Conceptos Fundamentales de Informática
La informática es la ciencia que estudia el tratamiento automático y racional de la información mediante ordenadores. El término proviene de la contracción de las palabras "información" y "automática". La informática abarca tanto el hardware (componentes físicos) como el software (componentes lógicos) de los sistemas computacionales.
Un dato es la representación simbólica de un hecho, evento o entidad. La información es el conjunto de datos procesados y organizados de forma significativa para el receptor. El algoritmo es un conjunto de instrucciones o pasos ordenados y finitos que permiten resolver un problema o realizar una tarea computacional.
El hardware es el conjunto de los componentes que conforman la parte material de una computadora: circuitos integrados, cables, placas, periféricos y demás elementos físicos. El software es el equipamiento lógico e intangible de un ordenador: programas, datos e instrucciones que permiten al hardware realizar tareas.
Sistemas de Numeración
Los ordenadores trabajan internamente con el sistema binario, aunque los humanos interactuamos principalmente con el sistema decimal.
Sistema Decimal (Base 10)
Utiliza 10 dígitos: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 y 9. Es el sistema de numeración habitual en matemáticas cotidianas.
Sistema Binario (Base 2)
Emplea únicamente dos dígitos: el valor 0 y el valor 1. Es el lenguaje nativo de los ordenadores, ya que los circuitos electrónicos solo pueden representar dos estados: ausencia o presencia de corriente eléctrica.
Cada dígito en sistema binario recibe el nombre de bit (del inglés Binary Digit).
Sistema Octal (Base 8)
Utiliza 8 dígitos: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 y 7. Se emplea como abreviatura del binario, ya que un dígito octal equivale a 3 bits.
Sistema Hexadecimal (Base 16)
Utiliza 16 símbolos: los dígitos 0-9 y las letras A (10), B (11), C (12), D (13), E (14) y F (15). Muy utilizado en programación y representación de colores, direcciones de memoria y código máquina, ya que un dígito hexadecimal equivale a 4 bits (un nibble).
Unidades de Medida de la Información
El Bit y el Byte
La unidad mínima de información es el bit (abreviatura de Binary Digit). Un bit puede tener únicamente dos valores: 0 o 1.
Un byte está formado por 8 bits. Es la unidad básica de almacenamiento que representa un carácter alfanumérico.
Un nibble equivale a 4 bits (medio byte).
Tabla Completa de Unidades de Almacenamiento
| Unidad | Símbolo | Equivalencia decimal | Equivalencia binaria (potencia de 2) |
|---|
| Bit | b | 1 bit | 1 bit |
| Nibble | — | 4 bits | 4 bits |
| Byte | B | 8 bits | 2³ bits |
| Kilobyte | KB | 1.000 bytes | 2¹⁰ = 1.024 bytes |
| Megabyte | MB | 1.000.000 bytes | 2²⁰ = 1.048.576 bytes |
| Gigabyte | GB | 1.000.000.000 bytes | 2³⁰ = 1.073.741.824 bytes |
| Terabyte | TB | 1.000 GB | 2⁴⁰ bytes |
| Petabyte | PB | 1.000 TB | 2⁵⁰ bytes |
| Exabyte | EB | 1.000 PB | 2⁶⁰ bytes |
| Zettabyte | ZB | 1.000 EB | 2⁷⁰ bytes |
| Yottabyte | YB | 1.000 ZB | 2⁸⁰ bytes |
1 Terabyte = 1.024 Gigabytes. Equivale a 1.000 gigabytes (GB) o 1.000.000 megabytes (MB).
Medición de Velocidades
La velocidad de procesamiento de los microprocesadores se mide en hercios (Hz) y sus múltiplos:
- Megahercio (MHz): Un millón de ciclos por segundo. Un megahercio puede ejecutar un millón de ciclos por segundo.
- Gigahercio (GHz): Mil millones de ciclos por segundo.
El ancho de banda de un componente indica la cantidad de datos que puede transmitir en un tiempo determinado.
Representación de Datos
Código ASCII
ASCII (American Standard Code for Information Interchange) es el sistema de codificación estándar para el intercambio de información. Asigna un número a cada carácter alfanumérico y de control. Los caracteres ASCII son comunes y estándar a la mayoría de sistemas operativos.
Unicode
Unicode es un estándar de codificación de caracteres que permite representar prácticamente todos los sistemas de escritura del mundo. A diferencia de ASCII (128 caracteres), Unicode puede representar más de 1 millón de caracteres distintos.
Tipos de Datos en Programación
| Tipo | Descripción | Ejemplo |
|---|
| Entero | Números sin decimales | 42, -7, 0 |
| Real/Flotante | Números con decimales | 3.14, -2.5 |
| Carácter | Un símbolo alfanumérico | 'A', 'z', '3' |
| Cadena (String) | Secuencia de caracteres | "Hola mundo" |
| Booleano | Valores lógicos | Verdadero o Falso |
El tipo de dato booleano se utiliza para valores lógicos del tipo Verdadero o Falso. Solo puede contener uno de esos dos valores.
El Ordenador: Historia y Generaciones
Generaciones de Ordenadores
| Generación | Periodo | Tecnología clave | Características |
|---|
| 1ª | 1940-1955 | Válvulas de vacío | Enormes, lentos, mucho calor |
| 2ª | 1955-1964 | Transistores | Más pequeños, rápidos y fiables |
| 3ª | 1964-1971 | Circuitos integrados | Miniaturización, menor coste |
| 4ª | 1971-presente | Microprocesadores | PC personales, gran capacidad |
| 5ª | Actualidad | IA, computación cuántica | Sistemas inteligentes |
Tipos de Ordenadores
| Tipo | Descripción |
|---|
| Mainframe | Ordenadores de gran capacidad para empresas y organizaciones |
| Superordenador | Equipos extremadamente potentes con cientos de procesadores trabajando en paralelo, con gran capacidad de cálculo |
| Servidor | Equipo que proporciona servicios a otros equipos en red |
| Ordenador personal (PC) | Uso doméstico y ofimático individual |
| Portátil (Laptop) | PC de sobremesa compacto y transportable |
| Tablet | Dispositivo táctil con pantalla integrada |
| Smartphone | Teléfono inteligente con capacidades computacionales |
Componentes Internos del Ordenador
La Placa Base (Motherboard)
La placa base o motherboard es el componente principal que interconecta todos los elementos del ordenador. Su soporte físico recibe el nombre de PCB (Printed Circuit Board, Placa de Circuito Impreso).
En ella se encuentran:
- El zócalo del procesador
- Ranuras de memoria RAM
- Conectores de almacenamiento (SATA, M.2)
- Slots de expansión: ranuras donde se instalan tarjetas adicionales (gráfica, sonido, red)
- Conectores de alimentación
- El chipset
El Chipset
El chipset actúa como intermediario entre el microprocesador y los distintos dispositivos. Existen dos tipos de chipset:
- Northbridge (Puente Norte): Ayuda al microprocesador en su interrelación con las memorias y la tarjeta gráfica. Gestiona comunicaciones de alta velocidad.
- Southbridge (Puente Sur): Gestiona los dispositivos de almacenamiento, puertos USB, audio y otros periféricos. Cuando mencionamos el término "Southbridge" nos referimos al chipset.
No existe un chipset denominado "Westbridge", por lo que esta opción es incorrecta cuando se pregunte por tipos de chipset.
La CPU (Unidad Central de Proceso)
El procesador o CPU (Central Processing Unit) es el componente más importante del ordenador. También se le denomina Unidad Central de Proceso o microprocesador. Se encarga fundamentalmente de ejecutar instrucciones y procesar datos.
Componentes Internos de la CPU
| Componente | Función |
|---|
| ALU (Unidad Aritmético-Lógica) | Realiza operaciones matemáticas y lógicas |
| CU (Unidad de Control) | Controla y coordina el funcionamiento del resto de componentes |
| Registros | Pequeñas memorias ultra-rápidas dentro del procesador para datos en uso inmediato |
| Caché interna | Memoria de acceso ultrarrápido integrada en el procesador |
Los Buses del Sistema
Los buses son canales de comunicación que transportan datos entre los componentes del ordenador. Los tipos principales son:
- Bus de datos: Transporta los datos entre componentes.
- Bus de direcciones: Transporta las direcciones de memoria.
- Bus de control: Transporta señales de control.
No existe el "Bus de Procesador" como tipo de bus estándar.
En un ordenador con un bus de 30 hilos (líneas de dirección), se pueden direccionar 1 GiB de posiciones de memoria (2³⁰ = 1.073.741.824 posiciones).
El Disipador y Refrigeración
El disipador recoge el calor generado por el procesador y lo transmite al ambiente. Los ventiladores y sistemas de refrigeración (agua, aire forzado) son los componentes responsables de la refrigeración activa del sistema, disipando el calor generado por el procesador y otros componentes.
La Memoria
Tipos Principales de Memoria
Memoria RAM (Random Access Memory)
La RAM (Random Access Memory — Memoria de Acceso Aleatorio) es la memoria principal de trabajo del ordenador.
El gran inconveniente de la Memoria RAM es que su contenido se pierde cuando se apaga el ordenador. Es una memoria volátil.
Características:
- Volátil: se borra al apagar el equipo
- Acceso aleatorio: el procesador accede a cualquier posición directamente
- Es la intermediaria entre el disco duro y las aplicaciones en ejecución
- Un equipo con 8 GB de RAM dispone de 8 gigabytes de memoria volátil de acceso rápido donde el sistema operativo y las aplicaciones cargan temporalmente los datos mientras el equipo está encendido
Memoria RAM DRAM
La DRAM (Dynamic RAM) es un tipo de memoria RAM que tiene una gran capacidad pero que precisa ser constantemente refrescada (re-energizada) o perdería su contenido.
Memoria ROM (Read Only Memory)
La ROM (Read Only Memory — Memoria de Solo Lectura) es una memoria no volátil: conserva su contenido aunque se apague el equipo. Almacena la información crucial que gestiona la BIOS, como la fecha, la hora y la secuencia de arranque.
Tipos de ROM:
| Tipo | Descripción |
|---|
| ROM | Solo lectura, grabada en fábrica, no modificable |
| PROM | Programable una sola vez por el usuario |
| EPROM | Borrable mediante luz ultravioleta y reprogramable |
| EEPROM | Borrable eléctricamente y reprogramable sin extraer el chip |
| Flash | Variante de EEPROM de alta densidad, usada en SSDs y USB |
La memoria PROM puede ser programada por el usuario una única vez. Las respuestas a y b sobre la PROM son correctas (es programable una vez y es de solo lectura tras su programación).
Memoria Caché
La memoria caché es una memoria de acceso ultrarrápido que actúa como intermediaria entre la CPU y la RAM, almacenando datos de uso frecuente para acelerar el acceso a datos frecuentes del procesador.
Niveles de caché:
| Nivel | Ubicación | Velocidad | Tamaño |
|---|
| L1 | Dentro del propio procesador | Más rápida | Más pequeña (KB) |
| L2 | Dentro del procesador o muy próxima | Rápida | Media (KB-MB) |
| L3 | Compartida entre núcleos | Más lenta que L1/L2 | Mayor (MB) |
La memoria caché L1 se caracteriza por estar localizada dentro del propio procesador.
La memoria caché tiene como objetivo principal acelerar el acceso a datos frecuentes del procesador y reducir el tiempo de acceso a datos frecuentemente utilizados por la CPU.
Memoria Virtual y SWAP
La memoria virtual es una técnica del sistema operativo que permite usar parte del disco duro como si fuera RAM, ampliando el espacio de memoria disponible para los programas.
La memoria SWAP es el tipo de memoria virtual que tiene por objeto simular a la memoria RAM, con el fin de almacenar información a través del disco duro cuando dicha memoria se encuentra parcialmente llena, consiguiendo así un flujo de datos continuo sin necesidad de interferir en el proceso de datos.
El swapping es un mecanismo o modo de interrelacionar la memoria principal con la secundaria.
Buffer (Memoria Tampón)
El buffer es el espacio de memoria en el que se almacenan datos de forma temporal para garantizar que la transmisión entre un dispositivo de entrada a uno de salida se realiza de forma adecuada.
Stack (Pila)
El stack se usa para la asignación de memoria estática y automática (variables locales). El principal riesgo asociado con el stack es el Stack Overflow (desbordamiento de pila).
Almacenamiento Secundario
El almacenamiento secundario se caracteriza principalmente por conservar los datos incluso cuando el sistema está apagado. En un sistema operativo, se entiende por almacenamiento secundario la memoria a largo plazo.
Entre los elementos de memoria secundaria se encuentran: el disco duro o SSD.
Dispositivos de Almacenamiento
Disco Duro HDD (Hard Disk Drive)
Las unidades de discos duros HDD son dispositivos de almacenamiento que emplean un sistema de grabación magnética. El disco duro tiene como función principal el almacenamiento permanente de datos.
Componentes físicos:
- Platos: Discos metálicos giratorios que almacenan la información. Los discos duros HDD están compuestos por platos (discos metálicos giratorios).
- Cabezales de lectura/escritura: Leen y escriben datos en los platos.
- Actuador: Mueve los cabezales sobre los platos.
La velocidad de giro del disco duro se mide en RPM (revoluciones por minuto).
El tiempo de acceso a la información en un disco duro viene dado por:
- Tiempo de búsqueda: tiempo en situar el cabezal en la pista correcta.
- Tiempo de latencia rotacional: tiempo medio que tarda el cabezal en situarse en el sector deseado, una vez posicionado en la pista.
La unidad mínima de almacenamiento que establece el sistema operativo se denomina clúster, formado por uno o varios sectores.
Disco SSD (Solid State Drive)
Los dispositivos SSD integran memoria NAND Flash como único sistema de almacenamiento y pretenden sustituir a los discos duros tradicionales. Las ventajas de los SSD en comparación con los HDD son:
- Mayor velocidad de lectura/escritura
- Menor consumo energético
- Sin partes móviles (mayor resistencia a golpes)
- Menor latencia de acceso
Los dispositivos de almacenamiento del tipo USB (Pendrives) también hacen uso de memorias de tipo flash.
Discos Ópticos (CD/DVD/Blu-ray)
La tecnología óptica emplea un láser sobre una superficie reflectante para leer y escribir datos. Las zonas que almacenan la información en un disco CD o DVD se conocen como pits y lands.
| Sigla | Significado |
|---|
| CD | Compact Disc |
| DVD | Digital Versatile Disk |
| Blu-ray | Alta definición, mayor capacidad que DVD |
Tipos de Almacenamiento en Red
| Tipo | Descripción |
|---|
| DAS | Direct Attached Storage — Almacenamiento directamente conectado a la máquina |
| NAS | Network Attached Storage — Dispositivo de almacenamiento conectado a red de alta capacidad |
| SAN | Storage Area Network — Red de almacenamiento integral |
RAID (Redundant Array of Independent Disks)
RAID significa Redundant Array of Independent Disks (matriz redundante de discos independientes). Es una tecnología para tener redundancia en el almacenamiento de datos, evitando pérdida accidental o intencionada de información.
El sistema RAID crea un único volumen con varios discos duros funcionando en conjunto. Sus técnicas principales son:
- Disk Striping: Distribución de datos en bloques entre varios discos para mayor velocidad.
- Disk Mirroring: Duplicación de datos en múltiples discos para tolerancia a fallos.
| Nivel RAID | Descripción | Discos mínimos | Característica |
|---|
| RAID 0 | Almacena información de forma alterna entre varios discos, sin duplicarla. Solo aumenta velocidad, sin tolerancia a fallos | 2 | Solo striping |
| RAID 1 | Duplica toda la información en lugar de usar paridad. Mayor coste | 2 | Solo mirroring |
| RAID 5 | Striping con paridad distribuida. Mejor relación precio/rendimiento | 3 discos mínimo | Striping + paridad |
| RAID 6 | Como RAID 5 pero con doble paridad | 4 | Mayor tolerancia |
RAID 5 es el que tiene la mejor relación precio/rendimiento entre los tipos más comunes. Requiere un mínimo de tres discos duros.
Sistemas de Archivos
Un sistema de archivos (o sistema de ficheros) es el conjunto de normas y restricciones que dictan la forma en que deben almacenarse los archivos en un dispositivo de almacenamiento. Estructuran la información guardada en una unidad de almacenamiento.
Los sistemas de archivos actúan como una interfaz entre el sistema operativo y todos los dispositivos de almacenamiento internos y externos.
Para asignar un sistema de archivos a un dispositivo de almacenamiento se realiza un formateo del soporte de datos.
Los sistemas de archivos presentan una estructura de árbol para organizar los archivos, que parte del directorio raíz. Esta estructura se denomina estructura arborescente (o jerárquica).
Funciones del Sistema de Archivos
El sistema de archivos suministra los medios para:
- Crear, leer, modificar y eliminar archivos
- Organizar archivos en directorios o carpetas
- Controlar permisos de acceso
- Gestionar el espacio de almacenamiento
No es función del sistema de archivos automatizar la gestión de la memoria primaria.
Sistemas de Archivos de Windows
| Sistema | Significado | Características |
|---|
| FAT | File Allocation Table | Sistema antiguo, compatible, limitaciones de tamaño |
| FAT32 | FAT de 32 bits | Tamaño máximo de archivo: 4 GB, partición máxima: 2 TB, nombres hasta 255 caracteres |
| exFAT | Extended File Allocation Table | Diseñado para medios de almacenamiento extraíbles. Supera limitaciones de FAT32 |
| NTFS | New Technology File System — Sistema de Archivos de Nueva Tecnología | Sistema actual de Windows, sin limitaciones prácticas de tamaño |
| HPFS | High Performance File System | Desarrollado para OS/2 |
Características exclusivas de NTFS frente a FAT32:
- Tamaño máximo de archivo: 16 TB (con clúster predeterminado en versiones actuales)
- Tamaño mínimo de clúster: 512 bytes
- Soporte de permisos de acceso y seguridad avanzada
- Registro de transacciones (journaling) para recuperación ante fallos
- Cifrado con EFS (Encrypting File System), que usa sistemas de cifrado simétricos y asimétricos combinados
- Compresión nativa de archivos
- Tabla Maestra de Archivos (MFT): estructura que utiliza NTFS para gestionar los archivos
- Sistema de archivos de las versiones más actuales de Windows
- Mejor opción para volúmenes de 400 MB o más, ya que su rendimiento no se degrada con volúmenes grandes
En FAT, los nombres de archivo NO se basan en Unicode (sí en NTFS y HFS+). NTFS y HFS+ comparten: soporte Unicode y journaling.
¿Qué sistema de archivos no es de Windows? SOLARIS no es un sistema de archivos.
Para una unidad USB de 2 GB a 16 GB se aconseja usar FAT32, ya que la hace compatible con la mayoría de equipos y reproductores de música o multimedia.
Sistemas de Archivos de Linux/Unix
| Sistema | Descripción |
|---|
| ext2 | Sistema de archivos básico de Linux |
| ext3 | Añade journaling a ext2 |
| ext4 | Sistema estándar actual de Linux. Novedad principal: función extents (optimiza archivos grandes). Volumen máximo: 1 EB |
| Reiser4 | Sistema de última generación con capacidad de optimizar espacio de archivos pequeños (menos de un bloque) |
| XFS | Sistema de archivos de alto rendimiento |
EXT4 es el sistema de archivos estándar de muchos sistemas Linux. Incorpora la función extents, que optimiza la gestión de archivos grandes y evita la fragmentación.
Sistemas de Archivos de Apple
| Sistema | Descripción |
|---|
| HFS+ | Hierarchical File System Plus. Sistema tradicional de macOS. Usa codificación Unicode. Tamaño máximo de archivo: 8 EB. |
| APFS | Apple File System. Lanzado en 2017 por Apple. Recomendado para SSD. Sistema predeterminado en macOS 10.13 o posterior. Diseñado para todos los sistemas Apple (macOS, iOS, tvOS, watchOS). |
APFS responde a las siglas Apple File System. Es el sistema de archivos universal para todos los sistemas operativos de Apple.
El sistema operativo Mac OS X / macOS emplea AMBOS sistemas de archivos: HFS+ (tradicional, desde 1998) y APFS (introducido en macOS High Sierra, 2017, predeterminado desde entonces para SSD). Ambos son sistemas de archivos propios de Apple.
Otros Sistemas de Archivos
| Sistema | Uso |
|---|
| UDF | Utilizado en DVD-ROM |
| FAT (antiguo) | Compatible con múltiples sistemas operativos |
| exFAT | Medios extraíbles de gran capacidad |
| NTFS | Windows (modo lectura en macOS y Linux) |
Sector de Arranque MBR
El MBR (Master Boot Record — Registro de Arranque Principal) es el sector de arranque que contiene la tabla de particiones del disco.
Estructura Lógica del Disco
Las particiones de un disco duro pertenecen a la estructura lógica del disco.
La BIOS y UEFI
BIOS (Basic Input/Output System)
La BIOS es el firmware del sistema: un conjunto de instrucciones almacenadas en una memoria ROM (o EEPROM/Flash) que se ejecuta al arrancar el ordenador.
La función principal de la BIOS es inicializar el hardware y arrancar el sistema operativo. La BIOS puede clasificarse dentro del Firmware.
La BIOS gestiona la fecha, hora y secuencia de arranque, almacenando esta información en una memoria ROM que la conserva incluso cuando el equipo está apagado.
UEFI (Unified Extensible Firmware Interface)
La UEFI es el sustituto moderno de la BIOS tradicional. Su función principal es inicializar el hardware y arrancar el sistema operativo, ofreciendo además:
- Arranque más seguro (Secure Boot)
- Soporte para discos de más de 2 TB (GPT)
- Interfaz gráfica
- Arranque más rápido
Firmware
El firmware es el software que conecta directamente el hardware con el software del sistema. Se conoce así al conjunto de instrucciones de un programa informático que se encuentra registrado en una memoria ROM, flash o similar. La BIOS es el ejemplo más conocido de firmware en un PC.
El Sistema Operativo (SO)
Definición y Función
Un sistema operativo es un programa, o conjunto de programas, que actúa como intermediario entre el usuario y el hardware del ordenador.
El sistema operativo está compuesto por un conjunto de paquetes de software que pueden utilizarse para gestionar las interacciones con el hardware.
Las siglas del sistema operativo son: SO (español) y OS (Operating System, inglés).
El sistema operativo NO tiene como función:
- Crear documentos de texto
- Optimizar, automatizar y mejorar tareas de oficina
- Generar sentencias SQL para páginas web
- Registrar la presencia en sistemas de teletrabajo
Componentes del Sistema Operativo
| Componente | Función |
|---|
| Núcleo o Kernel | Parte más importante. Gestiona memoria RAM, procesos, errores. Interfaz entre hardware y software |
| Shell | Intérprete de comandos. Interfaz entre el usuario y el kernel |
| Sistema de archivos | Gestiona el almacenamiento secundario |
| API (librerías) | Provee los servicios del núcleo a los programas de aplicación |
El Núcleo o Kernel representa las funciones básicas del sistema operativo. Es el interfaz entre el hardware y el software. En Linux, el núcleo se llama Linux (el proyecto en conjunto es GNU/Linux).
No existe el "Sistema ALU" como componente del sistema operativo.
Clasificación de los Sistemas Operativos
Según la Administración de Tareas
| Tipo | Descripción |
|---|
| Monotarea | Solo puede ejecutar un proceso a la vez |
| Multitarea | Permite ejecutar varios procesos aparentemente simultáneos. El procesador cambia de una tarea a otra dando la apariencia de ejecución concurrente |
Todos los sistemas operativos multiproceso son multitarea.
La planificación de procesos preemptive se da cuando el sistema puede interrumpir el proceso para ejecutar otro diferente.
El multithreading es la posibilidad de un sistema operativo de ejecutar diferentes partes de un programa simultáneamente.
El modo Batch (batch work) es el modo de trabajo mediante el cual se introducen los comandos a ejecutar en un archivo y se ejecutan en bloque de forma automatizada.
Según la Administración de Usuarios
| Tipo | Descripción |
|---|
| Monousuario | Solo puede trabajar un usuario a la vez |
| Multiusuario | Permite el acceso simultáneo de distintos usuarios, compartiendo el mismo entorno físico |
MS-DOS es un sistema operativo monousuario y monotarea.
Puede existir un sistema multiusuario y monotarea: admite varios usuarios simultáneos, pero cada uno puede hacer solo una tarea a la vez.
Según la Organización Interna (Estructura)
| Tipo | Descripción |
|---|
| Monolítico | La mayoría de funciones en el núcleo. Núcleo grande y pesado. Sistemas Windows anteriores a XP |
| Jerárquico | Dividido en pequeñas partes perfectamente definidas con interfaces claros entre sí |
| Núcleo Híbrido | Combinación de monolítico y microkernel. Windows desde XP |
| Microkernel | Núcleo mínimo; servicios extra fuera del núcleo |
Windows en versiones de escritorio anteriores a XP usaba estructura monolítica. A partir de XP usa Núcleo Híbrido.
Según la Administración de Recursos
| Tipo | Descripción |
|---|
| Centralizado | Un único procesador gestiona los recursos |
| Distribuido/Descentralizado | Los recursos se distribuyen entre múltiples procesadores o nodos |
Según el Número de Procesadores
| Tipo | Descripción |
|---|
| Monoproceso | Un solo procesador |
| Multiproceso simétrico | Las tareas se distribuyen por igual a todos los procesadores |
| Multiproceso asimétrico | Existe jerarquía entre procesadores; unos controlan a otros |
Sistemas Operativos de Red (NOS)
Un sistema operativo de red (NOS — Network Operating System) permite la interconexión de ordenadores para acceder a servicios y recursos hardware y software, creando redes.
Sus componentes habituales son: servidores, clientes y dominios.
Sistemas Operativos de Tiempo Real
Un sistema operativo de tiempo real es el más conveniente para sistemas de control de procesos industriales críticos (infraestructuras críticas), ya que responde en tiempos garantizados.
Máquinas Virtuales
Una máquina virtual ofrece la capacidad de emular un sistema operativo independiente, simulando otro sistema totalmente independiente dentro del sistema operativo anfitrión.
Sistemas Operativos: Historia y Versiones
MS-DOS
- Desarrollado por Microsoft
- Sistema operativo monousuario y monotarea
- Interfaz de línea de comandos (sin entorno gráfico)
- Dispone de 109 comandos
- Última versión: MS-DOS 8.0 (hasta que fue sustituido por SO con interfaz gráfica)
- En Windows XP fue sustituido por CMD
Windows
| Versión | Característica clave |
|---|
| Windows NT | Primera versión en orden cronológico de la familia NT |
| Windows 95 | Primera versión con interfaz gráfica integrada para el gran público |
| Windows 98 | Inmediatamente anterior a Windows Me y Windows 2000 |
| Windows 2000 Server | Incorporó sesiones multiusuario mediante entorno gráfico |
| Windows XP | Sustituyó CMD a MS-DOS; estructura de Núcleo Híbrido |
| Windows Vista | Incorporó BitLocker (cifrado de unidades) |
| Windows 7, 8, 8.1 | Versiones intermedias |
| Windows 10 | Versión ampliamente extendida |
| Windows 11 | Lanzado en octubre de 2021. Novedad: posibilidad de ejecutar aplicaciones del sistema operativo Android |
Windows 97 no existe — nunca hubo una versión con ese nombre.
La interfaz gráfica de usuario basada en ventanas, iconos y menús fue desarrollada primero por Apple y llevada al gran público. Actualmente en Windows 10, el atajo para bloquear el equipo más rápido es Tecla Windows + L.
Atajos de teclado de Windows:
| Combinación | Función |
|---|
| Win + L | Bloquear el equipo |
| Win + G | Abrir la barra de juegos (con un juego abierto) |
| Win + U | Abrir el Centro de accesibilidad |
| Win + A | Abrir la Configuración Rápida |
| Alt + F4 | Cerrar aplicación o ventana (Windows) |
| Comando + Q | Cerrar aplicación (Mac) |
Registro de Windows: Base de datos jerarquizada que almacena toda la información del sistema, usuarios, aplicaciones instaladas y configuración del hardware. Es uno de los componentes principales del sistema en Windows.
Explorador de Windows: Programa que permite administrar las unidades, carpetas y archivos.
Desfragmentador de disco: Herramienta que reorganiza la información almacenada en el disco para que pueda funcionar de forma más eficaz. Permite volver a escribir las partes de un archivo en zonas contiguas del disco duro para aumentar la velocidad de acceso. La desfragmentación NO aumenta el tamaño en disco de los archivos.
Liberador de espacio en disco: Herramienta para liberar espacio en la unidad de disco duro cuando no hay suficiente espacio libre.
BitLocker: Utilidad incorporada en Windows Vista. Es un sistema de cifrado para proteger los archivos de una unidad.
Cambiar programas predeterminados en Windows 10: Inicio → Configuración → Aplicaciones → Aplicaciones predeterminadas.
PowerShell: Intérprete de comandos avanzado que incluye Windows, de modo texto.
Unix
Unix es un sistema operativo multiusuario y multitarea, aparecido en la década de los 70. Se caracteriza por:
- El uso de ficheros de texto para almacenar los datos
- Tratar a los dispositivos como archivos (no como carpetas independientes)
- Portabilidad entre plataformas
- Soporte para múltiples usuarios y procesos
BSD (Berkeley Software Distribution) apareció a finales de los 70 con todas las modificaciones que la comunidad universitaria y científica había hecho sobre el sistema Unix original, acabando siendo un sistema operativo libre.
Sistema gráfico de Unix: El principal sistema gráfico de Unix se llama Servidor X (X Window System).
Linux
Linux es el núcleo (kernel) de un sistema operativo libre y de código abierto, desarrollado como proyecto GNU.
Linux surgió a principios de los años 90. Su crecimiento fue impulsado por la comunidad open source y por internet.
Características de GNU/Linux:
- Código abierto y libre
- No es monotarea (es multitarea)
- Multiusuario
- Alta estabilidad y seguridad
El superusuario en Linux se llama Root. Su directorio de trabajo es /root.
Distribuciones populares: Ubuntu, Debian, Fedora, CentOS, Kodachi (basada en Debian, enfocada en privacidad y seguridad). Novell no es una distribución de Linux.
Gestores de escritorio gráfico de GNU/Linux: Gnome, KDE, Cinnamon.
Repositorio: Origen desde el que Linux puede descargar e instalar aplicaciones y sus dependencias a petición.
Forma de uso de las distribuciones Linux: pueden usarse como sistema de escritorio o como servidor (ambas formas son correctas).
Directorio raíz en Linux: En la estructura de archivos Linux, el nivel más alto se denomina Raíz (/). La estructura es jerárquica, de tipo árbol.
Proceso zombi en Unix: Un proceso hijo que ha acabado de realizar sus tareas, pero cuyo padre todavía no ha ejecutado la orden de esperar a que el hijo acabe.
IBM AIX es un sistema operativo para servidores (de tipo Unix).
Meego: Sistema operativo auspiciado por la Linux Foundation, preparado para funcionar en netbooks, dispositivos portátiles, sistemas en vehículos, televisiones y teléfonos multimedia.
Fuchsia: El nuevo sistema operativo de tiempo real desarrollado por Google.
macOS (Mac OS X)
El sistema operativo macOS está basado en Unix. Su interfaz gráfica se llama Aqua.
| Versión | Nombre |
|---|
| Mac OS X 10.9 | Mavericks |
| macOS moderno | Basado en BSD/Unix |
Elementos de macOS:
- Sistemas de archivos: macOS emplea HFS+ (tradicional) y APFS (Apple File System, predeterminado desde macOS 10.13, año 2017).
- Finder: Aplicación responsable de la gestión de todos los archivos del ordenador (equivalente al Explorador de Windows).
- Dock: Barra situada por defecto en la parte inferior desde donde pueden lanzarse las aplicaciones más utilizadas.
- File Vault: Tecnología de macOS que permite cifrar los datos.
- Boot Camp: Software incluido en macOS que permite instalar de forma asistida Windows o GNU/Linux en el sistema.
iOS (Apple)
- iOS significa: iPhone Operative System (también iPhone OS: su nombre proviene de iPhone OS).
- Deriva directamente de Mac OS X.
- Es exclusivo para los dispositivos de la marca Apple.
- Es un sistema cerrado y exclusivo (no es open source).
- No tiene soporte para Adobe Flash.
- Las aplicaciones iOS se distribuyen en formato .ipa
- Las aplicaciones se instalan desde App Store
- Jailbreak: proceso de acceso privilegiado al sistema iOS (equivalente al rooting en Android).
- Sistema de capas (layers) de iOS: Cocoa Touch, Media Services, Core Services y Core OS.
iPad: Utiliza iPadOS (derivado de iOS).
iOS y sistemas de archivos: compatibilidad con APFS y HFS+ (ambas son correctas).
Android
Android es un sistema operativo diseñado para dispositivos móviles, adquirido y desarrollado por Google. Está basado en el núcleo Linux y otros software de código abierto.
Android fue presentado en 2007, junto con la fundación Open Handset Alliance.
Componentes de Android:
- Núcleo basado en Linux (no en NT)
- Bibliotecas: funciones generalmente programadas en C o C++ que el sistema operativo provee al resto de componentes del sistema para el acceso al almacenamiento, bases de datos, entorno gráfico, etc.
- ART (Android Runtime): entorno de ejecución actual de Android.
- AOT (Ahead-Of-Time): característica de ART que realiza compilación anticipada para ejecutar el binario resultante de manera más rápida y eficiente.
Versiones de Android:
| Versión | Nombre |
|---|
| Android 4.1-4.3 | Jelly Bean |
| Android 10 | Android 10 (sin nombre de postre) |
| Android 11 | Red Velvet Cake |
| Android 12 | Snow Cone |
| Android 16 | Última versión disponible |
Aplicaciones Android:
- Se empaquetan, comprimen y distribuyen con formato APK (Android Packet).
- Se instalan desde Google Play Store.
- Google Play Store no funciona en iPhone (iOS usa App Store).
Rooting: técnica que permite a los usuarios de dispositivos Android acceder a un control privilegiado del equipo. También llamada "rootear". Se diferencia del Jailbreak (que es para iOS).
Asistente virtual de Android: Google Assistant. También es el asistente de voz Android.
Problema principal de Android frente a iOS: La fragmentación (múltiples versiones y fabricantes).
Sistema operativo de Google basado en Linux: El sistema de Google depende de Linux para servicios básicos. Su nuevo sistema operativo de tiempo real es Fuchsia.
Sistemas operativos móviles NO: HP-UX no es un SO para dispositivos móviles. MVP no está entre los sistemas operativos móviles.
Tipos de Software
Clasificación Principal
Los tres grandes tipos de software son:
-
Software de sistema: Gestiona los recursos del hardware. Incluye el sistema operativo y los controladores (drivers). La serie de programas preinstalados que permiten interactuar con el SO, dar soporte a otros programas y garantizar el control digital del hardware se conoce como software de sistema.
-
Software de programación: Herramientas para desarrollar nuevos programas (compiladores, IDEs, depuradores).
-
Software de aplicación: Conjunto de programas diseñados para facilitar la realización de tareas específicas (ofimática, multimedia, etc.). Se conoce también como aplicaciones o programas.
Tipos de Licencias de Software
| Tipo | Descripción |
|---|
| Software propietario | El fabricante mantiene el control sobre su desarrollo y distribución |
| Freeware | Distribución gratuita, pero el usuario no puede modificar su código |
| Software libre / código abierto | Licencia que permite su uso, modificación y redistribución de forma libre |
| Copyleft | Variante del software libre que obliga a que las obras derivadas mantengan la misma licencia |
El software de código abierto (open source) es aquel cuyo código fuente está publicado bajo una licencia que permite su uso, modificación o redistribución de forma libre.
El código fuente: Texto legible por un ser humano, redactado en un lenguaje de programación, cuyo objetivo es crear normas y disposiciones claras para el ordenador para que este sea capaz de traducirlas a su propio lenguaje.
Controlador de dispositivo (Driver): Software que conecta el sistema operativo directamente con los componentes del hardware de un ordenador. También conocido como driver.
Algoritmo
Un algoritmo es un conjunto de instrucciones o pasos ordenados y finitos que permiten resolver un problema o realizar una tarea computacional. Es la base de cualquier programa informático.
Periféricos
Los periféricos son dispositivos que se conectan al ordenador para ampliar sus capacidades de entrada, salida o almacenamiento.
Periféricos de Entrada
Dispositivos que introducen datos en el ordenador:
- Teclado
- Ratón
- Escáner (periférico de entrada)
- Micrófono
- Cámara web
- Dispositivos de reconocimiento facial (periféricos de entrada biométrica)
- Lector de huella dactilar
El monitor no táctil NO es un periférico de entrada.
Periféricos de Salida
Dispositivos que muestran o extraen datos del ordenador:
- Monitor de PC (periférico de salida)
- Altavoces
- Plóter (dispositivo de impresión, periférico de salida)
- Impresora (componente periférico de la computadora, parte del hardware)
La velocidad de impresión de una impresora se mide en PPM (páginas por minuto).
En un ordenador, un plotter es un periférico de salida.
Periféricos de Entrada y Salida (Mixtos)
Dispositivos que realizan ambas funciones:
- Auriculares con micrófono (entrada: micrófono; salida: auriculares)
- Impresora multifunción (entrada: escáner; salida: impresión)
- Lector/grabador de DVD (entrada: lectura; salida: grabación)
- Unidades de memoria USB (mixtos)
- HUBs de puertos USB (mixtos)
Conectores y Puertos
| Puerto/Conector | Descripción |
|---|
| USB | Universal Serial Bus. Estándar más común. En USB 3.0 se aumenta la intensidad de la corriente respecto a versiones anteriores. |
| Thunderbolt | Interfaz de alta velocidad desarrollada por Intel y Apple. |
| HDMI | High Definition Multimedia Interface. Audio y vídeo digital de alta definición. |
| VGA | Video Graphics Array. Conector analógico de vídeo. |
| DisplayPort | Conector digital de vídeo y audio. |
Función de un slot de expansión: Permitir la instalación de tarjetas adicionales (gráfica, sonido, red, etc.).
Función de una tarjeta de red Wi-Fi integrada: Conectar el equipo a redes inalámbricas.
Seguridad Informática
Principios de Seguridad
Como regla general, un sistema informático será seguro o fiable si puede garantizar tres aspectos:
Confidencialidad, Integridad y Disponibilidad. (Tríada CIA)
- Confidencialidad: Solo los usuarios autorizados acceden a la información.
- Integridad: La información no ha sido alterada sin autorización.
- Disponibilidad: Los sistemas están accesibles cuando se necesitan.
Tipos de Seguridad Informática
| Tipo | Descripción |
|---|
| Seguridad física | Protege el hardware de posibles desastres naturales o accesos físicos no autorizados |
| Seguridad lógica | Protege el software, datos y accesos lógicos |
| Seguridad activa | Medidas preventivas para evitar ataques |
| Seguridad pasiva | Medidas para que, una vez producido el ataque o fallo, el impacto sea el menor posible y activa mecanismos de recuperación |
No existe la clasificación "seguridad de primer grado y seguridad de segundo grado" como tipo estándar de seguridad informática.
Malware (Software Malicioso)
El malware es software diseñado para causar daño. Los tres términos que NO son tipos de malware son: interfaz de usuario y otros términos de software legítimo.
| Tipo de malware | Descripción |
|---|
| Virus | Programa que se adjunta a otros archivos y se propaga cuando se ejecutan. Sus antivirus/cortafuegos pueden desactivarse o desaparecer |
| Gusano (Worm) | No requiere intervención humana para propagarse e infectar. Infecta una sola vez y usa redes informáticas para propagarse en otros equipos |
| Troyano | Permite el acceso o control remoto de un computador por parte de un tercero. Se disfraza de software legítimo |
| Ransomware | Software malicioso que restringe el acceso al sistema y exige el pago de un rescate para eliminar la restricción |
| Spyware | Espía al usuario y recopila información sin consentimiento |
| Adware | Se caracteriza principalmente por mostrar publicidad no deseada |
| Keylogger | Tipo de spyware que registra en secreto las pulsaciones del teclado para obtener contraseñas, datos bancarios y personales |
| Rootkit | Diseñado para mantener acceso persistente y oculto en un sistema comprometido. Nota: los rootkits no se propagan automáticamente |
| Bomba lógica | Programa malicioso que permanece inactivo hasta que se cumple una condición específica para activarse |
| Zombie | Ordenador conectado a la red que ha sido comprometido por un hacker, virus o troyano |
| APT | (Advanced Persistent Threat) Malware de amenaza persistente avanzada |
| Spam | Programa para enviar mensajes repetidamente y de forma masiva, mediante correo electrónico, mensajería instantánea, chats, foros, etc. |
Técnicas de Ataque y Engaño
| Técnica | Descripción |
|---|
| Phishing | Robo de información personal (contraseñas, datos bancarios) mediante correos electrónicos fraudulentos o sitios web falsos |
| Ingeniería social | Técnicas que aprovechan el factor humano para obtener información. Ejemplo: engañar a un usuario para que revele un código o instale algo |
| Ataque DoS/DDoS | Busca saturar los recursos de una red o servidor, haciéndolos inaccesibles a usuarios legítimos |
| Búsqueda heurística | Como función de seguridad, intenta detectar un virus por la forma de comportarse o aspecto que presenta determinado programa |
| Robollamada | Llamada realizada automáticamente por un sistema informático |
| Bulo informático | Se diferencia de otros fraudes porque se basa en información falsa o alarmista |
Herramientas de Seguridad
| Herramienta | Descripción |
|---|
| Cortafuegos (Firewall) | Elemento que controla el tráfico de datos entre dos redes u ordenadores de una misma red |
| Cifrado | Técnica para proteger la confidencialidad de los datos al transformarlos en un formato ilegible sin la clave adecuada |
| SAI | Sistema de Alimentación Ininterrumpida. Protege ante cortes de suministro eléctrico |
| Antivirus | Software que detecta y elimina malware |
Herramientas de cifrado de disco:
- LUKS (Linux)
- BitLocker (Windows)
- FileVault (macOS)
Copias de Seguridad (Backup)
Un backup es una copia de seguridad de los datos.
| Tipo de backup | Descripción |
|---|
| Completo | Copia todos los datos |
| Incremental | Copia solo los archivos creados o modificados desde la última copia (ya sea completa o incremental) |
| Diferencial | Copia los archivos modificados desde el último backup completo |
El tipo de respaldo que copia, tras un backup incremental, los archivos creados o modificados desde la última copia realizada se denomina Incremental.
Para recuperar archivos eliminados de un disco duro: se pueden recuperar tanto si se realiza desde el propio sistema operativo como desde uno diferente.
Redes e Internet
Protocolo IPv4
Una dirección IPv4 es un número binario de 4 octetos (32 bits) que identifica a una interfaz en red de un dispositivo que utiliza el protocolo IPv4.
Protocolo IMAP
De los protocolos de red, IMAP (Internet Message Access Protocol) se utiliza para recibir o transferir correos desde servidores remotos de archivos.
Cookies
Una Cookie es una pequeña información enviada por un sitio web y almacenada en el navegador del usuario, de manera que el sitio web puede consultar la actividad previa del navegador.
Tim Berners-Lee
Tim Berners-Lee se le conoce como el padre de la World Wide Web (WWW). Su contribución fue fundamental para el surgimiento de internet tal como lo conocemos.
El Metaverso
El Metaverso es un entorno virtual inmersivo donde los usuarios pueden interactuar entre sí y con objetos digitales en tiempo real.
Sistema Operativo de Red
Un sistema NOS (Network Operating System) permite la interconexión de ordenadores para poder acceder a los servicios y recursos hardware y software, creando redes.
Elementos del Escritorio y Usabilidad
Conceptos Básicos del Escritorio
- Icono: Imagen pequeña dispuesta en el escritorio con una descripción en su parte inferior.
- Ventanas: Área rectangular en pantalla que muestra el contenido de una aplicación.
Extensiones de Archivos
Respecto a la extensión que aparece en un nombre de archivo: normalmente son tres caracteres, pero también pueden aparecer extensiones de distinta longitud.
Recuperación de Archivos y Particiones
- Los archivos se pueden recuperar tanto desde el propio sistema operativo como desde uno diferente.
- Las particiones de un disco duro pertenecen a la estructura lógica del disco.
Resumen de Acrónimos y Siglas Clave
| Sigla | Significado |
|---|
| BIT | Binary Digit |
| RAM | Random Access Memory — Memoria de Acceso Aleatorio |
| ROM | Read Only Memory — Memoria de Solo Lectura |
| CPU | Central Processing Unit — Unidad Central de Proceso |
| BIOS | Basic Input Output System — Sistema Básico de Entrada y Salida |
| UEFI | Unified Extensible Firmware Interface |
| HDD | Hard Disk Drive — Disco Duro |
| SSD | Solid State Drive — Unidad de Estado Sólido |
| DVD | Digital Versatile Disk |
| RAID | Redundant Array of Independent Disks |
| FAT | File Allocation Table |
| FAT32 | File Allocation Table de 32 bits |
| exFAT | Extended File Allocation Table |
| NTFS | New Technology File System — Sistema de Archivos de Nueva Tecnología |
| HPFS | High Performance File System |
| APFS | Apple File System |
| MFT | Master File Table — Tabla Maestra de Archivos (NTFS) |
| MBR | Master Boot Record — Registro de Arranque Principal |
| PCB | Printed Circuit Board — Placa de Circuito Impreso |
| ALU | Arithmetic Logic Unit — Unidad Aritmético-Lógica |
| SAI | Sistema de Alimentación Ininterrumpida |
| NAS | Network Attached Storage |
| DAS | Direct Attached Storage |
| SAN | Storage Area Network |
| NOS | Network Operating System |
| iOS | iPhone Operative System |
| APK | Android Packet |
| ART | Android Runtime |
| AOT | Ahead-Of-Time |
| PPM | Páginas Por Minuto (velocidad de impresión) |
| RPM | Revoluciones Por Minuto (velocidad disco duro) |
| MHz | Megahercio — un millón de ciclos por segundo |
| SWAP | Memoria de intercambio virtual |
| BSD | Berkeley Software Distribution |
| EFS | Encrypting File System (cifrado en NTFS) |
| UDF | Universal Disk Format (DVD-ROM) |
| XFS | Sistema de archivos de alto rendimiento (Linux) |
| MBR | Master Boot Record |