Tema 10. Informática básica. Representación y comunicación de la información: elementos constitutivos de un sistema de información. Características y funciones. Arquitectura de ordenadores. Componentes internos de los equipos microinformáticos.

1. Informática básica

1. Informática básica

🎯 Idea clave

• La informática básica estudia los fundamentos del tratamiento automático de la información mediante sistemas programables, sirviendo como base para tecnologías avanzadas.
• El término deriva de la fusión de "información" y "automática", definiendo su objeto central como el tratamiento automático de datos mediante máquinas programables.
• Las operaciones fundamentales incluyen entrada, codificación, almacenamiento, procesamiento, transmisión, recuperación, presentación y control de la información.
• Un sistema informático transforma datos en resultados útiles ejecutando instrucciones predefinidas, funcionando mediante una organización en capas jerárquicas.
• La información digital se representa internamente mediante señales discretas asociadas a valores binarios, siendo el bit la unidad mínima de información.

📚 Desarrollo

Definición académica. La informática básica constituye el estudio de los conceptos fundamentales necesarios para comprender cómo se representa, procesa, almacena y comunica la información mediante sistemas automáticos. En el ámbito de la Administración del Estado, no debe entenderse como una materia elemental superficial, sino como la base conceptual que sustenta disciplinas como la arquitectura de ordenadores, los sistemas operativos, las redes, las bases de datos y la administración electrónica.

Etimología y alcance. La palabra informática procede de la combinación de los términos "información" y "automática". Su objeto central es el tratamiento automático de la información mediante máquinas programables, abarcando operaciones tan diversas como la entrada de datos, su codificación, almacenamiento, procesamiento, transmisión, recuperación, presentación y control.

Transformación de datos. Un sistema informático no realiza únicamente cálculos aritméticos, sino que transforma datos en resultados útiles siguiendo instrucciones previamente definidas. Este proceso convierte la información cruda en conocimiento aplicable para la toma de decisiones administrativas y la prestación de servicios públicos.

Representación binaria. Una idea esencial de la informática básica es que toda información manejada por un ordenador debe representarse internamente mediante señales discretas, normalmente asociadas a valores binarios. Esta codificación digital permite procesar textos, números, imágenes y sonidos mediante sistemas automáticos.

Organización sistémica. El tratamiento de la información requiere una combinación organizada de hardware, software, datos, procedimientos y usuarios. Estos elementos no operan de forma aislada, sino que funcionan mediante una estructura por capas que incluye dispositivos físicos, firmware, sistema operativo, utilidades, aplicaciones y servicios de comunicación.

Unidades de información. El bit representa la unidad mínima de información digital, mientras que el byte u octeto agrupa habitualmente ocho bits. Esta estructura binaria fundamental permite la construcción de sistemas complejos capaces de gestionar grandes volúmenes de información administrativa.

🧩 Elementos esenciales

• Tratamiento automático: Conjunto de operaciones realizadas por máquinas programables sin intervención humana directa en cada paso, incluyendo entrada, procesamiento y salida de datos.
• Señales discretas: Representación de la información mediante valores binarios que pueden adoptar dos estados distintos, fundamental para el procesamiento digital.
• Hardware: Componente físico y tangible del sistema, incluyendo equipos, periféricos y dispositivos de almacenamiento.
• Software: Parte lógica compuesta por programas, instrucciones y configuraciones que dirigen el funcionamiento del hardware.
• Algoritmo: Secuencia finita de pasos ordenados que resuelven un problema específico antes de su implementación práctica.
• Programa: Implementación ejecutable o interpretable de un algoritmo, susceptible de ser procesado por el sistema informático.
• Ciclo de tratamiento: Proceso completo que abarca entrada, procesamiento, salida, almacenamiento y comunicación de la información.
• Codificación: Sistema que permite representar texto, números, imágenes, sonido e instrucciones mediante datos binarios procesables por la máquina.
• Archivo: Unidad lógica de almacenamiento que agrupa datos relacionados gestionados por el sistema de archivos.
• Funcionamiento por capas: Estructura jerárquica del sistema que va desde los dispositivos físicos hasta las aplicaciones de usuario pasando por firmware y sistema operativo.

🧠 Recuerda

• La informática básica es la fundación sobre la que se construyen todas las demás disciplinas tecnológicas de la administración.
• El bit es la unidad mínima de información digital y el byte agrupa habitualmente 8 bits.
• Hardware y software son las dos caras de un mismo sistema, físico y lógico respectivamente.
• Un algoritmo es la secuencia lógica de pasos; el programa es su materialización ejecutable.
• La información administrativa siempre se representa internamente mediante valores binarios.
• El ciclo completo incluye entrada, procesamiento, salida, almacenamiento y comunicación.
• Los sistemas funcionan mediante capas jerárquicas interdependientes desde el firmware hasta las aplicaciones.
• La codificación binaria permite procesar cualquier tipo de dato: textual, numérico, multimedia o instrucciones.

2. Representación y comunicación de la información: elementos constitutivos de un sistema de información

2. Representación y comunicación de la información: elementos constitutivos de un sistema de información

🎯 Idea clave

• La representación implica codificar datos, instrucciones y señales en formatos que permitan su almacenamiento, procesamiento y transmisión por sistemas informáticos.
• La comunicación permite trasladar información entre componentes, usuarios o aplicaciones mediante canales y protocolos que garantizan su correcta interpretación.
• Un sistema de información constituye un conjunto organizado de recursos que va más allá de un ordenador individual o una aplicación aislada.
• Los elementos constitutivos incluyen hardware, software, datos, telecomunicaciones, procedimientos y personas como componentes interdependientes.
• En la Administración Pública, estos sistemas deben garantizar seguridad, trazabilidad, calidad de datos, interoperabilidad y cumplimiento normativo.
• La informática básica exige comprender las relaciones entre todos los componentes, no solo el conocimiento de piezas físicas.

📚 Desarrollo

Definición de representación. Representar información significa codificar datos, instrucciones, símbolos, señales o contenidos en una forma que pueda ser almacenada, procesada y transmitida por sistemas informáticos. Este proceso constituye el primer pilar fundamental de la informática, ya que permite traducir la realidad a formatos binarios comprensibles para las máquinas.

Proceso de comunicación. Comunicar información implica trasladarla entre componentes, usuarios, aplicaciones o sistemas mediante canales específicos, protocolos establecidos y reglas que permitan que el receptor interprete correctamente el mensaje emitido. Este segundo pilar garantiza que los datos circulen de manera eficiente y segura dentro y fuera del sistema.

Concepto de sistema de información. Un sistema de información constituye un conjunto organizado de recursos que recoge, almacena, procesa, distribuye y presenta información para apoyar operaciones, gestión, control, coordinación, análisis y toma de decisiones. No se limita a un ordenador ni a una aplicación aislada, sino que abarca toda la infraestructura necesaria para el tratamiento automatizado.

Componentes constitutivos. Los elementos esenciales incluyen hardware, software, datos, telecomunicaciones, procedimientos y personas. Cada componente desempeña funciones específicas: el hardware proporciona soporte físico, el software define comportamientos lógicos, los datos conservan el estado, las comunicaciones permiten el intercambio, los procedimientos establecen normas de uso y las personas operan y gestionan el conjunto.

Alcance del sistema informático. Un sistema informático puede materializarse como un equipo microinformático, un servidor, una red corporativa, una plataforma de administración electrónica, un centro de proceso de datos o un servicio distribuido. Esta visión amplia es fundamental para comprender que los problemas pueden residir en permisos, configuración, red o procedimientos, no solo en el equipo físico.

Requerimientos en Administración Pública. En contextos administrativos, además de los componentes técnicos estándar, deben considerarse obligatoriamente la seguridad de la información, la trazabilidad de las operaciones, la calidad de los datos, la interoperabilidad entre sistemas y el cumplimiento normativo. Estos aspectos resultan indispensables para garantizar el ejercicio de derechos y la prestación de servicios públicos.

🧩 Elementos esenciales

• Representación: Codificación de datos en formatos procesables y almacenables por sistemas informáticos.
• Comunicación: Traslado de información mediante canales y protocolos entre componentes del sistema.
• Hardware: Elementos físicos y electrónicos que conforman la infraestructura material del sistema.
• Software: Programas, sistemas operativos y aplicaciones que definen el comportamiento lógico.
• Datos: Información codificada que el sistema almacena, procesa o transmite en su operativa.
• Telecomunicaciones: Medios y dispositivos que habilitan el intercambio de información entre sistemas.
• Procedimientos: Reglas de operación, mantenimiento, seguridad, respaldo y uso establecidas.
• Personas: Usuarios, administradores, desarrolladores y técnicos que interactúan con el sistema.
• Interoperabilidad: Capacidad de intercambiar y utilizar información entre diferentes sistemas.
• Trazabilidad: Seguimiento de las operaciones realizadas sobre la información en contextos administrativos.

🧠 Recuerda

• Representar información es codificarla para su tratamiento automatizado por sistemas informáticos.
• Comunicar información requiere canales y protocolos para garantizar su correcta interpretación.
• Un sistema de información incluye recursos humanos, técnicos y procedimentales organizados.
• Nunca identifiques sistema informático únicamente con un ordenador físico aislado.
• Los seis componentes básicos son hardware, software, datos, comunicaciones, procedimientos y personas.
• En Administración Pública, la seguridad y trazabilidad son elementos críticos adicionales.
• Los problemas informáticos pueden residir en configuración, red o permisos, no solo en el hardware.

3. Características y funciones

3. Características y funciones

🎯 Idea clave

• Las características describen cómo es el sistema, mientras que las funciones describen qué hace.
• Las características se refieren a propiedades cualitativas como capacidad, velocidad, fiabilidad, escalabilidad, disponibilidad, interoperabilidad, seguridad, usabilidad, mantenibilidad y eficiencia.
• Las funciones son las operaciones que el sistema realiza sobre la información: entrada, procesamiento, almacenamiento, salida, comunicación y control.

📚 Desarrollo

Distinción fundamental. Las características y funciones constituyen dos planos complementarios del análisis de un sistema informático. Las características responden a la pregunta sobre cómo es el sistema, describiendo sus propiedades cualitativas medibles, mientras que las funciones responden qué hace el sistema, definiendo su comportamiento operativo específico sobre la información.

Propiedades del sistema. Las características abarcan atributos esenciales como la capacidad de procesamiento, la velocidad de respuesta, la fiabilidad en la operación continua, la escalabilidad para adaptarse a mayores demandas, la disponibilidad permanente, la interoperabilidad con otros sistemas, la seguridad frente a amenazas, la usabilidad para los usuarios, la mantenibilidad técnica y la eficiencia global en el uso de recursos.

Operaciones fundamentales. Las funciones representan el conjunto de operaciones básicas que el sistema ejecuta sobre la información: la entrada de datos desde el exterior, su procesamiento transformador, el almacenamiento persistente en medios físicos, la salida de resultados hacia los usuarios, la comunicación entre componentes distribuidos y el control general que garantiza el funcionamiento coordinado de todas las partes.

Alcance temático. Este apartado se centra exclusivamente en la explicación general de propiedades y funciones desde una perspectiva sistémica organizativa. No aborda descripciones detalladas de la arquitectura de ordenadores ni de los componentes internos del equipo microinformático, que corresponden a epígrafes posteriores del temario.

🧩 Elementos esenciales

• Características: Propiedades cualitativas que definen cómo es el sistema, incluyendo capacidad, velocidad, fiabilidad, escalabilidad, disponibilidad, interoperabilidad, seguridad, usabilidad, mantenibilidad y eficiencia.
• Funciones: Operaciones básicas que el sistema realiza sobre la información, comprendiendo entrada, procesamiento, almacenamiento, salida, comunicación y control.
• Características vs funciones: Distinción entre las propiedades del sistema (cómo es) y las operaciones que ejecuta (qué hace).
• Plano sistémico: Enfoque general aplicable al sistema de información completo, no descripción técnica de arquitectura física.

🧠 Recuerda

• Características = Cómo es el sistema (propiedades cualitativas).
• Funciones = Qué hace el sistema (operaciones sobre información).
• Lista de características: capacidad, velocidad, fiabilidad, escalabilidad, disponibilidad, interoperabilidad, seguridad, usabilidad, mantenibilidad, eficiencia.
• Lista de funciones: entrada, procesamiento, almacenamiento, salida, comunicación, control.
• Este apartado no desarrolla arquitectura de ordenadores ni componentes internos.

4. Arquitectura de ordenadores

4. Arquitectura de ordenadores

🎯 Idea clave

• La arquitectura de ordenadores estudia la organización lógica y funcional del sistema, no únicamente sus componentes físicos.
• El modelo de Von Neumann establece el paradigma de programa almacenado donde instrucciones y datos comparten la misma memoria principal.
• La CPU, formada por la Unidad de Control y la Unidad Aritmético-Lógica, constituye el núcleo procesador junto con registros y cachés.
• El ciclo de instrucción comprende las fases de búsqueda, decodificación, ejecución y escritura de resultados.
• La jerarquía de memoria y los mecanismos de interrupciones y DMA optimizan el rendimiento del sistema.
• Las arquitecturas modernas incorporan cachés, múltiples núcleos y virtualización sobre la base de los modelos clásicos.

📚 Desarrollo

Definición de arquitectura. La arquitectura de ordenadores estudia la organización funcional y lógica de un sistema de computación, analizando qué unidades lo componen, cómo se comunican entre sí, cómo se representan y ejecutan las instrucciones, y cómo se accede a la memoria y a los dispositivos de entrada y salida. Esta disciplina no debe confundirse con una simple relación de piezas físicas, sino que explica el modelo de funcionamiento que permite que los componentes trabajen de forma integrada como un sistema completo.

Modelo de Von Neumann. Descrita en 1945 por John von Neumann en el informe sobre el computador EDVAC, esta arquitectura recoge ideas previas de Eckert, Mauchly y Turing. Su aportación fundamental es el concepto de programa almacenado: instrucciones y datos comparten la misma memoria principal y se representan con el mismo formato binario. Este enfoque permitió que los programas dejaran de cablearse físicamente, como ocurría en el ENIAC, y pudieran cargarse, modificarse y reemplazarse con la misma facilidad con que se manipulan los datos.

Unidades funcionales. El modelo de Von Neumann define cinco unidades funcionales esenciales. La Unidad de Control interpreta las instrucciones y genera las señales que coordinan al resto del sistema. La Unidad Aritmético-Lógica ejecuta operaciones aritméticas y lógicas. La Memoria almacena tanto instrucciones como datos. La Unidad de Entrada permite introducir información desde el exterior, y la Unidad de Salida permite extraer resultados. La Unidad de Control y la Unidad Aritmético-Lógica forman conjuntamente la Unidad Central de Proceso o CPU.

Interconexión y comunicación. Todas las unidades se comunican a través de buses que transportan datos, direcciones y señales de control. En el modelo clásico, un bus único conecta la CPU con la memoria, lo que origina el denominado cuello de botella de Von Neumann: si el procesador es mucho más rápido que la memoria o que el bus, puede quedar esperando datos o instrucciones. Las arquitecturas modernas reducen este problema mediante cachés, prefetch, buses más rápidos y jerarquías de memoria.

Ciclo de instrucción y jerarquía. El ciclo de instrucción comprende las fases de búsqueda, decodificación, ejecución y escritura de resultados. Paralelamente, la jerarquía de memoria equilibra velocidad, capacidad y coste, organizando los niveles desde los registros y cachés hasta la memoria principal y el almacenamiento persistente. Los mecanismos de interrupciones permiten atender eventos sin espera activa continua, mientras que el acceso directo a memoria o DMA posibilita transferencias entre dispositivo y memoria con menor intervención de la CPU.

Arquitecturas actuales. Sobre la base clásica se construyen arquitecturas modernas que incorporan cachés multinivel, múltiples núcleos de procesamiento, controladores integrados, paralelismo, aceleradores y mecanismos de virtualización. La memoria virtual aporta aislamiento, protección y gestión flexible de memoria mediante técnicas como la paginación y la MMU.

🧩 Elementos esenciales

• CPU: Unidad Central de Proceso que incluye la Unidad de Control, la Unidad Aritmético-Lógica, registros y cachés, encargada de ejecutar instrucciones y coordinar operaciones.
• Unidad de Control: Componente que interpreta las instrucciones y genera las señales de coordinación para el resto del sistema.
• Unidad Aritmético-Lógica: Módulo que ejecuta operaciones aritméticas y lógicas sobre los datos.
• Memoria principal: Espacio donde se almacenan instrucciones y datos en uso, caracterizada por ser volátil y más rápida que el almacenamiento secundario.
• Caché: Memoria intermedia que reduce la latencia de acceso a memoria principal aprovechando la localidad temporal y espacial de los datos.
• Bus e interconexiones: Vías de comunicación que transportan datos, direcciones y señales de control entre los diferentes componentes del sistema.
• Entrada/Salida: Dispositivos y controladores que permiten la interacción del sistema con el exterior, gestionados mediante interrupciones y DMA.
• Almacenamiento: Sistemas que conservan datos de forma persistente, como discos o unidades de estado sólido.
• Interrupciones: Mecanismos que permiten atender eventos externos sin necesidad de espera activa por parte del procesador.
• DMA: Acceso Directo a Memoria que permite transferencias entre dispositivos y memoria con mínima intervención de la CPU.
• Memoria virtual: Técnica que proporciona aislamiento y protección mediante la traducción de direcciones virtuales a físicas.

🧠 Recuerda

• La arquitectura estudia la organización lógica y funcional, no solo las piezas físicas.
• Von Neumann estableció en 1945 el modelo de programa almacenado compartiendo memoria para datos e instrucciones.
• La CPU integra la Unidad de Control y la Unidad Aritmético-Lógica.
• El ciclo de instrucción consta de búsqueda, decodificación, ejecución y escritura.
• El cuello de botella de Von Neumann surge cuando el procesador espera datos por limitaciones del bus.
• Las arquitecturas modernas usan cachés y jerarquías de memoria para mitigar el cuello de botella.
• Las interrupciones evitan la espera activa continua del procesador.
• El DMA libera a la CPU durante transferencias de datos.
• La memoria virtual ofrece protección y gestión flexible mediante paginación.
• Los buses transportan tres tipos de información: datos, direcciones y señales de control.

5. Componentes internos de los equipos microinformáticos

5. Componentes internos de los equipos microinformáticos

🎯 Idea clave

• Los componentes internos son los elementos físicos instalados dentro de la unidad principal que permiten procesar, almacenar, alimentar, conectar, refrigerar y controlar el sistema.
• El estudio debe centrarse en comprender la función de cada pieza y sus relaciones, no en memorizar modelos comerciales concretos.
• Un técnico debe saber distinguir entre memoria de trabajo volátil y almacenamiento persistente, así como entre CPU y GPU.
• La placa base constituye la plataforma física y lógica que integra todos los componentes internos mediante zócalos, ranuras y conectores.
• La arquitectura incluye procesador, memoria RAM, sistemas de almacenamiento, firmware, chipset y sistema de refrigeración.
• El conocimiento de estos elementos es esencial para el dimensionamiento, adquisición, mantenimiento y seguridad del parque informático.

📚 Desarrollo

Definición y alcance. Los componentes internos de un equipo microinformático son los elementos físicos instalados dentro de la unidad principal que posibilitan el procesamiento, almacenamiento, suministro energético, conexión, refrigeración y control del sistema. Este tipo de equipos abarca ordenadores personales de sobremesa, portátiles, miniPCs, estaciones de trabajo y servidores de pequeñas dimensiones ubicados habitualmente en oficinas o pequeños centros de proceso de datos, diferenciándose de los dispositivos móviles por su modularidad.

Arquitectura integrada. Los elementos fundamentales forman una arquitectura compuesta por la placa base, procesador, memoria RAM, dispositivos de almacenamiento, firmware, chipset o lógica de control, tarjetas de expansión, fuente de alimentación, sistema de refrigeración, conectores internos y gráficos integrados o dedicados. El estudio no consiste en memorizar modelos comerciales concretos, sino en comprender la función específica de cada pieza, sus relaciones mutuas y los criterios básicos de compatibilidad entre ellos.

Función de la placa base. La placa base constituye el circuito principal que proporciona soporte físico, alimentación eléctrica, comunicación e integración entre procesador, memoria, almacenamiento y tarjetas de expansión. Contiene el zócalo del procesador, ranuras de memoria, conectores de almacenamiento, ranuras de expansión, chipset, conectores de alimentación, firmware UEFI o BIOS, conectores de ventiladores y cabeceras internas. Su compatibilidad depende del tipo de zócalo, generación soportada, tipo de memoria y formato físico.

Diferenciación de componentes. El técnico auxiliar debe distinguir entre la memoria RAM, volátil y de trabajo, y los sistemas de almacenamiento persistente como SSD y HDD. Debe diferenciar la CPU, encargada de ejecutar instrucciones, de la GPU, que puede ser integrada o dedicada con memoria propia o compartida. Asimismo, debe saber diferenciar firmware de sistema operativo, ranura de expansión de puerto externo, fuente de alimentación de batería, y refrigeración pasiva de activa.

Criterios de estabilidad. La fuente de alimentación debe aportar potencia estable, conectores adecuados y margen suficiente para el conjunto del sistema. El chipset y los controladores integrados condicionan la conectividad y prestaciones de la placa. La refrigeración evita el sobrecalentamiento, la pérdida de rendimiento y los fallos prematuros. Las tarjetas de expansión añaden funciones mediante ranuras internas, normalmente del estándar PCI Express.

Mantenimiento y seguridad. El mantenimiento interno debe respetar protocolos de seguridad contra la electricidad estática, preservar la garantía de los componentes, mantener el inventario actualizado y proteger los datos almacenados. Comprender esta arquitectura es esencial para el personal de administración informática, pues de ello dependen el dimensionamiento, la adquisición, el mantenimiento y la aplicación de medidas de seguridad sobre el parque de puestos de trabajo y servidores departamentales.

🧩 Elementos esenciales

• Placa base: Circuito principal que integra física y lógicamente todos los componentes mediante zócalos, ranuras y conectores.
• Procesador (CPU): Ejecuta instrucciones y su rendimiento depende de múltiples factores, no solo de la frecuencia de reloj.
• Memoria RAM: Memoria volátil de trabajo que pierde su contenido al cortarse la alimentación eléctrica.
• Almacenamiento: Sistemas persistentes como SSD y HDD que conservan datos sin electricidad, diferenciándose tecnologías NVMe, SATA y M.2.
• Firmware UEFI/BIOS: Software integrado que inicializa el hardware y participa activamente en el proceso de arranque del sistema.
• Chipset: Lógica de control que condiciona la conectividad y las prestaciones generales de la placa base.
• GPU: Unidad de procesamiento gráfico que puede estar integrada en el procesador o ser una tarjeta dedicada con memoria propia o compartida.
• Fuente de alimentación: Componente que debe aportar potencia estable, conectores adecuados y margen suficiente para el conjunto del sistema.
• Refrigeración: Sistema activo o pasivo que evita sobrecalentamiento, pérdida de rendimiento y fallos prematuros.
• Tarjetas de expansión: Dispositivos que añaden funciones mediante ranuras internas, normalmente estándar PCI Express.
• Compatibilidad: Verificación necesaria de zócalo, memoria, firmware, formato, alimentación, espacio y refrigeración para evitar incompatibilidades físicas o lógicas.

🧠 Recuerda

• Distingue siempre la memoria RAM volátil del almacenamiento persistente.
• La placa base es la plataforma que integra todos los componentes internos.
• El rendimiento de la CPU no se mide únicamente por su frecuencia.
• NVMe, SATA y M.2 representan interfaces o formatos diferentes, no tecnologías de almacenamiento equivalentes.
• La GPU puede ser integrada o dedicada, con memoria propia o compartida con la RAM.
• La fuente de alimentación debe tener potencia estable y conectores adecuados.
• La refrigeración es esencial para evitar pérdida de rendimiento y daños por calor.
• Las tarjetas de expansión utilizan normalmente ranuras PCI Express.
• La compatibilidad requiere revisar zócalo, chipset y generación soportada.
• El mantenimiento interno exige precauciones contra la electricidad estática y respeto de garantías.