Asignatura Profesor . Auxiliar Carga Horaria Calendario Local Año
Informática I Lic. Aldo ArielGomez Ortega Univ. Liz Gonzalez Segundo Periodo de Clase del Año 2012 Facultad Politecnica / Campus Universitario Km. 8 2012
Contenido Contenido...........................................................................................................................1 UNIDAD I.........................................................................................................................3 1.Definición y Origen del Término Informática............................................................3 2.Elementos y Concepto Fundamentales.......................................................................4 3.Esquema Básico del elemento Físico (Hardware)......................................................4 4.Del Elemento Lógico (software)................................................................................5 5. Evolución Histórica, hechos y personajes históricos. Evolución de la Electrónica.. 7 6.Generaciones de la Computadoras, tipos Unidades funcionales de la computadora. .....................................................................................................................................10 7.Unidad Central del Proceso. La memoria central. El bus del sistema......................12 UNIDAD II...................................................................................................................14 1.Medios Perforados:...................................................................................................14 2.Medios Magnéticos:.................................................................................................15 3. Medios Ópticos:.......................................................................................................15 Soportes Ópticos:.........................................................................................................15 4.Otra Unidades de Entrada y Salida:..........................................................................16 ......................................................................................................................................17
UNIDAD III....................................................................................................................17 1.Ciclo de vida de un software:...................................................................................17 2. Estructura de un programa.......................................................................................18 3.Lenguajes de la programación..................................................................................18 4.Clasificación de los lenguajes...................................................................................19 UNIDAD IV.................................................................................................................19 1.Archivos y registros..................................................................................................19 2.Características de los Archivos.................................................................................19 3.Clasificación de los Archivos...................................................................................20 4.Organización de los archivos....................................................................................20 5.Base de datos............................................................................................................20 6.Modelo de base de datos...........................................................................................20 UNIDAD V....................................................................................................................20 1.Introduccion..............................................................................................................20 2.Definición de un Sistema. ........................................................................................20 3.Evolucion de los sistema Operativo.........................................................................21 4.Esquema General de un sistema operativo...............................................................22 5.Programa de control..................................................................................................22 UNIDAD VI ...................................................................................................................23 1.Introduccion..............................................................................................................23 2.Concepto y definiciones...........................................................................................24 3. Modos de transmisión. ...........................................................................................24 4. Medios de transmisión.............................................................................................31 5.Redes de transmision de datos..................................................................................35 6.Topología..................................................................................................................36 UNIDAD VII...................................................................................................................38 1.Introduccion organización de los servicios informaticos.........................................38 2.Centro de proceso de datos.......................................................................................38 3.Sistema informatico..................................................................................................39 4.Personal Informatico.................................................................................................39 UNIDAD VIII..................................................................................................................40 1.Introduccion..............................................................................................................40 2.El software de sistema: ............................................................................................40 3.El software de aplicación: ........................................................................................40 4. Software estandar y software a medida...................................................................40
UNIDAD I 1. Definición y Origen del Término Informática. 2 .Elementos y Concepto Fundamentales. 3. Esquema Básico del elemento Físico (Hardware). 4. Del Elemento Lógico (software). 5. Evolución Histórica, hechos y personajes históricos. Evolución de la Electrónica. 6. Generaciones de la Computadoras 7. Unidad Central del Proceso. La memoria central. El bus del sistema. 1. Definición y Origen del Término Informática. El término Informática se creo en Francia ene. Año 1962. Bajo la denominación INFORMATIQUE y procede de la contracción de las palabras INFORmation autoMATIQUE. Posteriormente fue reconocido por el resto de países. Siendo adoptado en España en 1968.bajo el nombre de INFORMATICA. Que como puede deducirse fácilmente viene de la contracción de las palabra INFOmacion autoMATICA. INFORMATICA es la ciencia que estudia el tratamiento automático y racional de la información.
2. Elementos y Concepto Fundamentales. Desde el punto de vista informático, el elemento físico utilizado para el tratamiento de la información es el computador u ordenador, que puede ser definido de la siguiente manera: COMPUTADORA: es una maquina compuesta de elementos físico, en su mayoría de origen electrónico, capaz de relizar una gran variedad de trabajos a gran velocidad y con gran precisión, siempre que se le den las instrucciones adecuadas. Información: es el elemento que hay que tratar y procesar cuando en una computadora ejecutamos un programa. Para definir el procesamiento de dato es necesario explicar que significa la palabra datos y luego establecer que procesos convierten los datos en información significativa y util. Datos son los elementos usados como base de decisión, cálculo o medida en un proceso. Los datos por si mismos no dicen nada. Deber ser procesados y convertidos en información. Los datos en informática es considerado como una unidad mínima de la información. Ese dato puede ser numérico, alfabético, alfanumérico, signo especiales. Una buena definición de procesamiento de datos podría se la de proveer la información correcta, a la persona adecuada, en el momento oportuno. Información Correcta: Los datos alimentados al sistema de procesamiento de datos deben ser correctos, ya que de otra forma no podemos obtener información exacta para basar nuestra desiciones en ella. Información Oportuna: La información correcta deber esta disponible en el momento oportuno, ya que de otra forma, podria carecer de valor. La gerencia de una empresa debe tomar sus desiciones con suficiente rapidez, como para poder adaptarse a las condiciones cambiantes de los negocios. Información Significativa: la información producida por el sistema de procesamiento de datos debe tener un significado claro para las personas que la van a utilizar. La información debe ser apropiada y relevante.
3. Esquema Básico del elemento Físico (Hardware). La arquitectura de una computadora explica la situación de sus componentes y permite determinar las posibilidades de que un sistema informático, con una determinada configuración, pueda realizar las operaciones para las que se va a utilizar. En la actualidad es muy familiar el aspecto exterior de una computadora o, por lo menos, de una microcomputadora, pero se ha de advertir que, salvando las diferencias de tamaño y la posibilidad de teleproceso (manejo del sistema informático a grandes distancias a través de líneas de comunicaciones de diferentes tipos), en general, los sistemas informáticos se dividen físicamente en la unidad central del sistema y los periféricos que permiten conectarlo al mundo exterior. La unidad central del sistema es un habitáculo en forma de caja donde se sitúa el «cerebro» de la computadora, esto es, la unidad central de proceso (CPU), así como los distintos componentes que van a ayudar al sistema informático en sus operaciones habituales (bus, memorias, fuentes de alimentación eléctrica, etcétera). La unidad central de proceso se compone de:
• Una unidad de control que manejará los diferentes componentes del sistema informático así como los datos a utilizar en los diferentes procesos. • Una unidad aritmético-lógica que realizará las diferentes operaciones de cálculo en las que la computadora basa su funcionamiento. • Unos registros del sistema que sirven como área de trabajo interna a la unidad central de proceso. La unidad central de proceso se conecta a una serie de memorias que le sirven como soporte para el manejo de los datos y programas que se han de utilizar mientras se encuentre operativa. Las diferentes memorias del sistema informático (Random Access Memory o RAM y Read Only Memory o ROM) son componentes fundamentales de la computadora ya que van a ser, en el caso de la RAM, el área de trabajo donde el microprocesador va a realizar las diferentes operaciones en que se van a descomponer los procesos solicitados por el usuario, mientras que la ROM va a servir para ayudar a la computadora a realizar las diferentes operaciones de arranque del sistema informático previas a que el sistema operativo tome el control de las diferentes tareas a realizar. La unidad central de proceso y las memorias se conectan entre ellas por medio del bus. El bus es un enlace de comunicaciones que conecta todos los componentes que configuran el sistema informático y permite la transferencia de información entre ellos. Esta información se compone de datos y órdenes de comandos para manipular los datos. Existen varias tecnologías de diseño y construcción de buses entre las que se pueden distinguir las arquitecturas ISA, EISA y MCA que se verán más adelante. Otros componentes que se conectan al bus son los puertos de conexión de los diferentes periféricos asociados a la unidad central del sistema de la computadora y que van a permitir configurar el sistema informático para una serie diferente de operaciones funcionales que siempre han de cubrir las necesidades del usuario. Es evidente que la configuración de un sistema informático ha de realizarse en función de los objetivos operativos que vaya a cubrir la citada computadora. Así, un sistema informático que se va a dedicar exclusivamente a CAD/CAM (diseño asistido por computadora) no tendrá una configuración similar a la de una computadora que va a dedicarse a controlar los diferentes enlaces de comunicaciones que componen una red informática. Los diferentes periféricos que se pueden conectar a un sistema informático se dividen en cuatro grupos principales: • Periféricos de entrada de información. • Periféricos de almacenamiento de información. • Periféricos de salida de información. • Periféricos de comunicaciones. 4. Del Elemento Lógico (software). EL SOFTWARE Y LA RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS Una computadora se compone de dos elementos fundamentales: el hardware (su parte dura), que constituye su estructura física, y que se describe extensamente en el fascículo relativo a esta materia; y el software (la parte blanda), que son todos los programas que se ejecutan en la computadora. El hardware por sí solo no es capaz de hacer que la computadora funcione. Sin el software, una computadora es un montón de chatarra. El software hace que ésta pueda almacenar y procesar información.
El software es la parte logica que dota al equipo fisico de capacidad para realizar cuaquier tipo de trabajo. TIPOS DE SOFTWARE Los tipos de software se pueden clasificar en tres grandes áreas: Software de Sistema Software de Desarrollo Software de Aplicaciones Software de Sistema Es el que se encarga de gobernar la nave, es decir, la computadora. Tiene dos grandes funciones claramente diferenciadas: a) La primera de ellas es la de facilitar al usuario la manipulación de la computadora, proporcionándole una serie de instrucciones para el manejo de la máquina, denominados comandos. Si se quiere, por ejemplo, leer un disco, no hay que indicar a la computadora que encienda el motor de la disquetera y que vaya a la pista 23 del disco para buscar la información, sino que, a través de un comando de lectura en disco, es el software de sistema el que se encarga de todas estas operaciones sin que el usuario se dé cuenta. b) También se encarga de gestionar los recursos (memoria, espacio en disco, etc.) de la computadora, de forma que se mejore su explotación. Esto quiere decir que será el software de sistema el que tome decisiones sobre qué programa se ejecutará, dónde se grabarán los datos o quién usará la impresora y en qué momento, etc., siempre con la intención de mejorar el uso de esos recursos. La parte más importante dentro de esta clase de software es el Sistema Operativo, verdadero centinela y patrón de la computadora. Software de Desarrollo Esta categoría abarca el software que permite construir software. Aunque pueda resultar complicada la definición es así, puesto que son un conjunto de herramientas que traducen, detectan errores, optimizan, etc., los programas escritos por el usuario al lenguaje de las computadoras. Ya se ha hablado de la mayoría de ellos, pero no está de más el agruparlos y repasarlos. Por ejemplo: a) Compiladores e Intérpretes: Traducen programas en lenguaje de alto nivel al lenguaje que entiende la máquina (lenguaje máquina). b) Ensambladores, Montadores y Cargadores: Traducen el lenguaje ensamblador a lenguaje máquina, crean un programa que se puede ejecutar en la computadora y lo cargan en su memoria. c) Depuradores y Trazadores: Ayudan a la detección de errores en los programas y al seguimiento de la ejecución de éstos. Software de Aplicaciones Dentro de esta categoría se incluye todo aquel software que permite, por ejemplo, editar gráficos y textos, manejar una base de datos, llevar el control de la facturación o la contabilidad de una empresa, hacer la composición de una publicación, etc. Generalmente, éstos son los programas más empleados por los usuarios, ya que resuelven muchas de sus necesidades. A grandes rasgos, los grupos más representativos dentro esta área son:
a) Software de Ofimática: Se incluyen dentro de este grupo todos aquellos programas que son útiles dentro de una oficina, como Editores de Texto, Hojas de Cálculo y pequeños gestores de Bases de Datos. b) Software de Edición y Diseño Gráfico: Este es un software orientado a la creación y edición de gráficos. El más representativo de este software es el CAD («Computer Assist Design»-Diseño Asistido por Computadora), herramienta de arquitectura e ingeniería que sustituye la mesa de dibujo por la pantalla de la computadora. c) Software de Gestión Empresarial: Software para la mecanización de procesos de facturación, de gestión de nóminas, de gestión de almacenes, de planificación de recursos y de estimación y control de proyectos. d) Software de Ingeniería y Ciencias: En este grupo se clasifican los programas que modelizan procesos de Ingeniería y Ciencias. Por ejemplo, programas de cálculo de estructuras para la ingeniería civil, de modelización del clima, etc. 5.
Evolución Histórica, hechos y personajes históricos. Evolución de la Electrónica.
Nacimiento de la Informática. Durante Muchos años se le ha otorgado al ordenador el titulo de “cerebro” Y se ha discutido ampliamente sobre si estas maquinas piensan realmente O no . Sin lugar a dudas , el cerebro humano es mucho mas eficiente Que cualquier maquina . en lo único que se ve superado el cerebro por la maquina Es en la velocidad de calculo . y probablemente de ahí venga su mitificación . La búsqueda de aparatos de apoyo para mejorar dicha velocidad data De tiempos inmemorables . Antecedentes históricos Si intentamos encontrar el origen de las “maquinas de calcular” , podemos retroceder varios Miles de años , hasta llegar al mas elemental de los utensilios destinados a facilitar El calculo : el ábaco Resulta sorprendente que aun a pesar de su antigüedad , siga utilizándose En algunos países en asiáticos , donde tuvo su origen . En el siglo XVII filosofo y científico francés Blaise Pascal , cuando tan solo Contaba 18 años de edad , invento su “maquina calculadora” . La maquina diseñada por Pascal sirvió de base para que la que un siglo Mas tarde construyo el matemático alemán Leibniz . el objetivo de Leibniz era Mucho mas ambicioso ya que para el la maquina no era mas que un puente entre El enunciado de un problema y su resolución . Ya en el siglo XIX , el matemático ingles Babbage dio un gran impulso Al diseño de maquinas matemáticas , como el mismo las denominaba Hacia el ordenador actual El paso decisivo para la construcción de un ordenador electrónico , en el sentido Moderno , lo dio Von Neumman ya , entrado en siglo XX , al permitir que los programas Fueran internos a la maquina. En 1944 se construyo el primer ordenador utilizado con fines prácticos: El ENIAC. En 1952 aparecieron , solo a titulo experimental , los ordenadores MANIA – I y MANIAC – II . sin lugar a dudas , podemos afirmar que ese El nacimiento de unas maquinas que aun no sabemos , y ni tan siquiera prevemos , Hasta donde puede llegar. Como todo lo creado por el hombre sufre cambio con el correr del tiempo, La COMPUTADORA no fue una excepción . Tanto es así podríamos decir que Es unas de las creaciones humanas que mas vertiginosamente ha progresado o
Sufrido cambios , desde el momento en que se le había dado la importancia que Se merecía y además de contar con los adelantos técnicos y científicos Actuales . Entonces podemos decir que UNA COMPUTADORA electrónica , Es una maquina creada por el hombre que es capaz de ABSORBER DATOS, PROCESARLOS , GUARDARLOS Y ENTREGAR INFORMACION En un intervalo de tiempo muy reducido . CLASIFICACION DEL COMPUTADOR POR TIPO Por el tipo de Datos a Procesar Los Computadores se Clasifican según el tipo de datos que procesan en : Computadores Digitales , Analógicos e híbridos . Los datos se pueden obtener como resultado de u conteo o por medios de algunos Instrumentos de medición . Los datos que se obtienen por conteo se llaman datos “DESCRETOS” .Como ejemplo de estos tenemos el numero total de alumnos de un salón de clase o el valor de una factura . Los datos que deben obtenerse por medición son datos “CONTINUOS” . Como ejemplo de estos tenemos la velocidad de un automóvil medida por su velocímetro o la temperatura de un paciente por un termómetro . Un COMPUTADOR DIGITAL es un dispositivo de calculo que procesa datos Discretos . Trabaja directamente contando números (o dígitos ) en unidades que Se llaman BITS (Binary digitis: dígitos binarios) , que se utilizan para representar Cifras , letras u otros símbolos especiales . Como los relojes digitales cuantan los Segundos y minutos en una hora , los procesadores digitales también cuentan valores Discretos para alcanzar resultados deseados . En contraste con los procesadores digitales , si embargo hay también maquinas ANALOGICAS que no calculan directamente con números sino que lo hacen con variables Que están medidas en una escala continua y son registrados con un determinado grado de Precisión. La temperatura por ejemplo. Las característica deseables de las maquinas analógicas digitales son combinadas Algunas veces para crear sistemas de computación HIBRIDOS. En a unidad de cuidados Intensivos de hospital , por ejemplo. Los procesadores analógicos y los híbridos , obviamente realizan importante tareas Especializadas , pero la abrumadora mayoría de los computadoras usadas en aplicaciones Científicas y comerciales son dispositivos digitales . Por su capacidad Es muy difícil clasificar el amplio espectro de Computadores existentes de acuerdo A su tamaño y capacidad de proceso, considerando la vertiginosa evolución de la Tecnología en la industria de la Computador . Sin embargo , clasificaremos a los Computadores arbitrariamente , de acuerdo a su capacidad , en cuatro categorías: Microcomputadores , Minicomputadores , Macrocomputadores y supercomputadores . EL MICROCOMPUTADOR es el Computador mas pequeño por su capacidad y Generalmente es utilizado individualmente por un solo usuario; puede programarse para Procesar una amplísima gama de aplicaciones y , a diferencia de los sistemas mas grandes , Que son utilizados casi exclusivamente en la empresas , los “micros” son usados por millones De personas en sus oficinas y hogares para propósitos comerciales , científicos , de Investigación y pasatiempo . Para utilizar un “micro” no es preciso saber programarlo , Puesto que permiten realizar todo tipo de tareas con un rápido aprendizaje . Algunos ejemplos de Microcomputadores son : IBM PC XT, IBM PC AT, IBM PS / XX, NCR PC4, APPLE II, III Y MACINTOSHATARI 400 y
800, etc. La categoría inmediata superior es la del MINICOMPUTADOR O COMPUTADOR DE OFICINA . Los Minicomputadores , al igual que los “micros” , Pueden ser programados por el usuario , aunque también se ofrecen con programas “paquetes” Destinados a aplicaciones especificas (por ej. Contabilidad o control de inventarios ). Para los usuarios que no desean incurrir en los elevados costos que implica realizar su Propio programación , con personal especializado propio . De tamaño físico un poco mayores que los “micros” (pueden variar desde un modelo Del tamaño de una fotocopiadora pequeña hasta un equipo como un archivero de cuatro gavetas) Los “minis” permite atender simultáneamente a varios usuarios , a diferencia de aquellos Y se emplean generalmente en las empresas . El “mini” tiene mas capacidad de Almacenamiento que el “micro” , su velocidad de proceso también es mayor y puede conectarse A equipos auxiliares (periféricos) mas potentes y veloces , sin embargo , existen muchos puntos En común entre los sistemas “micro” mas poderosos y el nivel inferior de los Minicomputadores Algunos ejemplos de Minicomputadores son: IBM Sistemas/36/38, IBM 8100, NCR 9300/9400, WANG GENERAL ECLIPSE MV 7800, etc. Un MACROCOMPUTADOR generalmente es mas poderoso (y mas caro) que Un minicomputador , pero también entre estas categorías puede existir un considerable Grado de características comunes , especialmente entre los grandes Minicomputadores Y los Macrocomputadores pequeños . Hasta que aperecieron los Minicomputadores y los Microcomputadores, prácticamente Todo el procesamiento electrónico de datos era realizado por los Macrocomputadores . Actualmente existen grandes organizaciones ; su enorme capacidad permite CENTRALIZAR En un solo lugar el procesamiento de datos y mantener grandes masas de datos almacenados En el mismo , aunque también pueden utilizarse para el procesamiento DISTRIBUIDO Descentralizado – de datos , actuando como controladores de redes de procesadores mas Pequeños . Al igual que las otras categorías estudiadas , los Macrocomputadores en una amplia gama De tamaños en lo que se denomina una FAMILIA . Un Computador de un modelo puede ser Generalmente ampliado para convertirse en un modelo mayor de la misma familia (MIGRACION) y sus programas pueden funcionar sin modificaciones en otros modelos de la misma familia . Esta compatibilidad entre maquinas permite a los usuarios agradar con facilidad sus computadores Según aumentar sus necesidades de procesamiento , siempre que se mantengan dentro de una Misma marca y líneas de productos. Algunos ejemplos de Macrocomputadores son: IBM 43XX, NCR 98XX, WANG VS 100/200, DATA GENARAL ECLIPSE MV 20000, etc. Los supercomputadores son los Computadores mayores , mas rápidos y mas caros Que existen y se fabrican en forma limitada para procesar aplicaciones científicas Complejas. Algunos ejemplos de Supercomputadores son: La familia SIERRA DE IBM, el CYBER 205 de cdc y el CRAY – 1 DE Cray Research.
6. Generaciones de la Computadoras, tipos Unidades funcionales de la computadora. 1941-1948: PRIMERA GENERACIÓN DE COMPUTADORAS Las Válvulas o bulbo al vacio. Las computadoras construidas con válvulas de vacío son la primera generación de lo que en la actualidad se conoce como computadoras. Las primeras computadoras de válvulas de vacío se distinguían por dos aspectos fundamentales: • Su gran tamaño. • El gran consumo de energía que disipaba un fuerte calor. Ambos efectos eran debidos al gran tamaño de las válvulas con las que estaban construidos y a que éstas necesitaban consumir una gran cantidad de energía para alimentarse, generando una enorme cantidad de calor. Las válvulas de vacío surgieron a principios del siglo XX, cuando en 1907 Lee De Forest inventó la primera válvula electrónica (tríodo) al intentar perfeccionar los receptores telegráficos existentes en la época. La posibilidad de la válvula electrónica de asumir dos estados posibles fue la base fundamental sobre la que se implantó el código binario (0,1) y las modernas computadoras digitales. En 1941 comenzó a realizarse el diseño y construcción de ENIAC bajo la dirección de J. Eckert y J.W. Mauchly, quienes pertenecían a la Escuela de Ingeniería Eléctrica de Moore en Pennsylvania; ENIAC fue la primera computadora de válvulas electrónicas construida, entró en funcionamiento en 1945 y fue dada de baja en 1955. En ese momento aún permanecía operativa. La arquitectura física de ENIAC se componía de 18.000 válvulas, un volumen de alrededor de 111 metros cúbicos (aproximadamente el tamaño de un autobús), unas 30 toneladas de peso y un consumo de 150.000 watios. El tamaño de la máquina era una exigencia de la tecnología de construcción ya que las válvulas generaban mucho calor y debían separarse lo más posible para poder disipar convenientemente ese calor. 1948-1962: LA SEGUNDA GENERACIÓN DE COMPUTADORAS Los Transistores Las computadoras de la segunda generación vieron como algo cambiaba en su interior. En efecto, a finales de la década de los años cuarenta, Schockley, Brattain y Barden inventaron, en los laboratorios Bell, el transistor cuyo nombre procede de la contracción de "transference resistor", es decir, resistencia de transferencia; rápidamente se vieron las grandes posibilidades que el nuevo descubrimiento tenía como sustituto óptimo de las válvulas. El material con el que se fabricó el primer transistor fue el germanio, material con el que se siguieron fabricando los transistores hasta el año 1954 en que Texas Instruments fabricó el primer transistor de silicio. En sí los primeros transistores no eran más que dos electrodos en forma de puntas de contacto sobre un trozo de material. El cambio fundamental que originó la aparición del transistor fue que redujo en gran medida el tamaño de las computadoras, puesto que sobre placas relativamente pequeñas podían instalarse componentes fundamentales para la estructura de la computadora. Asimismo, se
redujeron sus labores de mantenimiento debido a que aumentó la fiabilidad de sus componentes. La velocidad de cálculo se multiplicó, reduciéndose el tiempo de conmutación (tiempo que tarda un componente en pasar de un estado a otro, es decir, en tomar uno de los dos valores del código binario) a velocidades próximas a los milisegundos. . El problema fundamental con el que se encontraron los informáticos en esta época fue que todavía no se había conseguido solucionar completamente el problema de optimización de la gestión de los recursos del sistema informático, las unidades de entrada y salida seguían siendo el cuello de botella de los procesos. En esta etapa se consigue simultanear el proceso del programa con las operaciones de entrada y salida, pero solamente dentro del mismo programa. Al no poderse realizar más que una ejecución de un programa al mismo tiempo, esto detenía el proceso de otros programas. Todo ello originaba una infrautilización de los elementos más rápidos y, por tanto, más caros, de la máquina y una considerable pérdida de tiempo y dinero. 1962-1971: TERCERA GENERACIÓN DE COMPUTADORAS Los Circuitos Integrados El paso de la segunda a la tercera generación de computadoras se produjo a principios de la década de los sesenta y se debió a la aparición de los circuitos integrados. Si bien la primera patente comercial de un circuito integrado se concedió en 1959 al ingeniero de la empresa estadounidense Texas Instruments, Jack Kilby, hasta el año 1962 no se presentó comercialmente el primer circuito integrado; éste era de tecnología digital y su estructura era la de un transistor (en realidad estaba compuesto por dos transistores), pero en una superficie de 1 mm2. Los circuitos integrados tienen un tamaño similar al de un transistor, pero el grado de miniaturización de sus componentes es muchísimo mayor, pudiéndose incluir la potencia de varios transistores en un solo circuito de menor tamaño que el de un transistor. Con los circuitos integrados no sólo se aumentó la miniaturización de los componentes, sino también su fiabilidad y velocidad de proceso, de modo que el tiempo de conmutación pasó a medirse en nanosegundos, esto es, milmillonésimas de segundo. En esta tercera generación de computadoras se introdujo el concepto de multitarea. La multitarea es una optimización de la utilización de los componentes del sistema informático. En la multitarea se gestionan de tal forma los recursos del sistema de la computadora que el sistema operativo maneja el entorno hardware de tal forma que, si bien es sólo un programa el que ocupa el procesador central en un momento dado, cuando ese programa principal necesita utilizar un subsistema más lento que el procesador central, el sistema operativo da paso a otro programa para que pueda utilizar los recursos del procesador central mientras el primer programa está utilizando el resto de los subsistemas. La optimización del entorno hardware permite una multiplicación de la capacidad operativa del procesador. 1971- HASTA LA FECHA CUARTA GENERACIÓN DE COMPUTADORAS La Cuarta incio en 1971 y continua hasta la actualidad, se caractriza por una miniaturizacion pogresiva de los componetes electronico y se desarrollan en circuito VLSI (de alta integración) o microchips que puede realizar mayor cantidad de operaciones en menor tiempo. Ademas, en esta generacion se ha desarrollado varios dispositivos perifericos y programas de aplicación. Aparecen en escena la computadora que entrara en la oficinas, hogares y escuela:
La Pc (Personal computer) desde principio de la decada de 1971 se disponia de microprocesadores que eran utilizado por un solo usuario. En 1976 dos jóvenes norteamericanos, etephen wozniack y Stecepcion de Apple era que las computadoras debían ser tan fáciles de utilizar que cualquier persona pudiera manejarlas. Esta aportación marco la historia de la computación moderna: el uso de la computadora en todos los ámbitos 7. Unidad Central del Proceso. La memoria central. El bus del sistema. Unidad Central del Sistema La unidad central del sistema (System Unit en inglés) es el centro de operaciones de cualquier computadora existente en el mercado actual. En la unidad central del sistema se alojan los componentes y circuitería que van a realizar las tareas fundamentales de la computadora. Al abrir la unidad central del sistema de una computadora se pueden apreciar una serie de componentes: - Placa principal. - Microprocesador central o unidad central de proceso (CPU). - Bus. - Memoria principal. - Otros componentes controladores. - Fuente de alimentación eléctrica. 1. Placa principal. Es una placa con un circuito impreso donde se conectan los elementos básicos de la computadora: el microprocesador, el bus y toda o parte de la memoria principal. 2. Microprocesador central o unidad central de proceso (CPU). Es el elemento fundamental de la computadora. El microprocesador va a ocuparse de la ejecución de las órdenes de comandos, los cálculos matemáticos solicitados por las referidas órdenes, el manejo de los datos asociados a los cálculos. Otra función importante del microprocesador va a ser el control de los componentes del sistema informático conectados a él y que le dan apoyo y le permiten realizar todas las operaciones que le son solicitadas por los diferentes programas de aplicación. El microprocesador se va a ocupar también de controlar y gestionar el tráfico de datos entre la unidad central del sistema y los periféricos optimizando los procesos a realizar por la computadora. 3. Bus. El bus, quizá fuera mejor decir los buses ya que existen varios con diversas funciones, es un circuito que conecta el procesador central con todo el resto de componentes de la computadora. El bus sirve para que le llegue al procesador la información y las solicitudes de trabajo, desde el exterior, y envíe hacia afuera los resultados del trabajo realizado. 4. Memoria principal. Es la zona de trabajo donde la computadora va a almacenar temporalmente las órdenes a ejecutar y los datos que deberán manipular esas órdenes.
Cuanto mayor sea la cantidad de memoria existente en el sistema informático, mayores serán las posibilidades de trabajo de la computadora, ya que ésta podrá manipular una cantidad superior de datos al mismo tiempo (siempre que el sistema operativo lo permita). 5. Componentes de control. Son elementos que sirven como apoyo al funcionamiento del microprocesador central. Fundamentalmente, son componentes especializados en realizar determinadas operaciones, descargando al microprocesador central de estas actividades y permitiéndole obtener una mayor rapidez y efectividad en el manejo del conjunto del sistema informático. Los controladores más importantes son el controlador de interrupciones, el generador de reloj y el controlador de acceso directo a memoria. Las placas de expansión interna más importantes son las de control del subsistema de vídeo, que manejarán las señales que envía la CPU a la pantalla del sistema informático y las del controlador de los discos de la computadora que controlará el flujo de datos entre la memoria principal y el subsistema de almacenamiento. 6. Fuente de alimentación eléctrica. Las fuentes de alimentación proporcionan la energía eléctrica que necesita por la computadora para funcionar. Esa energía se estabiliza para impedir que la computadora se vea afectada por oscilaciones bruscas en el suministro de las compañías eléctricas. La fuente de alimentación transforma la corriente alterna de 220 voltios de la red ciudadana en corriente continua y de menor voltaje, que es la que necesitan los diferentes componentes de la computadora. Los voltajes que proporciona la fuente de alimentación son de 12 y 5 voltios. El primero se utiliza para poner en funcionamiento los componentes mecánicos de la computadora (discos, diskettes, etc.). El segundo se utiliza en los componentes electrónicos (el microprocesador, la memoria, el reloj, etc.). En caso de que se abra la unidad central del sistema de la computadora es muy importante no manipular la fuente de alimentación; hay que tener en cuenta que, si el sistema informático está enchufado y encendido, la fuente de alimentación es potencialmente peligrosa. Si se está intentando realizar alguna operación dentro de la caja de la unidad, deben manipularse cuidadosamente los cables que entran y salen de la caja de la fuente de alimentación y bajo ningún concepto intentar abrirla.
UNIDAD II 1. 2. 3. 4. 5.
Medios Perforados. Medios Magnéticos. Medios Ópticos Impresoras. Otras Unidades de entrada y salida: scanner, sensores analógicos, reconocedores de voz, Lápiz Óptico y Otros. 1. Medios Perforados:
Los medios perforados fueron los primeros en utilizarse; su primera aplicación fue la de soportar la información sobre estampados de tejidos en el telar de Joseph Marie Jacquard y la aplicación mas consistente fue la de soportar la información del censo de Estados Unidos en la maquina censadora de Herman Hollerith. 1.1 Soportes Perforados: Los soportes perforados se han utilizado en forma importante hasta hace poco tiempo, y han sido de gran aplicación en las computadoras de las primeras generaciones. En la actualidad siguen teniendo utilidad, si bien en los casos muy concretos y aplicaciones en las que se precisa almacenamiento de poca información o se exige un soporte relativamente barato.
1.2 Tarjetas Perforadas: Las tarjetas perforadas consiste en una cartulina de dimensiones estandarizadas capaces de retener información codificada por medios de perforaciones en determinadas posiciones. Se utilizaron fundamentalmente en dos tipos: _ Tarjeta Hollerith de 80 cartulinas. _ Minificha de 96 columnas. 1.3 Cinta Perforada: La cinta perforada es un soporte continuo que consiste en una cinta de papel (en ocasiones sobre una capa de plástico, utilizada para aumentar su resistencia), en el que se registra la información por medio de perforaciones circulares, de forma que un carácter se encuentra perforado sobre una columna perpendicular al eje longitudinal de la cinta; estas perforaciones se encuentran sobre canales paralelos a dicho eje longitudinal. 2. Medios Magnéticos: Los medios magnéticos son los que se basan en las propiedades magnéticas de algunos materiales para el registro de la información. Comenzaron a utilizarse a partir de la aparición de memorias a base de núcleos de ferrita (utilizadas como memoria central). 2.1 Soportes Magnéticos: Los soportes magnéticos son elementos físicos compuestos por una base de plástico o metal (aluminio) recubierta de una fina capa de material magnético ( normalmente oxido de hierro) donde se registra la información en puntos magnetizables que se configuran según el tipo de soporte.
Tambor Magnético: En sus inicios, el tambor magnético fue utilizado como memoria central de algunas computadoras. Después las memorias de ferrita los desplazaron de este uso, quedando como soporte de almacenamiento masivo o memoria auxiliar. Cinta Magnética: La cinta magnética es un soporte de información continuo de acceso secuencial, constituido por una base de material plástica recubierta en una de sus caras por una fina capa de material, magnético en las que los caracteres se registran formando combinaciones de puntos magnetizados sobre pistas paralelas al eje longitudinal de la cinta; en cada columna perpendicular a dicha eje se registra un carácter. 3.
Medios Ópticos:
Los medios ópticos son aquellos que se basan en propiedades ópticas generalmente relacionadas con la reflexión de la luz. El la actualidad se están utilizando como elemento reconocedores de estas propiedades dispositivos basados en rayos láser. Soportes Ópticos: Los soportes ópticos son documentos de papel, cartulina o plástico sobre que se escriben caracteres normalizados o marcas fácilmente reconocibles tanto por las maquinas como por las personas.
1.2 Disco Óptico: El soporte en información de disco óptico, también denominado disco compacto (Compact diskCD), aparece como consecuencia de su alta difusión en el mundo de la música y de la imagen, donde recibe el nombre de compact-disk o video-disk, y se utiliza en este ámbito para el registro de señales analógicas digitalizadas, tanto musicales como video de alta calidad y densidad de grabación por lo tanto tiene una alta capacidad de almacenamiento de datos sensiblemente superior a las de los discos magnéticos y que puede oscilar entre varios cientos de megabytes y un gigabyte por cara del disco. 4. Otra Unidades de Entrada y Salida: Se engloban en este apartado unidades que en la actualidad se utilizan como de entrada/salida en las computadoras, y por su naturaleza no pueden incluirse en los grupos anteriores debido a que la misión de que desempeñan no es el almacenamiento de entrada/salida que generalmente se le denomina estándar en el sistema informático, como son la entrada por teclado o salida a través de la pantalla o impresora. 1.1 Scanner: Es una unidad de entrada de datos cuya misión es la digitalizar gráficos, textos, fotografías, etc. Para su posterior proceso de la computadora. Hoy día esta adquiriendo mucho auge en el manejo de imágenes y sonido en una computadora en los que se les denomina entornos multimedia, y por tanto se esta utilizando mucho este tipo de dispositivo.
1.2 Sensores Analógicos: Son dispositivos capaces de detectar magnitudes físicas e introducirlas como datos de entrada en una computadora en forma directa o por medio de un convertidor analógico/digital. Asimismo, pueden extraer datos de una computadora haciendo que estos seas exteriorizados por medio de algún fenómeno analógico, normalmente utilizando un convertidor analógico/digital. 1.3 Reconocedores de Voz o generadores: Son dispositivos capaces de dar una salida audible por el hombre, mediante un sintetizador de voz. En la actualidad existen modelos de unidades de este tipo de combinadas con una unidad de reconocimiento de óptico permiten la lectura(a través de la voz) de libros a personas invidentes. 1.4 Lápiz Óptico: Es un dispositivo de entrada de datos a la computadora que se utiliza, según la aplicación de que se la trate, por ligeros contactos sobre la propia pantalla. El funcionamiento esencial de un lápiz óptico se basa en la detección de luminosidades en la pantalla.
UNIDAD III 1. 2. 3. 4.
Ciclo de vida del Software. Estructura de un programa. Lenguajes de programación. Clasificación de los lenguajes.
1.
Ciclo de vida de un software:
Desde el planteamiento de un problema o tarea hasta que se tiene el correspondiente programa o aplicación informática para su realización por medio de la computadora, instalado en la misma y en el funcionamiento mientras sea de utilidad, se siguen una serie de etapas que en conjunto denominamos ciclo de vida del software. Cada una de las etapas, que tienen por objetivo bien determinado, ha de llevarse a cabo cuando se ha terminado completamente al anterior, es decir, se han de bordar las formas estrictamente secuenciales. 1.1 Etapas del análisis y diseño de programas: Es de destacar que la realización de estas etapas no necesita el uso de la computadora. No obstante, desde hace algún tiempo se utiliza esta como apoyo mediante las denominadas herramientas CASE (Computer Aided Software Engineering). . Análisis: Consiste en el estudio detallado del problema con el fin de obtener una serie de documentos (especificaciones) en los que quede totalmente definido el proceso de la automatización. Consta principalmente de:
_Análisis previo _Análisis funcional _Análisis orgánico .Programación: Consiste el la realización de una solución o algoritmo del problema planteado. Esta solución se diseña una notación intermedia (pseudocodigo) o bien mediante alguna de las notaciones graficas como los ordinogramas, sin tener en cuenta necesariamente el lenguaje de programación que se vaya a utilizar en la siguiente etapa. En esta etapa es donde tiene cabida fundamentalmente la actividad del programador y la utilización de técnicas adecuadas de diseño como la programación estructurada y el diseño modular. .Codificación: Escrita en un lenguaje de programación de alto nivel de los algoritmos obtenidos en la etapa anterior. Se emplean para ello las denominadas hojas de codificación en caso de usar formato de lenguaje rígido.
1.1 Etapas de la implantación y exportación . Edición: En esta fase se trascribe el lenguaje a la computadora, grabándose el mismo en la memoria auxiliar grabado por un editor de programas o procesador de textos. .Compilación: Consiste el obtener el programa objeto, codificado en lenguaje maquina, a partir del lenguaje fuente. Esta tarea se realiza de forma automática mediante el copilador de lenguaje, el cual además de efectuar la traducción, incluye un análisis sintáctico del programa detectando posibles escrituras y posibilitando la corrección de los mismos. .Enlace (Linkage): En esta fase se incluyen determinadas rutinas de la librería del lenguajes que sean necesarias en el programa, y si la aplicación consta de varios programas o módulos se enlazan todos ellos, obteniéndose lo que denominamos programa ejecutable.
2.
Estructura de un programa
En general, un programa consiste en una secuencia de instrucciones que ha de procesar la computadora con el objetivo de obtener unos resultados o datos de salida a partir de unos datos iniciales o datos de entrada. . 2.1 Entradas de datos: Esta forma por todas las instrucciones que toman los datos objeto del programa desde un dispositivo externo (unidad de entrada) depositándolos en la memoria central de la computadora, incluyendo la depuración o validación de los mismos. 2.2 Proceso: Conjunto de instrucciones que resuelve el problema a partir de los datos que han sido introducidos, dejando el resultado en la memoria central. El dispositivo físico encargado de llevar a cabo esta tarea es la unidad central del proceso. 2.3 Salida de resultados: La constituyen las instrucciones que hace que los datos resultantes del proceso sean proporcionados al exterior por medio de algún dispositivo (unidad de salida). 3.
Lenguajes de la programación El desarrollo de la capacidades de hardware ha experimentado un auge desmesurado en los últimos años, pero el aprovechamiento de estas posibilidades no es optimo si no se dispone del software adecuado.
Un lenguaje de programación es una notación para escribir programas, a través de los cuales podemos comunicarnos con el hardware y dar así las órdenes adecuadas para la realización de un determinado proceso. 4. Clasificación de los lenguajes. Una primera clasificación, atendiendo a su proximidad al lenguaje de la maquina o al lenguaje de las personas(lenguaje natural), establece los tres siguientes grupos: -Lenguajes de bajo nivel (maquina) -Lenguajes de intermedios (ensambladores) -Lenguajes de altos nivel (evoluciandos) -Lenguajes de bajo nivel (maquina): El lenguaje maquina es el único que entiende directamente la computadora, utiliza el alfabeto binario, que consta de los dos únicos símbolo 0 y 1. -Lenguajes de intermedios (ensambladores) El lenguaje ensamblador es el primer intento de sustituir el lenguaje maquina por otro mas similar a los utilizados por las personas. -Lenguajes de altos nivel (evoluciandos) Los lenguajes de alto nivel, también denominados lenguajes evoluciandos, surgen con posterioridad a los anteriores con los siguientes objetivos de lograr la independencia de la maquina.
UNIDAD IV 1. 2. 3. 4. 5.
Archivos y registros. Características de los archivos. Clasificación de los archivos. base de datos Modelos de base de datos.
1. Archivos y registros. Un archivo o fichero es una estructura de datos que reside en memoria secundaria, consistente en un conjunto de informaciones estructuradas en unidades de acceso denominados registros, todos del mismo tipo y en numero indeterminado. Un registro lógico, es cada una de los componentes del archivo, conteniendo el conjunto de informaciones que se acceden y se tratan de manera unitaria. El registró esta constituido por uno o mas elementos denominados campos, que pueden ser de diferentes tipos y que a su vez pueden estar compuestos por subcampos. 2. Características de los Archivos. Las principales características que diferencian esta estructura de datos de las restantes son las siguientes: -Residencias en soporte de información externos. Como discos y medios de almacenanamiento. -Independencia respecto de los programas. Significa que la vida del archivo no esta limitada por la vida del programa que lo creo.
-Permanencia de las informaciones almacenas. 3. Clasificación de los Archivos. Los archivos se clasifican según la utilización que se hace de ellos en tres grupos: -Archivos Permanente: Contiene información que varias poco a lo largo del tiempo. -Archivos de Movimimiento: contiene las información que se registran diariamente y actualiza el archivo maestro. -Archivo de Trabajo: son informaciones que tiene vida limitada, es un archivo temporal. -Archivo Maestro: son informaciones permanentes y son actualizado a través de los archivos de movimimiento. 4. Organización de los archivos. - secuencial. - Directa o Aleatoria. - Secuencial o Indexada.
5. Base de datos. Podemos definir una base de datos como un conjunto integrado de datos interrelacionados, junto con una serie de aplicaciones para su manejo, accesibles simultáneamente por diferentes usuarios y programas. 6. -
Modelo de base de datos.
Modelo Jerárquico: utiliza una estructura de árbol para establecer del tipo de uno a muchos. Modelo en red: utiliza la estructura de red o grafo. Modelo relacional: se basa en el algebra relacional. UNIDAD V
1. 2. 3. 4. 5.
Introducción. Definición de un sistema Operativo. Evolución de los sistemas operativos. Esquema General de un sistema operativo. Programa de control, clasificación.
1. Introduccion. El sistema operativo casi siempre aparece como una figura oscura dentro de la computadora, algo que todo el mundo sabe que existe pero que pocos sabrían decir qué hace. 2. Definición de un Sistema. Un sistema operativo es un programa que permite utilizar la computadora fácilmente y que controla los dispositivos que están conectados a ésta. Esta es quizás la explicación más sencilla que se puede encontrar de un sistema operativo, sobre todo si se piensa que éste es el supervisor de la máquina y el que facilita el uso de la computadora. Tiene dos funciones esenciales completamente distintas: a) Simplificar el manejo de la computadora Si no existiera el sistema operativo, entre la computadora con sus dispositivos (monitor, impresora, disquetera, disco duro, etc.) y el usuario, ¿qué existiría?, la
respuesta es simple, nada. Entonces, operaciones tan habituales como leer información de un disco serían muy complicadas porque se deberían controlar acciones como el encendido del motor, la lectura del disco, etc. Sería como si al utilizar una lavadora, se tuviera que indicar que ponga a girar el tambor, que absorba el jabón, que expulse el agua, que centrifugue, etc. Todas estas operaciones son de una extrema complejidad y cada dispositivo tiene unas características distintas, con lo que no es admisible que para leer un simple fichero se necesite conocer a fondo el uso de la disquetera. En realidad, lo que el programador necesita es una abstracción simple y de alto nivel que le permita usar, de una manera sencilla, la disquetera, ocultando los detalles físicos. Es lo mismo que para el usuario de una lavadora, la persona quiere que dando al botón, el tambor gire, que lave, que centrifugue, etc., y no preocuparse de más. Por ejemplo, detalles como el tipo de grabación magnética empleada o el estado de giro del motor en cada momento no deben aparecer al programador o al usuario que trabaja con la computadora. El programa encargado de ocultar los detalles de las tareas del hardware al programador y presentar un mundo más sencillo es el sistema operativo. De la misma forma que el sistema operativo oculta al programador los detalles desagradables del hardware del disco y presenta una interfaz más simple en forma de ficheros, también enmascara un montón de aspectos engorrosos referentes a interrupciones, temporizadores, gestión de la memoria y demás peculiaridades del hardware. En cada uno de estos casos, la cara que se presenta es más sencilla y fácil de usar que el hardware subyacente. Desde esta perspectiva, la función del sistema operativo es ofrecer facilidades para manejar la computadora y los dispositivos conectados a él. b) Administrar los recursos de la computadora Una computadora consta de procesadores, memorias, discos, pantallas, CD-ROM’s, impresoras y muchos otros dispositivos. Desde la perspectiva de estos elementos, el sistema operativo cumple la función de asignar, de forma adecuada, los procesadores, memorias y dispositivos de E/S a los diversos programas que compiten por ellos. Imagínese qué ocurriría si tres programas que se ejecutasen en la misma computadora intentaran imprimir simultáneamente sus datos de salida en la misma impresora. El resultado podría contener unas pocas líneas del programa 1, seguidas de unas cuantas del programas 2, luego algunas líneas del programa 3, y así sucesivamente. En resumen, un batiburrillo horrible. El sistema operativo es el que pone orden en la situación controlando que el resultado de la impresión de los tres programas sea el correcto. En resumen, desde esta perspectiva el sistema operativo administra los recursos de la computadora: lleva la cuenta de quién está empleando los recursos, con el fin de distribuirlos, contabiliza su utilización y decide la concesión a diferentes programas o usuarios en caso de conflicto. 3. Evolucion de los sistema Operativo. La evolución de los sistema operativos ha sido una consecuencia de los avances producidos en el hardware de las computadoras, desde la primeras que se construyeron. - EL PRIMER NIVEL: Constituido por los sistemas operativos básicos, que surgieron en los años cincuenta con las primeras computadoras, donde todo el trabajo consistía en controlar y secuenciar la ejecución de los programas y sus datos, que en aquella época estaban sustentados en tarjetas perforadas.
-
ELSEGUNDO NIVEL: estuvo disponible en la década de los sesenta y sus ayuda a la programación y a la gestión de los trabajos fue mas decisiva, proporcionando nuevos métodos de trabajo con el fin de aumentar el rendimiento de utilización del procesador. EL TERCER NIVEL: apareció en la década de lo setenta. Para manejar aún mas el rendimiento en los sistemas información se utiliza el concepto de multiprogramación. Consiste en la ejecución, en un mismo procesador, de varios programas a la vez. EL CUARTO NIVEL: es el constituido por las ultimas innovaciones en los sistemas operativos aparecidas todas ellas a partir de décadas de los ochenta. Existen sistemas operativos que controlan lo que se denomina proceso distribuido.
4. Esquema General de un sistema operativo. Un sistema operativo, en general esta compuesto por un conjunto de programas que, según la función que realizan, se pueden clasificar en los siguientes.
Programa de control Sistema Operativos
Gestión del procesador Gestión de Memoria Gestión de Entrada Salida Traductores
Programas De procesos Programa de Servicios 5. Programa de control. Los sistema de control constituyen las parte del sistema operativo dedicada a coordinar el funcionamiento de todos lo recursos y elementos de la computadoras, es decir el procesador, la memoria, las operaciones de entrada-salida, la información y en definitiva todo el entorno del sistema incluidos los periféricos. Los programas de control esta específicamente desarrollados para que puedan ayudar con éxito a la computadora, sea cual fuere la modalidad en que trabaje, mono programación, multiprogramación, proceso distribuidos etc. 1. Programas de proceso. Los Programas de procesos están enfocados preferentemente para ayudar al programador en la puesta a punto de los programas, llegando incluso a proporcionarle pseudoprogramas estándares semiescritos, que completados con unas pocas instrucciones mas quedan perfectamente listos para su ejecución. Programas traductores. Los programas traductores son meta programas que toman como entrada un programa escrito en lenguaje simbólico alejado de la maquina denominado programa fuente. Proceso de compilación Por ser los compiladores el tipo de traductor mas utilizado en la actualidad, desarrollamos el proceso de compilación, que consiste en la traducción de un programa fuente escrito en lenguaje de alto nivel en su correspondiente programa objeto escrito en lenguaje maquina, dejándolo listo para la ejecución con poca o ninguna preparación adicional. Estructura general de un compilador Un compilador, además de traducir, realiza una serie de funciones que en su mayoría están enfocadas a la detección de errores en la escritura del programa fuente. Por lo general.
UNIDAD VI 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Introduccion Concepto y definiciones Modos de transmision Medios de transmision Redes de transmision de datos Tipos de redes, topologia. 1. Introduccion
Durante la presente década, tanto las computadoras como las redes de datos han generado en nuestra sociedad un impacto cuyas consecuencias ya se han empezado a notar. Lo que antes era un patrimonio de auténticos «gurús» o «sabios» de la tecla, hoy puede ser utilizado por infinidad de personas, independientemente de sus conocimientos en informática y telecomunicaciones. Gracias a estas dos ciencias, los usuarios de cualquier clase y condición acuden a las redes para atender sus necesidades privadas o comerciales, y esta tendencia se acentúa a medida que se va descubriendo la potencia y la facilidad de uso ofrecida por las correspondientes herramientas asociadas. Hoy en día es impensable que los profesionales y las correspondientes organizaciones no mantengan entre sí ningún tipo de comunicación, sobre todo, en áreas con objetivos y compromisos comunes. Salvo en situaciones extraordinarias, el trabajar aisladamente, sin intercambio de información con grupos homólogos, obliga a avanzar más lentamente y algunas veces a redescubrir lo descubierto anteriormente por otros. .
2. Concepto y definiciones Se denomina teleinformática a telemática a la técnica que trata la comunicación de datos y realización de procesos entre equipos informáticos distantes. Al conjunto de equipos, medios de comunicación y software utilizados para la realización de una determinada aplicación teleinformática se le denomina sistema teleinformática. Un Sistema teleinformática básico consta de un terminal remoto desde el cual se envían los datos a una computadora central o host, a través de una línea telefónica para su proceso y posterior recepción de resultado. 3.
Modos de transmisión.
Señales En la comunicación entre computadoras, suelen usarse multitud de medios, desde un cable de cobre, en su forma más simple, hasta fibra óptica o el aire. Pero en cualesquiera de estos casos son las ondas electromagnéticas las que viajan en el medio elegido. En el caso del cable, son las modificaciones de la corriente eléctrica las que son utilizadas en la transmisión; en cambio, la luz, que es otra forma de onda electromagnética, es trasmitida utilizando fibra óptica, y ondas de radio o microondas comparten el aire como medio común de transmisión. Una señal de duración T, finita, puede manejarse suponiendo que se repite periódicamente, es decir, el intervalo de T a 2 T es el mismo que de 0 a T, etc. Esta posibilidad de «sustituir» una señal periódica, en general infinita, por una expresión finita facilita el manejo real de la señal, ya que permitirá controlar únicamente la parte de la señal que aporta información. Las señales eléctricas y los equipos que las generan y procesan se dividen en dos grandes grupos: — Analógicos. — Digitales. Estos son términos extensos que se aplican, de hecho, a diferentes conceptos y que por esto mismo conducen a confusiones. Cuando se habla de analógico/digital es necesario precisar a qué se refiere el término: a datos, señales o bien transmisión. Los datos son las partes en las que se descompone la información, para lograr comunicarla. Estos pueden ser analógicos o digitales.
Información/datos analógicos son aquellos que toman valores continuos, es decir, no presentan saltos. Entre los ejemplos más clásicos de datos analógicos están el sonido y la imagen, otros podrían ser la temperatura o la presión. Cuando se dice que son continuos se indica que su variación es progresiva. Por ejemplo, la temperatura no varía de 36 a 37 grados, sino que la transición la realiza tomando todos los valores posibles entre ambos. Si existiera un termómetro perfecto sería posible observar esto. En cambio, la información/datos digitales presentan variaciones discretas. Los caracteres de la escritura son datos digitales y, evidentemente, entre carácter y carácter existe una variación o salto discreto. Hasta este momento no se ha nombrado ningún aspecto relativo a las comunicaciones, es decir, el carácter digital/analógico caracteriza la información independientemente de las comunicaciones. Se consideran señales analógicas aquellas que están representadas por funciones matemáticas que pueden tomar un número infinito de valores en cualquier intervalo de tiempo, es decir, que en un instante cualquiera, sus magnitudes pueden tomar un valor cualquiera, sólo limitado por la potencia máxima que se puede transmitir. Ejemplos típicos son las señales denominadas sinusoidales, en las que el valor de la señal es función del seno del instante de tiempo. En cambio, se denominan señales digitales a aquellas que están representadas por funciones matemáticas que pueden tomar un número finito de valores en cualquier intervalo de tiempo, es decir, sólo toma valores discretos. Las computadoras utilizan un sistema digital de representación de la información denominado binario, ya que ésta es representada como un código formado por elementos con sólo dos valores posibles. Esto se realiza físicamente mediante dos niveles de voltaje. Los sistemas de transmisión de datos son sistemas de transmisión de naturaleza digital (señales digitales) que hacen posible el manejo remoto de las computadoras y el trabajo de éstas en tiempo real, tiempo compartido, acceso a bancos o bases de datos, etc. . La información digital puede codificarse mediante una señal digital o analógica y lo mismo sucede con la información analógica. Son términos diferentes, aunque relacionados entre sí. El motivo de codificar de una forma u otra responde a necesidades de tipo tecnológico o bien práctico. Por ejemplo, el sonido hace unos años se codificaba de manera analógica en los discos de vinilo y en cintas magnéticas de ferrita; en cambio ahora, sofisticados sistemas electrónicos permiten codificar digitalmente sobre CD’s y también sobre cintas magnéticas. En el caso de las señales analógicas existen diferentes magnitudes capaces de ser utilizadas para la transmisión de información. A veces se hace uso de varias magnitudes simultáneamente. Según sea la variación de la magnitud elegida (discreta/continua) se tendrá señal digital/analógica. Se puede definir una señal analógica como la variación continua de los parámetros amplitud, frecuencia y fase, que sirven para transportar los datos a través de los medios de propagación (cable, aire, etc.). Los parámetros principales que definen una señal analógica son: Amplitud. Es el valor máximo de la señal respecto al origen. Viene determinado por la cantidad de carga eléctrica insertada en el cable. Período. Es el intervalo de tiempo mínimo en el que la señal se repite, es decir, es el tiempo de duración de un ciclo. Se mide en segundos. Frecuencia. Es el número de oscilaciones completas de la onda durante cierto período de tiempo. Es la inversa del período de oscilación de la señal. Se mide en Hertzios (Hz).
Fase. Indica el punto que ha alcanzado la señal en su ciclo. Es el desplazamiento en grado que habría que realizar sobre el eje de abcisas para que la función coincida con las funciones seno o coseno estándar. La señal digital se puede originar mediante el cambio discreto de las mismas magnitudes que caracterizan la señal analógica. Una señal eléctrica que presenta saltos de voltaje entre 0 y 5 voltios es una señal digital, si los saltos son entre frecuencias de 0 y 50 Hz también se origina una señal digital, etc. Los términos digital y analógico se aplican, además, al tipo de transmisión y caracterizan el modo en el que las señales serán codificadas en el medio. En principio puede parecer redundante el caracterizar el tipo de transmisión cuando éste está íntimamente relacionado con el tipo de señal, pero resulta necesario hacerlo, ya que en algunos casos una señal analógica debe transformarse para ser transmitida digitalmente. El caso contrario es también posible, ya que, actualmente es habitual, voz e imagen, que son datos analógicos, sean codificados mediante señales digitales y transmitidos sobre líneas telefónicas mediante transmisión analógica. Como se ve existen sutilezas y la situación sigue siendo algo confusa. Ningún medio puede efectuar la transmisión de señales sin dejar de perder potencia durante la realización de dicho proceso. Es decir, los medios de transmisión degradan los armónicos, esto es, las componentes deforman la señal y que constituyen la parte de la señal que se maneja y que representa la información, de tal manera que en condiciones extremas no podría recuperarse la señal original. En general, las amplitudes de los armónicos se transmiten sin degradación en una escala de frecuencias que va desde 0 hasta una frecuencia límite, observándose que todas las frecuencias que caen por arriba de esa frecuencia de corte son fuertemente atenuadas. En algunos casos, ésta es una propiedad física del medio de transmisión, en tanto que en otros este efecto se introduce intencionadamente en el circuito mediante un filtro cuyo objeto consiste en limitar el ancho de banda que se encuentra disponible para cada usuario. Ancho de Banda Se denomina ancho de banda de un canal a la banda de frecuencias que se pueden transmitir por esa línea de comunicaciones. El ancho de banda es un componente muy importante en las comunicaciones de datos, ya que la capacidad de dicho canal depende de este parámetro. Por ejemplo, el ancho de banda de un canal telefónico se encuentra entre 300 y 3.400 Hz. Si se intenta enviar señales inferiores o superiores a los valores anteriores no se obtendría resultado alguno. Del mismo modo, la capacidad de un canal depende directamente del ancho de banda del mismo. Es necesario saber, además, que para lograr un mayor rendimiento de la transmisión deben enviarse señales con la mayor frecuencia posible. . Velocidad de Transmisión / Velocidad de Modulación La velocidad de transmisión es la cantidad de información que se puede enviar por un canal por unidad de tiempo; ésta cantidad puede variar mucho según la técnica que se utilice para enviar los datos. Según el tipo de señal elegido y la magnitud que se maneja en la representación de la información existirán determinadas variaciones de la señal (que se detecta por la variación de la magnitud) que indiquen datos. Imaginando que se está enviando información mediante dos niveles de amplitud de voltaje o de intensidad de corriente eléctrica, el nivel A y el nivel B, que se corresponde, respectivamente, con 1 y 0, de esta forma cada período de tiempo T se envía una señal 0 ó 1.
Esto permitirá representar datos utilizando un código binario, en el que se identifican los caracteres del alfabeto (y otros de control) mediante combinaciones de unos y ceros (1 y 0). Es posible hacer que esta señal no tenga sólo dos niveles de amplitud, sino más, por ejemplo ocho niveles, y asociando a cada nivel un código se consigue enviar más información en el mismo período T o la misma que antes pero en menor tiempo. Velocidad de modulación. La velocidad de generación de estados diferentes de la señal, que se denomina velocidad de modulación, Vm, es el número de cambios que sufre la señal por unidad de tiempo, y se mide en baudios. Vm = 1 / T (baudios) Velocidad de transmisión. La velocidad de transmisión de la información será el número de bits transmitidos por segundo, y se mide en bits por segundo (bps). La velocidad de transmisión se obtiene fácilmente multiplicando el número de bits transmitidos por cada cambio de estado de la señal (velocidad de modulación) por el número de cambios que experimenta la señal cada segundo: Vt = MVm = (1 / T) log N (bps) Ambas velocidades coinciden cuando el número de niveles que toma la señal es igual a dos. Lo interesante de esta técnica de niveles es que permite el envío de gran cantidad de datos, incluso utilizando canales que soportan una velocidad de modulación baja.
Transmisión de Datos en Paralelo y Serie Los bits que representan información codificada, así como eventuales señales de control, pueden transmitirse o bien secuencialmente (serie), o agrupados en palabras (paralelo). Los motivos que determinan el uso de una u otra forma de transmisión, claramente responden a las necesidades de velocidad y rendimiento económico. En cualquier tipo de comunicación
es deseable la mayor velocidad posible y el menor coste. Las características de cada tipo de transmisión son: — Transmisión de datos en serie. Los datos son transferidos bit a bit utilizando un único canal. Es la forma normal de transmitir datos a larga distancia, ya que la instalación de tantas líneas de comunicación como bits tiene una palabra, a lo largo de un país, sería un coste inabordable. Las computadoras internamente manejan la información agrupadas en palabras, conjuntos de bits, y deben realizar una conversión para serializar la información. Esto es realizado por circuitos integrados de uso específico y doble, ya que son capaces de convertir en una secuencia lineal, una palabra y a la vez convertir en palabra, los bits que van obteniendo uno a uno de una línea de comunicación serie. — Transmisión de datos en paralelo. Se transmiten simultáneamente todos los bits de un carácter o de una palabra de máquina, lo que implica tantos canales de comunicación como bits contenga el elemento base. Se usa básicamente para transmisiones en distancias muy cortas. La ventaja obtenida es el aumento de velocidad de transmisión y el ahorro de tiempo, ya que no es necesario transformar la información que internamente maneja la computadora. Habitualmente éste es el tipo de transmisión con el que se comunican las computadoras con los dispositivos periféricos que manejan, tales como impresoras, pantallas, etc
Sincronismo La comunicación de datos consiste en un diálogo interactivo entre computadoras y terminales o entre computadoras. Para emprender el diálogo se necesita algo más que un canal de comunicaciones, hace falta que el receptor sepa que en un instante determinado en el circuito está presente el primer carácter del mensaje, en otro instante el segundo, y así sucesivamente, y hace falta que el receptor sepa que en un instante determinado llega el último carácter del mensaje y no siga esperando más. Se entiende por sincronismo el mecanismo por el cual el emisor y el receptor establecen una base de tiempos común que permita reconocer los datos en los instantes adecuados. La sincronización entre transmisor y receptor debe hacerse a tres niveles: — Sincronismo de bit. Para determinar en qué instante comienza y termina cada bit. Cualquier transmisión entre computadoras, independientemente del tipo que sean, consiste en el intercambio de datos en forma binaria o digital, aun cuando la información sufra algún proceso de transformación de digital a analógica. La unidad elemental de información binaria
es el bit, de ahí la necesidad de reconocer la información bit a bit en la señal utilizada en la comunicación. — Sincronismo de carácter. Determina qué conjunto de n bits corresponde a cada carácter. Los bit son a los caracteres de comunicación lo que las letras a las palabras. Además de reconocer bit a bit individualmente, es necesario una delimitación de los caracteres dentro de la comunicación, ya que no es lo mismo «a la« que «ala«. — Sincronismo de bloque o mensaje. Define el conjunto de caracteres que constituyen una unidad de base en la comunicación para, por ejemplo, tratamiento de errores, etc. Existen determinadas técnicas de comunicación en las que se maneja una unidad superior de información. Esta unidad es conocida como trama, y facilita el uso de mecanismos para el control de la comunicación, dotándola de una robustez de la que no dispone en otros casos. .
Transmisión Síncrona / Transmisión Asíncrona En general, los diferentes tipos de sincronización pueden conseguirse de dos maneras diferentes. En una de ellas se limita el tamaño de la unidad de información a un carácter, 8 bits, de forma que la computadora receptora puede realizar una resincronización de bit al comienzo de cada carácter. A este tipo de transmisión se le denomina transmisión asíncrona. En cambio, en el otro caso se maneja como unidad de información el bloque o trama y maneja mecanismos más complejos para realizar el sincronismo. Este último modo de transmisión se le denomina transmisión síncrona. — Transmisión asíncrona o START/STOP. Los dos extremos tienen relojes independientes de la misma frecuencia nominal. De esta forma se realiza el sincronismo de bit. La información se transmite carácter a carácter, precedidos de un bit a «0» o bit de START y terminados por, al menos, un bit a «1» denominado de STOP (pueden ser también 1,5 ó 2 bits STOP). Esta es la forma de establecer el sincronismo de carácter. Entre dos caracteres consecutivos puede mediar cualquier separación, permaneciendo todo el tiempo la línea en estado «1». El sincronismo de bit se consigue arrancando el reloj de recepción cuando se detecta el bit de START. Debido a que el reloj se inicializa para cada carácter, las posibles derivas de frecuencia respecto al reloj emisor tienen poca importancia. El sincronismo de carácter está implícito en el propio método de transmisión, ya que se produce carácter a carácter. La transmisión asíncrona es un método poco eficiente, ya que para cada carácter (5 a 8 bits según el código) son necesarios 2 ó 3 bits de control, por lo que, en el mejor caso, la eficiencia es de un 80%. La transmisión asíncrona es de uso generalizado para velocidades inferiores a 1.200 bits/s. .
— Transmisión síncrona. El receptor utiliza el mismo reloj que el emisor, consiguiendo, por tanto, un sincronismo de bit perfecto. Esto implica que, además de los datos, el emisor envíe la señal de reloj, lo que se puede hacer de dos maneras: por una línea independiente o de forma implícita en los datos. Utilizando técnicas de codificación con inclusión de reloj. El primer caso se utiliza solamente en interfaces de corta distancia como, por ejemplo, la unión terminal-módem, que se verá más adelante. El segundo, de aplicación más general, implica que la señal en línea tenga un número suficiente de cambios para que el receptor, a partir de ella, sea capaz de regenerar el reloj de emisión. El hecho de que en transmisión síncrona el receptor utilice el mismo reloj del emisor, garantiza la reconstrucción del tren de bits, pero no permite distinguir dónde empieza un carácter o bloque de información. Para conseguir el sincronismo de carácter y/o bloque se utilizan combinaciones de bits que no puedan ser simuladas por los datos enviados, de modo que el receptor, cuando las detecta, sabe que, a partir de ahí, cada n bits consecutivos forman un carácter. La transmisión síncrona precisa equipos más complejos que la asíncrona, pero supone un uso más eficiente de la línea y permite mayores velocidades. Se utiliza siempre a partir de 2.400 bits/s y a veces para velocidades de 600 ó 1.200 bits/s. Existen dos alternativas en el uso de comunicación síncrona: — Transmisión orientada a carácter. En ésta el bloque o trama es tratada como una secuencia de caracteres. Para realizar el sincronismo de trama se utilizan una serie de caracteres y, en general, toda la información de control se realiza haciendo uso de determinados caracteres. — Transmisión orientada a bit. En este otro caso, el bloque no contiene subunidades de información, sino que es manejado como una secuencia de bits. Tanto el sincronismo de trama como otros elementos de control se realizan mediante patrones de bits y no de carácter.
4.
Medios de transmisión.
El éxito de la transmisión de datos depende principalmente de dos factores: la calidad de la señal y las características del medio de transmisión. El objetivo de este punto es proporcionar una visión de cuáles son los medios de transmisión más extendidos y qué características presentan dichos medios. Hay que tener en cuenta que las características del medio de transmisión determinan en gran medida cómo se transmiten los datos, de forma que dependiendo de dicho medio la señal se deteriorará más o menos rápida y habrá que amplificarla (transmisión analógica) o repetirla (transmisión digital) cada cierta distancia. Atendiendo a las características físicas de los medios de transmisión se puede hacer la siguiente clasificación: 1. Cables de cobre trenzado. 2. Cables coaxiales. 3. Radioenlaces. 4. Fibras ópticas. 5. Microondas vía satélite. 6. Rayos láser. Cables de Cobre Trenzado Es el medio de transmisión más antiguo y todavía el más ampliamente utilizado. También es uno de los más simples, ya que consiste en dos alambres de cobre aislados, en general de un milímetro de espesor, que se encuentran entrelazados entre sí. La forma trenzada del cable se utiliza para reducir las interferencias electromagnéticas con respecto a los pares cercanos que se encuentran a su alrededor (hay que recordar que cuando la corriente eléctrica pasa por dos hilos paralelos genera un campo electromagnético). La principal utilización del par trenzado es el servicio telefónico, donde las distancias son relativamente cortas y las frecuencias de utilización bajas. Generalmente, casi todos los teléfonos están conectados a la oficina de la compañía telefónica a través de un par trenzado. La distancia que las señales pueden recorrer con estos cables, sin necesidad de amplificarlas, es de varios kilómetros; en el caso de la transmisión analógica hay que añadir amplificadores cada 5 ó 6 km, y en el caso de las señales digitales hay que añadir repetidores cada 2 ó 3 km. Cuando hay muchos pares trenzados colocados paralelamente que recorren ciertas distancias, se suelen agrupar y se cubren con una malla protectora formando parte de un mismo cable. En los cables de gran capacidad (muchos pares trenzados agrupados), cada 100 pares forman un subconjunto llamado grupo y el conjunto de los grupos que forman el cable está protegido por una cubierta común de plomo.
Los cables de pares se han venido utilizando tanto en la transmisión analógica (teléfono) como digital, principalmente en aplicaciones de baja velocidad. En la actualidad, su uso en transmisión de datos se ha visto en aumento debido al desarrollo de nuevas técnicas de codificación que permiten la transmisión digital a velocidades medianamente altas (10 Mbps). Aparte de las características ya mencionadas, su adecuado comportamiento y su bajo coste han hecho que sean utilizados ampliamente y es probable que su presencia permanezca por muchos años.
Cables Coaxiales El cable coaxial, al igual que el par trenzado, consiste en dos conductores. La principal diferencia es la disposición de dichos conductores, de manera que en el caso del cable coaxial se pueden abarcar un mayor rango de frecuencias de transmisión. Básicamente el cable coaxial consiste en una malla conductora que recubre a un único hilo de cobre. Entre el hilo de cobre y la malla conductora se debe colocar un aislante, ya que si no fuera así ambos conductores estarían haciendo contacto. Por último, el conjunto está recubierto por un plástico aislante. El resultado es un medio de transmisión con buena inmunidad al ruido y un gran ancho de banda. Existen dos tipos de cable usados comúnmente: — Cable de 50 Ohm, usados para la transmisión digital. — Cable de 75 Ohm, usados para la transmisión analógica. Este tipo de cables proporcionan alrededor de una frecuencia de 300 MHz, debido a que la señal analógica es menos crítica que la digital. Se divide normalmente en una serie de canales, independientes unos de otros. La principal diferencia con el cable de 50 Ohm es que se necesitan amplificadores que refuercen la señal periódicamente. En cuanto a la utilización del cable coaxial hay que destacar su versatilidad, ya que probablemente sea el medio de transmisión que permite una mayor variedad de aplicaciones. Las más importantes son la transmisión telefónica y de televisión a larga distancia, la televisión por cable y las redes de área local. Al igual que el par trenzado, el cable coaxial también se utiliza para transmitir tanto señales digitales como analógicas. La principal ventaja del cable coaxial es que permite mayores frecuencias de transmisión y, por tanto, permite la transmisión de datos a más altas velocidades que el par trenzado. Además, debido a su disposición concéntrica, es mucho menos sensible a interferencias. El cable coaxial permite transmisión de datos a varios cientos de Mbps pero tiene como contrapartida que en transmisiones analógicas es necesario utilizar amplificadores cada pocos kilómetros (cuanto mayor es la frecuencia utilizada menor es la distancia entre los amplificadores), y en el caso de las transmisiones digitales es necesario introducir un repetidor aproximadamente cada kilómetro. Otra utilidad de los cables coaxiales, que todavía no se ha mencionado, es la conexión de dispositivos electrónicos; por ejemplo, el cable que se utiliza para conectar la televisión con el vídeo es un cable coaxial. .
Radioenlaces La comunicación por radio consiste en que los datos que se pretenden enviar se deben insertar en una portadora radioeléctrica (ondas electromagnéticas que se propagan por el espacio sin guía artificial), de manera que se debe superponer la información que se desea transmitir a dicha portadora radioeléctrica. Cuando la información llega a su destino el receptor recoge una parte de la energía radioeléctrica transmitida. Junto a estos elementos básicos, se requieren órganos de acoplamiento entre los equipos y el medio de propagación; estos elementos son las antenas transmisoras y receptoras. Para ver más claro cómo se envían los datos y cómo actúan el emisor y el receptor supóngase el siguiente ejemplo: la onda portadora es analógica (onda sinusoidal) y los datos son también analógicos (onda sinusoidal). El emisor lo que hará al enviar los datos es sumar ambas señales sinusoidales, de forma que se propagará una nueva onda que será la suma de ambas. Cuando la señal llega al receptor éste restará a la onda que llegue la señal portadora consiguiendo así la señal correspondiente a los datos. Como es lógico, el emisor y el receptor conocen la frecuencia de la señal portadora, ya que si no fuera así el receptor no podría obtener los datos a partir de la onda que llega. Los sistemas de radioenlace se pueden clasificar en analógicos o digitales, dependiendo de si la onda portadora es analógica o digital. Por lo general, los radioenlaces funcionan en las bandas del espectro por encima de 1 GHz.
Fibra Óptica
La fibra óptica consiste en un hilo largo, delgado y flexible de vidrio o de otro material transparente (generalmente, materiales plásticos), capaz de conducir en su interior un rayo luminoso (rayo láser). Se consigue con ello un sistema de transmisión unidireccional, que acepta una señal eléctrica, la convierte, la transmite mediante pulsos de luz y la recupera en el destino para volver a convertirla en señal eléctrica. En un cable de fibra óptica se pueden distinguir dos partes con distinto índice de refracción: el núcleo (es macizo y se encuentra en el interior del cilindro de fibra óptica) y el revestimiento (es la parte exterior de la fibra y tiene un índice ligeramente inferior al del núcleo). Los sistemas de fibra óptica disponibles actualmente pueden transmitir del orden de los 1.000 Mbps.
Microondas Vía Satélite La transmisión vía satélite utiliza microondas, de forma que antes de pasar a explicar cómo se realiza dicha transmisión se explicará el fundamento de la transmisión de datos utilizando microondas. Los sistemas de microondas se basan en la utilización de ondas electromagnéticas de frecuencias altas (entre 1 y 2,5 GHz). Se cumple que cuanto mayor es la frecuencia, mayor es el ancho de banda disponible y, por tanto, se podrá utilizar un mayor número de canales al mismo tiempo. El inconveniente de este tipo de sistemas es que la propagación de la señal es de tipo óptico (debido a la longitud de onda tan pequeña que tienen estas señales), lo cual quiere decir que para que se pueda realizar la transmisión entre dos antenas, ambas deben ser visibles, ya que cualquier obstáculo físico haría que la transmisión no fuera posible. Además, fenómenos atmosféricos como la lluvia, niebla o nieve dificultan la propagación de las señales microondas. Debido a esto, las distancias entre la antena emisora y la receptora suelen ser inferiores a 50 km, incluso utilizando antenas parabólicas dicha distancia no supera los 100 km. La utilización de los satélites viene a solucionar en cierta forma el problema que se presentaba en el caso de los sistemas microondas terrestres, ya que los obstáculos naturales pueden ser superados utilizando como estación intermedia un satélite. Debido a esto, la función principal que realizan los satélites es servir como repetidor; en estos casos la frecuencia de la señal puede ser superior a 2,5 GHz, permitiendo por tanto un mayor ancho de banda.
5. Redes de transmision de datos Se engloba bajo el término «datos» la información que manejan las computadoras. Esta información puede aparecer de muy diversas formas: caracteres, números, etc., pero lo que una computadora utiliza realmente son sólo diferencias entre dos voltajes: niveles alto y bajo, es decir, utiliza tecnología digital. Hablando en términos generales, las redes de transmisión de datos proporcionan servicios de intercambio de información y de interconexión de computadoras o máquinas informáticas. Las transferencias de información, entre máquinas informáticas (computadoras y terminales) o comunicaciones de datos, se caracterizan por ser también digitales, no tolerar errores de transmisión y admitir ligeros retardos. En comparación, por ejemplo, con las comunicaciones de voz, se puede observar que éstas son analógicas (utiliza un rango de voltajes muy variado), no admiten retardos y, por el contrario, toleran errores de transmisión. Así, en una comunicación de datos, donde sólo se transmiten bits (niveles altos o bajos de voltaje), el más mínimo problema en la línea produce un cambio en la información, recibiéndose datos erróneos. Sin embargo, en una comunicación telefónica entre dos personas no importan los pequeños ruidos de fondo y es muy importante que llegue casi instantáneamente la voz al otro lado, transmitida en forma de pequeñas variaciones de voltaje. En la actualidad, de forma creciente, las tecnologías desarrolladas para la transmisión de datos se están aplicando a las comunicaciones interpersonales, tales como mensajería electrónica y vídeo, también cada vez más para la voz. Se ha producido una explosión digital que ha afectado a muchos campos de la tecnología, proporcionando alta calidad y fiabilidad. Además, la tecnología digital permite ejercer un mayor control sobre los intercambios de información realizados; esto es más difícil de realizar usando tecnología analógica. Las redes de datos constituyen la solución tecnológica adecuada para interconectar, de forma homogénea, el material informático de las organizaciones, que pueden ir desde pequeños accesorios, como terminales de texto, a grandes computadoras e incluso otras redes.
A continuación se enmarcan los distintos tipos de redes, según su cobertura: — Redes de área local. Cubren el ámbito de recintos privados, redes de un tamaño no superior a 10 km, es decir, redes que interconectan el equipo informático de un edificio, un campus universitario, una fábrica, etc. Se ha desarrollado una tecnología específica y utilizan medios de transmisión privados (de la misma organización), de forma que no tienen por qué mantener compatibilidad con las normas impuestas para redes públicas. Así se consiguen velocidades de transmisión superiores a las que se logran utilizando las normas oficiales a costa de ver restringido su uso. — Redes de área metropolitana. Utilizan la tecnología de las redes de área local, pero su rango de cobertura se extiende al ámbito de una ciudad (100 km). Esta ampliación del espacio se logra utilizando materiales de mayor calidad, como fibra óptica y protocolos especiales, para poder mantener una alta velocidad de transmisión. — Redes de área extendida. Interconectan terminales y computadoras dispersas, siendo necesario utilizar medios de transmisión públicos. Su ámbito de cobertura se extiende a un país, un continente, etc. Algunas tienen cobertura mundial. Las velocidades de transmisión se ven drásticamente restringidas a lo que las normas impuestas por organismos oficiales marcan.
6. Topología
El tercer aspecto determinante de una red es su topología o, lo que es lo mismo, cómo están interconectados entre sí las computadoras que conforman la red de área local. De una forma más rigurosa, se define topología de una red a la forma en la que se distribuyen las estaciones de trabajo y las conexiones a la red. Para cada red de área local se deben definir dos tipos de topologías: la topología lógica y la topología física. Aunque en un primer momento pudiera parecer difícil distinguir un tipo de topología del otro, con el término físico identificamos la disposición de las conexiones físicas a la red, esto es, los criterios que se siguen para conformar la estructura de la red, mientras que con el término lógico se pretende resaltar el comportamiento que tendrán las estaciones al comunicarse. Se desglosará a continuación cada una de ellas: Topología física. Las estaciones de trabajo de una red se comunican entre sí mediante una conexión física, y el objeto de la topología es buscar la forma más económica y eficaz de conectarlas para, al mismo tiempo, facilitar la fiabilidad del sistema, evitar los tiempos de espera en la transmisión de los datos, permitir de manera eficiente el aumento de estaciones dentro de la red, etc. Las distintas opciones a la hora de determinar la topología son: - Topología física en estrella. Esta es una de las primera estructuras que se utilizaron; en ella, todas las estaciones están conectadas a un dispositivo central, una computadora o elemento intercomunicador. - Topología física en bus. En esta estructura de red, todas las estaciones de trabajo comparten el medio de transmisión, toda la información es transmitida por él y todas y cada una de las estaciones la reciben. Cada estación recogerá únicamente la información que tenga su dirección. - Topología física en anillo. Todas las estaciones están conectadas entre sí formando un anillo, de modo que cada estación tiene conexión directa a otras dos. Los datos viajan por el anillo de estación en estación, de manera que cualquier información pasa por todas las estaciones hasta llegar al destino, donde se recibe. Cada estación se queda con la información que va dirigida a ella y retransmite al nodo siguiente los mensajes que tienen otra dirección. - Topología física en árbol. Es la generalización de la topología física en bus en la que el medio de transmisión se ramifica en buses laterales. Bus
anillo
estrella
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UNIDAD VII Introduccion organización de los servicios informaticos Centro de proceso de datos. Sistema informaticos. Personal informatico.
1. Introduccion organización de los servicios informaticos De una buena organización depende la consecución de los objetivos fijado en una empresa, asegurando el óptimo aprovechamiento de los recursos disponibles 2. Centro de proceso de datos Un centro de proceso de datos (CPD) es el conjunto de recursos físicos, lógicos y humanos necesario para la organización, realización y control de las actividades informática de una empresa. FUNCIONES DE UN CENTRO DE PROCESO DE DATOS Dentro de una empresa, el CENTRO DE PROCESO DE DATOS cumple diversa funciones que justifican los puesto de trabajo establecidos que existen en el. Esta funciones son los siguientes: . Desarrollo de sistema informático. . Explotación de sistema o aplicaciones . Soporte técnico a usuarios. . Gestión y administración del propio centro de proceso de datos. LOCALIZACION DEL CENTRO DE PROCESO DE DATOS. La ubicación física e instalación de un centro de proceso de datos en una empresa depende de muchos factores entre los que podemos citar: El tamaño de la empresa, el servicio que se pretende obtener, las disponibilidades de espacio físico existente o proyectado, etc. Generalmente, la instalación física de un CENTRO DE PROCESO DE DATOS exige tener en cuenta los siguientes puntos: LOCAL FISICO: donde se analizara el espacio disponible, el acceso de equipo y personal, instalación de suministro eléctrico, acondicionamiento técnico y elemento de seguridad disponibles. ESPACIO Y MOVILIDAD: característica de sala, altura, anchura, posición de las columnas, posibilidad de movilidad de los equipos, suelo móvil, o falso suelo, etc. ILUMINACION: el sistema de iluminación debe ser apropiado para evitar reflejos en la pantalla, falta de luz en determinado puntos y se evitara la incidencia directa del sol sobre los equipos. TRATAMIENTO ACUSTICO: los equipos ruidoso como la impresora con impacto, equipo de aire acondicionado o equipos sujetos a una gran vibración, debe estar en zona donde tanto el ruido, como la vibración se encuentre amortiguados. SEGURIDAD FISICA DEL LOCAL: se estudiara el sistema contra incendio, teniendo en cuenta que los materiales sean incombustibles.(pintura de las paredes, suelo, techo, mesas, estantería, etc). SUMINISTRO ELECTRICO: el suministro eléctrico a un centro de proceso de datos, y en particular la alimentación de los equipos, debe hacerse con unas condiciones especiales, como la utilización de una línea telefónica independiente del resto de la instalación para evitar interferencia. DEPENDIENTE DE LA DIRECCION DE LA EMPRESA En esta ubicación, el centro de proceso de datos es gestionado directamente por la dirección y a través de esta presta servicio a los diferentes departamentos. UBICACIÓN INDEPENDEINTE. En este caso el centro de proceso de datos se constituye en un departamento mas de la empresa, cuyo objetivo es prestar su servicio al resto de departamentos. UBICACIÓN DESCENTRALIZADA O DISTRIBUIDA.
Debido a la gran aceptación que ha tenido recientemente lo que se denomina proceso distribuido, al gran desarrollo de la microinformática y, por ultimo al grado de conectabilidad actual de los equipos, aparecen muchas empresas una ubicación donde no existe centro de proceso de datos como tal, si no que esta constituido por diferentes sección asignadas a cada uno de los diferentes departamentos, según sus propias necesidades. ORGANIZACIÓN DE UN CENTRO DE PROCESO DE DATOS. No existe un modelo único de organización de un centro de proceso de datos. Esto se estructura de muy diversas maneras, según su tamaño, su ubicación funcional y el tipo de aplicaciones o trabajos que desarrolle. La organización mas usual que podemos encontrar en un centro de proceso de datos desde el punto de vista funcional representada Hacer grafico 3. Sistema informatico. El termino sistema se aplica generalmente al conjunto de acciones, personas y procedimientos relacionados con el desempeño de una tarea. De manera similar, un sistema o aplicación informática es el conjunto de personas, maquinas y procedimientos que se utilizan para llevar a cabo una tarea informática o de proceso de datos. CICLO DE VIDA DE UN SISTEMA INFORMATICO. Es el conjunto de fases que ocurren desde que se plantea un determinado problema a informatizar, hasta que este sistema deja de tener utilidad. En general el ciclo de vida de un sistema informático se compone de las siguientes fases según el método clásico: FASES DE ANALISIS _Análisis previo _ Análisis funcional _ Análisis orgánico _ Programación FASE DE INSTALACION Y EXPLOTACION _ Prueba del sistema _ Implantación _ Explotación _ Mantenimiento 4. Personal Informatico En un centro de proceso de datos existen diversos puestos de trabajo para las distintas areas y funciones que se realizan en el mismo. _ Director de informático _Jefe del área de desarrollo _Jefe del área de exploración _Jefe de proyectos _Técnicos de sistemas _Adminastrador de la base de datos _Administrador del sistema _Analista _Programadores _Operador
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UNIDAD VIII Introduccion Software de sistema Software de aplicación Software estandar y Software a medida
1. Introduccion Denominamos software a cualquier programa o conjunto de programas de computadora. Depodemos clasificarlo, de forma general, en dos categorías: software de sistema y software de aplicación. 2. El software de sistema: Es el conjunto de programas encargados de gestión interna de la computadora, es decir, de la unidad central de proceso, la memoria central y los periféricos. 3. El software de aplicación: Esta constituido por los programas que dirigen el funcionamiento de la computadora para la realización de trabajos específicos, denominados aplicaciones. SOFTWARE Software de sistemas
Software de aplicación
Sistema Operativos Compiladores e interprete Entorno Operativos
Software estadar Software integrado Software a medida
SOFTWARE DE SISTEMA El software básico de una computadora es su sistema operativo, cuyo concepto y particularidades hemos demostrado. En la actualidad y especialmente respecto a las microcomputadoras, se tiende a diseñar sistemas operativos potables o compatible para facilitar la interacción entre las mismas. LOS PRINCIPALES SISTEMA OPERATIVOS PERSONALES SON LOS SIGUIENTES: .CPM .DOS .0S/2 .MACINTOSH .XENIX .UNIX .WIN 85, 98, XP, VISTA ETC,
UTILIZADOS
EN
COMPUTADORAS
4. Software estandar y software a medida Con el avance y desarrollo de la tecnología de la información se han identificado algunas de estas aplicaciones de uso común en la mayoría de organización, como son el proceso de textos, hojas de cálculos, gráficos, estadísticos, etc. De tal manera que los fabricante han diseñando y puesto en el mercado aplicaciones para ser utilizadas por un gran numero de usuarios y en diferente sistemas. A estas aplicaciones de uso general es a lo que se denomina software estándar, es decir a aquellos programas que se puede adquirir, normalmente en establecimiento del ramo, dispuestos para su uso inmediato en una gran variedad de sistemas, sin necesitar la intervención del personal informático. El software a medida queda constituido por la aplicación especificas que por corresponder a actividades mas especializadas es necesario encargar a los profesionales del software, como puede ser un sistema de control de trafico o un sistema de monitoreo de paciente en un hospital.
Aplicaciones estandar. Es muy numerosa la gama de aplicaciones estándar existente en el mercado, cubriendo una gran cantidad de actividades. El software estándar mas difundido esta compuesto por aplicaciones del area de la ofimática, siendo las principales las siguientes. .procesador de textos .hoja electrónica de calculo. .Gestor de base de datos .Gestor de gráficos .Gestor de comunicaciones Paquetes de software integrado. Un paquete de software integrado es el conjunto formado por varias aplicaciones relacionada entre si, que constituye una unidad operativa. Este tipo de software, que gozaba de gran aceptación hasta la fecha, comienza a ser desplazado por las aplicaciones independiente que han evolucionado hacia lo que podemos llamar software integrables. Algunos de los paquetes de software integrado para computadoras personales mas conocidos son : Open Acces, Works.