1. 1 Introducción a los Sistemas Computacionales






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Unidad 1. Sistemas Computacionales

Los Sistemas Computacionales están habilitados por muchos subsistemas, conocidos como: el subsistema de hardware, el subsistema de software, y el subsistema de redes. Entender la forma en que estos subsistemas trabajan juntos te ayudará a entender la manera en que un sistema computacional trabaja como un todo. En esta unidad tendrás una visión de alto-nivel de un sistema computacional dividido en estos subcomponentes, y aprenderás sobre el rol primario que juega cada subsistema. Posteriormente, en unidades subsiguientes, profundizarás a detalle sobre cada subsistema.

Para adentrarnos en el siguiente paso de los avances computacionales, es importante conocer cómo surgieron las computadoras y la forma en que han evolucionado. A menos que sepas cómo pueden ser usadas las computadoras, su poder puede no ser aparente. Para ampliar tu perspectiva en relación al uso de los sistemas computacionales, incluimos algunos interesantes ejemplos de cómo pueden ser usadas las computadoras. Tal vez descubras una carrera que sea de tu interés.

Después de obtener una "imagen general" de cómo trabajan las computadoras, y cómo pueden ser usadas, debes leer en tu libro de texto acerca del desarrollo de la industria computacional y la búsqueda de trabajo en este campo. Antes de pasar a la siguiente unidad, que se adentra en los detalles de los sistemas de hardware, revisaremos los conceptos fundamentales de los sistemas computacionales, haciendo uso de una codificación numérica para representar los datos.

Secuencia de Lecturas:

  1. 1.1 Introducción a los Sistemas Computacionales

  2. 1.2 Evolución de los Sistemas Computacionales

  3. 1.3 Representación de Datos en un Sistema Computacional

1.1 Introducción a los Sistemas Computacionales

Esta sección ofrece una visión de alto nivel de los diferentes componentes que forman parte de un sistema computacional. También obtendrás un entendimiento básico de cómo trabaja una computadora usando sus subcomponentes.

Secuencia de Lecturas:

  1. 1.1.1 Componentes de un Sistema Computacional. Objetivo de Aprendizaje: Obtener una visión general de los componentes de un sistema computacional, el sistema de hardware, el sistema de software, y el sistema de redes.

  2. Libro Parsons/Oja, Capítulo 1-Sección B (páginas 14-21). Objetivo de Aprendizaje: Conocimiento de las operaciones básicas de una computadora (entrada, procesamiento, y salida). Preguntas para tu lectura: Una vez completada esta lectura, prueba tu entendimiento tratando de contestar las siguientes preguntas:

-¿Qué tipos diferentes de computadoras existen?
-¿Cómo puedes agregar equipamiento opcional a una computadora?
-¿Por qué es útil que las computadoras se comuniquen unas con otras?
-¿Por qué crees que los dispositivos como monitores, impresoras, y teclados sean llamados "periféricos"?



1.1.1 Componentes de un Sistema Computacional

  1. Sistema de Hardware

  2. Sistema de Software Software del Sistema Operativo y Software de Aplicación

  3. Sistema de Redes

Una computadora es una máquina electrónica que realiza la entrada, procesamiento, almacenamiento, y salida, de acuerdo a instrucciones programadas para desarrollar tareas específicas. Anteriormente, las computadoras eran usadas principalmente para realizar cálculos aritméticos, de aquí el término, computadora. Considera la forma primitiva de una computadora, una calculadora. Tu introduces los números y la operación aritmética que deseas que realice la calculadora, por ejemplo, “3+5=”, y luego la calculadora procesa la expresión aritmética sumando 3 y 5, almacena el resultado de 8, y despliega el resultado en la pantalla.

La computadora moderna opera en una forma similar. Una entrada a la computadora puede ser enviada a través del teclado o del ratón. Luego la computadora procesa la entrada, almacena el resultado, y lo despliega a través del monitor, bocinas, impresora, u otros dispositivos de salida. Por ejemplo, cuando solicitas una página Web tecleando su URL (Dirección Uniforme de Localización de Recursos -Uniform Resource Locator), "http://www.icarnegie.com", la computadora procesa la entrada buscando la página solicitada en Internet. Luego, como salida, despliega la página solicitada en el monitor.

En general, un sistema computacional puede descomponerse en el sistema de hardware, el sistema de software, y el sistema de redes. Cada uno de estos subsistemas será discutido con mayor detalle en unidades subsiguientes de este curso. La siguiente figura muestra los principales subsistemas en un sistema computacional, con algunos ejemplos.



Figura 1Componentes de un sistema computacional

Veamos ahora cada subsistema y su funcionalidad principal.

Sistema de Hardware

El sistema de hardware consiste de componentes físicos externos e internos que permiten que una computadora acepte entradas, las procese, almacene datos, y produzca salidas. Cada uno de los componentes de hardware será discutido con mayor detalle en la Unidad 2. Sistema de Hardware.

Las siguientes figuras muestran algunos componentes externos de hardware de una computadora.



Figura 2 Componentes de hardware

El siguiente diagrama indica los componentes de hardware dentro de la unidad del sistema. Cada uno de estos componentes juega un rol esencial en la operación de un sistema computacional.



Figura 3 Componentes dentro de la unidad del sistema

Los componentes de hardware brindan la interfaz física a un sistema computacional. Sin embargo, no pueden funcionar sin las instrucciones para operarlos. Estas instrucciones son los programas de software.

Sistema de Software —Software del Sistema Operativo y Software de Aplicación

Los dos diferentes tipos de programas de software son (1) software del sistema operativo y (2) software de aplicaciones. El siguiente diagrama muestra los niveles de interacción entre usuarios, software de aplicaciones, software del sistema operativo, y el sistema de hardware.



Figura 4Interacción entre el sistema de hardware, software del sistema operativo, software de aplicaciones, y los usuarios

El software del sistema operativo funciona como la interfaz entre el software de aplicaciones y los componentes de hardware. El software de aplicaciones es la interfaz con los usuarios del sistema computacional.

El software del sistema operativo provee instrucciones a los componentes del sistema de hardware. Como ejemplo podemos mencionar el sistema operativo Windows de Microsoft y el sistema operativo de Macintosh. Cuando se introduce una entrada, el sistema operativo da instrucciones para enviar la entrada a los componentes apropiados de hardware para que la procesen. Luego, provee instrucciones para que el resultado sea enviado al dispositivo de salida apropiado. Por ejemplo, cuando un usuario escribe a través del teclado, el sistema operativo Windows de Microsoft toma la entrada enviada a través de éste y despliega las letras en el monitor. Aprenderás más sobre el funcionamiento del sistema operativo en la Unidad 3. Software del Sistema Operativo.

El software de aplicaciones brinda instrucciones que le permiten al usuario desarrollar tareas específicas, como crear presentaciones, realizar documentos escritos, y editar imágenes. Ejemplos de programas de software de aplicaciones son Microsoft Word y el Bloc de Notas. Las instrucciones del software de aplicaciones son manejadas por el sistema operativo. Por ejemplo, cuando abres un archivo usando Microsoft Word, primero la aplicación brinda la interfaz al usuario para que puedas especificar qué archivo deseas abrir (por ejemplo, la barra de menú). Una vez que seleccionas el archivo, la aplicación notifica al sistema operativo que se requiere cierto archivo. El sistema operativo solicita el archivo al disco duro de la computadora. Puedes ver el software de aplicaciones de tu computadora en este momento pulsando el botón de Inicio y luego seleccionando Programas. Si estás leyendo esta página en línea, probablemente estés usando Internet Explorer o el programa de navegación de Netscape. Discutiremos más acerca de cómo trabaja el software de aplicaciones en la Unidad 4. Software de Aplicación.

Sistema de Redes

El sistema mundial de redes de computadoras es Internet, una red de redes. A través de Internet, las computadoras conectadas en red pueden acceder otras computadoras en la red. El Internet permite transmitir datos de una computadora a otra.

El sistema de redes administra la forma en que los datos se transfieren de una computadora a otra y la manera en que los diferentes componentes de un sistema de redes trabajan juntos. El siguiente diagrama muestra los componentes del sistema de redes requeridos para que una computadora se pueda comunicar con otra a través de Internet.



Figura 5Componentes de Conexión de Redes

Una NIC (tarjeta de interfaz de red -Network Interface Card-) envía datos desde una computadora a la red, y recolecta los datos entrantes enviados por otras computadoras. Un módem es un dispositivo que permite que los datos sean transmitidos desde una computadora a través de líneas telefónicas, o líneas de televisión por cable, a otras computadoras en Internet. Además de estos componentes de hardware de red, una computadora también necesita un proveedor de servicios de Internet como América Online para permitir la conexión a Internet. Software de aplicaciones como navegadores de red (por ejemplo, Internet Explorer y Netscape) y correo electrónico (por ejemplo, Outlook y Netscape mail) también mejoran la utilidad de un sistema de redes. Profundizaremos más sobre cómo trabaja un sistema de redes en la Unidad 5. Sistemas de Redes.

1.2 Evolución de los Sistemas Computacionales

En esta sección, aprenderás sobre los orígenes y los avances de la tecnología computacional. Luego explorarás algunos usos innovadores de las computadoras para mejorar diferentes aspectos de nuestras vidas. También descubrirás la forma en que las computadoras pueden ser de gran ayuda en tu campo de interés, ya sea en el área de servicios educativos, investigación médica, administración de negocios, o el entretenimiento. Al final de esta sección, puedes leer sobre la industria de la computación, la cual se ha convertido en un segmento principal de la economía mundial, generando muchos tipos de carreras y oportunidades de negocio.

Secuencia de Lecturas:

  1. 1.2.1 Breve Historia. Objetivo de Aprendizaje: Entender los orígenes y los avances la tecnología computacional.


  2. Parsons/Oja, Capítulo 9-Sección A (páginas 470-480). Objetivo de Aprendizaje: Conocer la historia de la computación y las computadoras.


  3. 1.2.2 Aplicaciones de los Sistemas Computacionales. Objetivo de Aprendizaje: Obtener una visión general de cómo pueden ser usadas las computadoras para mejorar diferentes aspectos de nuestras vidas.

  4. Parsons/Oja, Capítulo 9-Sección B (páginas 481-493). Objetivo de Aprendizaje: Conocer la industria computacional y de IT (tecnología de información), y su impacto en los mercados mundiales actuales y ciclos de vida del producto.


  5. Parsons/Oja, Capítulo 9-Sección C (páginas 494-506). Objetivo de Aprendizaje: Conocer las diferentes carreras disponibles en la industria computacional.

  6. Además: Existen muchos sitios Web populares para las personas que desean buscar trabajo. Después de terminar esta lectura, visita Monster.com y presiona sobre Search Jobs para buscar trabajos relacionados con la computación en tu área. Primero, en la sección Location Search box, selecciona un lugar cerca de ti, y luego teclea palabras como "programmer" o "database" en la sección Keyword Search box.

1.2.1 Breve Historia

  1. 1200s—Dispositivos de Cálculo Manual

  2. 1600s—Calculadoras Mecánicas

  3. 1800s—Tarjetas Perforadas

  4. 1940s—Tubos de Vacío

  5. 1950s—Transistores

  6. 1960s—Circuitos Integrados (IC)

  7. 1970s a la Actualidad—Microprocesador

  8. Ritmo de Avance

Con el desarrollo del comercio en las sociedades antiguas, la gente empezó a notar la necesidad de tener un sistema de registro que le permitiera sumar, restar y guardar transacciones sencillas. Para facilitar el proceso de registro, se desarrollaron los dispositivos para contar. Al principio, la gente usaba sus dedos, piedras, y varas para contar. Posteriormente emergieron las calculadoras mecánicas, pero éstas eran lentas y abultadas. Cuando se descubrió la electricidad, los componentes electrónicos reemplazaron las partes mecánicas abultadas, y permitieron la creación de dispositivos de cálculo más pequeños y rápidos. Las computadoras están continuamente evolucionando hacia la realización de cálculos más rápidos, más capacidad de almacenamiento, y menor tamaño, tratando de mantener un precio razonable.

Con los avances en los dispositivos computacionales, los usos de las computadoras han ido más allá del alcance del comercio y se han integrado a muchos aspectos de nuestras vidas. Las compras son procesadas a través de computadoras. Los productos son diseñados usando computadoras. Las películas son hechas con simulaciones hechas por computadora. El crecimiento de la industria computacional está dirigido por las numerosas formas en que la tecnología computacional puede ser aplicada en áreas como el comercio, las comunicaciones, la banca, y la educación. En la siguiente sección discutiremos cómo puede ser usada la tecnología computacional.

Comenzaremos nuestra discusión sobre cómo se desarrollaron las computadoras, examinando periodos en el tiempo caracterizados por su investigación pionera para utilizar la computación para solucionar problemas de datos intensivos o de cálculos intensivos. Verás cómo avanzaron los métodos computacionales hasta la forma en que los conocemos actualmente.

1200s—Dispositivos de Cálculo Manual

Los dispositivos de cálculo manual requerían el uso de las manos para mover componentes del dispositivo.

El primer dispositivo de cálculo, el ábaco, fue usado en China. Este involucraba el movimiento manual de cuentas para hacer cálculos. A continuación se muestra la foto de un ábaco.



Figura 1 ?baco

1600s—Calculadoras Mecánicas

Las calculadoras mecánicas usaban ruedas, engranes y cuentas.

1642: Blaise Pascal inventó la Pascalina, que es una calculadora mecánica. La máquina usaba algunos principios del ábaco, pero usaba ruedas para mover las cuentas.
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