Historia de la Informática

El dispositivo de **cálculo** más antiguo que se conoce es el **ábaco**. Los griegos empleaban tablas para contar en el siglo V antes de Cristo o tal vez antes. El ábaco está constituido por una serie de hilos con cuentas ensartadas en ellos.

Blaise Pascal en 1639 crea una sumadora mecánica, llamada la **Pascalina**, parecida a los cuentakilómetros que utilizan en la actualidad los automóviles. En 1673, **Leibnitz** diseña y construye una máquina mecánica para realizar cálculos aritméticos. El sistema diseñado por Leibnitz se usaría posteriormente para fabricar calculadoras mecánicas.

Generaciones de Ordenadores

A mediados del siglo XX aparecen los ordenadores de **1ª Generación**. Estaban creados a base de **válvulas electrónicas**, por lo que tenían gran tamaño, se estropeaban con facilidad y consumían gran cantidad de energía.

Hacia el año 1950, aparecen los **transistores**: los ordenadores basados en el empleo de transistores se consideran de **2ª Generación**.

A finales de los años 50 se construye el prototipo o primer **circuito integrado** a base de materiales semiconductores. Estos semiconductores van a sustituir a los transistores, dando lugar a los ordenadores de **3ª Generación**.

En el año 1971, se introduce el **microchip**, con las mismas características que el circuito integrado, pero más pequeño, con lo que se mejora la calidad y la velocidad de las operaciones que realiza el ordenador. La aparición del microchip da lugar a los ordenadores de **4ª Generación**.

Hardware

El **hardware** de un ordenador está constituido, básicamente, por la **CPU** que se encarga de procesar los datos, la **memoria**, que almacena la información que se está procesando, los resultados y otra información que puede utilizar el ordenador en algún momento; los **periféricos de entrada y salida**, que permiten el intercambio de datos o información con el exterior, y los **dispositivos de almacenamiento**, que guardan la información de forma permanente.

CPU (Unidad Central de Procesamiento)

Es un **microprocesador** que controla todas las tareas y procesos que se realizan en el ordenador; como movimiento de datos, operaciones aritméticas y lógicas y control de flujo de la ejecución. Se construye en un único circuito integrado. Los microprocesadores actuales son: Intel Pentium Celeron, Intel Core Duo, Intel Core II Duo, AMD Sempron, AMD Athlon, AMD AM2. La característica principal de un microprocesador es la **velocidad**. La velocidad de un ordenador está en relación directa con la velocidad del microprocesador, o lo que es lo mismo, depende de la cantidad de instrucciones que este puede ejecutar en un segundo. La velocidad se mide en **hercios (Hz)** (1 hercio indica que se realiza una operación cada segundo; 1 KHz = mil Hz indica que se realizan mil operaciones por segundo).

La CPU está formada por:

• La **Unidad Aritmético-Lógica (ALU)**: que es la que realiza los procesos.
• La **Unidad de Control (UC)**: encargada de seleccionar las instrucciones que se deben ejecutar, proporcionar los datos adecuados a la ALU, y enviar las señales de control a todos los dispositivos para que el proceso se realice correctamente.
• El **Registro**: una memoria de alta velocidad y poca capacidad que permite guardar transitoriamente y acceder a valores muy usados, generalmente en operaciones matemáticas.

Memoria

La memoria es un dispositivo que sirve para almacenar la información. En los dispositivos de memoria se realizan dos tipos de operaciones:

1. Obtener la información que hay almacenada (**lectura**).
2. Guardar o almacenar nueva información (**escritura**).

Memoria Principal

La memoria principal es la más importante del ordenador. Se encuentra conectada directamente al microprocesador, de forma que este accede de forma rápida para realizar sus procesos. Está formada por circuitos integrados y por ella pasan todos los datos con los que trabaja el microprocesador o CPU.

• La memoria **RAM** (Random Access Memory): Esta es realmente la memoria con la que trabaja el microprocesador, es un tipo de memoria de ordenador a la que se puede acceder aleatoriamente (se puede acceder a cualquier byte de memoria sin acceder a los bytes precedentes). Es una memoria **volátil**, es decir, que pierde su contenido cuando se apaga el equipo. Se presenta en forma de módulos que se insertan en las ranuras de memoria de la placa base.
• La memoria **ROM** (Read Only Memory) o memoria de solo lectura, es la memoria que se utiliza para almacenar los programas que ponen en marcha el ordenador y realizan los diagnósticos. La mayoría de los ordenadores tienen una cantidad pequeña de memoria ROM (algunos miles de bytes). Al contrario que la memoria RAM, la memoria ROM **no es volátil**, permanece en el ordenador aunque este se apague.
• La memoria **Caché**: Es un tipo de memoria RAM mucho más rápida que la convencional. Su misión es almacenar información, pero, en este caso, la memoria caché dispondrá de las instrucciones o datos que acaba de utilizar, o vaya a utilizar el microprocesador. Se encuentra situada entre el microprocesador y la memoria RAM y puede ser de dos tipos: **externa o de 2º nivel** (situada en la placa base); **interna o de primer nivel** (situada en el interior del microprocesador y más cara que la externa).
• La memoria **RAM CMOS** (Complementary Metal Oxide Semiconductor Random Access Memory): Es una pequeña cantidad de memoria incorporada en un chip de la placa base, cuya función es almacenar parte de la configuración del sistema: información del reloj (fecha y hora) y datos de configuración de algunos periféricos.

Memorias Secundarias

Se trata de dispositivos externos, aunque algunos puedan estar incluidos en la caja del ordenador. Su misión es almacenar de forma permanente programas y datos en dispositivos de gran capacidad. Según la tecnología de almacenamiento que utilizan existen 3 tipos:

1. **Magnética**: Cintas magnéticas, discos magnéticos (antiguos disquetes) y discos duros.

2. **Óptica**: CD, DVD, Blu-ray.

3. **Flash**: Memorias USB (pendrive), tarjetas SD, microSD.

Periféricos de Entrada y Salida

Los periféricos se conectan con el ordenador a través de los **puertos de comunicación**. Los puertos de comunicación pueden conectarse a la placa base a través de tarjetas de expansión que se conectan en las ranuras de expansión o pueden ir directamente en la placa base.

Dispositivos de Almacenamiento

Los dispositivos de almacenamiento han ido evolucionando al igual que el resto de componentes informáticos y con ellos han ido creciendo los prefijos de las unidades de medida de la capacidad de almacenamiento ya que el **byte** se quedaba muy pequeño. Así hemos pasado a:

• Kilobyte (**KB**) = 1024 bytes
• Megabyte (**MB**) = 1024 Kbytes
• Gigabyte (**GB**) = 1024 Mbytes
• Terabyte (**TB**) = 1024 Gbytes

Tipos de Dispositivos

Disco Duro: El disco duro puede ser tanto interno como externo y es un dispositivo de almacenamiento formado por una serie de discos flexibles magnéticos. El número de discos y la composición del material magnético determinan la capacidad de almacenamiento que hoy en día puede ir de 500 GB, 750 GB, 1 TB e incluso varios TB.

CD-ROM: Dispositivo óptico. La superficie del CD-ROM, que es de aluminio reflectante, alterna zonas lisas y muescas que representan los dos dígitos binarios (1 y 0). Su capacidad varía desde 650 MB a 900 MB.

DVD: Dispositivo óptico. Son discos físicamente semejantes a los CD-ROM pero su capacidad es mayor (4,7 GB a 8,5 GB). La mayor capacidad la consiguen aumentando la densidad de escritura y almacenando información en varias capas superpuestas.

Blu-ray: Formato de disco óptico de nueva generación para video de alta definición y almacenamiento de datos de alta densidad. Su capacidad de almacenamiento llega hasta 25 GB por cara. Utiliza un rayo láser azul más preciso por lo que los puntos de información legibles en el disco son mucho más pequeños y, por tanto, el mismo espacio puede contener mucha más información.

Memorias Flash: Se utilizan como dispositivos para almacenar información en cámaras de fotos, cámaras de video y teléfonos móviles (tarjeta SD, microSD, xD). También están los pendrive que se conectan a los puertos USB del ordenador. La capacidad de almacenamiento ha crecido espectacularmente.

Software

Es el conjunto de programas que utiliza el ordenador, tanto para los programas necesarios para el propio funcionamiento del ordenador como las aplicaciones de usuario más variadas. El conjunto de programas necesarios para que el usuario pueda controlar todos los dispositivos del ordenador recibe el nombre de **Sistema Operativo (SO)**. El SO contiene los programas necesarios para manipular los dispositivos que componen el ordenador. Los fabricantes de sistemas operativos más importantes son **Microsoft** y **Apple**. Microsoft es el fabricante de los sistemas operativos MS-DOS, Windows 95, Windows NT, Windows 98, Windows ME, Windows 2000, Windows XP, Windows Vista, Windows 7 y el nuevo Windows 8. Por su parte, Apple fabrica los sistemas operativos **Mac OS** que son utilizados por los ordenadores Macintosh.

Software de Aplicación

Es aquel que permite a los usuarios llevar a cabo una o varias tareas específicas, en cualquier campo de actividad susceptible de ser automatizado o asistido, con especial énfasis en los negocios. Incluye entre otros:

• Aplicaciones para control de sistemas y automatización industrial.
• Aplicaciones ofimáticas (Word, Excel, PowerPoint, Access…).
• Software educativo.
• Software empresarial.

Software de Programación

Es el conjunto de herramientas que permiten al programador desarrollar programas informáticos, usando diferentes alternativas y lenguajes de programación, de una manera práctica.

Sistemas de Numeración

Un sistema de numeración emplea un conjunto de símbolos que mediante unas reglas representa cantidades numéricas. Muchos sistemas se han basado en el número 10 ya que tenemos 10 dedos en las manos.

Sistema Decimal

Es el empleado por la mayoría de las civilizaciones, y el más utilizado actualmente en todo el mundo.

Su base es 10 y tiene 10 símbolos diferentes: {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}

Sistema Binario

Es el que utilizan las máquinas electrónicas digitales.

Su base es 2 y tiene 2 símbolos diferentes: {0, 1}

Ejemplo: 1011 = 1*2³ + 0*2² + 1*2¹ + 1*2⁰, es decir: 8 + 0 + 2 + 1 = 11

Para contar, empezamos por el 0, seguido del 1; después empezamos a formar números de 2 cifras: 10 y 11; luego pasamos a 3 cifras: 100, 101, 110 y **111**.

Sistema Hexadecimal

La base de este sistema es 16, y los símbolos que utiliza son: {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, a, b, c, d, e, f}

Para contar se empieza por los números de una cifra: **0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, a, b, c, d, e y f**.

Cada cifra en hexadecimal representa siempre las mismas 4 cifras de binario. Siempre se toma como referencia el punto decimal para realizar la conversión y, si faltan cifras para tomarlas de 4 en 4, se pueden añadir ceros.

Funciones del Sistema Operativo

El **Sistema Operativo (SO)** es el software principal, básico y necesario para el funcionamiento de un ordenador. Está formado por un conjunto de programas y funciones que gestionan el funcionamiento del hardware y sobre el que se apoya el resto de software. Sus funciones básicas son:

• Proporcionan una interfaz de comunicación entre el usuario y la máquina.
• Controla el funcionamiento de los distintos dispositivos del ordenador (memoria, disco duro, tarjetas de video…). Es necesario que los distintos elementos del software sean reconocidos y configurados por el SO cuando se instalan.
• Administra la instalación y ejecución de las aplicaciones del usuario.
• Controla el proceso de almacenamiento de la información en las distintas unidades de disco, así como los movimientos de los datos que se realicen.

El sistema operativo comienza a funcionar cuando finaliza el trabajo de la **BIOS**, esto es, al encenderse o reiniciarse el ordenador.

Clasificación de los Sistemas Operativos

• Sistema **monousuario** y sistema **multiusuario**: En los monousuario sólo puede trabajar un usuario en el sistema (ejemplo: MS-DOS). En los multiusuario varios usuarios pueden trabajar con el sistema a la vez (ejemplo: Unix, Windows XP, Windows Vista).
• Sistema **monotarea** y sistema **multitarea**: Los sistemas monotarea no pueden ejecutar más de un programa a la vez, es decir, sólo un programa puede ocupar el tiempo de respuesta del multiprocesador; mientras que los multitarea permiten al usuario ejecutar más de un programa a la vez, así el ordenador realiza varias tareas al mismo tiempo.
• Sistemas **monoproceso** y sistema **multiproceso**: Un sistema monoproceso es aquel que sólo es capaz de manejar un proceso en el ordenador, de manera que si el ordenador tuviera dos, le sería inútil, mientras que el sistema multiproceso están diseñados para trabajar con más de un procesador y así pueden distribuir entre ellos su carga de trabajo.
• Sistema de **red** y sistema **monopuesto**: Un SO gestor de red está diseñado para ser instalado en un servidor de red, contiene herramientas para la autentificación del usuario en red.
• Sistema de **software libre** y de **software propietario**: Los sistemas de software libre permiten su distribución y su instalación, además los abiertos permiten la manipulación del software. El propietario no puede manipularse ni distribuirse libremente.
• Sistemas de **16, 32 y 64 bits**: Pueden estar diseñados para trabajar con microprocesadores de 16, 32 y 64 bits.

Evolución de los Sistemas Operativos

Los SO siempre han estado ligados a la arquitectura de los ordenadores. Existen 4 generaciones de sistemas operativos:

• Primera (1945-1955): La introducción de órdenes y datos a las máquinas se hacía directamente.
• Segunda (1955-1965): Utiliza el sistema por lotes, los trabajos se organizaban por grupos. Al terminar cada tarea el control se devuelve al SO.
• Tercera (1965-1980): Aparece el circuito integrado. La informática en esta época se acerca al usuario.
• Cuarta (desde 1981): Integración de componentes electrónicos, reducción de tamaño, aumento de la capacidad de memoria.

Unix es un SO portable, multitarea y multiusuario. Es ideal para trabajar como servidor.

Mac OS es el SO desarrollado por la compañía Apple. Es uno de los primeros que incluyó una **interfaz gráfica de usuario**.

Los Sistemas Operativos de Microsoft

MS-DOS

En 1981 Microsoft compró un sistema operativo llamado QDOS que tras una serie de modificaciones se convirtió en un SO de Microsoft. Tras la aparición de Windows 95 dejó en un segundo plano al MS-DOS.

Windows

Surge en 1983 cuando desarrolló una interfaz gráfica para su SO MS-DOS. Se introdujo el uso del **ratón**, **menús desplegables**, llamó **carpetas** a los directorios, introdujo el **escritorio** y la **barra de tareas**. Han ido evolucionando pasando por Windows 95, Windows 98… hasta llegar al Windows 10 que se adapta a todos los dispositivos.

Windows y su Entorno Gráfico

Los SO Windows actuales son multitarea, multiprocesador y multiusuario. El escritorio de Windows 7:

• Barra de tareas: Muestra los botones correspondientes a los programas abiertos.
• Botón Inicio: Desde él podemos realizar cualquier opción de Windows.
• Barra de inicio rápido: Podemos personalizar la barra de inicio.
• Zona de notificación: Contiene iconos informativos.
• Iconos de acceso directo: Accedes directamente al programa.

El Tratamiento de la Información en Windows

El hardware que se utiliza para almacenar la información son los discos (magnéticos y ópticos) ya que la memoria del ordenador (RAM) es volátil y se vacía cuando apagamos el ordenador. El disco más usado es el **disco duro**, porque es de acceso rápido y de mayor capacidad. Un PC puede tener varios discos duros y cargar distintos SO.

Diferentes soportes de almacenamiento en la actualidad:

Estructura Lógica de un Disco Duro

Están compuestos por **pistas**, **sectores** y **cilindros**, pero en su representación lógica están compuestos por un **sector de arranque** y una o varias **particiones**. El sector de arranque contiene la información de todas las particiones del disco duro. En la mayoría de los casos, los discos duros suelen tener una partición pero es posible crear más de una partición. Por ejemplo, la primera partición será la unidad lógica C: y la segunda la unidad lógica D:.

Sistemas de Ficheros

Es una estructura que permite tanto el almacenamiento de la información en una partición como su modificación y recuperación. Cada sistema de archivos ha sido diseñado para obtener el mejor rendimiento con un SO concreto.

Archivos y Carpetas en Windows

Son un conjunto de información que se almacena en algún medio e identificado con un **nombre** representativo. Son creados por el usuario o son propiedad del SO o también creados por las aplicaciones. Cada archivo es único en su carpeta y es identificable por un nombre y una **extensión** que suele indicar el tipo de contenido.

Las carpetas son contenedores de archivos donde se organiza la información de forma ordenada y eficiente.

Características y Ventajas de Linux

• Es un sistema **multitarea** y **multiproceso**.
• **Multiplataforma** y **portable**: Se puede ejecutar en microprocesadores típicos de ordenadores personales.
• **Multiusuario**: Puede ser usado de forma simultánea y segura por varios usuarios. Pero por seguridad sólo puede existir un único superusuario (**root**) que podría cambiar la configuración del sistema.
• Robusto, estable y rápido.
• Sistema **libre** (software gratuito y modificable).

Redes Informáticas

¿Qué es una Red Informática?

Es un conjunto de ordenadores y dispositivos conectados entre sí con el propósito de **compartir información y recursos**. Recursos compartidos en una red $ ightarrow$ discos duros, impresoras y además podemos compartir la información de programas y los datos que manejan los distintos usuarios.

Componentes y Funcionamiento

Los ordenadores (**host**) hacen de emisores y receptores al mismo tiempo. La **línea o canal** es el medio físico por el que viajan los datos, ya sean cables o no guiados. Los componentes de la red deben tener interfaces para que conecten los distintos dispositivos y elementos de la red y que preparen la señal para que viaje por el medio establecido: por ejemplo **tarjetas de red**, **módem**, etc.

Clasificación de las Redes

La clasificación más común es la referente a su extensión o ámbito:

• Red de **Área Local (LAN)**: Su extensión como máximo abarca un edificio. Son las más frecuentes, suelen existir en las oficinas.
• Red de Área Metropolitana (**MAN**): Se extiende por toda la ciudad, incluyendo edificios no adyacentes.
• Red de Área Extensa (**WAN**): Redes de gran alcance que conectan equipos que se encuentran en distintas ciudades y países o conectan las distintas redes LAN que una empresa tiene por toda la zona.

Esta clasificación corresponde al modelo clásico de redes por tamaño. Actualmente también podemos hablar de redes **PAN** (Personal Area Network) y de **WLAN** (Wireless LAN).

La clasificación referente a su propiedad:

• Redes **públicas**: Redes cuyo acceso es público y global, permitiendo a los usuarios comunicarse y compartir información dentro del área pública que abarcan. Ejemplo: **Internet**.
• Redes **privadas**: Restringidas a los usuarios que las utilizan. Cuando este tipo de redes se utilizan herramientas típicas de la red pública de Internet se denominan **intranets**.
• Redes Privadas Virtuales (**VPN**): Tipo de redes resultante de la interconexión de varias redes entre sí, aprovechando la infraestructura de una red global. **Extranet** consiste en la unión de varias intranets entre sí, usando como infraestructura Internet.

La clasificación referente a los métodos de conexión:

• Por **medios guiados**: La información viaja en forma de ondas encapsuladas por medio de un cable.
• Por **medios no guiados (inalámbricas)**: La transmisión de la señal se usa mediante antenas. La información viaja en forma de onda electromagnética, pero en este caso por el aire. Un ejemplo sería el **WiFi**.

La clasificación referente a la relación funcional:

• Redes **cliente-servidor**: Un **servidor** es el ordenador central o más importante de la red. Gestiona la información centralizada o corporativa y aplica las normas de acceso a ella. También gestiona la configuración propia de la red y del acceso a sus recursos y dispositivos.
• Redes **punto a punto**: Denominadas también redes entre iguales. Todas las estaciones de trabajo se comportan simultáneamente como clientes y servidores.

La clasificación referente a la topología:

Es la forma en que podemos conectar las distintas estaciones de trabajo dentro de una Red de Área Local (LAN).

• Topología de **bus**: Comparten un mismo canal de transmisión llamado bus. Es un único cable que une secuencialmente todos los elementos de una red. Los extremos del bus se cierran con un terminador y los conectores del cable a los ordenadores se llaman BNC.
• Topología de **anillo**: Es una red cerrada donde los equipos se conectan de una forma similar a la del bus pero formando una red cerrada, con lo que el cable no tiene terminadores. La información circula en un sentido y cada ordenador analiza si él es destinatario de la información, si no es así deja que la información viaje al siguiente ordenador.
• Topología en **estrella**: Todos los ordenadores se conectan a un dispositivo específico que se encarga de transmitir la información, suele ser un **Switch**.

Modelo OSI

A finales de los setenta, la Organización Internacional para la Normalización (**ISO**) empezó a desarrollar un modelo conceptual para la conexión en red conocido como **Modelo OSI**. En 1984 pasó a ser el estándar internacional para las comunicaciones en red. Este modelo explica el modo en que los datos se desplazan dentro de una red. Divide en **7 capas** el proceso de transmisión de la información entre equipos informáticos, donde cada capa se encarga de ejecutar una determinada parte del modelo global. Las dos capas donde únicamente interactúa el usuario son la primera (**física**: cables de instalación) y la última (**aplicación**: los programas que se utilizan para mandar un mail, hacer un texto, etc).