república bolivariana de venezuel1
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República Bolivariana de Venezuela
Ministerio del Poder Popular para la Educación Superior.
Instituto Universitario Politécnico Santiago Mariño.
Ingeniería de Sistema.
ENSAYO
Integrantes:
Marlon López
C.I: 24.459.295
Caracas, 19 de julio de 2016
Identificar las diferentes estructuras de almacenamiento.
Existen numerosos tipos de estructuras de datos, generalmente construidas sobre otras más
simples:
Un arreglo es una serie de elementos en un orden específico, por lo general todos del
mismo tipo (si bien los elementos pueden ser de casi cualquier tipo). Se accede a los
elementos utilizando un entero como índice para especificar el elemento que se requiere.
Las implementaciones típicas asignan palabras de memoria contiguas a los elementos de los
arreglos (aunque no siempre es el caso). Los arreglos pueden cambiar de tamaño o tener
una longitud fija.
Un arreglo asociativo (también llamado diccionario o mapa ) es una variante más flexible
que una matriz, en la que se puede añadir y eliminar libremente pares nombre-valor. Una
tabla de hash es una implementación usual de un arreglo asociativo.
Un registro (también llamado tupla o estructura) es una estructura de datos agregados. Un
registro es un valor que contiene otros valores, típicamente en un número fijo y la secuencia
y por lo general un índice por nombres. Los elementos de los registros generalmente son
llamados campos.
Una unión es una estructura de datos que especifica cuál de una serie de tipos de datos
permitidos podrá ser almacenada en sus instancias, por ejemplo flotante o entero largo. En
contraste con un registro, que se podría definir para contener un flotante y un entero largo,
en una unión, sólo hay un valor a la vez. Se asigna suficiente espacio para contener el tipo
de datos de cualquiera de los miembros.
Un tipo variante (también llamado registro variante o unión discriminada) contiene un
campo adicional que indica su tipo actual.
Un conjunto es un tipo de datos abstracto que puede almacenar valores específicos, sin
orden particular y sin valores duplicados.
Un Multiconjunto es un tipo de datos abstracto que puede almacenar valores específicos,
sin orden particular. A diferencia de los conjuntos, los Multiconjunto admiten repeticiones.
Un grafo es una estructura de datos conectada compuesta por nodos. Cada nodo contiene un
valor y una o más referencias a otros nodos. Los grafos pueden utilizarse para representar
redes, dado que los nodos pueden referenciarse entre ellos. Las conexiones entre nodos
pueden tener dirección, es decir un nodo de partida y uno de llegada.
Un árbol es un caso particular de grafo dirigido en el que no se admiten ciclos y existe un
camino desde un nodo llamado raíz hasta cada uno de los otros nodos. Una colección de
árboles es llamada un bosque.
Una clase es una plantilla para la creación de objetos de datos según un modelo
predefinido. Las clases se utilizan como representación abstracta de conceptos, incluyen
campos como los registros y operaciones que pueden consultar el valor de los campos o
cambiar sus valores.
Se han inventado varias formas de almacenamiento basadas en diversos fenómenos
naturales. No existe medio alguno de almacenamiento de uso práctico universal y todas las
formas de almacenamiento tienen sus desventajas. Por tanto, un sistema informático
contiene varios tipos de almacenamiento, cada uno con su propósito individual. Por lo
general, memorias de muy alto nivel de rapidez de respuesta como los registros del CPU
(archivo de registros) y la caché del procesador (memorias en el primer nivel en la
jerarquía) suelen ser de muy alto costo. La responsabilidad de la gestión de dichas
memorias cae sobre el sistema operativo.
La memoria principal (en el segundo nivel en la jerarquía) cumple la función de almacenar
los programas en ejecución. Su acceso es aleatorio y su retención (o almacenamiento)
volátil. La carga (load) transfiere una palabra de memoria principal a la CPU. El
almacenaje (store) transfiere el contenido de un registro a la memoria principal.
El almacenamiento secundario (memoria secundaria, en el tercer nivel en la jerarquía) es el
conjunto de dispositivos y medios de almacenamiento, que conforman el subsistema de
memoria de una computadora (por ejemplo, el disco duro), junto a la memoria principal.
La memoria secundaria es un tipo de almacenamiento masivo y permanente (no volátil), a
diferencia de la memoria RAM; pero posee mayor capacidad de memoria que la memoria
principal, aunque es más lenta que esta.
Finalmente se cuenta con medios terciarios (discos ópticos, cintas magnéticas) y otros
medios de almacenamiento que generalmente permiten mayor portabilidad y gran cantidad
de almacenamiento.
Registros y caché
Archivo de registros
Archivo de registros de 3 bits diseñado con logisim
Los registros del CPU o archivo de registros funcionan como "Flip-Flops" electrónicos.
Suelen ser de a 32 o 64 bits y se encuentran dentro del procesador. Es el medio de más
rápido acceso para el procesador, siendo transistores integrados en el chip del procesador.
Es en estos registros donde se cargan instrucciones atómicas que el procesador ejecuta.
La memoria caché es un tipo especial de memoria utilizada para el mejoramiento del
rendimiento y eficiencia del procesador.
Memoria principal
Disposición de memoria en una máquina MIPS.
Disposición de memoria en una máquina MIPS.
La organización de una memoria principal es como sigue:
Un segmento de texto, el cual mantendrá las instrucciones del programa
Sobre el segmento de texto un segmento de datos (en la máquina MIPS este segmento
comienza de la dirección 0x10000000), el cual es dividido en dos partes
La memoria estática, contiene objetos los cuales el tamaño y dirección son conocidos para
el compilador y para el enlazador.
Luego sobre esa memoria viene el segmento dinámico, donde se asigna memoria
dinámicamente (conocido también como heap o montón).
El segmento de stack (o pila), se encuentra en lo superior de la dirección de memoria, y
crece hacia el segmento de datos (hacia abajo).
Memoria Secundaria
Estructura de un disco magnético
Estructura de un disco magnético
Los discos magnéticos (en este caso el disco duro [2]) consiste en la aplicación de campos
magnéticos a ciertos materiales que se orientan en determinadas posiciones hasta después
de aplicar el campo.
El disco duro se estructura por discos magnéticos (o platos) que giran alrededor de un eje, y
entre ellos acceden unos brazos que con unos cabezales (o heads) son capaces de leer y
escribir datos.
Un plato consiste en una serie de pistas concéntricas las cuales a su vez se dividen en la
unidad física de almacenamiento llamada sector.
Los tiempos de obtención (recuperación de información) en discos duros suele ser muy
superior a la de acceso a la memoria principal (siendo esta última del orden de 106 más
rápida).
Otros medios
Otros medios de almacenamiento son la memoria terciaria (como los discos ópticos o la
cinta magnética), y medios auxiliares como las memorias USB y las memorias flash.
Componentes del gestor de almacenamiento
Gestor de autorizaciones e integridad.
Gestor de transacciones.
Gestor de archivos.
Gestor de la memoria intermedia.
Estructura de Almacenamiento
Archivos de datos.
Diccionario de datos.
Índices.
Tipos de entonación
Los sistemas manejadores de base de datos trabajan sobre una plataforma de hardware y en
estrecha interacción con el sistema de operación sobre el cual funciona la plataforma.
En primera instancia, hay aspectos del HW y del sistema de operación que afectan el
rendimiento en la base de datos. Estos aspectos son:
Del S.O.: scheduling de procesos, prioridad de los procesos, tamaño del búfer.
Del HW: como ubicar (allocate) los discos, la memoria RAM y los procesadores para uso
del DBMS.
Índice y Clúster
El índice de una base de datos es una estructura de datos que mejora la velocidad de las
operaciones, permitiendo un rápido acceso a los registros de una tabla en una base de datos.
Al aumentar drásticamente la velocidad de acceso, se suelen usar sobre aquellos campos
sobre los cuales se hacen frecuentes búsquedas.
En un índice non-clustered, la clave por la que buscamos tiene un puntero a la página de
datos donde se encuentra el registro. Mientras que en índice clustered, la leaf level es la
página de datos.
Tablespace
Una base de datos se divide en unidades lógicas denominadas TABLESPACES. Un
Tablespace no es un fichero físico en el disco, simplemente es el nombre que tiene un
conjunto de propiedades de almacenamiento que se aplican a los objetos (tablas,
secuencias…) que se van a crear en la base de datos bajo el Tablespace indicado (tablas,
secuencias…).
Datafile
Un Datafile es la representación física de un Tablespace. Son los "ficheros de datos" donde
se almacena la información físicamente.
Un Datafile está asociado a un solo Tablespace y, a su vez, un Tablespace está asociado a
uno o varios Datafile. Es decir, la relación lógica entre Tablespace y Datafile es de 1-N,
maestro-detalle.
Segmentos Especiales
Un segment es aquel espacio reservado por la base de datos, dentro de un datafile, para ser
utilizado por un solo objeto.
Se puede decir que, un segmento es a un objeto de base de datos, lo que un datafile a un
Tablespace: el segmento es la representación física del objeto en base de datos (el objeto no
es más que una definición lógica).
Identificar los diferentes medios de almacenamiento de datos.
Disquetes
Es el primer sistema de almacenamiento extraible que se instaló en un PC, con una
capacidad en los últimos modelos de 1.2 Mb. En el año 1.995, Sony sacó al mercado unos
discos ópticos denominados LS-120, en formato 3 ½', con una capacidad de 120 Mb, que
debido a la lentitud de lectura y al alto precio tanto de los disquetes como de las disqueteras
(estas últimas también podían leer los disquetes de 3 ½' normales) y a que eran bastante
sensibles al medio (temperatura, polvo, humedad), tampoco tuvieron demasiado éxito.
Discos duros
El primer disco duro fue inventado por IBM en 1956. A lo largo de los años, los discos
duros han disminuido su precio al mismo tiempo que han multiplicado su capacidad, siendo
la principal opción de almacenamiento secundario para PC desde su aparición en los años
60.1Los discos duros han mantenido su posición dominante gracias a los constantes
incrementos en la densidad de grabación, que se ha mantenido a la par de las necesidades
de almacenamiento secundario.1
El disco duro está compuesto básicamente de:
- Varios discos de metal magnetizado, que es donde se guardan los datos.
- Un motor que hace girar los discos.
- Un conjunto de cabezales, que son los que leen la información guardada en los discos.
- Un electroimán que mueve los cabezales.
- Un circuito electrónico de control, que incluye el interface con el ordenador y la memoria
caché.
- Una caja hermética (aunque no al vacío), que protege el conjunto.
USB
Una memoria USB (universal serial bus), es un dispositivo de almacenamiento que utiliza
una memoria flash para guardar información. Se lo conoce también con el nombre de
unidad flash USB, lápiz de memoria, lápiz USB, minidisco duro, unidad de memoria, llave
de memoria, entre otros. Los primeros modelos requerían de una batería, pero los actuales
ya no. Estas memorias son resistentes a los rasguños (externos), al polvo, y algunos hasta al
agua, factores que afectaban a las formas previas de almacenamiento portátil, como los
disquetes, discos compactos y los DVD.
Estas memorias se han convertido en el sistema de almacenamiento y transporte personal
de datos más utilizado, desplazando en este uso a los tradicionales disquetes y a los CD. Se
pueden encontrar en el mercado fácilmente memorias de 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128 y hasta
256 GB. Esto supone, como mínimo, el equivalente a 180 CD de 700 MB o 91.000
disquetes de 1,44 MB aproximadamente.
Tarjetas de memoria
Secure Digital (SD) es un formato de tarjeta de memoria inventado por Panasonic. Se
utiliza en dispositivos portátiles tales como cámaras fotográficas digitales, PDA, teléfonos
móviles, computadoras portátiles e incluso videoconsolas (tanto de sobremesa como
portátiles), entre muchos otros.
Estas tarjetas tienen unas dimensiones de 32 mm x 24 mm x 2,1 mm. Existen dos tipos:
unos que funcionan a velocidades normales, y otros de alta velocidad que tienen tasas de
transferencia de datos más altas. Algunas cámaras fotográficas digitales requieren tarjetas
de alta velocidad para poder grabar vídeo con fluidez o para capturar múltiples fotografías
en una sucesión rápida.
Antes de 2005 las capacidades de estas tarjetas oscilaban entre los 16, 32 y 64 Megabytes
(MB). En 2005, las capacidades típicas de una tarjeta SD eran de 128, 256 y 512
megabytes, y 1, 2 y 4 gigabytes. En 2006, se alcanzaron los 8 gb, y en 2007, los 16 GB. El
22 de agosto de 2007 Toshiba anunció que para 2008 empezaría a vender memorias de 32
GB, lo cual sucedió, y hoy en día varias marcas prestigiosas venden ya memorias de esta
capacidad. Recientemente la misma Toshiba ha lanzado ya una memoria de 64gb.
Las tarjetas microSD o Transflash corresponden a un formato de tarjeta de memoria flash
más pequeña que la miniSD, desarrollada por SanDisk; adoptada por la Asociación de
tarjetas SD bajo el nombre de «microSD» en julio de 2005. Mide tan solo 15 × 11 × 1
milímetros, lo cual le da un área de 165 mm².
Capacidades:
MicroSD:
16 MB (fuera de venta)
32 MB (fuera de venta)
64 MB (fuera de venta)
128 MB (fuera de venta)
256 MB (fuera de venta)
512 MB
1 GB
2 GB
MicroSDHC:
4 GB
8 GB
16 GB
32 GB
CompactFlash (CF) fue originalmente un tipo de dispositivos de almacenamiento de datos,
usado en dispositivos electrónicos portátiles. Como dispositivo de almacenamiento, suele
usar memoria flash en una carcasa estándar, y fue especificado y producido por primera vez
por SanDisk Corporation en 1994. El formato físico sirve ahora para una gran variedad de
dispositivos. Principalmente hay dos tipos de tarjetas CF, el Tipo I y el Tipo II, ligeramente
más grueso. Hay tres velocidades de tarjetas (CF original, CF de Alta Velocidad (usando
CF+/CF2.0) y CF de Alta Velocidad (Usando CF3.0). La ranura CF de Tipo II es usada por
microdrives y algunos otros dispositivos.
A 2005, hay tarjetas CompactFlash con capacidades desde unos 8 hasta aproximadamente
12 gigabytes, (Aquí, un megabyte se define como un millón de bytes, y un gigabyte
equivale a 1.000.000.000 de bytes). En 2011 SanDisk ha sacado una tarjeta CF con 128Gb
de capacidad y velocidad de escritura de 100Mb/seg, dentro del nuevo estándar UDMA.
MultiMediaCard o MMC es un estándar de tarjeta de memoria. Prácticamente igual a la
Secure Digital, carece de la pestaña de seguridad que evita sobrescribir la información
grabada en ella. Su forma está inspirada en el aspecto de los antiguos disquetes de 3,5
pulgadas. Actualmente ofrece una capacidad máxima de 8 GB.
Las MMC están actualmente disponibles en tamaños de hasta 8GB anunciados, aún no
disponibles. Se usan en casi cualquier contexto donde se usen tarjetas de memoria, como
teléfonos móviles, reproductores de audio digital, cámaras digitales y PDAs. Desde la
introducción de la tarjeta Secure Digital y la ranura SDIO (Secure Digital Input/Output),
pocas compañías fabrican ranuras MMC en sus dispositivos, pero las MMCs, ligeramente
más delgadas y de pines compatibles, pueden usarse en casi cualquier dispositivo que
soporte tarjetas SD si lo hace su software/firmware.
SmartMedia es una tarjeta de memoria estándar desarrollada por Toshiba en 1995 para
competir con las CompactFlash, las PC card y las minicard, uno de los más difundidos de
almacenamiento de imágenes junto con las tarjetas CompactFlash. Ya no se fabrica y no ha
habido nuevos dispositivos diseñados para usarse con las SmartMedia desde hace años.
Dimensiones:
Dos tipos: 5 V y 3,3 V, según su voltaje de alimentación.
Capacidad máxima: 128 MB.
Medidas estándar: alto: 45mm, ancho: 37mm, grosor: 0,76mm.
La SmartMedia era una de las primeras tarjetas de memoria más pequeñas y delgadas, se
usaba como almacenaje de dispositivo portátil, para sacarla fácilmente y usarla en un PC.
Fue popular en cámara digital, y en 2001 acaparaba la mitad de ese mercado. Fue
respaldada por Fuji y Olympus, aunque el formato ya empezaba a tener problemas. No
había tarjetas mayores de 128 MB, y las cámaras compactas alcanzaron un tamaño donde
hasta las SmartMedia eran demasiado grandes. Toshiba cambió a tarjetas Secure digital, y
Olympus y Fuji a xD. SmartMedia quedó sin apoyos en PDA, MP3, o libros electrónicos,
como hallaron otros formatos. No tenía capacidad ni flexibilidad.
XD Picture Card
Es un formato de tarjeta de memoria desarrollado por Olympus y Fujifilm, y utilizado para
sus cámaras de fotos digitales. Actualmente se las puede encontrar en 8 diferentes modelos:
16MB, 32MB, 64MB, 128MB, 256MB, 512MB, 1GB y 2GB
Unidades Zip
La unidad Iomega Zip, llamada también unidad Zip, es un dispositivo o periférico de
almacenamiento, que utiliza discos Zip como soporte de almacenamiento; dichos soportes
son del tipo magneto-óptico, extraíbles de media capacidad, lanzada por Iomega en 1994.
La primera versión tenía una capacidad de 100 Mb, pero versiones posteriores lo ampliaron
a 250 y 750 MB.
La versión inicial del disco Zip tenía una capacidad de 100 Mb. Se hicieron planes para
comercializar un disco de 25 MB con un precio más reducido, con el objetivo de acercarse
lo más posible al coste de un disquete estándar, pero el disco jamás se comercializó. Con el
tiempo Iomega lanza unidades y discos de 250 y 750 MB, a la vez que aceleraba la
velocidad de acceso a disco.
En el lado negativo, el acceso a un soporte menor ralentiza la unidad, incluso la hace más
lenta que la unidad de 100 MB original. La unidad de 750 MB sólo puede leer, pero no
escribir, los discos de 100 MB en cambio sí puede leer y escribir.
CD
CD-ROM
Un CD-ROM (siglas del inglés Compact Disc - Read Only Memory), es un prensado disco
compacto que contiene los datos de acceso, pero sin permisos de escritura, un equipo de
almacenamiento y reproducción de música, el CD-ROM estándar fue establecido en 1985
por sony y philips. Pertenece a un conjunto de libros de colores conocido como Rainbow
books que contiene las especificaciones técnicas para todos los formatos de discos
compactos.
Un CD-ROM estándar puede albergar 650 o 700 (a veces 800) Mb de datos. El CD-ROM
es popular para la distribución de software, especialmente aplicaciones multimedia, y
grandes bases de datos. Un CD pesa menos de 30 gramos.
Un CD-R es un formato de disco compacto grabable. (Compact Disc Recordable = Disco
Compacto Grabable). Se pueden grabar en varias sesiones, sin embargo la información
agregada no puede ser borrada ni sobrescrita, en su lugar se debe usar el espacio libre que
dejó la sesión inmediatamente anterior.
Actualmente las grabadoras llegan a grabar CD-R a 52x, unos 7800 KB/s.
Para muchos ordenadores es difícil mantener esta tasa de grabación y por ello la grabadoras
tienen sistemas que permiten retomar la grabación ante un corte en la llegada de datos.
La capacidad total de un CD-R suele ser:
650 MB = 681,57 millones de bytes
700 MB = 734 millones de bytes. El más común.
800 MB = 838 millones de bytes.
900 MB = 943 millones de bytes.
Un disco compacto regrabable, conocido popularmente como CD-RW (sigla del inglés de
Compact Disc ReWritable pero originalmente la R y la W se usaban como los atributos del
CD que significan "read" y "write") es un soporte digital optico utilizado para almacenar
cualquier tipo de información. Este tipo de CD puede ser grabado múltiples veces, ya que
permite que los datos almacenados sean borrados. Fue desarrollado conjuntamente en 1996
por las empresas Sony y Philips, y comenzó a comercializarse en 1997. Hoy en día
tecnologías como el DVD han desplazado en parte esta forma de almacenamiento, aunque
su uso sigue vigente.
Antes, la capacidad de un CD-RW era de 650 MB, hoy en día la capacidad es la misma que
la de un CD-R, que son 700 MB
Un DVD-ROM (se lee: ‘de-uve-dé rom’) o "DVD-Memoria de Solo Lectura" (del inglés
DVD-Read Only Memory), es un DVD que pertenece al tipo de soportes WORM, es decir,
al igual que un CD-ROM ha sido grabado una única vez (método de grabación por
plasmado) y puede ser leído o reproducido muchas veces.
Es un disco con la capacidad de ser utilizado para leer o reproducir datos o información
(audio, imágenes, video, texto, etc.), es decir, puede contener diferentes tipos de contenido
como películas cinematográficas, videojuegos, datos, música, etc.
Es un disco con capacidad de almacenar 4,7 Gb según los fabricantes en base decimal, y
aproximadamente 4,377 Gb reales en base binaria o Gb de datos en una cara del disco; un
aumento de más de 7 veces con respecto a los CD-R y CD-RW.
Un DVD-RW (Menos Regrabable) es un DVD regrabable en el que se puede grabar y
borrar la información varias veces. La capacidad estándar es de 4,7 GB.
Fue creado por Pioneer en noviembre de 1999 y es el formato contrapuesto al DVD+RW,
apoyado además por Panasonic, Toshiba, Hitachi, Nec, Samsung, Sharp,apple computer y
el DVD Forum.
El DVD-RW es análogo al CD-RW, por lo que permite que su información sea grabada,
borrada y regrabada varias veces, esto es una ventaja respecto al DVD-R, ya que se puede
utilizar como un diskette de 4,7 GB y también ahorra tener que adquirir más discos para
almacenar nueva información pues se puede eliminar la antigua almacenada en el DVD. Él
DVD-RW tiene una velocidad de 6x 8x 12x 16x 24x
Formato de disco DVD-RAM aprobado por el DVD forum. Se diferencia del DVD-RW y
del DVD+RW en que no hace falta borrar todo el disco para recuperar el espacio de los
contenidos que deseamos borrar y en que se puede grabar directamente en él como si fuera
un disquete, sin necesidad de programas de grabación de DVD, ni de programas
controladores intermedios (en el caso de grabadores DVD-RAM para computadoras).
Inicialmente los discos eran de 2,9 GB (Gigabytes) y estaban encerrados en una carcasa
protectora llamada CADDY, poco práctica (para las unidades lectoras con bandeja) pero
necesaria (los discos DVD-RAM son bastante vulnerables a suciedad y manchas de dedos,
y por supuesto a raya duras. Actualmente los discos que se venden son de 4,7 GB (unas 2
horas de vídeo MPEG-2 en calidad DVD) y sin la carcasa protectora, para poder usarse en
la mayoría de unidades lectoras/grabadoras, existiendo discos que usan las dos caras para
obtener el doble de capacidad.
El almacenamiento en la nube, del inglés cloud storage, es un modelo de almacenamiento
de datos basado en redes de computadoras, ideado en los años 1960,1 donde los datos están
alojados en espacios de almacenamiento virtualizados, por lo general aportados por
terceros.
Las compañías de alojamiento operan enormes centros de procesamiento de datos. Los
usuarios que requieren estos servicios compran, alquilan o contratan la capacidad de
almacenamiento necesaria. Los operadores de los centros de procesamiento de datos, a
nivel servicio, virtualizan los recursos según los requerimientos del cliente. Solo exhiben
los entornos con los recursos requeridos. Los clientes administran el almacenamiento y el
funcionamiento de los archivos, datos o aplicaciones. Los recursos pueden estar repartidos
en múltiples servidores físicos.
A los servicios de almacenamiento en nube, se puede acceder por diferentes medios, como
un servicio web (web service), interfaz de programación de aplicaciones (API), interfaz de
usuario (interfaz web) o alguna otra seleccionada por el cliente.
Técnicas de acceso y relaciones con el hardware del computador.
En términos generales, es la disciplina que estudia el intercambio de información mediante
software entre las personas y las computadoras. Esta disciplina se encarga del diseño,
evaluación e implementación de los aparatos tecnológicos interactivos, estudiando el mayor
número de casos que les pueda llegar a afectar. El objetivo es que el intercambio sea más
eficiente: minimizar errores, incrementar la satisfacción, disminuir la frustración y, en
definitiva, hacer más productivas las tareas que rodean a las personas y los computadores.
Aunque la investigación en este campo es muy complicada, la recompensa una vez
conseguido el objetivo de búsqueda es muy gratificante. Es muy importante diseñar
sistemas que sean efectivos, eficientes, sencillos y amenos a la hora de utilizarlos, dado que
la sociedad disfrutará de estos avances. La dificultad viene dada por una serie de
restricciones y por el hecho de que en ocasiones se tienen que hacer algunos sacrificios. La
recompensa sería: la creación de librerías digitales donde los estudiantes pueden encontrar
manuscritos medievales virtuales de hace centenares de años; los utensilios utilizados en el
campo de la medicina, como uno que permita a un equipo de cirujanos conceptualizar,
alojar y monitorizar una compleja operación neurológica; los mundos virtuales para el
entretenimiento y la interacción social, servicios del gobierno eficientes y receptivos, que
podrían ir desde renovar licencias en línea hasta el análisis de un testigo parlamentario; o
bien teléfonos inteligentes que saben dónde están y cuentan con la capacidad de entender
ciertas frases en un idioma. Los diseñadores crean una interacción con mundos virtuales
integrándolos con el mundo físico.
El hardware
Unidad Central de Procesos
Se le conoce como CPU (o también UCP).
Es la pieza central, el cerebro del ordenador. Realiza las funciones de los programas (o sea,
manipular los datos almacenados en memoria, realizando con ellos operaciones muy
simples, como sumas, restas, comparaciones, etc.).
Tres partes: memoria principal, unidad de control y unidad lógico-aritmética (ALU).
El funcionamiento de la C.P.U. puede representarse por medio del siguiente esquema:
Esquema de funcionamiento de la CPU
Memoria principal: dispositivo electrónico en el que se almacena el programa que
determinará la actuación de la CPU y los datos que serán manejado por la CPU
Unidad de control: controla y coordina las operaciones que se hagan con los datos. Lee los
datos necesarios de la memoria y activa los circuitos necesarios de la ALU
Unidad aritmético-lógica (ALU): realiza las operaciones aritméticas y lógicas con los datos
que recibe de la unidad de control, procedentes de la memoria principal.
Memoria principal
Concepto
La memoria consiste en millones de pequeños circuitos que sólo memorizan dos tipos
físicos de información: si pasa corriente o si no pasa. Cada impulso eléctrico implica la
memorización del dígito (1), mientras que la interrupción e la corriente supone la
memorización del dígito (0). Toda la codificación juega, pues, con un sistema binario.
La memoria está dividida en celdas:
Cada celda almacena información dependiendo del número de bits de la memoria.
Cada celda tiene su dirección específica, pues las memorias se organizan en un cuadro o
matriz, con filas y columnas.
Cada celda es direccionable por la CPU (es decir, puede leerse o escribirse directamente).
En la memoria se almacenan dos tipos de información:
Las instrucciones del programa que dirigen la actuación de la CPU.
Los datos que procesará la CPU, de acuerdo con esas instrucciones.
Las características
Tiempo de acceso: media de los tiempos de lectura y escritura.
Tiempo de lectura: tiempo transcurrido desde que la dirección está en el BUS hasta que los
datos están disponibles a la salida.
Tiempo de escritura: el que tarda la CPU en grabar un dato.
Capacidad: depende del número de celdas y del número de bits de cada celda. Por ejemplo:
8 columnas x 4 filas=32 celdas
8 bits por celda x 32 celdas=256 bits (i.e., 32 bytes)
Otras características: densidad de información (número de información por unidad de
volumen); volatilidad; potencia disipada o consumida (en milivatios); coste (precio por
cada bit almacenado).
Jerarquía de las memorias (ordenadas por su capacidad)
Memoria de borrado o de tampón (scratch-pad-memory): muy rápidas pero de muy poca
capacidad.
Memorias centrales: antes eran núcleos de ferrita; hoy son circuitos integrados.
Memorias de masa: de gran capacidad, en los periféricos.
Tipos de memoria central
Hay dos tipos básicos: RAM y ROM
Memoria RAM (Random Acces Memory):
De acceso aleatorio, i.e., la CPU tarda lo mismo en acceder a cualquier palabra,
independientemente de su dirección (n.º de la célula de memoria).
Volátil: se pierde cuando se apaga el ordenador. Por eso hay memorias auxiliares (discos).
De lectura escritura: la CPU puede leer y escribir en sus células.
Se conoce como memoria de usuario. A esto se hace referencia cuando se dice que tal
ordenador tiene, por ejemplo, 32 Mb. de memoria.
Memoria ROM (Read Only Memory):
De acceso directo, secuencial.
De lectura: los datos los introduce el fabricante.
No volátil.
Hay variantes: PROM (programable una sola vez por el programador); EPROM y RPROM
(programables varias veces, se diferencian en el procedimiento para borrar los datos).
Hay otro tipo de memoria, que es la memoria caché, de velocidad de acceso muy superior a
la RAM. Aumenta las prestaciones de un ordenador pero se instala sólo la mínima
imprescindible (cada vez más, por supuesto), porque es muy cara.
Clasificación de la memoria RAM
La memoria RAM puede clasificarse en distintos tipos, dependiendo de su posición en el
mapa de memoria.
Memoria convencional: la ubicada en los primeros 640 Kb. de memoria.
Memoria superior:
Son los 384 Kb. que siguen a la memoria convencional, hasta completar 1 Mb., que es la
cantidad de memoria que puede direccionar.
Esta limitación viene dada por el procesador 80086, que tiene un bus de direcciones de 20
bits, con lo cual sólo puede direccionar 220 posiciones, es decir, 1.024 Kb. (1 Mb.).
En esta zona de memoria se almacena la ROM de arranque, la memoria de vídeo, las BIOS,
etc.
Dentro de esta memoria hay zonas libres, que se llaman bloques de memoria superior
(UMB, Upper Memory Block), que pueden ser utilizadas en los equipos con procesador
80386 o superior.
Memoria extendida:
Es la memoria instalada en las ranuras de expansión de la placa madre.
Los primeros 64 Kb. se llaman memoria alta.
Esta memoria aprovecha las prestaciones de los procesadores 80286 (bus de 24 posiciones,
que puede gestionar 16 Mb. de memoria) y 80386 y 80486 (bus de 32 posiciones, que
puede gestionar hasta 4 Gb. de memoria).
Memoria expandida:
No tiene dirección fija en el ordenador: es un truco ideado por Lotus, Intel y Microsoft
(LIM) para franquear la barrera de los 640 Kb.
Se le suele llamar LIM EMS (Lotus-Intel-Microsoft Expanded Memory Specification).
Para disponer de esta memoria hay que instalar un controlador específico en el fichero
CONFIG.SYS.
Medidas de memoria
Cada elemento o célula de la memoria se llama palabra.
Cada palabra tiene una serie de unos y ceros (bits).
El número de bits de cada palabra (lo que se denomina longitud de palabra) depende del
tipo de ordenador.
La longitud de palabra distingue por tanto la potencia de los ordenadores . Por ejemplo, un
ordenador de 64 bits de longitud de palabra opera sobre esos 64 bits de un solo paso,
mientras que un microordenador de 8 bits necesita varios pasos sucesivos, de 8 en 8 bits.
BYTE: palabra constituida por 8 bits.
KILOBYTE (Kb.): 1.024 bytes.
MEGABYTE (Mb.): 1.024 Kb. (1.048.576 bytes).
GIGABYTE (Gb.): 1.024 Mb. (1.063.742.842 bytes; o también 8.509.934.734 bits).
La BIOS
El término BIOS es el acrónimo de Basic Input-Output System (sistema básico de entrada-
salida).
Las BIOS son memorias EPROM en las que se almacenan todas las rutinas de servicio, que
son las rutinas que se ejecutan cuando se producen las interrupciones.
Por ejemplo, la interrupción 16H corresponde a la rutina de servicio de teclado.
La CMOS:
En las BIOS del ordenador está grabado actualmente un programa con la información de la
configuración del sistema (su procesador, su memoria, sus dispositivos, etc.): la CMOS.
Para acceder a ella se debe pulsar una tecla predeterminada antes de la carga del sistema
operativo.
Esta información está mantenida por la batería del ordenador (que alimenta, además, el
reloj).
Los periféricos
Hay dos tipos de periféricos:
De comunicación (de entrada y salida): comunican al ordenador con el exterior.
De almacenamiento: almacenan grandes cantidades de información, que no cabe en la CPU.
Los interfaces de entrada/salida:
Comunican a la CPU con el periférico.
Transforman la información que está en lenguaje de ordenador en información
comprensible, y viceversa.
Acoplan la velocidad de trabajo del ordenador con la del periférico.
Modos de asociación del periférico al ordenador:
Línea compartida: se comunican a través de un solo bus o conjunto de líneas.
Radial: cada periférico se comunica por su propio bus.
En cadena: las señales de comunicación se van propagando de un periférico a otro.
Periféricos de almacenamiento.
La memoria masiva no puede ser procesada directamente por la CPU. Es necesaria una
doble trasferencia: de la memoria masiva a la memoria principal (para procesar) y de la
memoria principal a la masiva (para almacenar).
Primeros mecanismos: tarjetas perforadas, cintas de papel perforado, tambor magnético.
Disco flexible (disquete, diskette, floppy-disk), de uso común en los microprocesadores:
Es un disco de plástico, recubierto por ambas caras por un material magnetizable, todo ello
metido en una cubierta cuadrada.
Tiene dos agujeros: uno central, para el acoplamiento del mecanismo de rotación, y otro
más pequeño, que es el punto índice.
Tamaño variable: hoy prácticamente todos son de 3 ¼ pulgadas.
Se organiza en pistas concéntricas (tracks) y en sectores, que dividen esas pistas.
La cabeza de lectura/escritura lee o graba información sobre los sectores.
Capacidad: el estándar actual es de 1'4 Mb. (la versión inicial tenía 74 pistas x 26 sectores x
128 en cada pista=246.272 bytes por cara).
Se distinguen cuatro partes: el sector de arranque (datos sobre su estructura); la FAT (tabla
de localización o asignación de ficheros); el directorio raíz (tras las FAT); la zona de datos.
Disco duro:
Soporte magnético, generalmente de aluminio, recubierto por una película magnetizable.
Tamaño: varía (desde 5 ¼ hasta 14 pulgadas), pero los más usuales son de 8 y de 14
pulgadas.
Cada cara está surcada por cierto número de pistas, cada vez de mayor capacidad.
Existe el disk-pack o pila de discos (varios discos apilados para aumentar la superficie de
grabación).
Hay una cabeza de lectura/grabación (o varias si hay un disk-pack).
La grabación por pista es constante: a medida que se acerca al centro la densidad aumenta .
Tiempo de acceso a la información: depende de la velocidad de rotación del disco y de la
colocación de las cabezas.
Comparación disco duro / disco flexible:
El duro tiene más capacidad, incluso siendo del mismo tamaño (proporción mínima de 1 a
4).
El duro es más rápido, por su mayor velocidad de rotación (más de 10 veces más).
El flexible es más manejable y barato.
Discos ZIP: del tamaño de un disquete (algo más gruesos), pero con una cabida aproximada
de 100 Mb. (hay varios tipos).
Disco óptico (CD-ROM):
Extraible del driver (disquetera), como el flexible.
Escribe con un láser semiconductor de baja potencia.
Distintas capacidades. El estándar actual es de 650 Mb.
Actualmente ya se está generalizando el DVD, de mucha más capacidad. La definición de
su estándar definitivo aún es dudosa.
Cintas magnéticas:
De bobina, cassettes o cartuchos: son los conocidos como discos de back-up.
Su capacidad depende de su longitud y de su densidad de grabación.
El acceso a la información es secuencial: para llegar a un punto hay que leer los anteriores
(por eso se suele usar par guardar grandes cantidades de información de uso poco habitual).
Periféricos de entrada/salida
Teclado (de entrada):
Cada tecla envía un código al ordenador. El código estándar es el ASCII.
Hay distintos grupos de teclas: alfabéticas, numéricas y de función.
Digitalizador (de entrada): transforma gráficos en datos por medio de un eje de
coordenadas.
Lápiz óptico (de entrada): utiliza la pantalla de manera análoga a la de un digitalizador.
Lector de tarjetas (de entrada): el soporte es una banda magnética grabada.
Lector de código de barras (de entrada): emite luz y registra las variaciones producidas
según las barras.
Ratón (de entrada): la bola del ratón transmite el movimiento sobre la mesa al ordenador.
Terminal (de entrada/salida):
Tiene teclado y pantalla.
Necesita algo de RAM como buffer o almacén temporal de los datos.
Suelen llevar un microprocesador que les permite hacer algunas tareas por sí mismos.
Modem (de entrada/salida): conecta equipos informáticos por la línea telefónica.
Pantalla (de salida):
Tipos: alfanuméricas (por filas y caracteres, en desuso) y gráficas.
Capacidades de las gráficas: por puntos (600x400, 1.200x700, etc.).
Tarjetas controladoras: controlan los puntos que pueden situarse en una posición
cualquiera. Son las VGA, SVGA, etc.
Impresora (de salida):
Tipos: de margarita, matriciales (ambas en desuso), de inyección y láser (todas éstas son
seriales; antes había de línea).
El ordenador manda los datos mucho más rápido de lo que la impresora puede imprimir.
Los datos se almacenan en un buffer, desde donde salen para ser imprimidos. Cuando el
buffer está lleno se lo comunica al ordenador, y éste puede así continuar con otra tarea.
Plotter (de salida):
Para representaciones gráficas de gran resolución.
Mecanismo de impresión: una serie de plumillas de colores que dibujan sobre un papel.
Hoy hay también de láser.
Periférico inteligente: tienen microprocesador y software propio.
Muchos tipos, según tamaño, colores, rapidez y resolución.
Los buses
La CPU se comunica con todas las posiciones de memoria y con los periféricos a través de
grupos de conductores llamados buses.
Tipos:
Bus de datos: en él viajan los datos. Puede ser de entrada o de salida con respecto a la CPU.
Bus de direcciones: selecciona (direcciona) las partes del ordenador (por ejemplo, una
dirección de memoria para leerla). Es de salida de la CPU.
Bus de control: en él viajan las señales de control de todo el sistema. Es de entrada/salida
de la CPU.
Todas las informaciones (datos, direcciones o control) viajan por los hilos de los buses en
forma de ausencia/presencia de tensión sobre cada uno de ellos (0/1).
Comparación: un bus de 8 hilos es como una autopista de 8 carriles.
