LSI (Integración a gran escala) y VLSI (integración a muy gran escala) permiten que cientos de miles de componentes electrónicos se almacenen en un clip. Usando VLSI, un fabricante puede hacer que una computadora pequeña rivalice con una computadora de la primera generación que ocupara un cuarto completo. En esta etapa se producen importantes cambios: -Se minimizan los circuitos, aumenta la capacidad de almacenamiento. -Reducen el tiempo de respuesta. -Gran expansión del uso de las Computadoras. -Memorias electrónicas más rápidas. -Sistemas de tratamiento de bases de datos. -Multiproceso. -Microcomputadora.
humano es sumamente importante ya que los sistemas informáticos están desarrollados por humanos y para uso de humanos. -Estructura funcional de un S.I.: Los sistemas informáticos suelen estructurarse en Subsistemas. -Subsistema físico: asociado al hardware. Incluye entre otros elementos la CPU, memoria principal, la placa base, etc. -Subsistema lógico: asociado al software y la arquitectura. Incluye al sistema operativo, el firmware, las aplicaciones y las bases de datos.
1.2. Evolución histórica de los S.I.
El estudio de la evolución de la informática se puede abordar dividiendo dicha evolución en varias épocas, dependiendo de la tecnología empleada en la construcción de las máquinas. -Era mecánica: abarca desde la Antigüedad hasta el inicio de la década de los 40 Siglo XX. La era mecánica supone que las máquinas de calcular eran construidas con componentes mecánicos, si bien al final de dicha era se combinaban componentes mecánicos con componentes eléctricos generando las máquinas de calcular electrónicas. En esta era existían las máquinas de calcular digitales y analógicas. Cabe destacar el Pascalina de Blaise Pascal. -Era electrónica: abarca desde 1940 hasta nuestros días. Siguiendo con la evolución de las máquinas digitales cabe destacar que a partir del año 1940 el desarrollo de la electrónica permitíó construir máquinas cada vez más rápidas, de menor coste y menor tamaño. Todo el desarrollo de los ordenadores electrónicos, desde la década de los 40 (s. XX) hasta nuestros días, se divide en 5 etapas que constituyen las cinco generaciones que analizamos en los puntos siguientes. A) La Primera Generación (1940-1956): se caracteriza porque todos los ordenadores que pertenecen a ella estaban construidos por medio de válvulas electrónicas y tubos de vacío. Estos ordenadores eran de gran tamaño, muy pesados, consumían mucha energía y se averiaban con bastante frecuencia. Los datos les eran proporcionados por medio de fichas o cintas perforadas y se dedicaban, fundamentalmente, al cálculo científico. El lenguaje que se utilizaba para comunicarse con este tipo de ordenadores era lenguaje máquina. El ordenador más conocido fue el ENIAC. La arquitectura típica de los ordenadores de esta «primera generación» era tal que el control estaba centralizado en una sola unidad, llamada Unidad Central de Proceso (CPU) que tenía dos partes: una Unidad Aritmética Lógica (ALU) y una Unidad de Control (CU). Es importante señalar que todas las operaciones en el sistema, por ejemplo, la transferencia de información entre la memoria principal y un dispositivo de Entrada/Salida, requerían la intervención directa de la CPU. B) La Segunda Generación (1956-1963). Hay una serie de carácterísticas diferenciales entre la primera y la segunda generación:
1. El transistor, inventado en 1948 en los laboratorios de la Bell Telephone, reemplazó gradualmente a las válvulas en el diseño de los circuitos de conmutación. 2. Las memorias magnéticas de ferritas y de tambores, se impusieron sobre las otras tecnologías empleadas anteriormente. 3. Se generalizó el empleo de unidades aritméticas separadas para el tratamiento de números enteros y de números de punto flotante. 4. Aparecieron los primeros lenguajes de «alto nivel» como FORTRAN, COBOL, LISP, ALGOL. 5. Se diseñaron pequeños procesadores de propósito especial para supervisar las operaciones de Entrada/Salida, que liberaban parcialmente a la CPU. 6. Los fabricantes empezaron a suministrar «software» básico, como compiladores y bibliotecas de programas. Se suele considerar como máquina representativa de esta generación al 7094 de IBM. Por primera vez aparece el concepto de «sistema informático» para indicar que un ordenador consta de varias unidades que pueden funcionar simultáneamente. Otra innovación importante de esta época fue el procesamiento por lotes (batch processing). Con las mejoras en E/S de esta segunda generación se hizo posible preparar un lote de trabajos, almacenarlos en cinta magnética, hacer que el ordenador fuese procesándolos de forma continua y almacenar los resultados en otra cinta. El procesamiento por lotes requería el empleo de un programa supervisor, o monitor, que residiría permanentemente en memoria y se encargaría de controlar la ejecución y el paso de un programa al siguiente. C) La Tercera Generación (1964-1971).Aunque la distinción con la segunda generación no está muy clara aparecen los siguientes puntos diferenciadores: 1. Los circuitos integrados de pequeña y media escala (SSI, MSI) empezaron a reemplazar a los circuitos de transformadores discretos empleados en la segunda generación, dando lugar a una reducción sustancial en tamaño y coste. 2. Las memorias de semiconductores empezaron a reemplazar a las de ferrita. 3. Se generalizó el empleo de la microprogramación. 4. Se introdujeron algunas técnicas para procesado en paralelo o concurrente, tales como segmentación, multiprogramación y multiproceso, con el fin de incrementar la velocidad efectiva del ordenador. 5. Se desarrollaron métodos para la compartición automática de los recursos de un ordenador. La existencia de muchos procesos concurrentes en un ordenador requiere la presencia de una «entidad» que ejerza un control global, supervise la distribución de los recursos del sistema, planifique operaciones, evite interferencias entre los diferentes procesos, etc. Esta entidad se llamó «sistema operativo. Así mismo, aparecen los primeros sistemas interactivos cuyo uso se generalizó en la cuarta generación. La serie 360 de IBM aparecíó en 1965 y muchas de sus carácterísticas marcaron una norma en la industria de ordenadores. En esta generación aparece la microprogramación como una técnica para implementar la función de control de un procesador de una forma flexible y sistemática d) La Cuarta Generación (1971-1981). La distinción entre la tercera y la cuarta es muy difusa, hasta el punto de que esta última ha sido llamada la «innombrada». No obstante, se suele señalar 1975 como fecha de transición, y entre las carácterísticas diferenciadoras cabe distinguir: 1. El empleo de circuitos integrados de alta escala (LSI) y muy alta escala de integración (VLSI), en particular, de los microprocesadores. 2. La desaparición de las memorias de ferritas y su sustitución por las memorias de semiconductores en circuitos integrados. 3. La aparición de los ordenadores «personales». 4. La tendencia cada vez mayor hacia la normalización en los sistemas operativos. El primer microprocesador disponible comercialmente fue el INTEL 4004 (1971). Era un microprocesador de 4 bits. Dos años después aparecíó el primer microprocesador de 8 bit, el Intel 8008, al que siguieron el 8080, Z-80, Motorola 6800, Rockwell 6502, etc. Estos micros de 8 bits fueron la base de los primeros ordenadores «personales». La gran demanda de potencias de cálculo cada vez mayores por parte de numerosas disciplinas (dinámica de fluidos, meteorología, física nuclear, etc.), ha generado arquitecturas paralelas muy potentes. En 1978 se comercializó el Cray-1 que fue el primer ordenador multiprocesador. Otro avance en el desarrollo de arquitecturas paralelas lo constituyen «las máquinas neuronales». Estas máquinas pretenden imitar alguna de las facultades del cerebro humano a partir de la creación de redes de neuronas artificiales (neuronas formales) altamente interconectadas. E) La Quinta Generación (1982-1991): Abarca desde 1982 hasta 1991. El proyecto de los ordenadores de la 5ª generación surgíó en 1979 en el Ministerio de Industria y Comercio Internacional de Japón (MITI). Las máquinas de esta nueva generación no se basaron en el modelo de Von Neumann, pues eran «máquinas lógicas» cuyos objetivos eran, no sólo trabajar con datos, sino procesar símbolos, realizar deducciones, entender los lenguajes «naturales». El objetivo fundamental de la 5ª generación era lograr máquinas que «procesen el conocimiento». La electrónica y la informática se han visto impulsadas por una ola irresistible de avances tecnológicos desde el momento en que se desarrolló el transistor como conmutador electrónico semiconductor de alta fiabilidad. Los primeros transistores eran grandes y primitivos, pero a medida que le tecnología fue madurando su capacidad aumentó rápidamente. Por cada incremento del número de transistores en un factor de mil, su velocidad, en cambio, sólo se ha incrementado 10 veces. El transcomputador constituye una respuesta a este problema, basándose en la idea de que los sistemas del futuro se construirán interconectando ordenadores El transcomputador es un ordenador completo en un chip. Incorpora un procesador para efectuar los cálculos, una memoria integral para almacenar la información, y enlaces comunicación de entrada y salida. F) La Sexta Generación (1992-actual): Hoy en día las tecnologías LSI (Integración a gran escala) y VLSI (integración a muy gran escala) permiten que cientos de miles de componentes electrónicos se almacenen en un clip. Usando VLSI, un fabricante puede hacer que una computadora pequeña rivalice con una computadora de la primera generación que ocupara un cuarto completo. En esta etapa se producen importantes cambios: -Se minimizan los circuitos, aumenta la capacidad de almacenamiento. -Reducen el tiempo de respuesta. -Gran expansión del uso de las Computadoras. -Memorias electrónicas más rápidas. -Sistemas de tratamiento de bases de datos. -Multiproceso. -Microcomputadora.