Tema 5 — Informática básica

Un ordenador es un sistema formado por dos grandes componentes inseparables: el hardware y el software. El hardware comprende todos los elementos físicos y tangibles del equipo, es decir, aquellos que se pueden ver y tocar: la placa base, el procesador, las memorias, los cables y los periféricos. El software, por el contrario, es el conjunto de programas, instrucciones y datos que hacen funcionar al hardware y que no tienen existencia material por sí mismos.

Dentro del software distinguimos dos grandes categorías. El software de sistema —encabezado por el sistema operativo— gestiona el hardware y proporciona los servicios básicos al resto de programas. El software de aplicación incluye todos los programas que el usuario emplea para realizar tareas concretas: procesadores de texto, hojas de cálculo, navegadores web, reproductores multimedia, etc.

Esta distinción es fundamental porque marca el nivel de abstracción en que trabaja cada componente. Un fallo de hardware requiere intervención física; un fallo de software, en cambio, puede resolverse reinstalando o corrigiendo el programa afectado.

Datos clave

• Hardware: componentes físicos (CPU, RAM, disco, periféricos)
• Software de sistema: sistema operativo, controladores (drivers), BIOS/UEFI
• Software de aplicación: procesadores de texto, hojas de cálculo, navegadores
• Firmware: software integrado en chips de hardware (BIOS/UEFI)
• El sistema operativo actúa de puente entre hardware y aplicaciones

La Unidad Central de Procesamiento (CPU, del inglés Central Processing Unit) es el componente principal del ordenador, responsable de ejecutar las instrucciones de los programas. Actúa como el "cerebro" del sistema: lee instrucciones de la memoria, las decodifica y las ejecuta, repitiendo este ciclo miles de millones de veces por segundo.

La velocidad de la CPU se mide en hercios (Hz), normalmente en gigahercios (GHz). Un procesador de 3,5 GHz realiza 3 500 millones de ciclos por segundo. Además de la velocidad de reloj, la potencia real depende del número de núcleos (cores): un procesador de cuatro núcleos puede ejecutar cuatro hilos de instrucciones simultáneamente, lo que mejora el rendimiento en tareas paralelas como la edición de vídeo o la multitarea.

Los procesadores modernos incluyen también memoria caché (L1, L2, L3), una memoria ultrarrápida integrada en el propio chip que almacena temporalmente los datos más frecuentemente usados para evitar accesos lentos a la RAM. Entre los fabricantes más comunes de CPUs para PC encontramos Intel (con sus familias Core i3/i5/i7/i9) y AMD (con su familia Ryzen).

Datos clave

• CPU: realiza el ciclo Fetch-Decode-Execute continuamente
• Velocidad medida en GHz (gigahercios)
• Núcleos (cores): permiten ejecución paralela de instrucciones
• Memoria caché L1/L2/L3: almacenamiento ultrarrápido integrado en la CPU
• Fabricantes principales: Intel (Core i-series) y AMD (Ryzen)
• La arquitectura de 64 bits permite direccionar más de 4 GB de RAM

La memoria RAM (Random Access Memory, memoria de acceso aleatorio) es la memoria de trabajo del ordenador. En ella se cargan el sistema operativo, los programas en ejecución y los datos que se están procesando en cada momento. Es una memoria volátil: su contenido desaparece cuando el equipo se apaga. Cuanta más RAM tenga un ordenador, más programas podrá tener abiertos simultáneamente sin que el rendimiento se degrade. Hoy en día, 8 GB es el mínimo recomendado para un uso ofimático estándar, mientras que 16 GB o más resultan aconsejables para trabajos intensivos.

Frente a la RAM, el almacenamiento permanente conserva la información aunque el equipo esté apagado. Los dos grandes tipos actuales son el disco duro mecánico (HDD, Hard Disk Drive), que almacena datos en platos magnéticos giratorios, y la unidad de estado sólido (SSD, Solid State Drive), que emplea chips de memoria flash. Los SSD son significativamente más rápidos, silenciosos y resistentes a golpes que los HDD, razón por la que han desplazado a estos en la mayoría de equipos modernos.

Existen también unidades híbridas (SSHD) y, en equipos portátiles de alta gama, unidades NVMe conectadas directamente al bus PCIe para ofrecer velocidades muy superiores a los SSD convencionales por SATA.

Datos clave

• RAM: memoria volátil, se borra al apagar el equipo
• RAM típica: 8 GB (básico), 16-32 GB (recomendado para trabajo intensivo)
• HDD: almacenamiento magnético, más lento pero barato por GB
• SSD: almacenamiento flash, rápido y silencioso
• NVMe/PCIe: SSD de muy alta velocidad en portátiles y PCs modernos
• ROM: memoria de solo lectura, contiene la BIOS/UEFI del ordenador

La información en los sistemas informáticos se representa en formato binario, es decir, mediante combinaciones de ceros y unos. La unidad mínima de información es el bit (binary digit), que solo puede tomar dos valores: 0 o 1. Los bits se agrupan en conjuntos de ocho para formar el byte, que es la unidad práctica básica de almacenamiento y que puede representar 256 valores diferentes (2 elevado a 8).

A partir del byte se construyen todas las unidades superiores siguiendo una escala en potencias de 1 024 (2 elevado a 10): un kilobyte (KB) equivale a 1 024 bytes; un megabyte (MB) equivale a 1 024 KB; un gigabyte (GB) a 1 024 MB; y un terabyte (TB) a 1 024 GB. En la actualidad, los discos duros y SSD se miden en terabytes, las memorias RAM en gigabytes, y los archivos individuales en megabytes o kilobytes según su tipo.

Es importante no confundir bit y byte: los proveedores de internet miden la velocidad en megabits por segundo (Mbps), mientras que los archivos se miden en megabytes (MB). Para convertir de Mbps a MB/s basta con dividir entre 8, puesto que 1 byte equivale a 8 bits.

Datos clave

• Bit: unidad mínima, valor 0 o 1
• Byte = 8 bits; puede representar 256 valores distintos
• 1 KB = 1 024 bytes; 1 MB = 1 024 KB; 1 GB = 1 024 MB; 1 TB = 1 024 GB
• Velocidad de red en Mbps (megabits/s); tamaño de archivo en MB (megabytes)
• 1 MB/s = 8 Mbps (conversión entre bits y bytes)
• Petabyte (PB) = 1 024 TB (usado en centros de datos)

Los periféricos son los dispositivos que permiten al ordenador comunicarse con el exterior: recibir información del usuario o del entorno (entrada) y transmitir los resultados procesados (salida). Se clasifican en tres categorías: periféricos de entrada, de salida y de entrada/salida (bidireccionales).

Los periféricos de entrada son aquellos que introducen datos en el ordenador. Los más habituales son el teclado (introduce texto y comandos), el ratón o mouse (control de puntero), el escáner (digitaliza documentos físicos), el micrófono (captura audio) y la cámara web (captura imagen y vídeo). Los periféricos de salida presentan o transmiten los resultados del procesamiento: el monitor o pantalla (imagen), los altavoces e impresoras (papel) son los ejemplos paradigmáticos.

Existen también dispositivos de entrada/salida que funcionan en ambos sentidos: la pantalla táctil (recibe toques y muestra imagen), los discos duros externos y memorias USB (leen y escriben datos), y las tarjetas de red (envían y reciben paquetes de datos). Las interfaces de conexión más comunes en la actualidad son USB (tipo A, tipo C), HDMI para vídeo, y los puertos de red Ethernet (RJ-45).

Datos clave

• Entrada: teclado, ratón, escáner, micrófono, cámara web, lápiz óptico
• Salida: monitor, impresora, altavoces, proyector
• Entrada/salida: pantalla táctil, disco externo, memoria USB, tarjeta de red
• Conectores comunes: USB-A, USB-C, HDMI, DisplayPort, RJ-45
• DPI: resolución del ratón (dots per inch), mayor DPI = mayor precisión
• Impresoras: láser (polvo de tóner) e inyección de tinta (cartuchos líquidos)

El sistema operativo (SO) es el software más fundamental de un ordenador. Su misión es gestionar todos los recursos del hardware —procesador, memoria, almacenamiento, periféricos— y ofrecer una interfaz entre el usuario y la máquina. Sin sistema operativo, las aplicaciones no podrían comunicarse con el hardware ni entre sí de manera ordenada.

Entre sus funciones principales destacan: la gestión de procesos (controla qué programa usa el procesador y cuándo), la gestión de memoria (asigna y libera RAM para cada aplicación), la gestión del sistema de archivos (organiza los datos en disco mediante directorios y ficheros), y la gestión de dispositivos (a través de los controladores o drivers permite que el SO hable con cada periférico).

Los sistemas operativos más utilizados en entornos de escritorio son Microsoft Windows (el más extendido en entornos ofimáticos y empresariales), macOS de Apple (presente en equipos Mac) y GNU/Linux (en múltiples distribuciones como Ubuntu, Fedora o Debian). En dispositivos móviles dominan Android (Google) e iOS (Apple). Para servidores, Linux y Windows Server son los más empleados.

Datos clave

• Funciones del SO: gestión de procesos, memoria, archivos y dispositivos
• Windows: SO dominante en empresas y administración pública española
• macOS: exclusivo de equipos Apple
• GNU/Linux: código abierto, gran variedad de distribuciones
• Android e iOS: sistemas operativos para dispositivos móviles
• Driver o controlador: programa que permite al SO comunicarse con un periférico

Una red informática es un conjunto de dispositivos (ordenadores, servidores, impresoras, routers) interconectados para compartir recursos e información. Las redes se clasifican por su extensión geográfica: la red de área local (LAN, Local Area Network) conecta dispositivos en un mismo edificio o campus; la red de área metropolitana (MAN) abarca una ciudad; y la red de área amplia (WAN, Wide Area Network) puede extenderse por países o continentes. Internet es la WAN más grande del mundo.

Dentro de una LAN, los equipos pueden conectarse de dos formas: mediante cable de red (Ethernet, usando conectores RJ-45) o de manera inalámbrica a través de WiFi (estándar IEEE 802.11). Cada dispositivo en la red se identifica de forma única mediante una dirección IP (Internet Protocol), que en redes locales suele tener el formato 192.168.x.x. El router es el dispositivo encargado de enrutar el tráfico entre la red local e Internet.

Los protocolos son las normas que regulan cómo se comunican los dispositivos en la red. Los más conocidos son TCP/IP (base de Internet), HTTP/HTTPS (páginas web), FTP (transferencia de archivos) y SMTP/POP3/IMAP (correo electrónico). La seguridad en redes se garantiza mediante cortafuegos (firewalls), cifrado y redes privadas virtuales (VPN).

Datos clave

• LAN: red local (edificio/campus); WAN: red extensa (países/continentes)
• Ethernet (cable RJ-45) y WiFi (inalámbrico, IEEE 802.11) son las conexiones LAN más habituales
• Dirección IP: identifica cada dispositivo en la red (ej.: 192.168.1.1)
• Router: enruta tráfico entre la red local e Internet
• Protocolos: TCP/IP, HTTP/HTTPS, FTP, SMTP, POP3, IMAP
• Firewall: sistema que filtra el tráfico de red para proteger el equipo

Los ordenadores trabajan internamente con el sistema de numeración binario (base 2), que solo utiliza los dígitos 0 y 1. Sin embargo, para facilitar la lectura humana se emplean también el sistema octal (base 8) y el hexadecimal (base 16), este último muy habitual en programación y en la descripción de colores en diseño web (por ejemplo, #FF5733).

Para representar caracteres de texto —letras, números, símbolos— los ordenadores utilizan estándares de codificación. El más básico es ASCII (American Standard Code for Information Interchange), que asigna un número del 0 al 127 a 128 caracteres básicos del inglés. Para cubrir los caracteres de todos los idiomas del mundo se desarrolló Unicode, cuya implementación más extendida es UTF-8, capaz de representar más de un millón de caracteres distintos, incluidas letras con tilde, la eñe y alfabetos no latinos.

Los archivos de texto plano (extensión .txt) almacenan únicamente caracteres codificados según alguno de estos estándares, sin ningún formato adicional. Los archivos de imagen se codifican en formatos como JPEG, PNG o BMP; los de audio en MP3, WAV o AAC; y los de vídeo en MP4, AVI o MKV. Cada tipo de archivo tiene su propia estructura interna y su extensión característica.

Datos clave

• Sistema binario (base 2): único sistema que entiende el hardware
• Hexadecimal (base 16): dígitos 0-9 y letras A-F; frecuente en programación
• ASCII: 128 caracteres; no incluye acentos ni eñe
• Unicode/UTF-8: estándar universal, cubre todos los idiomas
• Extensiones comunes: .txt (texto), .jpg/.png (imagen), .mp3 (audio), .mp4 (vídeo)
• Un byte = 8 bits puede representar 256 valores diferentes (0-255)