Principios de Sistemas de Información. 10a Ed. Ralph M. Stair, George Reynolds. Cengage

Ralph M. Stair • George W. Reynolds

10a. edición

PRINCIPIOS DE

SISTEMAS DE

INFORMACIÓN

Australia • Brasil • Corea • España • Estados Unidos • Japón • México • Reino Unido • Singapur

PRINCIPIOS DE SISTEMAS DE INFORMACIÓN 10a ed.

Ralph M. Stair Profesor emérito, Florida State University

George W. Reynolds Strayer University

Traducción de

Miguel Ángel Palma Benítez con la colaboración de

Aurora Esperanza López López Revisión técnica de

ISC. Armando G. Cerda Miranda ITESM - CEM

Australia • Brasil • Corea • España • Estados Unidos • Japón • México • Reino Unido • Singapur

Principios de sistemas de información Décima edición Ralph M. Stair & George W. Reynolds Director Editorial para Latinoamérica: Ricardo H. Rodríguez Editora de Adquisiciones para Latinoamérica: Claudia C. Garay Castro Gerente de Manufactura para Latinoamérica: Antonio Mateos Martínez Gerente Editorial en Español para Latinoamérica: Pilar Hernández Santamarina Gerente de Proyectos Especiales: Luciana Rabuffetti Coordinador de Manufactura: Rafael Pérez González Editor: Omegar Martínez Diseño de portada: Daniela Torres Arroyo Composición tipográfica: Studio Bold studiobold.mx

© D.R. 2017 por Cengage Learning Editores, S.A. de C.V., una Compañía de Cengage Learning, Inc. Corporativo Santa Fe Av. Santa Fe núm. 505, piso 12 Col. Cruz Manca, Santa Fe C.P. 05349, México, D.F. Cengage Learning™ es una marca registrada usada bajo permiso.

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Datos para catalogación bibliográfica: Traducido del libro Principles of Information Systems, Twelfth Edition.

Ralph M. Stair & George W. Reynolds Publicado en inglés por Cengage Learning ©2016.

ISBN: 978-1-285-86716-8 Datos para catalogación bibliográfica: Ralph M. Stair & George W. Reynolds Principios de sistemas de información, 10a. ed.

ISBN: 978-607-526-405-9 Visite nuestro sitio en: http://latinoamerica.cengage.com

Impreso en México 1 2 3 4 5 6 7 18 17 16 15

CONTENIDO BREVE

parte 1 PANORAMA C.1. Introducción a los sistemas de información C.2. Sistemas de información en las organizaciones parte 2 CONCEPTOS DE LAS TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACIÓN Hardware: entrada, procesamiento, salida y dispositivos de almacenamiento C.4. Software: software de sistema y software de aplicación C.5. Sistemas de bases de datos y aplicaciones C.6. Telecomunicaciones y redes C.7. Internet, web, intranets y extranets

1 2 60 113

C.3.

parte 3 Sistemas de información para los negocios C.8. Comercio electrónico y móvil C.9. Sistemas empresariales C.10. Sistemas de información y de soporte a las decisiones C.11. Sistemas de administración del conocimiento y de información especializada

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Las siguientes secciones del libro están disponibles en línea.

Entra a www.cengage.com.mx y busca con el ISBN: 978-607-526-412-7 parte 4 Desarrollo de sistemas C.12. Desarrollo de sistemas: investigación, análisis y diseño C.13. Desarrollo de sistemas: construcción, integración y revisión, implementación, operación y mantenimiento, y eliminación parte 5 Sistemas de información en los negocios y en la sociedad C.14.

El impacto personal y social de las computadoras

Glosario Índice de compañías

Código de descarga:

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IV

Principios de sistemas de información

CONTENIDO

parte 1 PANORAMA C.1.

Introducción a los sistemas de información Caterpillar, Inc. Conceptos acerca de la información Datos, información y conocimiento El valor de la información Características de la información de calidad Conceptos de sistemas ¿Qué es un sistema de información?

Entrada Procesamiento Salida Retroalimentación Sistemas de información computarizados Sistemas de información en los negocios Comercio electrónico y móvil Sistemas de información en el trabajo Con acceso a un ERP, las pequeñas empresas están llegando al cielo Sistemas empresariales: sistemas de procesamiento de transacciones y planeación de recursos empresariales Información y sistemas de soporte a las decisiones Sistemas de información de negocios especializados: administración del conocimiento, inteligencia artificial, sistemas expertos y realidad virtual Desarrollo de sistemas Investigación, análisis y diseño Construcción, Integración y pruebas, implementación, operación y mantenimiento, y Disposición Sistemas de información en los negocios y la sociedad Aspectos de seguridad, privacidad y ética en los sistemas de información e internet Aspectos éticos y sociales Facebook tiene problemas para resguardar la privacidad de sus usuarios Alfabetismo digital e informático.

Sistemas de información en los negocios Retos globales de los sistemas de información Caso 1 Campbell’s usa tecnología para llegar a la generación más joven Caso 2 Sketchers USA: Usar los programas de lealtad y los datos de los clientes para crecer

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30 35 36 36 37 37 38 39 41 44 54 55

V

Contenido

C.2. Sistemas de información en las organizaciones Willson, Canadá Organizaciones y sistemas de información Estructuras organizacionales Innovación Reingeniería y mejora continua Cultura y Cambio Organizacionales Satisfacción del usuario y aceptación de la tecnología Teoría de la difusión de la innovación Calidad La externalización, la deslocalización y la reducción de personal Aspectos éticos y sociales Revisión de Antecedentes de externalización en el Reino Unido Ventaja competitiva Factores que impulsan a las empresas a buscar una ventaja competitiva Planificación estratégica para obtener una ventaja competitiva Evaluación financiera de proyectos de sistemas de información Periodo de recuperación Tasa interna de rendimiento Método del valor actual neto Carreras en sistemas de información Roles, Funciones y Carreras en SI Trabajo en sistemas de información.

Retos y Responsabilidades de un CIO Cargos y funciones típicas de SI Otras carreras en SI Trabajando en equipos Encontrar un trabajo en SI Caso 1 Tesco usa datos y nuevas tecnologías de la información para mantenerse a la vanguardia Caso 2 TUI Deutschland Usa sistemas de información para obtener una ventaja competitiva

parte 2 CONCEPTOS DE LAS TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACIÓN C.3.

Hardware: entrada, procesamiento, salida y dispositivos de almacenamiento Fujitsu, Japón Sistemas de computación: integrando el poder de la tecnología Componentes de hardware Componentes de hardware en acción Características y funciones del procesamiento Características y funciones de la memoria Multiprocesamiento Cómputo paralelo Almacenamiento secundario Métodos de acceso Dispositivos de almacenamiento secundario Opciones para el almacenamiento corporativo Dispositivos de entrada y salida: la puerta hacia los sistemas de cómputo

60 61 62 66 71 73 74 77 77 78 79 81 80 83 84 87 88 88 88 90 92 94 95 99 100 100 108 109

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VI

Contenido

Características y funcionalidad Dispositivos de entrada Dispositivos de salida Trabajo en sistemas de información.

Impresión de hígados en Organovo Tipos de sistemas de cómputo Computadoras portátiles Computadoras no portátiles de un solo usuario Sistemas de computación de usuarios múltiples Centros de datos Computación verde Aspectos éticos y sociales Desafíos para el reciclado de la basura electrónica Caso 1 Envío de computadoras a la nube Caso 2 AT&T y la ventaja de los Dallas Cowboys.

Tecnología en el estadio

C.4. Software: software de sistema y software de aplicación Creativesystems, Portugal Panorama del software Software de sistema Software de aplicación Soporte a personas, grupos y metas de la organización Software de sistema Sistemas operativos Sistemas operativos actuales Sistemas operativos de grupo de trabajo Trabajo en sistemas de información.

La ventaja de LINUX Negocios Sistemas operativos para empresas Sistemas operativos móviles Sistemas operativos embebido Programas de utilerías Software de aplicación Panorama del software de aplicación Software de Aplicación Personal Software de aplicaciones móviles Software de aplicación para grupos de trabajo Software de aplicaciones empresariales Software de aplicación para la información, soporte a las decisiones y propósitos especializados Lenguajes de programación Aspectos éticos y sociales los sistemas de software digital pueden mejorar la seguridad de las centrales nucleares Evolución de los lenguajes de programación Lenguajes visuales, orientados a objeto y de inteligencia artificial Problemas y tendencias del software Errores del software Copyrights y licencias Freeware y software de código abierto

134 135 142 148 149 149 152 154 159 162 164 172 173

178 179 181 181 181 182 184 184 189 193 195 196 196 197 199 203 203 207 213 214 215 217 217

218 217 219 222 222 223 225

VII

Contenido

Actualizaciones del software Soporte global de software Caso 1 Kaiser Permanente implementa el sistema de registro electrónico de salud (EHR) Caso 2 Su próximo coche en el iPad, iPhone o Android

C.5.

C.6.

226 227 235 237

Sistemas de bases de datos y aplicaciones Velux, Dinamarca Administración de datos Jerarquía de datos Entidades, atributos y llaves de datos Enfoque de base de datos Modelado de datos y características de la base de datos Modelado de datos Modelo de base de datos relacional Depuración de datos Sistemas de administración de bases de datos Panorama de los tipos de bases de datos Bases de datos SQL Bases de datos NOSQL Sistemas de bases de datos visuales, audibles y otros Actividades de base de datos Administración de la base de datos Sistemas de administración de bases de datos más comunes Uso de las bases de datos con otro software Aplicaciones de las bases de datos Macrodatos Almacenes de datos y datos departamentales Aspectos éticos y sociales La NSA enfrenta a los macrodatos Inteligencia de negocios Trabajo en sistemas de información.

La ventaja de LINUX Negocios Caso 1 Medihelp: Transformar las bases de datos tradicionales en inteligencia de negocios Caso 2 HanaTour: ganar la confianza del cliente mediante una mayor seguridad

242 243 245 245 245 248 248 249 250 253 253 254 255 257 257 258 263 265 265 266 266 269

Telecomunicaciones y redes Westermo, Suecia Un panorama de las telecomunicaciones Características básicas del canal de comunicaciones Opciones inalámbricas de corto alcance Opciones inalámbricas de mediano alcance Opciones de redes inalámbricas de área amplia Crecimiento del tráfico inalámbrico de datos Redes y procesamiento distribuido Topología de red Tipos de redes Alternativas básicas de procesamiento

290 291 293 295 299 301 303 306 306 307 308 311

271 272 276 286 287

VIII

Contenido

Sistemas cliente/servidor Aspectos éticos y sociales Safaricom se moviliza contra las expresiones de odio Hardware de telecomunicaciones Software de telecomunicaciones Seguridad en la transmisión de datos Trabajo en sistemas de información. ¿Es posible o incluso deseable una política de “cero correo electrónico”?

Red privada virtual (VPN) Servicios de telecomunicaciones y aplicaciones de red Servicios de telefonía celular Enlazando las PC con las computadoras centrales y las redes Correo de voz Redes domésticas y de negocios pequeños Distribución de documentos electrónicos Centros de atención de llamadas Personas que trabajan en casa, y empleados y grupos de trabajo virtuales Reuniones electrónicas Intercambio electrónico de datos Comunicaciones unificadas Códigos de respuesta rápida Aplicaciones del sistema de posicionamiento global Caso 1 NetHope: ayuda para desastres de todo el mundo Caso 2 Las zonas rurales de África llegan al cielo para acceder a Internet

C.7.

Internet, web, intranets y extranets Baidu, china Uso y funcionamiento del internet Cómo trabaja internet El acceso a internet Aspectos éticos y sociales Llevar internet de alta velocidad a Polonia Cómputo en la nube Red mundial de información Cómo funciona la web Lenguajes de programación web Servicios web Desarrollo de contenidos y aplicaciones web Aplicaciones de internet y web Web 2.0 y la web social Fuentes de información en línea Motores de búsqueda e investigación en la web Trabajo en sistemas de información.

Insight mejorado a través del análisis de clics Portales web Blogging y podcasting Medios de comunicación en línea y entretenimiento Compra en línea Viajes, geolocalización y navegación

312 313 314 316 318 320 322 322 323 324 325 325 326 326 328 328 329 331 331 331 339 340

344 345 347 348 350 353 352 355 355 359 359 360 363 364 366 369 370 373 378 379 383 385

IX

Contenido

Utilerías de internet Intranets y extranets Problemas de las redes Aspectos éticos y sociales El problema con enjuiciar a los acosadores cibernéticos Caso 1 Establecimiento de una red social Dentro de una empresa Caso 2 Juegos de guerra: ahora más reales que nunca

parte 3 Sistemas de información para los negocios C.8.

Comercio electrónico y móvil Bharti airtel, india Introducción al comercio electrónico (e-commerce) Comercio electrónico negocio a negocio (B2B) Comercio electrónico negocio a consumidor Trabajo en sistemas de información.

El estilo latinoamericano de eBay Comercio electrónico consumidor a consumidor Gobierno electrónico Introducción al comercio móvil Comercio móvil en perspectiva Sitios web del m-commerce Ventajas de los comercios electrónico y móvil Aspectos éticos y sociales AbilityOne: el comercio electrónico no es sólo para los videntes Modelo multietapa para el comercio electrónico Retos del e-commerce Hacer frente a las preocupaciones de privacidad del consumidor Superar la falta de confianza del cliente Superación de problemas globales Aplicaciones de los comercios electrónico y móvil Mayoreo y menudeo Producción Marketing Publicidad Trueque Inversión y finanzas Banca en línea Boutiques electrónicas (e-boutiques) Estrategias para e-commerce y m-commerce exitosos Definición de un modelo y una estrategia eficaz de comercio electrónico Definición de las funciones del sitio web Establecimiento de un sitio web Construcción de tráfico en su sitio web Mantenimiento y mejora de su sitio web Infraestructura tecnológica requerida para soportar el e-commerce y el m-commerce Hardware Software de servidor web Software de comercio electrónico

386 387 388 389 397 398

403 404 405 406 406 408 411 410 413 413 414 414 415 417 416 420 420 422 423 424 424 425 426 427 429 431 431 432 432 432 433 434 435 436 437 438 438 438

X

Contenido

C.9.

Software y hardware de comercio electrónico móvil Sistemas de pago electrónico Caso 1 MobiKash: llevando los servicios financieros al África rural Caso 2 Grupo Kramp, un millón de piezas de repuesto y contando

439 439 450 451

Sistemas empresariales Bronto Skylift, Finlandia Sistemas de procesamiento de transacciones Métodos y objetivos del procesamiento de transacciones tradicional Sistemas de procesamiento de transacciones para pequeñas y medianas empresas (PyMES) Actividades de procesamiento de transacciones Recolección de datos Edición de datos Corrección de datos Procesamiento de datos Almacenamiento de datos Producción de documentos Sistemas empresariales Planeación de recursos empresariales Ventajas del ERP Conducir sistemas ERP Administración de la cadena de suministro (SCM) Sistemas de información en el trabajo El uso de sistemas ERP para adaptarse al crecimiento rápido de la industria de la carne Administración de la relación con el cliente Gestión del ciclo de vida del producto (PLM) Aspectos éticos y sociales La recaudación de fondos en línea apoya a la investigación de raras enfermedades genéticas La superación de desafíos en la implementación de sistemas empresariales Modelo de software alojado para software empresarial Caso 1 Desde aplicaciones autónomas a aplicaciones integradas Caso 2 El Kerry Group está en su mesa

456 457 458 460

C.10. Sistemas de información y de soporte a las decisiones Uttarakhand Power Corporation Ltd., India Toma de decisiones y resolución de problemas Toma de decisiones como componente de la resolución de problemas Decisiones programadas frente a decisiones no programadas Decisiones estructuradas, semiestructuradas y no estructuradas Optimización, satisfacción y enfoques heurísticos Beneficios de los sistemas de información y de soporte a las decisiones Panorama de los sistemas de información administrativa Sistemas de información administrativa en perspectiva Entradas a un sistema de información empresarial Salidas de un sistema de información administrativa Características de un sistema de información administrativa

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XI

Contenido

Aspectos funcionales del MIS Sistemas de información administrativo-financiera Sistemas de información administrativa de producción Sistemas de información administrativa de marketing Sistemas de información administrativa de recursos humanos Otros sistemas de información administrativa Panorama de los sistemas de soporte a las decisiones Aspectos éticos y sociales ¿Dónde quieres poner eso?

Características de un sistema de soporte a las decisiones Capacidades de un sistema de soporte a las decisiones Comparación de DSS y MIS Componentes de un sistema de soporte a las decisiones La base de datos La base de modelos Interfaz de usuario o administrador de diálogo Sistemas de soporte a las decisiones en grupo Características de un gss que mejoran la toma de decisiones Herramientas de hardware y software para GSS Alternativas GSS Sistemas de información en el trabajo Los defectos en los grupos de soporte Caso 1 Los tableros ejecutivos dss estimulan el crecimiento empresarial en Irish Life Caso 2 Mando: transmisión de la gestión del inventario para el crecimiento

C.11.

Sistemas de administración del conocimiento y de información especializada Caesarea, Israel Sistemas de administración del conocimiento Panorama de los sistemas de administración del conocimiento Trabajadores de administración de datos y del conocimiento, y comunidades de práctica Obtener, almacenar, compartir y usar el conocimiento Tecnología para soporte a la administración del conocimiento Panorama de la inteligencia artificial Trabajo en sistemas de información.

La administración del conocimiento mejora la atención al cliente en Canon Inteligencia artificial en perspectiva La naturaleza de la inteligencia Interfaz de cerebro humano Principales ramas de la inteligencia artificial Sistemas expertos Robótica Sistemas de visión Aspectos éticos y sociales bases de datos de identificación de siguiente generación Procesamiento de lenguaje natural y reconocimiento de voz Sistemas de aprendizaje Redes neuronales

511 511 514 518 524 528 529 530 531 532 534 534 535 536 536 537 537 541 542 543 552 553

558 559 560 561 562 563 564 566 567 566 568 570 571 571 571 572 574 572 575 576

XII

Contenido

Otras aplicaciones de inteligencia artificial Panorama de los sistemas expertos Componentes de los sistemas expertos Motor de inferencia Justificador Componente de adquisición del conocimiento Interfaz de usuario Participantes en el desarrollo y uso de sistemas expertos Herramientas y técnicas de desarrollo de sistemas expertos Multimedia y realidad virtual Visión general de la multimedia Panorama de la realidad virtual Dispositivos de interfaz Formas de realidad virtual Aplicaciones de la realidad virtual Otros sistemas especializados Caso 1 Innovación en los componentes de administración del conocimiento en energía Caso 2 Las tecnologías de visión automatizan las inspecciones urbanas

576 577 578 579 580 580 580 581 581 582 582 586 587 588 589 591 601 602

Las siguientes secciones del libro están disponibles en línea.

Entra a www.cengage.com.mx y busca con el ISBN: 978-607-526-412-7 parte 4 Desarrollo de sistemas C.12. Desarrollo de sistemas: investigación, análisis y diseño Digital Delta, Países Bajos Panorama del desarrollo de sistemas Ciclo de vida tradicional del desarrollo de sistemas Investigación de sistemas Sistemas de información en el trabajo Debacle en la nómina de salud de Queensland Análisis de sistemas Diseño de sistemas Aspectos éticos y sociales Hydro One: Un líder en protección de la privacidad

Desarrollo de sistemas: construcción, integración y revisión, implementación, operación y mantenimiento, y eliminación British Telecom, Reino Unido Ciclo de vida tradicional del desarrollo de sistemas de información: continuación Construcción Aspectos éticos y sociales Raspberry Pi y la construcción de una sociedad de programadores Integración y revisión Trabajo en sistemas de información.

Las pruebas de sistema revelan problemas en el programa de Kill Vehicle

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C.13.

658 659 660 660 665 666 667

XIII

Contenido

Implementación Operación y mantenimiento de sistemas Ciclo de vida y enfoques alternativos del desarrollo de sistemas Consejos para evitar el fracaso de proyectos

parte 5 Sistemas de información en los negocios y en la sociedad C.14. El impacto personal y social de las computadoras MT.GOX, Japón Desperdicio y errores computacionales Prevención del desperdicio y errores relacionados con las computadoras Crimen computacional La computadora como herramienta para cometer crímenes La computadora como herramienta para combatir el crimen La computadora como objeto del crimen Sistemas de información en el trabajo Estados Unidos acusa a la Ejército Popular de Liberación de China del robo de secretos comerciales Prevención de crímenes computacionales Conflictos de privacidad Aspectos éticos y sociales Empresas de ti liderando iniciativas verdes El ambiente laboral Conflictos éticos en los sistemas de información

Glosario Índice de compañías

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Entra a www.cengage.com.mx y busca con el ISBN: 978-607-526-412-7

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734 733 743 752 754 757

G1 I1

PANORAMA parte 1

C.1. Introducciรณn a los sistemas de informaciรณn C.2. Sistemas de informaciรณn en las organizaciones

2

Parte 1 · Panorama

C.1.

Introducción a los sistemas de información

Principios

Objetivos de aprendizaje

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3

Capítulo 1 · Introducción a los sistemas de información

Sistemas de información en la economía global Caterpillar, Inc.

La llegada de los vehículos autónomos Imagine que un día usted va conduciendo por una carretera y, cuando echa un vistazo al vehículo que pasa a su lado, observa con horror que no hay nadie en el asiento del conductor. ¿Le parece la escena de una perturbadora película de ciencia ficción? En realidad ese día no está tan lejos y no parece tan temible.

Es probable que los vehículos autónomos, o vehículos que conducen por sí mismos, puedan proporcionar muchos beneficios. De forma ideal, su uso reduce los accidentes de tránsito, lo cual salva vidas y ahorra miles de millones de dólares en facturas de reparación. Tales vehículos permiten a los ciegos y otras personas con discapacidad tener una mayor movilidad. También pueden disminuir los gastos de fabricación y de envío al reducir la necesidad de contar con conductores de camiones para entregar suministros, materias primas y productos terminados.

En la industria del transporte, que sufre periódicamente de subempleo, los vehículos autónomos ya están en las carreteras —por ejemplo, en el interior de Australia—. En 2013, las empresas mineras más grandes de Australia desplegaron grandes flotas de camiones autónomos. Rio Tinto, un líder mundial en el mineral de hierro, aluminio, cobre, carbón, diamantes, así como en la extracción de uranio, comenzó con un puñado de camiones sin conductor en tres sitios mineros en 2012, y luego anunció que aumentaría su flota a 150. Mientras tanto, bhp Billiton, una compañía minera y petrolera multinacional, se ha aprovechado de la línea de vehículos autónomos de alta tecnología de Caterpillar, a quien ha contratado tanto camiones como excavadoras.

Caterpillar ha estado trabajando con la Carnegie Mellon University durante más de 20 años en producir avances en los sistemas de información y otras tecnologías necesarias para crear camiones autónomos. Estos camiones tienen que planificar rutas, detectar obstáculos y evitarlos; la interpretación correcta y oportuna de los datos es crucial. El gerente de producto de Caterpillar, Ed McCord, explica: “Cualquier vehículo autónomo debe basarse en los datos del sensor y luego procesarlos suficientemente rápido para planificar la ruta y hacer ajustes.”

Al igual que un conductor, estos camiones tienen que interpretar las excepciones. “Tenemos que ser ca-

paces de manejar excepciones mediante el software.

Por ejemplo, si un operador oye un ruido extraño, tomará medidas preventivas, como reportar éstos a mantenimiento”, explica McCord. “De la misma manera, un operador puede ver una llanta ponchada en el camión que va delante de él, por lo que se están desarrollando tecnologías que sean capaces de controlar los neumáticos.”

Para satisfacer la necesidad de interpretar excepciones, Caterpillar y Carnegie Mellon han desarrollado sistemas de gestión de información únicos, robotica, sistemas de posicionamiento global de alta precisión (gps), sistemas de control y guía, de monitoreo de la salud de la máquina y sistemas de comunicación inalámbrica.

Los fabricantes de camiones no son las únicas empresas que se están trasladando a esta industria emergente. Audi probó su sistema de vehículos autónomos en las calles de Nevada en 2013. Para ello desarrolló conjuntos de sensores láser en miniatura y una sola tarjeta madre que controla el tren de potencia, Infotainment (contenido multimedia que está destinado para entretener e informar), la tracción y todos los demás sistemas electrónicos. Al igual que Volvo, Nissan y otras compañías de automóviles, Audi hace hincapié en que los vehículos de auto-conducción no necesariamente serán sin conductor, por lo menos en un futuro próximo. Por el contrario, éstos servirán para aliviar a los conductores durante los atascos de tráfico, los viajes largos y el estacionamiento en paralelo. También ayudarán a evitar accidentes mediante la detección de bordes en la carretera, animales y peatones, así como a través de la comunicación de un vehículo a otro. Sin embargo, una vez que los gobiernos han creado y desarrollado la políticas de infraestructura necesarias para dar cabida a los vehículos autónomos, algunos o todos los casi 6 millones de conductores de camiones, chóferes y taxistas de las carreteras podrían encontrarse sin trabajo.

El desarrollo de sistemas de información para interpretar los datos y responder a ellos es la clave para el surgimiento de la industria de vehículos autónomos. Hoy Caterpillar ha convertido lo que puede parecer una visión futurista en una oportunidad económica.

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Parte 1 · Panorama

Conforme avance en este capítulo, considere lo siguiente:

¿Por qué aprender acerca de los sistemas de información?

Sistemas de información (SI): 8dc_jcid YZ XdbedcZciZh ^ciZggZaVX^dcVYdh fjZ gZ cZc! egdXZhVc! VabVXZcVc n Y^hig^WjnZc YVidh Z ^c[dgbVX^ c n egdedgX^dcVc jc bZXVc^hbd YZ gZigdVa^bZciVX^ c Xdc Za Ñc YZ Xjbea^g jc dW_Zi^kd#

•

¿Por qué los sistemas de información que puedan interpretar datos son cruciales para el desarrollo de vehículos autónomos?

•

¿Qué tipos de datos necesitan interpretar los vehículos autónomos?

•

¿Cuáles son las potenciales ventajas y desventajas de los vehículos autónomos?

Los sistemas de información son utilizados por trabajadores y directivos en todo tipo de negocios. Tanto los empresarios como los dueños de pequeños negocios los emplean para conseguir clientes en todo el mundo. Los representantes de ventas los usan para anunciar productos, comunicarse con sus clientes y analizar las tendencias de ventas.

Los administradores los usan para tomar decisiones multimillonarias, como construir una planta de manufactura o hacer investigación acerca de una droga contra el cáncer.

Quienes llevan a cabo la planeación financiera de las empresas los utilizan para aconsejar a sus clientes acerca de sus ahorros para el retiro o la educación de sus hijos. Desde una pequeña tienda de música hasta enormes compañías multinacionales, los negocios de todo tipo y tamaño no podrían sobrevivir sin sistemas de información que lleven a cabo operaciones de contabilidad, publicidad, gestión, finanzas, producción y otras similares. Sin tomar en cuenta su carrera universitaria o la industria en la que trabaje, los sistemas de información constituyen herramientas indispensables para ayudarle a lograr sus objetivos profesionales. El aprendizaje acerca de ellos le puede ayudar a conseguir su primer trabajo, obtener promociones y avanzar en su desarrollo profesional.

Este capítulo presenta un panorama sobre los sistemas de información, cuyas diferentes secciones se abordarán en los diferentes capítulos del libro. Comencemos explorando los fundamentos de los sistemas de información.

Tanto personas como organizaciones utilizan los sistemas de información todos los días. Un sistema de información (si; is por sus siglas en inglés: information system) es un conjunto de componentes interrelacionados que reunen, procesan, almacenan y distribuyen datos e información y proporcionan un mecanismo de retroalimentación para cumplir un objetivo. Este mecanismo es el que ayuda a las organizaciones a lograr sus objetivos, como incrementar sus ganancias o mejorar su servicio al cliente. Kohl’s considera que el uso efectivo de los sistemas de información es estratégico para ayudar a impulsar las ventas, satisfacer a los clientes, y tomar decisiones de negocio clave en el extremadamente competitivo y siempre cambiante mercado minorista. Véase la Figura 1.1. La firma realiza un esfuerzo constante para reclutar a los más talentosos especialistas en sistemas de información con el objetivo de mantenerse por delante de la competencia.1 En la actualidad vivimos en una economía basada en la información, la cual posee un valor por sí misma. Por otra parte, con frecuencia el comercio involucra el intercambio de información más que de bienes tangibles. Los sistemas basados en computadora se utilizan cada vez más para generar, almacenar y transferir información.

Mediante el uso de sistemas de información los inversionistas toman decisiones multimillonarias, las instituciones financieras realizan transferencias de miles de millones de dólares a todo el mundo de manera electrónica y los fabricantes solicitan insumos y distribuyen sus productos más rápido que nunca. Las computadoras y los sistemas de información seguirán cambiando la forma de hacer negocios y nuestra forma de vida.

Con el fin de prepararse para dichas innovaciones, usted necesita familiarizarse con los conceptos fundamentales de la información.

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Capítulo 1 · Introducción a los sistemas de información

Figura 1.1 Los sistemas de información están en todas partes. AVh i^ZcYVh YZeVgiVbZciVaZh @d]aÈh d[gZXZc egdYjXidh n hZgk^X^dh! n jc h^hiZbV YZ ^c[dgbVX^ c h^\jZ aVh kZciVh eVgV ^YZci^ÑXVg aV bZgXVcX V b{h edejaVg# :a b^hbd h^hiZbV XddgY^cV V adh egdkZZYdgZh n Za ^ckZciVg^d! YZ bVcZgV fjZ @d]aÈh ejZYZ d[gZXZg hjÑX^ZciZh W^ZcZh fjZ adh Xa^ZciZh fj^ZgVc XdbegVg#

Conceptos acerca de la información La información es un concepto central en este libro. Tan es así que el término se utiliza en su título, en esta sección y en casi todos los capítulos. Para ser un administrador eficiente en cualquier área de los negocios, usted debe comprender que la información constituye uno de los recursos más valiosos de la organización. Sin embargo, a veces este término se confunde con el de dato.

Datos, información y conocimiento Un dato consiste en un hecho aislado, por ejemplo, un número de empleado, las horas totales trabajadas a la semana, los números de parte en un inventario o el número de unidades fabricadas en una línea de producción. Como se muestra en la Tabla 1.1, varios tipos de datos pueden representar estos hechos. La información es un conjunto de datos organizados de tal manera que poseen un valor adicional más allá del valor que se les puede atribuir como hechos individuales. Por ejemplo, un gerente de ventas podría querer el resumen de las ventas individuales para conocer las ventas totales del mes. Proporcionar información a los clientes también puede ayudar a las compañías a incrementar las ganancias y el ingreso. Por ejemplo, el sitio de compras Kaboodle une a compradores y vendedores de manera electrónica; de esa manera pueden compartir información y hacer recomendaciones mientras compran en línea. El libre intercambio de información estimula las ventas y ayuda a asegurar que los compradores encuentren mejores precios.2

Datos. Hdc ]ZX]dh V^haVYdh! Xdbd Za c bZgd YZ ZbeaZVYd! Za idiVa YZ ]dgVh hZbVcVaZh igVWV_VYVh! adh c bZgdh YZ eVgiZ YZ jc ^ckZciVg^d d Za c bZgd YZ jc^YVYZh [VWg^XVYVh Zc jcV a cZV YZ egdYjXX^ c# Información. 8dc_jcid YZ ]ZX]dh dg\Vc^oVYdh YZ iVa [dgbV fjZ edhZZc jc kVadg VY^X^dcVa b{h Vaa{ YZa fjZ i^ZcZ XVYV jcd edg h b^hbd#

Tabla 1.1. I^edh YZ YVidh

Datos

Representados mediante

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Los datos representan cosas del mundo real. Por ejemplo, los hospitales y las organizaciones dedicadas al cuidado de la salud conservan los datos médicos de los pacientes, pues representan sus condiciones específicas de salud. Hoy en día, los hospitales y otras organizaciones de salud están invirtiendo millones de dólares en el desarro-

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Parte 1 · Panorama

llo de programas electrónicos de historiales médicos; con ello se proponen almacenar y utilizar la gran cantidad de datos médicos que se generan cada año. Los sistemas de registros médicos suelen almacenar datos cruciales relacionados con la salud, los cuales pueden ser utilizados para obtener información valiosa que es capaz de salvar dinero y vidas. Por ejemplo, para estudiar casi 400.000 embarazos los investigadores recolectaron datos de los registros de pacientes, formularios de alta hospitalaria y registros de prescripción. Utilizando un análisis sofisticado de los datos, los investigadores determinaron los factores de riesgo relacionados con los coágulos de sangre en mujeres embarazadas.3 Además, integrar la información de diferentes fuentes genera un potencial importante en la mayoría de las organizaciones. Expedia CruiseShipCenters es un vendedor de vacaciones y servicios de crucero que depende de 60 diferentes campañas de publicidad por correo electrónico cada mes para llegar a más de 1 millón de suscriptores. La empresa recoge, integra y analiza datos sobre el comportamiento de consumo de cada contacto para maximizar el potencial de ingresos en las futuras interacciones con los clientes. “Queríamos encontrar la manera de comprender mejor los datos que estaban frente a nosotros”, dijo Dave Mossop, gerente de marketing interactivo, en Expedia CruiseShipCenters. A través de la integración y el análisis de datos, “hemos obtenido una visión integral en los intereses de nuestros clientes; tales percepciones pueden utilizarse para que un contenido relevante coincida con las personas adecuadas en el momento adecuado. Esto ha aumentado drásticamente nuestras investigaciones de sitios web y ha impactado positivamente las ventas.”4 Aquí hay otra manera de entender la diferencia entre datos e información. Considere los datos como piezas de una vía en un juego de ferrocarril. Cada trozo de vía tiene un valor inherente que es limitado como objeto único. Sin embargo, si se define una relación entre las piezas, éstas ganan valor. Al disponer las piezas de cierta manera el diseño de una vía comienza a surgir (véase la Figura 1.2a, parte superior). Los datos y la información funcionan de la misma manera: reglas y relaciones se pueden establecer para organizar los datos en información útil y valiosa.

El tipo de información que se genera depende de las relaciones definidas entre los datos existentes. Por ejemplo, usted puede disponer las piezas de la pista de tal manera que se generen distintos diseños. Agregar datos nuevos o diferentes significa que usted puede redefinir las relaciones y crear nueva información. Por ejemplo, añadir nuevas piezas a la pista puede incrementar significativamente el valor —en este caso la variedad y la diversión— del producto final. Ahora usted crea una pista de ferrocarril más elaborada (véase la Figura 1.1b, parte inferior). De manera similar, un gerente de ventas podría agregar datos específicos acerca de un producto a los datos de las ventas; con ello podría obtener información, organizada por línea de producto, de las ventas mensuales, y luego usar esta información para determinar qué líneas de producto son las más populares y rentables.

Figura 1.2.

Datos e información. 6a YZÑc^g n dg\Vc^oVg aVh gZaVX^dcZh ZcigZ adh YVidh hZ \ZcZgV ^c[dgbVX^ c#

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Capítulo 1 · Introducción a los sistemas de información

La conversión de datos en información es un proceso, es decir, un conjunto de tareas relacionadas de manera lógica que se llevan a cabo con el fin de obtener un resultado determinado. El proceso que consiste en definir las relaciones entre los datos para generar información útil requiere conocimiento. El conocimiento es la comprensión de un conjunto de información y de las formas en que ésta puede convertirse en algo útil para realizar una tarea específica o tomar una decisión. Poseer conocimiento significa comprender las relaciones entre la información. Por ejemplo, parte del conocimiento que usted requiere para construir una vía de ferrocarril es la comprensión de la cantidad de espacio que necesita para construirla, el número de trenes que la van a utilizar y la velocidad a la que éstos viajarán. Los hechos que se deberán aceptar o rechazar de acuerdo con su relevancia para una tarea en particular se basan en el conocimiento que se utilizará en el proceso de convertir los datos en información útil.

Por lo tanto, usted puede pensar en la información como en datos a los que se les ha dado más utilidad mediante la aplicación de conocimiento. Los trabajadores del conocimiento (kw, por sus siglas en inglés: knowledge workers) son personas que crean, usan y distribuyen conocimiento y, por lo general, son profesionales en la ciencia, la ingeniería, los negocios y otras áreas. La administración del conocimiento (kw, por sus siglas en inglés: knowledge management) es una estrategia mediante la cual una organización, con determinación y de manera sistemática, reúne, organiza, almacena, analiza y comparte su conocimiento y experiencia colectiva. El objetivo es hacer frente a los asuntos y problemas de una manera eficaz al desencadenar el valor colectivo de las mejores ideas de la organización.

En algunos casos, las personas organizan y procesan los datos en forma mental o manual. En otros, utilizan una computadora. Este proceso de transformación se muestra en la Figura 1.3.

Proceso. 8dc_jcid YZ iVgZVh gZaVX^dcVYVh YZ bVcZgV a \^XV fjZ hZ aaZkVc V XVWd Xdc Za Ñc YZ dWiZcZg jc gZhjaiVYd YZiZgb^cVYd# Conocimiento. 8dbegZch^ c YZ jc Xdc_jcid YZ ^c[dgbVX^ c n YZ aVh [dgbVh Zc fjZ hiV ejZYZ XdckZgi^ghZ Zc Va\d i^a eVgV gZVa^oVg jcV iVgZV ZheZX ÑXV d idbVg jcV YZX^h^ c#

Seleccionar datos

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Organizar datos 9Vid &! &

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Procesamiento de los datos IdiVa &

IdiVa '

IdiVa (

El valor de la información El valor de la información está relacionado de manera directa con la forma en que ésta ayuda a las personas que toman las decisiones a alcanzar las metas de la organización.

Figura 1.3.

Proceso de transformación de datos en información.

IgVch[dgbVg YVidh Zc ^c[dgbVX^ c ^c^X^V Xdc aV hZaZXX^ c YZ YVidh! h^\jZ Xdc aV dg\Vc^oVX^ c YZ adh b^hbdh n iZgb^cV Xdc hj egdXZhVb^Zcid#

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Parte 1 · Panorama

La información valiosa ayuda al personal de las organizaciones a realizar tareas de una manera más eficiente y eficaz. Muchas empresas asumen que sus informes se basan en información correcta y de calidad, pero, por desgracia, esto no siempre es cierto. Un reciente estudio sobre el estado actual de la gestión de datos en el Reino Unido encontró que, en promedio, las organizaciones creen que el 17% de sus datos totales (de los que se deriva su información) son erróneos. Y esta falta de calidad en los datos tiene graves repercusiones. Casi una tercera parte de los encuestados (29%) afirmó que la mala calidad de los datos condujo a la pérdida de nuevos clientes potenciales, y una cuarta parte (26%) cree que redujo la satisfacción del cliente.5

Características de la información de calidad

Tabla 1.2. 8VgVXiZg hi^XVh YZ aV ^c[dgbVX^ c YZ XVa^YVY

La calidad de una decisión depende de la calidad de la información utilizada para llegar a ella. Cualquier organización que haga hincapié en el uso de sistemas de información avanzados y de sofisticados análisis de datos antes de tomar en cuenta la calidad de la información está condenada a tomar muchas decisiones equivocadas. La Tabla 1.2 enlista las características que determinan la calidad de la información para quienes toman las decisiones en la organización. La información de calidad puede variar mucho en el valor de cada uno de estos atributos dependiendo de la situación y el tipo de decisión que se está tratando de tomar. Por ejemplo, con datos sobre el mercado, algo de imprecisión e imperfección es aceptable, pero la puntualidad es esencial. Este tipo de datos pueden alertar de que un competidor está a punto de hacer un recorte sustancial en sus precios.

Los detalles exactos y el momento justo en que los precios se reducirán quizá no sean tan importantes como contar con esa advertencia con suficiente antelación para saber cómo reaccionar. Por otro lado, la precisión y la exhaustividad son cruciales en los datos que se utilizan en contabilidad para gestionar los activos de la empresa —por ejemplo, dinero en efectivo, inventario y equipo—.

Características

Definiciones

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Capítulo 1 · Introducción a los sistemas de información

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8dcÑVWaZ

Adh jhjVg^dh ejZYZc YZeZcYZg YZ aV ^c[dgbVX^ c XdcÑVWaZ# :c bjX]dh XVhdh! ZhiV XdcÑVW^a^YVY YZeZcYZ YZ aV XdcÑVcoV fjZ hZ YZedh^iV Zc Za b idYd YZ gZXdaZXX^ c YZ YVidh# :c digVh ^chiVcX^Vh! YZeZcYZ YZ aV [jZciZ YZ ^c[dgbVX^ c# Jc gjbdg YZ dg^\Zc YZhXdcdX^Yd VXZgXV YZ fjZ adh egZX^dh YZa eZig aZd kVc V hjW^g cd gZegZhZciV ^c[dgbVX^ c XdcÑVWaZ#

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AV ^c[dgbVX^ c YZWZ egdedgX^dcVghZ Zc Za bdbZcid Zc fjZ hZ cZXZh^iV# 8dcdXZg aVh XdcY^X^dcZh YZa i^Zbed YZ aV hZbVcV eVhVYV cd gZegZhZciV c^c\jcV VnjYV eVgV YZX^Y^g fj VWg^\d hZ YZWZ ji^a^oVg Za Y V YZ ]dn#

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Conceptos de sistemas De manera similar al concepto de información, otro concepto fundamental en este libro es el de sistema. Un sistema es un conjunto de elementos o componentes que interactúan para alcanzar un objetivo. Los sistemas tienen entradas, mecanismos de procesamiento, salidas y retroalimentación (véase la figura 1.4). Por ejemplo, considere un negocio de lavado automático de automóviles. Las entradas tangibles del proceso son el carro sucio, el agua y varios ingredientes de limpieza. El tiempo, la energía, la habilidad y el conocimiento también constituyen entradas del sistema debido a que son elementos necesarios para operarlo. La destreza es la habilidad para operar con éxito el aerosol líquido, los cepillos y los dispositivos para el secado. El conocimiento se utiliza para definir los pasos de la operación del lavado y el orden en el que se ejecutan.

Los mecanismos de procesamiento consisten primero en seleccionar qué opción de lavado se desea (sólo lavado, lavado con cera, lavado con cera y secado a mano, etc.) y después en comunicárselo a la persona que aseará el automóvil. El mecanismo de retroalimentación es su apreciación de qué tan limpio quedó el vehículo. Los rociadores de líquidos arrojan agua limpia, jabón líquido o cera para auto dependiendo de la etapa del proceso en que se encuentre su auto y de qué opciones haya seleccionado usted.

La salida es un automóvil limpio. Como en todos los sistemas, algunos elementos o componentes independientes (el aspersor líquido, el cepillo de cerdas y la secadora de aire) interactúan para dar como resultado un auto limpio.

Sistema. 8dc_jcid YZ ZaZbZcidh d XdbedcZciZh fjZ ^ciZgVXX^dcVc eVgV VaXVcoVg jc dW_Zi^kd#

Figura 1.4.

Componentes de un sistema. Adh XjVigd XdbedcZciZh YZ jc h^hiZbV hdc aV ZcigVYV! Za egdXZhVb^Zcid! aV hVa^YV n aV gZigdVa^bZciVX^ c#

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Parte 1 · Panorama

¿Qué es un sistema de información?

Como ya se mencionó, un sistema de información es un conjunto de elementos interrelacionados que recaban, procesan, almacenan y distribuyen datos e información, y, además, proporcionan mecanismos de retroalimentación para alcanzar un objetivo.

Diariamente interactuamos con sistemas de información tanto a nivel personal como profesional. Usamos cajeros automáticos en bancos, accedemos a información a través de internet, la seleccionamos de terminales interactivas con pantallas táctiles y escaneamos los códigos de barras de nuestras compras en tiendas de autoservicio. Recopilamos toda clase de datos al minuto sobre ventas, pedidos, compras y niveles de inventario para usarlos en la toma de decisiones a través de nuestro smartphone o nuestra computadora.

Creamos presentaciones de negocios y útiles gráficos utilizando el software de una computadora personal. Conocer el potencial de los sistemas de información, y aplicar este conocimiento a su trabajo, puede ayudarle a disfrutar de una carrera exitosa y ayudar a las organizaciones a alcanzar sus objetivos (véase la Figura 1.5).

Retroalimentación Figura 1.5.

Componentes de un sistema de información. AV gZigdVa^bZciVX^ c Zh XgjX^Va eVgV aV deZgVX^ c Zm^idhV YZ jc h^hiZbV#

:cigVYV

EgdXZhVb^Zcid

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Entrada Entrada. 6Xi^k^YVY YZ gZXVWVg n XVeijgVg YVidh#

En los sistemas de información, la entrada se define como la actividad que consiste en recopilar y capturar datos. Por ejemplo, para generar los cheques de pago una compañía, debe recabar el número de horas que cada empleado trabajó antes de que se realice el cálculo y se impriman los cheques. En los sistemas de evaluación de las universidades, los profesores deben entregar a la administración las notas que obtuvieron los alumnos antes de que se les pueda compilar y enviar un resumen de sus calificaciones.

Procesamiento Procesamiento. 8dckZgh^ c d igVch[dgbVX^ c YZ adh YVidh Zc hVa^YVh i^aZh#

En el ambiente de los sistemas de información, procesamiento significa convertir o transformar los datos en salidas útiles. El procesamiento puede involucrar la realización de cálculos, la comparación de datos, la toma de acciones alternas y el almacenamiento de datos para su futuro uso. La conversión de datos en información útil es un aspecto crucial en escenarios de negocios.

El procesamiento puede hacerse en forma manual o con la ayuda de una computadora. En una aplicación de nómina, el número de horas que cada empleado trabajó debe convertirse en dinero neto para que se lo lleve a su casa. Otras entradas que se incluyen muy a menudo son el número de identificación del empleado y la tarifa de pago. El procesamiento puede involucrar primero la multiplicación del número de horas trabajadas por la cantidad de dinero que se le paga al empleado por hora con el fin de obtener el sueldo bruto. Si el número de horas semanales trabajadas excede de 40, se debe incluir el pago de tiempo extra. Posteriormente, las deducciones —por ejemplo, los impuestos federales y estatales, las contribuciones a los planes de seguridad o de ahorro— se restan del sueldo bruto para obtener el sueldo neto.

Después de que se han realizado estos cálculos y comparaciones, por lo regular los resultados se almacenan. El almacenamiento involucra mantener los datos y la infor-

CONCEPTOS DE LAS TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACIÓN parte 2

C.3. Hardware: entrada, procesamiento, salida y dispositivos de almacenamiento C.4. Software: sistemas y software de aplicación

C.5. Bases de datos y aplicaciones C.6. Telecomunicaciones y redes C. 7. Internet, web, intranets y extranets

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Parte 2 · Conceptos de la tecnología de la información

C.3.

Hardware: entrada, procesamiento, salida y dispositivos de almacenamiento

Principios

Objetivos de aprendizaje

:a ]VgYlVgZ YZa Zfj^ed YZWZ hZg Xj^YVYdhVbZciZ hZaZXX^dcVYd eVgV hVi^h[VXZg aVh cZXZh^YVYZh XVbW^VciZh YZ aV dg\Vc^oVX^ c n hjh h^hiZbVh YZ ^c[dgbVX^ c YZ Vednd#

9ZhXg^W^g aV [jcX^ c YZ aV jc^YVY XZcigVa YZ egdXZhVb^Zcid n VabVXZcVb^Zcid eg^bVg^d# :medcZg aVh kZciV_Vh YZ adh h^hiZbVh YZ XdbejiVX^ c Xdc bjai^egdXZhVb^Zcid! eVgVaZadh! Zc aV gZY! Zc aV cjWZ! n egdedgX^dcVg Z_Zbeadh YZ adh i^edh YZ egdWaZbVh fjZ igViVc# 9ZhXg^W^g adh b idYdh YZ VXXZhd! aV XVeVX^YVY n edgiVW^a^YVY YZ adh Y^kZghdh Y^hedh^i^kdh YZ VabVXZcVb^Zcid hZXjcYVg^d#

AV ^cYjhig^V YZa ]VgYlVgZ XVbW^V g{e^YVbZciZ n Zh VaiVbZciZ XdbeZi^i^kV! ad fjZ \ZcZgV jc Zcidgcd egde^X^d eVgV adh VkVcXZh iZXcda \^Xdh# AV ^cYjhig^V YZa ]VgYlVgZ n adh jhjVg^dh Zhi{c ^beaZbZciVcYd Y^hZ dh n egdYjXidh YZ XdbejiVX^ c kZgYZ#

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Capítulo 3 · Hardware: entrada, procesamiento, salida y dispositivos de almacenamiento

Sistemas de información en la economía global Fujitsu, Japón

Las supercomputadoras no son más sólo para investigar.

Durante décadas, sólo los gobiernos y las grandes instituciones de investigación usaban superordenadores, los más potentes ordenadores con la velocidad de procesamiento más rápida y la más alta ejecución.

Con las más amplias y rápidas capacidades de cómputo, los superordenadores apoyaron investigación en mecánica cuántica, modelado molecular, climático, y otros campos científicos. Incluso hoy en día, la mayoría de los superordenadores son utilizados para la investigación científica. Fujitsu, por ejemplo, es una corporación multinacional de ti y comunicaciones, con sede en Japón, y uno de los principales fabricantes de superordenadores. En 2013, Fujitsu anunció el lanzamiento de dos proyectos de superordenadores: el aca Correlator para un telescopio de radio con sede en Chile, y Raijin, un superordenador llamado así por el dios del trueno japonés que ejecutará el complejo modelado de tiempo y clima. Raijin tiene la capacidad de realizar el mismo número de los cálculos en una hora del que harían 7 mil millones de personas, armadas con calculadoras, en 20 años.

Este mismo año, otras instituciones de investigación patrocinadas por el gobierno realizaron pedidos de superordenadores.

Sin embargo, entre los anuncios de 2013 de Fujitsu llegó la noticia de que Canon, el fabricante de cámaras número uno desde hace mucho tiempo y hoy en día el principal proveedor multinacional de impresoras láser, copiadoras y sistemas de gestión de papel, haría la compra de un superordenador Fujitsu. El evento fue tan inusual que varios analistas de ti recogieron la noticia. ¿Qué estaría haciendo Canon con un superordenador?

Resulta que Canon utilizaría el superordenador como parte de su iniciativa para desarrollar el “diseño sin prototipos”. Un prototipo es un modelo físico de un nuevo producto que necesita una gran

cantidad de tiempo y dinero para construirse. Sin embargo, la construcción de un prototipo es necesaria para que las empresas puedan verificar si un producto puede funcionar en las formas en que los diseñadores previeron, sin fallos. En el mundo de la alta tecnología, estos prototipos se han vuelto cada vez más pequeños y más sofisticados, provocando que el proceso de construcción de uno sea aún más desafiante. Mediante el uso del superordenador Fujitsu para reemplazar prototipos físicos con prototipos virtuales y simulaciones analíticas, Canon obtendría una ventaja competitiva: un mejor, más rápido y más barato método de desarrollar nuevos productos. Canon no eligió cualquier superordenador, sino una versión actualizada de la computadora Fujitsu K, que hasta hace muy poco era el superordenador más rápido del mundo y todavía tiene un consumo relativamente bajo de energía. La selección del equipo K ayuda a Canon a cumplir con su compromiso con la producción respetuosa del medio ambiente.

Canon no es la primera corporación en comprar un superordenador. De hecho, en 2004, ibm vendió un superordenador para la compañía farmacéutica Bristol-Myers Squibb; aunque a un billón de dólares por computadora K, no muchas empresas podrían pagarlas. En 2012, sin embargo, las ventas de superordenadores se dispararon un 30 por ciento ya que los precios cayeron tan bajo como la mitad de mil millones por máquina. Algunas compañías incluyendo PayPal y Procter & Gamble también han comprado sus propios superordenadores. La computadora K de Fujitsu permitirá Canon cortar sus costos de desarrollo, y ya que los precios siguen bajando, otras empresas, sin duda, encontrarán la forma de utilizar supercomputadoras para obtener una ventaja estratégica.

115

116

Conforme avance en este capítulo, considere lo siguiente:

¿Por qué aprender acerca de los sistemas de información?

Parte 2 · Conceptos de la tecnología de la información

•

¿Qué importante ventaja competitiva ganó Canon con su compra del superordenador?

•

¿Está cambiando la forma en que usamos hardware, como los superordenadores? ¿Si es así, cómo?

•

¿Qué impacto tiene en el uso del hardware dentro del mundo empresarial la disminución de su costo con el tiempo?

Las organizaciones invierten en equipos informáticos para mejorar la productividad de los trabajadores, aumentar los ingresos, reducir los costos, ofrecer un mejor servicio al cliente, acelerar el tiempo de mercado y permitir la colaboración entre los empleados.

Las organizaciones que no hacen sabias inversiones en hardware se quedan a menudo atrapadas con un equipo antiguo que no es fiable y que no puede aprovechar los últimos avances de software. Un hardware obsoleto puede colocar a una organización en una desventaja competitiva. Cualquiera que sea su campo profesional y formación académica, se espera que los gerentes ayuden a definir las necesidades del negocio que el hardware debe soportar. Además, los administradores deben ser capaces de hacer buenas preguntas y evaluar las opciones cuando se consideran inversiones de hardware para sus áreas de negocio. Esta necesidad es especialmente cierta en pequeñas organizaciones que podrían no tener especialistas en sistemas de información. Los gestores en marketing, ventas y recursos humanos a menudo ayudan a los especialistas en si a evaluar oportunidades para aplicar hardware y a analizar las opciones y características específicas para el mismo. Los gerentes de finanzas y contabilidad, en especial, deben mantenerse atentos, previniendo el gasto excesivo y sin embargo estar dispuestos a invertir en hardware cuando y donde las condiciones del negocio así lo justifiquen.

El uso actual de la tecnología es práctico: tiene la intención de producir beneficios reales de negocio, como se demostró en la viñeta de apertura por la utilización de un superordenador en Canon, Bristol-Myers Squibb, PayPal, y Procter & Gamble. Usar la tecnología más reciente y proporcionar capacidades de procesamiento adicionales puede aumentar la productividad de los empleados, ampliar las oportunidades de negocio, reducir los costos, reducir el tiempo de comercialización, y permitir una mayor flexibilidad. Este capítulo se centra en el componente de hardware de un sistema de información computarizado (cbis, por sus siglas en inglés: computer based information system). Recordemos que el hardware se refiere a los componentes físicos de un ordenador que realizan la entrada, el procesamiento, la producción y las actividades de almacenamiento del ordenador. Al tomar decisiones sobre el hardware, la consideración primordial de una empresa debe ser cómo el hardware puede apoyar los objetivos del sistema de información y los objetivos de la organización.

Sistemas de computación: integrando el poder de la tecnología Las personas que participan en la selección del hardware de su organización deben entender claramente los requisitos actuales y futuros del negocio para que puedan tomar decisiones informadas para la adquisición. Tenga en cuenta los siguientes ejemplos de aplicando del conocimiento del negocio para llegar a decisiones racionales sobre la adquisición de hardware:

117

Capítulo 3 · Hardware: entrada, procesamiento, salida y dispositivos de almacenamiento

•

La ciudad de Bunbury en el oeste de Australia decidió actualizar sus servidores, los sistemas de almacenamiento, red y software asociado de múltiples proveedores al hardware de un solo proveedor. El objetivo era reducir en el futuro los costos de reemplazo del hardware, el consumo de energía y el esfuerzo necesario para gestionar los múltiples dispositivos que se utilizan para sostener los sistemas de información de la ciudad.1

•

Jason De Vos hace edición de video para proyectos tales como la transmisión en vivo del Lollaplooza, el Festival acl y los festivales de música Jazzfest. Su trabajo debe ser de la más alta calidad y aun así ser completado en un plazo muy corto, a menudo tan corto como de unas pocas horas. Sobre la base de estos requisitos, Jason utiliza potentes estaciones de trabajo que son confiables y pueden completar la gran cantidad de procesamiento requerido para la edición de video en la menor cantidad de tiempo.2

Como demuestran estos ejemplos, la correcta elección de los equipos informáticos requiere la comprensión de las necesidades de una organización y las exigencias de los sistemas de información que se ejecutan en ella.

Componentes de hardware Los componentes de hardware del sistema informático incluyen dispositivos que realizan la entrada, el procesamiento, el almacenamiento y la salida de datos, como se muestra en la Figura 3.1.

Recuerde que cualquier sistema debe ser capaz de procesar (organizar y manipular) datos, y un sistema de ordenador lo hace a través de una interacción entre uno o más unidades centrales de procesamiento y almacenamiento primario. El almacenamiento primario, también denominado memoria principal o memoria, retiene instrucciones de programas y datos inmediatamente antes o después de los registros. Para entender la función de procesamiento y la interacción entre el cpu y la memoria, vamos a examinar la forma en que una típica computadora ejecuta una instrucción de programa.

Cada unidad central de procesamiento (cpu, por sus siglas en inglés: central processing unit) consta de tres elementos asociados: la unidad aritmética/lógica, la unidad de control y las áreas de registro. La unidad aritmética/lógica (alu, por sus siglas en inglés: arithmetic/logic unit) realiza cálculos matemáticos y comparaciones lógicas. La unidad de control secuencial accede a las instrucciones del programa, las decodifica y coordina el flujo de datos dentro y fuera de la alu, los registros, el almacenamiento primario, e incluso del almacenamiento secundario y varios dispositivos de salida. Los registros son áreas de almacenamiento de alta velocidad utilizadas para temporalmente llevar a cabo pequeñas unidades de instrucciones de programas y datos inmediatamente antes, durante, y después de la ejecución del cpu. La placa base es la columna vertebral de la computadora, la conexión de todos sus componentes, incluyendo el cpu y el almacenamiento primario, y proporciona conectores para dispositivos periféricos tales como impresoras, discos duros externos, tarjetas de sonido, tarjetas de video. Un bus es un conjunto de conexiones físicas (por ejemplo, cables y circuitos impresos) que pueden ser compartidos por múltiples componentes de hardware para que puedan comunicarse entre sí. Un ordenador puede tener dos tipos fundamentales de bus. Un bus interno (también llamado el bus frontal), permite al cpu comunicarse con el sistema de almacenamiento primario. El bus de expansión (también llamado bus de entrada/salida) permite a los diferentes componentes de la placa comunicarse entre sí y añadir nuevos dispositivos que utilizan lo que se llama ranuras de expansión conectadas al bus de entrada/salida.

Componentes de hardware en acción La ejecución de cualquier instrucción a nivel máquina involucra dos fases: instrucción y ejecución. Durante la fase de instrucción, la computadora lleva a cabo los pasos siguientes:

Almacenamiento primario (memoria principal; memoria): EVgiZ YZ aV XdbejiVYdgV fjZ VabVXZcV ^chigjXX^dcZh YZa egd\gVbV n YVidh# Unidad central de procesamiento (CPU): EVgiZ YZ aV XdbejiVYdgV fjZ XdchiV YZ igZh ZaZbZcidh VhdX^VYdh/ aV jc^YVY Vg^ib i^XV$ a \^XV! aV jc^YVY YZ Xdcigda n aVh {gZVh YZ gZ\^higd# Unidad aritmética/lógico (ALU): EVgiZ YZa CPU fjZ gZVa^oV adh X{aXjadh bViZb{i^Xdh n aVh XdbeVgVX^dcZh a \^XVh# Unidad de control: EVgiZ YZa CPU fjZ! Zc [dgbV hZXjZcX^Va! VXXZYZ V aVh ^chigjXX^dcZh YZa egd\gVbV! aVh YZXdY^ÑXV n XddgY^cV Za Òj_d YZ YVidh ]VX^V n YZhYZ aV Vaj! Vh Xdbd YZ adh gZ\^higdh! bZbdg^V eg^cX^eVa Z! ^cXajh^kZ! bZbdg^V hZXjcYVg^V n kVg^dh Y^hedh^i^kdh YZ hVa^YV# Registro: ÚgZV YZ VabVXZcVb^Zcid YZ VaiV kZadX^YVY Zc Za CPU fjZ hZ ji^a^oV eVgV VabVXZcVg YZ [dgbV iZbedgVa eZfjZ Vh jc^YVYZh YZ ^chigjXX^dcZh YZa egd\gVbV n YVidh ^cbZY^ViVbZciZ VciZh! YjgVciZ n YZhej h YZ hj Z_ZXjX^ c edg eVgiZ YZa CPU# Placa base: AV XdajbcV kZgiZWgVa YZa dgYZcVYdg! aV XdcZm^ c YZ idYdh hjh XdbedcZciZh! ^cXajnZcYd Za CPU n Za VabVXZcVb^Zcid eg^bVg^d! n fjZ egdedgX^dcV XdcZXidgZh eVgV Y^hedh^i^kdh eZg^[ g^Xdh iVaZh Xdbd ^begZhdgVh! Y^hXdh Yjgdh ZmiZgcdh! iVg_ZiVh YZ hdc^Yd! n iVg_ZiVh YZ k^YZd# Bus: Jc Xdc_jcid YZ XdcZm^dcZh [ h^XVh XVWaZh! X^gXj^idh ^begZhdh!

ZiX# fjZ ejZYZc hZg XdbeVgi^YVh edg b ai^eaZh XdbedcZciZh YZa ]VgYlVgZ eVgV fjZ ejZYVc Xdbjc^XVghZ jcdh Xdc digdh#

118

Parte 2 · Conceptos de la tecnología de la información

Placa base Unidad central de procesamiento 9^hedh^i^kdh YZ ZcigVYV

EjZgid

Unidad de control Unidad aritmética/lógica Registros

9^hedh^i^kdh YZ hVa^YV

EjZgid

Almacenamiento primario 7jh

Figura 3.1 Componentes del hardware :hidh XdbedcZciZh ^cXajnZc adh Y^hedh^i^kdh YZ ZcigVYV! YZ hVa^YV! adh ejZgidh! Za Wjh! adh Y^hedh^i^kdh YZ VabVXZcVb^Zcid eg^bVg^d n hZXjcYVg^d! n aV jc^YVY XZcigVa YZ egdXZhVb^Zcid CPU # AV jc^YVY YZ Xdcigda! aV jc^YVY Vg^ib i^XV$a \^XV ALU ! n aVh {gZVh YZ VabVXZcVb^Zcid YZ gZ\^higd Xdchi^ijnZc Za CPU#

Tiempo de instrucción (tiempo-I): I^Zbed fjZ idbV aV W hfjZYV n YZXdY^ÑXVX^ c YZ aVh ^chigjXX^dcZh YZcigd YZ aV [VhZ YZ ^chigjXX^ c# Tiempo de ejecución (tiempo-E): I^Zbed fjZ idbV aV Z_ZXjX^ c YZ jcV ^chigjXX^ c n Za VabVXZcVb^Zcid YZ adh gZhjaiVYdh# Ciclo de máquina: ;VhZ YZ ^chigjXX^ c hZ\j^YV YZ aV [VhZ YZ Z_ZXjX^ c# Tubería: ;dgbV YZ deZgVX^ c YZa CPU Zc aV XjVa hZ aaZkVc V XVWd b ai^eaZh [VhZh YZ Z_ZXjX^ c Zc jc hdad X^Xad YZ b{fj^cV# Dispositivos de procesamiento y memoria: ediZcX^V! kZadX^YVY n XVeVX^YVY

9^hXd Yjgd ^ciZgcd

EjZgid 9^hedh^i^kdh YZ VabVXZcVb^Zcid hZXjcYVg^dh

•

Paso 1. Búsqueda de la instrucción. La computadora lee la siguiente instrucción de programa que debe ejecutar y cualquier otro dato necesario en el procesador.

•

Paso 2. Decodificación de la instrucción. La instrucción se decodifica y se envía a la unidad del procesador que le corresponde. Cada unidad juega un papel diferente: la unidad aritmética/lógica realiza todas las operaciones aritméticas; la de punto flotante se encarga de las operaciones no enteras, la de carga/almacenamiento administra las instrucciones que lee o escribe en la memoria; la de procesamiento ramificado pronostica la salida de una instrucción ramificada con el fin de reducir las interrupciones en el flujo de instrucciones y datos hacia el procesador; la de administración de la memoria traduce las direcciones de una aplicación a direcciones en la memoria física, y la unidad de procesamiento vectorial maneja las instrucciones basadas en vectores para acelerar las operaciones que involucran gráficos.

El tiempo invertido en la fase de instrucción (pasos 1 y 2) se llama tiempo de instrucción (tiempo-I).

La segunda fase se llama ejecución. Durante ella, la computadora lleva a cabo los pasos siguientes: •

Paso 3. Ejecución de la instrucción. El elemento hardware, que ahora se ha alimentado con una instrucción y datos, ejecuta la instrucción. Este paso podría involucrar la ejecución de operaciones aritméticas, de comparación lógica y de corrimiento de bits o vectoriales.

•

Paso 4. Almacenamiento de resultados. Los resultados se guardan en registros o en la memoria.

El tiempo que toma la fase de ejecución (pasos 3 y 4) se llama tiempo de ejecución (tiempo-E).

Después de que ambas fases han completado una instrucción, se vuelven a realizar para la segunda instrucción, y así sucesivamente. La realización de la fase de instrucción seguida de la fase de ejecución se llama ciclo de máquina (vea la figura 3.2). Algunas unidades de procesamiento pueden acelerar el proceso con el uso de pipes, por medio de la cual la unidad de procesamiento obtiene una instrucción, decodifica otra y ejecuta una tercera al mismo tiempo. El procesador Pentium 4, por ejemplo, utiliza dos

119

Capítulo 3 · Hardware: entrada, procesamiento, salida y dispositivos de almacenamiento

Dispositivo de procesamiento Unidad de control (2) Decodifica Tiempo-I (1) Búsqueda

Alu (3) Ejecuta Tiempo-E

Registros

(4) Almacén

Memoria

pipes o tuberías en la unidad de ejecución, lo cual significa que la unidad de procesamiento puede ejecutar dos instrucciones en un solo ciclo de máquina.

Los componentes responsables del procesamiento —el cpu y la memoria— están integrados en el mismo contenedor o gabinete al que se le llama unidad del sistema.

Todos los demás dispositivos que forman el sistema de cómputo, como el monitor, el almacenamiento secundario y el teclado, están conectados directa o indirectamente al gabinete de la unidad del sistema. En esta sección estudiaremos las características de estos importantes dispositivos.

Figura 3.2 Ejecución de una instrucción :c aV [VhZ YZ ^chigjXX^ c! aVh ^chigjXX^dcZh YZ jc egd\gVbV n XjVafj^Zg digd YVid cZXZhVg^d hdc aZ YVh Zc Za egdXZhVYdg & # 9Zhej h aV ^chigjXX^ c hZ YZXdY^ÑXV YZ iVa [dgbV fjZ Za egdXZhVYdg XZcigVa ejZYV hVWZg fj ]VXZg ' # :c aV [VhZ YZ Z_ZXjX^ c! aV Vaj ]VXZ ad fjZ aZ dgYZcVc! nV hZVc X{aXjadh Vg^ib i^Xdh j deZgVX^dcZh a \^XVh ( # EdhiZg^dgbZciZ! adh gZhjaiVYdh hZ VabVXZcVc Zc adh gZ\^higdh d Zc aV bZbdg^V ) # AVh [VhZh YZ ^chigjXX^ c n YZ Z_ZXjX^ c [dgbVc! Zc Xdc_jcid! jc X^Xad YZ b{fj^cV#

Características y funciones del procesamiento Debido a que las empresas tratan de efectuar un procesamiento ágil y una entrega de resultados a tiempo, utilizan diferentes parámetros para medir la velocidad de procesamiento, entre los que destacan el tiempo que se emplea para completar un ciclo de máquina y la velocidad del reloj.

Tiempo del ciclo de máquina Como usted habrá podido observar, una computadora ejecuta una instrucción durante un ciclo de máquina. El tiempo que éste dura se mide en nanosegundos (mil millonésimas de segundo) y picosegundos (mil billonésimas de segundo). Sin embargo, también puede medirse en función del número de instrucciones que se ejecutan en un segundo.

Este parámetro, llamado MIPS, significa millones de instrucciones por segundo, y constituye otra forma de medir la velocidad de los sistemas de cómputo de todo tamaño.

B^aadcZh YZ ^chigjXX^dcZh edg hZ\jcYd! jcV bZY^YV YZ i^Zbed YZa X^Xad YZ aV b{fj^cV#

MIPS:

Velocidad de reloj Todos los cpu generan una serie de pulsos electrónicos a una velocidad predeterminada llamada velocidad de reloj, que afecta la duración del ciclo de máquina. La unidad de control ejecuta instrucciones de acuerdo con el ciclo electrónico o los pulsos del “reloj” del cpu. Cada instrucción emplea al menos la misma cantidad de tiempo que el intervalo entre pulsos. A medida que este intervalo es menor, más rápido podrán ejecutarse cada una de las instrucciones.

A menudo, la velocidad de reloj se mide en gigahertz (GHZ, miles de millones de ciclos por segundo). Desafortunadamente, a medida que la velocidad de reloj del cpu aumenta, se genera más calor. Este calor debe ser disipado para evitar que se destruyan los datos e instrucciones que la computadora esté tratando de procesar. Asimismo, los cpus que trabajan a temperaturas más elevadas necesitan disipadores de calor más grandes, ventiladores y otros componentes para eliminar el calor excesivo. Este escollo incrementa el tamaño y el peso de los dispositivos de computación, ya sea una computadora de escritorio, una Tablet o un Smartphone.

Velocidad de reloj: JcV hZg^Z YZ ^bejahdh ZaZXig c^Xdh egdYjX^Ydh Zc jcV iVhV egZYZiZgb^cVYV fjZ V[ZXiV Za i^Zbed YZa X^Xad YZ aV b{fj^cV# Gigahertz (GHz): B^aZh YZ b^aadcZh YZ X^Xadh edg hZ\jcYd#

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Parte 2 · Conceptos de la tecnología de la información

Los diseñadores de chips y fabricantes están explorando diversos medios para evitar los problemas de calentamiento en sus nuevos diseños. Un enfoque eficaz es el uso de procesadores arm. arm no es un fabricante de chips de ordenador como Advanced Micro Devices (amd) o Intel. En lugar de ello, crea un diseño para una familia de procesadores basado en la computación del conjunto de instrucciones reducido (risc, por sus siglas en inglés: reduced instruction set computing). Los procesadores risc ejecutan más rápidamente un pequeño conjunto de instrucciones simplificadas en comparación con los complejos ordenadores del conjunto de instrucciones (cisc, por sus siglas en inglés: complex instruction set computers), que ejecutan más lentamente un conjunto de instrucciones más complejas. Sus licenciatarios, como Qualcomm y Nvidia, adoptan para ellos mismos esos bloques de construcción y diseño de procesadores.

Todavía otras empresas fabrican los chips bajo la licencia de arm. Debido a que los procesadores risc requieren menos transistores para operar, necesitan menos energía y generan menos calor que los procesadores estándar. Por lo tanto, los procesadores arm no requieren grandes disipadores de temperatura y ventiladores para eliminar el exceso de calor, lo que resulta en más pequeños y ligeros dispositivos de bajo consumo de energía, con mayor duración de la batería. Los procesadores arm son ideales para utilizarse en los teléfonos inteligentes y las Tablet pc.

Los fabricantes también están buscando las fuentes más eficaces de la energía en tanto que los dispositivos portátiles aumentan cada vez más su necesidad de energía.

Un número de compañías están explorando la sustitución de las pilas de combustible por las baterías de iones de litio para proporcionar una energía adicional de más larga duración. Las pilas de combustible generan electricidad mediante el consumo de combustible (a menudo metanol), mientras que las baterías tradicionales almacenan electricidad y la liberan a través de una reacción química. Una pila de combustible gastado se repone en segundos simplemente con volver a llenar su depósito o mediante la sustitución del cartucho de combustible gastado por uno fresco. Néctar Mobile Power System está desarrollando un cargador portátil que sería capaz de cargar completamente un iPhone cada noche durante dos semanas. Sus cartuchos están llenos de butano, que se puede tomar en los aviones en pequeños cantidades.3 Véase la figura 3.3.

Características físicas del CPU La mayoría de los cpu son grupos de circuitos lógicos impresos sobre obleas de silicio, o circuitos integrados, cada uno de ellos no mayor a la goma de un lápiz. Para encender o apagar un circuito lógico del cpu, la corriente eléctrica debe fluir a través de un medio

Figura 3.3 Pila de combustible :c aj\Vg YZ ji^a^oVg WViZg Vh YZ ^dcZh YZ a^i^d! aVh ZbegZhVh Zhi{c ZmeadgVcYd Za jhd YZ e^aVh YZ XdbWjhi^WaZ eVgV egdedgX^dcVg ediZcX^V VY^X^dcVa b{h YjgVYZgV Zc Y^hedh^i^kdh edgi{i^aZh#

Capítulo 3 · Hardware: entrada, procesamiento, salida y dispositivos de almacenamiento

(por lo general el silicio) de un punto A a un punto B. La velocidad de la corriente que viaja entre los dos puntos puede incrementarse si se reduce la distancia entre los puntos o la resistencia del medio a la corriente eléctrica.

Si se acorta la distancia entre los puntos se obtienen circuitos integrados más pequeños, pues los circuitos se confinan más cercanamente. Gordon Moore, que sería cofundador de Intel (el mayor fabricante de chips de microprocesadores) y se convertiría en su presidente, lanzó la hipótesis de que el progreso en la fabricación de chips debía hacer posible duplicar el número de transistores (los microscópicos interruptores de encendido/apagado) en un solo chip cada dos años. La hipótesis fue conocida como la Ley de Moore, y esta regla de oro se ha convertido en un objetivo que los fabricantes de chips han logrado más o menos a lo largo de cuatro décadas.

Los fabricantes de chips han sido capaces de poner más transistores en el mismo tamaño de chip al tiempo que reducen la cantidad de energía necesaria para realizar las tareas. Además, porque los chips son más pequeños, los fabricantes de chips pueden cortar más fichas de una sola oblea de silicio y por lo tanto reducir el costo por chip.

Como los componentes a base de silicio y los ordenadores funcionan mejor, se vuelven más baratos de producir y por lo tanto más abundantes, más potentes y cada vez más una parte de nuestro día a día. Este proceso hace asequibles los dispositivos informáticos para un mayor número de personas en todo el mundo y hace que sea práctico empacar una tremenda potencia de cálculo en el más pequeño de los dispositivos.

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Ley de Moore: JcV ]^e iZh^h fjZ hdhi^ZcZ fjZ aV YZch^YVY YZ igVch^hidgZh fjZ hZ ejZYZc XdadXVg YZcigd YZ jc X^gXj^id ^ciZ\gVYd hZ Yjea^XV XVYV Ydh V dh#

Características y funciones de la memoria La memoria principal está ubicada físicamente cerca del cpu, pero no está en el circuito integrado que lo conforma. Sin embargo, le da al cpu el área de almacenamiento de trabajo necesaria para guardar los datos y las instrucciones del programa. La característica principal de la memoria consiste en que envía datos e instrucciones al cpu a una gran velocidad.

Capacidad de almacenamiento De la misma forma que el cpu, los dispositivos de memoria contienen miles de pequeños circuitos dentro de un circuito integrado de silicio. Cada uno de ellos conduce una corriente eléctrica (encendido) o no (apagado). Los datos se almacenan en la memoria como una combinación de estados encendidos o apagados. Por lo general, se utilizan 8 bits para representar un carácter, por ejemplo, la letra A. Al conjunto de 8 bits se le llama byte (B). En la mayoría de los casos, la capacidad de almacenamiento se mide en bytes, cada uno de los cuales equivale a un caracter de información. El contenido

Nombre

Abreviación

Número de Bytes

7niZ

B

&

@^adWniZ

KB

& %%%

BZ\VWniZ

B7

& %%%'

<^\VWniZ

GB

& %%%(

IZgVWniZ

TB

& %%%)

EZiVWniZ

PB

& %%%5

:mVWniZ

EB

& %%%6

OZiiVWniZ

ZB

& %%%7

NdiiVWniZ

YB

& %%%8

Tabla 3.1. Jc^YVYZh YZ bZY^YV YZ aV XVeVX^YVY YZ VabVXZcVb^Zcid YZ aVh XdbejiVYdgVh#

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Parte 2 · Conceptos de la tecnología de la información

de la Biblioteca del Congreso, que cuenta con más de 126 millones de libros y 530 mil libreros, requeriría alrededor de 20 petabytes de capacidad de almacenamiento. La tabla 3.1 muestra una lista con las unidades de medida de las diferentes capacidades de almacenamiento de las computadoras.

Tipos de memoria

Memoria de acceso aleatorio (RAM): ;dgbV YZ bZbdg^V Zc aV fjZ aVh ^chigjXX^dcZh d YVidh ejZYZc VabVXZcVghZ YZ bVcZgV iZbedgVa#

Memoria caché: I^ed YZ bZbdg^V YZ VaiV kZadX^YVY V aV fjZ jc egdXZhVYdg ejZYZ VXXZYZg Xdc b{h gVe^YZo fjZ V aV bZbdg^V eg^cX^eVa#

Memoria de sólo lectura (ROM): ;dgbV YZ bZbdg^V cd kda{i^a#

La memoria de computadora asume varias formas, como se muestra en la tabla 3.2.

Las instrucciones y los datos pueden guardarse de forma temporal y ser leídos en una memoria de acceso aleatorio (RAM). Con el diseño actual, los circuitos integrados de memoria ram son dispositivos de almacenamiento volátil, lo cual significa que pierden su contenido si se interrumpe o apaga el suministro de corriente eléctrica (como en el caso de un pico de corriente, cortocircuito o ruido eléctrico generado por la iluminación o la presencia de máquinas eléctricas en operación en las proximidades de la computadora). Los circuitos integrados ram están montados directamente sobre la tarjeta principal del ordenador o en otros circuitos integrados engarzados en tarjetas periféricas conectadas a la tarjeta principal. Estos circuitos integrados ram están conformados por millones de interruptores sensibles a los cambios en la corriente eléctrica.

Existen muchas variedades de ram. La memoria estática de acceso aleatorio (sram, por sus siglas en inglés: static random access memory) es un dispositivo de almacenamiento direccionable mediante bytes que se utiliza en registros y memorias caché de alta velocidad. La memoria dinámica de acceso aleatorio (dram, por sus siglas en inglés: dynamic random access memory) es un dispositivo de almacenamiento direccionable mediante bytes que se utiliza en la memoria principal de una computadora. La memoria síncrona dinámica de acceso aleatorio, de doble tasa de transferencia de datos (ddr sdram, por sus siglas en inglés: double data rate synchronous dynamic random access memory) es una forma mejorada de dram que duplica la velocidad a la que los datos pueden entrar o salir de la memoria principal. Otras formas de memoria incluyen la ddr2 sdram, la ddr3 sdram y la ddr4 sdram (por sus siglas en inglés: double data rate fourth-generation synchronous dynamic random access memory).4 A pesar de que la velocidad del microprocesador más o menos se ha duplicado cada 24 meses en las últimas décadas, el rendimiento de memoria no ha avanzado al mismo ritmo. En efecto, la memoria se ha convertido en el principal cuello de botella para el rendimiento del sistema. La memoria caché es un tipo de memoria de alta velocidad a la que un procesador puede acceder más rápido que a la memoria principal para ayudar a aliviar este cuello de botella. Véase la Figura 3.4. Los datos usados con frecuencia se almacenan en la memoria caché de fácil acceso en lugar de en una memoria más lenta, como la ram. Debido a que la memoria caché contiene menos datos, los cpu pueden acceder a los datos y las instrucciones deseados más rápidamente que cuando se hace la selección desde el conjunto más grande en el almacenamiento primario. Por lo tanto, el cpu puede ejecutar instrucciones más rápido, lo que mejora el rendimiento general del sistema del equipo La memoria caché está disponible en tres formas. El nivel 1 (L1) es la memoria caché en el chip del cpu. A la memoria de nivel 2 (L2) se puede acceder por el cpu a través de una interfaz específica de alta velocidad. Los últimos procesadores van un paso más allá y colocan el caché L2 directamente en el mismo chip del cpu y proporcionan una alta velocidad de apoyo para una memoria caché externa terciaria de nivel 3 (L3). Véase la Figura 3.5.

La memoria de sólo lectura (ROM), otro tipo de memoria, no es volátil, lo que significa que su contenido no se pierde en caso de que la energía eléctrica se apague o interrumpa. La rom proporciona un almacenamiento permanente de datos e instrucciones que no cambian, por ejemplo, programas y datos del fabricante de la computadora, entre ellos las instrucciones que le dicen a ésta la forma en que debe arrancar cuando se enciende. La memoria rom también viene en muchas variedades: la memoria de sólo

Capítulo 3 · Hardware: entrada, procesamiento, salida y dispositivos de almacenamiento

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Figura 3.4 Memoria caché Adh egdXZhVYdgZh ejZYZc VXXZYZg V ZhiZ i^ed YZ bZbdg^V YZ VaiV kZadX^YVY b{h g{e^Yd fjZ V aV bZbdg^V eg^cX^eVa# JW^XVYV Zc! d XZgXV YZa CI YZa CPU! igVWV_V Xdc aV bZbdg^V eg^cX^eVa# Jc XdcigdaVYdg XVX] YZiZgb^cV Xdc fj [gZXjZcX^V hZ ji^a^oVc adh YVidh! igVchÑZgZ adh fjZ hZ ji^a^oVc Xdc b{h [gZXjZcX^V V aV bZbdg^V XVX] ! n YZhej h Za^b^cV adh YVidh XjVcYd hidh nV cd hdc YZ ji^a^YVY#

Figura 3.5 La velocidad relativa de los diversos tipos de almacenamiento :cigZ b{h XZgXVcV Zhi aV bZbdg^V Va CPU! b{h g{e^Yd Za CPU ejZYZ egdXZhVgaV#

lectura programable (prom, por sus siglas en inglés: programable read-only memory), que se utiliza para almacenar datos e instrucciones que nunca pueden ser cambiados; la memoria programable y borrable de sólo lectura (eprom, por sus siglas en inglés: erasable programable read-only memory), la cual es una rom programable que se puede borrar y volver a utilizar; y la memoria eléctricamente programable y borrable de sólo lectura (reeprom, por sus siglas en inglés: electrically erasable programable read-only memory), que es modificable sólo por el usuario y de sólo lectura que puede borrarse y reprogramarse en repetidas ocasiones mediante la aplicación de tensión eléctrica más alta de lo normal.

Los fabricantes compiten para desarrollar un chip de memoria no volátil que consuma una mínima cantidad de potencia, ofrezca una muy alta velocidad de escritura y pueda almacenar datos en forma precisa aun después de un gran número de ciclos de lectura-escritura. Dicho chip podría eliminar la necesidad de la ram, así como simplificar y acelerar la velocidad de procesamiento. La memoria de cambio de fase (pcm, por sus siglas en inglés: phase change memory) es un método potencial para proporcionar un dispositivo de memoria tal. La pcm emplea un material similar al vidrio especializado que puede cambiar su estado físico, de un estado cristalino de baja resistencia a un estado gaseoso de alta resistencia mediante la aplicación de tensión para reorganizar los átomos del material. Esta tecnología ha estado en desarrollo durante décadas y ahora se enfrenta a varias tecnologías de la competencia. Micron Technology y Samsung Electronics han lanzado recientemente dispositivos pcm para aplicaciones limi-

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Parte 2 · Conceptos de la tecnología de la información

tadas; sin embargo, se necesitan nuevas mejoras para reducir su consumo de energía y los costos de fabricación antes de que puedan llegar a ser ampliamente utilizadas.5

Multiprocesamiento Multiprocesamiento: :_ZXjX^ c h^bjai{cZV YZ Ydh d b{h ^chigjXX^dcZh Va b^hbd i^Zbed# Coprocesador: EVgiZ YZ aV XdbejiVYdgV fjZ VXZaZgV Za egdXZhVb^Zcid bZY^VciZ aV Z_ZXjX^ c YZ i^edh ZheZX ÑXdh YZ ^chigjXX^dcZh! b^ZcigVh Za CPU igVWV_V Zc digVh VXi^k^YVYZh YZ egdXZhVb^Zcid# Microprocesador multinúcleo: 8dbW^cV Ydh d b{h egdXZhVYdgZh ^cYZeZcY^ZciZh Zc jcV hdaV XdbejiVYdgV fjZ ejZYZc XdbeVgi^g aV XVg\V YZ igVWV_d n bZ_dgVg aV XVeVX^YVY YZ egdXZhVb^Zcid#

Cómputo paralelo: :_ZXjX^ c h^bjai{cZV YZ aV b^hbV iVgZV Zc b ai^eaZh egdXZhVYdgZh Xdc Za Ñc YZ dWiZcZg gZhjaiVYdh b{h g{e^YVbZciZ# Sistemas de procesamiento masivamente paralelo: ;dgbV YZ bjai^egdXZhVb^Zcid fjZ VXZaZgV Za egdXZhVb^Zcid V igVk h YZ aV XdcZm^ c YZ X^Zcidh YZ b^aZh YZ egdXZhVYdgZh eVgV fjZ igVWV_Zc Va b^hbd i^Zbed d! Zc eVgVaZad! YdcYZ XVYV egdXZhVYdg XjZciV Xdc hj egde^d Wjh! bZbdg^V! Y^hXdh! Xde^V YZa h^hiZbV deZgVi^kd n Vea^XVX^dcZh#

En general, el multiprocesamiento involucra la ejecución simultánea de dos o más instrucciones. Una forma de multiprocesamiento se basa en el uso de coprocesadores.

Un coprocesador acelera el procesamiento a través de la ejecución de tipos específicos de instrucciones mientras el cpu trabaja en otra actividad de procesamiento. Los coprocesadores pueden ser internos o externos al cpu y tener velocidades de reloj diferentes a éste. Cada tipo de coprocesador lleva a cabo una función específica. Por ejemplo, un chip con procesador matemático acelera los cálculos numéricos, mientras que uno gráfico reduce de manera sustancial el tiempo que toma el manejo de desarrollos figurativos.

Un microprocesador multinúcleo combina dos o más procesadores independientes en una sola computadora, de tal forma que puede compartir la carga de trabajo y acelerar la capacidad de procesamiento. Además, permite realizar múltiples tareas en forma simultánea, como reproducir un juego o quemar un cd. amd e Intel están luchando por el liderazgo en el mercado del procesador multinúcleo; las dos empresas ofrecen chips de cpu de cuatro, seis y ocho núcleos que se pueden utilizar para construir computadoras de escritorio de gran potencia. Apple tiene rediseñado su ordenador Mac Pro basado en un chip de cpu Intel Xeon E5 de 12 núcleos.6 Un problema actual con los procesadores de múltiples núcleos es que a medida que más núcleos son agregados, el consumo de energía aumenta más rápido que el rendimiento del procesamiento. Por ejemplo, un procesador de 16 núcleos podría acabar con la batería de un típico Smartphone en sólo tres horas.7 El reto más difícil en el diseño de un procesador para un teléfono inteligente o tableta es equilibrar el rendimiento y el consumo de energía. Muchos diseños de procesador se basan en una configuración de varios núcleos que arm llama big.little e incluye una alta velocidad de reloj, y núcleos potentes, más lentos y más energéticamente eficientes.

Los núcleos poderosos se utilizan cuando se necesita un alto rendimiento, como para los juegos. Los núcleos más eficientes en energía se utilizan para tareas menos tributarias tales como la navegación por Internet y el correo electrónico. Este enfoque proporciona suficiente potencia por parte de la computadora para hacer el trabajo, pero reduce los problemas de calentamiento y, en consecuencia, el consumo de la batería para funcionar un ventilador de refrigeración. El teléfono inteligente Galaxy S4 de Samsung es alimentado por ocho núcleos de cpu utilizando el diseño big.little.8 Cuando las empresas seleccionan un cpu, deben balancear los beneficios que otorga la velocidad de procesamiento con las necesidades de consumo de energía y costo.

Las que cuentan con mayores velocidades de reloj y ciclos de máquina más cortos requieren mayor energía para disipar el calor que generan y son más voluminosas y costosas que las de menor velocidad.

Cómputo paralelo El cómputo paralelo consiste en la ejecución simultánea de la misma tarea en múltiples procesadores con el fin de obtener los resultados en menos tiempo. Los sistemas que cuentan con miles de estos procesadores se conocen con el nombre de sistemas de procesamiento masivamente paralelo, una forma de multiprocesamiento que acelera el procesamiento mediante la vinculación de cientos o miles de procesadores que funcionan al mismo tiempo, o en paralelo, donde cada procesador tener su propio bus, memoria, discos, copia del sistema operativo y aplicaciones. Los procesadores se pueden comunicar unos con otros para coordinar el momento de ejecución de un programa de cómputo, o pueden operar de manera independiente, pero bajo la dirección de otro procesador que distribuye el trabajo entre los demás procesadores y recaba sus resultados.

Capítulo 3 · Hardware: entrada, procesamiento, salida y dispositivos de almacenamiento

Los procesadores de doble núcleo que se mencionaron antes constituyen una forma simple de cómputo paralelo.

Los usos más frecuentes de la computación paralela incluyen el modelado, la simulación y el análisis de grandes cantidades de datos. Por ejemplo, la computación paralela es utilizada en la medicina para desarrollar nuevos sistemas de imágenes de ultrasonido que completan exploraciones en menos tiempo y con mayor precisión, permitiendo a los médicos ofrecer un mejor y más oportuno diagnóstico a los pacientes.

En lugar de construir modelos físicos de nuevos productos, los ingenieros pueden crear modelos virtuales y usar la computación paralela para probar el funcionamiento de los productos y luego cambiar elementos de diseño y materiales según sea necesario. El superordenador Blue Waters es una de las más poderosas computadoras en el mundo y puede realizar mil billones de cálculos por segundo. Su velocidad máxima es 3 millones de veces más rápida que la de una laptop típica. Este ordenador es un ejemplo de un sistema de procesamiento paralelo masivo. Emplea más de 26 000 procesadores trabajando juntos para apoyar proyectos de investigación científica y de ingeniería, desde la predicción del comportamiento de sistemas biológicos complejos hasta la simulación de la evolución de la cosmos.9 Redes de cómputo o Grid de computadoras consiste en el uso de un grupo de computadoras, a menudo propiedad de varias personas u organizaciones, para trabajar de manera coordinada en la resolución de un problema común. Redes de cómputo o Grid de computadoras son un enfoque de bajo costo para el cómputo paralelo. Puede incluir docenas, cientos y hasta miles de computadoras que trabajan de manera conjunta para resolver grandes problemas de procesamiento. La clave para tener éxito cuando se lo utiliza es un servidor central que actúe como líder de la red y supervisor de tráfico. Este servidor de control divide la tarea de cómputo en subtareas y asigna el trabajo (al menos de manera temporal) a las computadoras de la red que tengan capacidad de procesamiento extra. El servidor central también supervisa el procesamiento, y si alguna computadora de la red no puede cumplir con una subtarea, reinicia el proceso o reasigna la tarea. Cuando terminan todas las subtareas, el servidor de control combina los resultados y sigue con la siguiente tarea hasta terminar todo el trabajo.

El World Community Grid es un proyecto en curso dedicado a la construcción de la mayor red de computación pública del mundo para hacer frente a proyectos que benefician a la humanidad. El esfuerzo es financiado y operado por ibm e incluye más de 450 organizaciones y cerca de 70 000 usuarios registrados. Los participantes descargan e instalan un pequeño programa en su ordenador de manera que durante el estado de reposo del ordenador, es posible solicitar datos del servidor del World Community Grid, realizar cálculos con estos datos y enviar los resultados de vuelta al servidor. Los proyectos que se ejecutan en el World Community Grid incluyen el análisis de diversos aspectos del sida, el cáncer, el agua potable, la malaria, el rendimiento de los cultivos de arroz y la identificación de compuestos que son prometedores para los desarrolladores de la energía solar.10,11

Almacenamiento secundario El almacenamiento de datos de forma segura y eficaz es fundamental para el éxito de una organización. Impulsada por muchos factores (tales como la necesidad de retener más datos durante más tiempo para cumplir regulaciones gubernamentales, almacenar nuevas formas de datos digitales como audio y video, mantener los sistemas funcionando bajo el ataque de volúmenes crecientes de información de correo electrónico), la información del mundo incrementa a más del doble cada dos años. Casi 6 zettabytes (6 x 1021 bytes) de información fueron creados y almacenados tan sólo en el año 2013.12 Es sobre todo el contenido digital no estructurado, como objetos de video, audio e imagen,

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Cómputo en rejilla: :beaZd YZ jc \gjed YZ XdbejiVYdgVh! V bZcjYd egde^ZYVY YZ b ai^eaZh eZghdcVh j dg\Vc^oVX^dcZh! fjZ igVWV_Vc YZ bVcZgV XddgY^cVYV Xdc Za Ñc YZ gZhdakZg jc egdWaZbV Xdb c#

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Parte 2 · Conceptos de la tecnología de la información

Tabla 3.2. 8dbeVgVX^ c YZ Xdhidh eVgV kVg^Vh [dgbVh YZ VabVXZcVb^Zcid

Costo por gb Tipo de almacenamiento de datos

2006

2009

2011

2013

9^hXd Yjgd ZmiZgcd YZ & iW eVgV XdbejiVYdgV YZ ZhXg^idg^d

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Fuente: sitio web de Office Depot, www.officedepot.com, 5 de febrero de 2006, diciembre de 2009, octubre de 2011 y octubre de 2013. dnd = datos no disponibles.

Almacenamiento secundario: Adh Y^hedh^i^kdh fjZ VabVXZcVg \gVcYZh XVci^YVYZh YZ YVidh! ^chigjXX^dcZh! n aV ^c[dgbVX^ c b{h eZgbVcZciZ YZ ad eZgb^i^Yd Xdc aV bZbdg^V eg^cX^eVa#

el que está impulsando este crecimiento. Por ejemplo, la Australian Square Kilometre Array Pathfinder y el Murchison Wildfield Array son proyectos de radioastronomía de telescopio que comprobarán la profundidad del universo. Cuando estos proyectos estén en línea, generarán 8 petabytes de datos no estructurados cada año.13 Para la mayoría de las organizaciones, la mejor solución global de almacenamiento de datos es probablemente una combinación de diferentes opciones de almacenamiento secundario que pueden almacenar grandes cantidades de datos, instrucciones e información de manera más perdurable que lo permitido con la memoria principal.

En comparación con la memoria, el almacenamiento secundario ofrece las ventajas de no ser volátil, tener mayor capacidad y mayor economía. Sobre una base de costo por megabyte, el almacenamiento secundario es considerablemente menos costoso que la memoria primaria. Véase la Tabla 3.2. La selección de medios de comunicación y dispositivos de almacenamiento secundario requiere la comprensión de sus características principales: el método de acceso, la capacidad y la portabilidad.

Al igual que con otros componentes del sistema del ordenador, los métodos de acceso, las capacidades de almacenamiento y la portabilidad requeridas de los medios de almacenamiento secundario son determinadas por los requisitos de negocio que se deben cumplir. Uno de los objetivos de una compañía de tarjetas de crédito podría ser recuperar rápidamente los datos del cliente almacenados para aprobar compras de los consumidores. En este caso, un método de acceso rápido es crítico. En otros casos, como en el equipamiento en el ámbito de la fuerza de ventas de Coca-Cola con teléfonos inteligentes, la portabilidad y robustez podrían ser consideraciones principales en la selección y utilización de soportes de almacenamiento secundario y dispositivos.

Además de los costos, la capacidad, la portabilidad y la robustez, las organizaciones deben abordar los problemas de seguridad para permitir que sólo las personas autorizadas puedan acceder a datos sensibles y programas críticos. Debido a que los datos y programas que se mantienen en dispositivos de almacenamiento secundario son tan importantes para la mayoría de las organizaciones, todas estas cuestiones merecen ser consideradas cuidadosamente.

Principios de sistemas de información proporciona una sólida comprensión de los principios básicos de los SI y cubre las últimas investigaciones y desarrollos en el campo y su impacto sobre el papel cambiante del panorama profesional. El libro incluye ejemplos sobre plataformas móviles, el uso de energía y las características ambientales de los equipos, las computadoras virtuales y en la nube, soluciones globales de trabajo y las redes sociales. En sus páginas, el estudiante puede aprender de primera mano cómo los sistemas de información pueden aumentar las utilidades y reducir los costos de las empresas a medida que conoce nueva información sobre los sistemas de comercio electrónico y empresariales, inteligencia artificial, realidad virtual e inteligencia empresarial y otras cuestiones de la industria. El libro también presenta casos que informan sobre los desafíos y los riesgos de los delitos informáticos, la piratería y el ciberterrorismo. Esta edición de Principios de sistemas de información puede ayudar a maximizar el liderazgo de las empresas y sus empleados en los negocios globales.

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