Fundamentos Esenciales de Sistemas de Información y Arquitectura de Computadoras

Conceptos Fundamentales de los Sistemas de Información y la Informática

Sistemas de Información: Conjunto de elementos necesarios para la explotación y realización de aplicaciones informáticas.

Informática: Ciencia que estudia y trata de forma automática y racional la información. Se manifiesta de dos maneras: como el resultado de la manipulación de datos o como cualquier forma de representación de hechos para comunicarse.

Elementos esenciales de la comunicación:

• Emisor
• Canal
• Receptor

Procesamiento de la Información

El procesamiento consta de 3 operaciones principales:

• Entrada: Dirigir datos a un sitio informático.
• Proceso: Manipulación de la información. Se divide en 2 tipos: cálculos matemáticos y operaciones lógicas.
• Salida: Dar a conocer el resultado al exterior.

Partes de un Sistema Informático

• Física: Hardware.
• Lógica: Software.
• Humana: La más importante, sin la cual el sistema no existe.

Programa vs. Aplicación:

• Programa: Conjunto de acciones que se ordenan y ejecutan en un ordenador para resolver problemas.
• Aplicación: Conjunto de uno o más programas diseñados para realizar un trabajo específico.

Elementos Fundamentales y Físicos del Ordenador

Elementos fundamentales: Hardware, software, usuarios y programadores, datos e información, y documentación.

Elementos físicos del ordenador: Dispositivos de entrada, dispositivos de salida, y dispositivos mixtos de entrada y salida (que incluyen almacenamiento y comunicación).

Unidades Funcionales del Computador

Son el conjunto de elementos de hardware imprescindibles para funcionar. Se clasifican en:

• CPU (Unidad Central de Procesamiento): Encargada del control y ejecución de operaciones internas del ordenador. Se conecta a otros dispositivos mediante los buses.
• Memoria Principal
• Unidades de Entrada y Salida

Controladores: Dispositivos que gestionan el funcionamiento del hardware y permiten la comunicación entre los elementos de las unidades funcionales y los periféricos.

Sistemas de Memoria

Memoria Principal

Lugar donde se almacenan temporalmente los datos y programas de la CPU. Posee capacidad limitada y es volátil.

Elementos de la memoria principal:

• Registro de dirección: Se coloca la dirección de la celda que se utilizará en la operación.
• Registro de información: Recibe información de la lectura de la memoria.
• Decodificador: Se activa cada vez que se produce un comando de lectura o escritura, conectando la celda de memoria con el registro de información de memoria.

Memoria Secundaria

Permite guardar gran cantidad de información durante mucho tiempo. Está formada por celdas numeradas y consecutivas que retienen la información mientras el ordenador esté enchufado.

Estructura de la CPU

La CPU está formada por: registros, unidad aritmética y lógica (ALU) y unidad de control.

• Registros: Conjunto de bits que se manipulan en bloque. Existen dos tipos: generales y específicos.
• Unidad Aritmética y Lógica (ALU): Gestiona operaciones elementales. El procesador envía hacia las entradas de la ALU los registros para realizar la operación.

Elementos de la ALU

• Circuitos operacionales: Necesarios para realizar operaciones con datos que provienen de los dispositivos de entrada.
• Registro de entrada: Almacena datos que intervienen en una instrucción antes de realizar la operación el circuito operacional.
• Registro acumulador: Almacena los resultados numéricos del circuito operacional.
• Registro de datos: Almacena algunas condiciones o situaciones acaecidas en la última operación que debemos tener en cuenta en las siguientes operaciones.

Los Buses de Comunicación

Sirven para comunicar las distintas unidades funcionales entre ellas. Tipos:

• Bus de datos: Mueve datos entre los dispositivos del hardware de entrada.
• Bus de direcciones: Vinculado al bloque de control de la CPU para tomar y colocar datos en el subsistema de memoria durante la ejecución de los procesos de cómputo.
• Bus de control: Transporta señales de estado de las operaciones hechas por la CPU con las demás unidades.

Microprocesadores: Arquitecturas CISC y RISC

Los microprocesadores se fabrican bajo dos filosofías principales:

• CISC (Complex Instruction Set Computer): La tecnología más usada en la fabricación de microprocesadores. Consiste en el uso de un juego de instrucciones que se basan en la implementación de un gran número de instrucciones en el procesador para tener programas más pequeños y más rápidos.
• RISC (Reduced Instruction Set Computer): Juego de instrucciones reducido. Es la más fácil de diseñar y realiza operaciones a mayor velocidad.