SISTEMA INFORMATICO

SISTEMA INFORMATICO

Multiproceso

El multiproceso en software se refiere a la capacidad de un sistema operativo o una aplicación para ejecutar múltiples procesos o hilos de ejecución de forma concurrente o paralela. - Sistemas Operativos Multitarea: Estos sistemas operativos pueden ejecutar múltiples programas o procesos "simultáneamente". En un hardware monoproceso, el OS usa técnicas de "time-sharing" (rebanadas de tiempo) para alternar rápidamente entre procesos. En hardware multiproceso, los procesos pueden ejecutarse verdaderamente en paralelo en diferentes núcleos o CPUs. - Ejemplos: Windows, macOS, Linux, Android. Permiten tener un navegador web abierto, un reproductor de música, un editor de texto y más, todo funcionando aparentemente al mismo tiempo. - Procesos (Processes): Una instancia de un programa en ejecución. Cada proceso tiene su propio espacio de memoria aislado, recursos y contexto. Los procesos son gestionados por el sistema operativo. - Hilos (Threads): Unidades de ejecución más pequeñas dentro de un proceso. Un proceso puede tener uno o muchos hilos. Ventajas de Multihilo: Los hilos dentro del mismo proceso comparten el mismo espacio de memoria, lo que facilita la comunicación y el intercambio de datos entre ellos, reduciendo la sobrecarga en comparación con la comunicación entre procesos. Ejemplos: Un navegador web puede usar un hilo para renderizar la página, otro para descargar imágenes y otro para ejecutar JavaScript, todo dentro del mismo proceso del navegador. - Aplicaciones Concurrentes/Paralelas: - Concurrencia: La habilidad de manejar múltiples tareas que parecen ejecutarse al mismo tiempo, pero no necesariamente lo hacen en paralelo (pueden turnarse en un solo núcleo). - Paralelismo: La ejecución real de múltiples tareas de forma simultánea en diferentes núcleos o procesadores. El software moderno, especialmente los juegos, software de edición de video/audio, modelado 3D y aplicaciones científicas, está optimizado para ser multihilo y multiproceso para aprovechar el hardware multinúcleo.

El multiproceso en hardware se refiere a la capacidad de un sistema para utilizar múltiples unidades de procesamiento para ejecutar tareas de forma concurrente o paralela. - CPUs multinúcleo (Multi-core CPUs): Es la forma más común de multiproceso en la actualidad. Un solo chip de procesador contiene dos o más núcleos independientes, cada uno con su propia unidad de ejecución. - Ventajas: Cada núcleo puede manejar un hilo o proceso diferente de forma simultánea, lo que mejora significativamente el rendimiento en la multitarea y en aplicaciones diseñadas para aprovechar múltiples núcleos (software multihilo). - Ejemplos: Intel Core i3/i5/i7/i9, AMD Ryzen (dual-core, quad-core, hexa-core, octa-core, etc.). Sistemas de multiprocesador (Multi-processor systems): Implica tener múltiples chips de CPU físicos instalados en la misma placa base. Esto es común en servidores y estaciones de trabajo de alto rendimiento, donde se requiere una potencia de procesamiento masiva. - Ventajas: Ofrecen una escalabilidad de rendimiento aún mayor que los sistemas multinúcleo. Proporcionan redundancia, ya que si un procesador falla, los demás pueden seguir funcionando (degradación gradual). - Tipos: SMP (Symmetric Multiprocessing): Todos los procesadores son iguales y comparten los mismos recursos de memoria y E/S. Es el más común. NUMA (Non-Uniform Memory Access): Cada procesador tiene su propia memoria local, y el acceso a la memoria de otros procesadores es más lento. - GPUs (Unidades de Procesamiento Gráfico): Las GPUs son, por naturaleza, masivamente multiproceso. Contienen miles de núcleos pequeños (CUDA cores en NVIDIA, Stream Processors en AMD) diseñados para ejecutar miles de operaciones simples en paralelo, lo que las hace ideales para tareas gráficas, IA y computación de alto rendimiento.

Monoproceso

En Software

Un software o sistema operativo monoproceso es aquel que está diseñado para ejecutarse o gestionar una sola tarea o programa a la vez. - Sistemas Operativos Monotarea: Estos sistemas solo permiten que un único programa o proceso se ejecute en un momento dado. Hasta que el proceso actual finaliza, no se puede iniciar otro. - Ejemplos: MS-DOS es el ejemplo clásico. Si estabas ejecutando un juego, no podías abrir un editor de texto al mismo tiempo. - Programas Monohilo: Incluso en sistemas operativos modernos multiproceso, un programa puede ser diseñado como "monohilo", lo que significa que solo tiene una secuencia de instrucciones que se ejecuta. Si ese hilo se bloquea (por ejemplo, esperando datos de un disco), todo el programa se detiene.

En Hardware

Un sistema monoproceso, en términos de hardware, se refiere a una arquitectura con un único procesador (CPU). Históricamente, las computadoras tenían CPUs con un solo núcleo. - CPU de un solo núcleo: Solo hay una unidad de procesamiento central capaz de ejecutar instrucciones. Esto significa que la CPU solo puede trabajar en una tarea a la vez. - Limitaciones: Para realizar varias tareas (como navegar por internet mientras escuchas música), el procesador tiene que cambiar rápidamente entre ellas (conmutación de contexto), dando la ilusión de simultaneidad. Sin embargo, no hay una ejecución paralela real. - Ejemplos: Las computadoras personales más antiguas (décadas de los 80 y 90) y algunos sistemas embebidos de bajo consumo aún utilizan arquitecturas de un solo procesador/núcleo.

Bit (Binary Digit)

Definición: Un bit representa un solo "dígito binario", que puede ser un 0 o un 1. Es el estado más básico de información: encendido/apagado, verdadero/falso, sí/no.

En Software:

Aunque el software opera a un nivel más abstracto, en su esencia, todo se reduce a bits. Cada instrucción de programa, cada dato (un número, una letra, un píxel de una imagen, un sonido) se codifica internamente como una secuencia de bits. Los algoritmos y las lógicas booleanas (AND, OR, NOT) manipulan bits para tomar decisiones y realizar cálculos. El tamaño de los archivos en la memoria se especifica finalmente en bits, aunque generalmente se agrupan en bytes para mayor comodidad.

En Hardware:

Físicamente, un bit se representa a través de estados eléctricos o magnéticos. Por ejemplo: Voltaje: Un nivel de voltaje alto puede ser un '1' y un nivel bajo un '0'. - Carga Eléctrica: En la RAM, la presencia o ausencia de una carga eléctrica en un condensador representa un '1' o un '0'. - Polaridad Magnética: En los discos duros (HDD), la orientación de la polaridad magnética en una diminuta sección del plato representa un '1' o un '0'. - Flujo de Luz: En la fibra óptica, la presencia o ausencia de un pulso de luz transmite un bit. Las CPU procesan datos a nivel de bits. Las operaciones lógicas y aritméticas se realizan manipulando estos 0s y 1s. La velocidad de transmisión de datos (por ejemplo, la velocidad de internet o de un puerto USB) a menudo se mide en bits por segundo (bps), kilobits por segundo (Kbps), megabits por segundo (Mbps), etc.

SOFTWARE

Software: Programas, Instrucciones y Datos Intangibles

Software de Programación

Función: Herramientas para que los desarrolladores creen, modifiquen y depuren otros programas.

- Lenguajes de Programación: Sintaxis y reglas para escribir instrucciones. - Alto Nivel: Python, Java, C#, JavaScript (más cercanos al lenguaje humano). - Bajo Nivel: Ensamblador (más cercanos al hardware). - Entornos de Desarrollo Integrado (IDE):Proporcionan herramientas completas para el desarrollo: editor de código, compilador/intérprete, depurador, etc. (ej., Visual Studio Code, IntelliJ IDEA, Eclipse, PyCharm). - Compiladores: Traducen el código fuente (escrito por el programador) a código máquina o un formato intermedio que la computadora puede ejecutar. - Intérpretes: Ejecutan el código fuente línea por línea sin una fase de compilación previa. - Depuradores (Debuggers): Herramientas para encontrar y corregir errores (bugs) en el código. Control de Versiones: Sistemas para gestionar cambios en el código a lo largo del tiempo y colaborar entre desarrolladores (ej., Git, SVN). - Bibliotecas (Libraries) y Frameworks: Colecciones de código preescrito que los desarrolladores pueden reutilizar para acelerar el desarrollo.

Software de Aplicación

Función: Programas diseñados para realizar tareas específicas directamente para el usuario.

Clasificación y Ejemplos:

Ofimática: Procesadores de texto (Word, Writer), hojas de cálculo (Excel, Calc), presentaciones (PowerPoint, Impress). Navegadores Web: Google Chrome, Mozilla Firefox, Microsoft Edge. Multimedia: Reproductores de audio/video (VLC Media Player), editores de imagen (Photoshop, GIMP), editores de video (Premiere Pro, DaVinci Resolve). Comunicación: Clientes de correo electrónico (Outlook, Thunderbird), mensajería (WhatsApp Desktop, Telegram Desktop), videoconferencia (Zoom, Google Meet). Seguridad: Antivirus, antimalware, firewalls de software. Diseño Asistido por Computadora (CAD): AutoCAD, SolidWorks. Gestión de Bases de Datos: MySQL Workbench, pgAdmin, SQL Server Management Studio. Videojuegos: Programas complejos que interactúan directamente con la GPU y otros componentes.

Software de Sistema

Función: Gestiona y controla el hardware y provee una plataforma para el software de aplicación.

Componentes Clave:

- Sistema Operativo (OS): - Kernel: Núcleo del OS. Gestiona la CPU, memoria, dispositivos I/O y procesos. Ejemplos: NT Kernel (Windows), XNU (macOS), Linux Kernel. - Gestión de Procesos: Asigna tiempo de CPU a diferentes programas y tareas (multitarea). - Gestión de Memoria: Asigna y desasigna espacio en RAM a los programas, implementa memoria virtual (uso del disco duro como extensión de la RAM). - Gestión de Archivos: Organiza, almacena y recupera archivos en los dispositivos de almacenamiento (sistemas de archivos como NTFS, ext4, APFS). - Gestión de Dispositivos (Drivers): Permite al OS comunicarse con el hardware específico (impresoras, tarjetas gráficas, etc.). - Interfaz de Usuario (UI): Gráfica (GUI) o de línea de comandos (CLI). - Ejemplos: Windows (propietario, amplia compatibilidad de software/hardware), macOS (basado en UNIX, cerrado, optimizado para hardware Apple), Linux (código abierto, alta personalización, seguridad), Android (móvil, basado en Linux), iOS (móvil, propietario).

Definición: Conjunto de instrucciones, programas y datos intangibles que controlan el hardware.

De Aplicación:

Juegos:

- Software de Diseño - Aplicaciones Móviles

Multimedia:

- Reproductores de Video/Audio - Editores de Imagen/Video

Navegadores Web:

- Chrome - Firefox

Ofimática:

- Procesadores de Texto (Word) - Hojas de Cálculo (Excel) - Presentaciones (PowerPoint)

Entornos de Desarrollo Integrado (IDE):

- Visual Studio Code - Eclipse - Compiladores / Intérpretes

De Programación:

Lenguajes de Programación:

- Python - Java - C++

Utilidades del Sistema:

- Antivirus - Desfragmentadores - Compresores

Controladores de Dispositivos (Drivers):

Comunicación OS-Hardware.

De Sistema:

Sistemas Operativos (OS):

- Windows - macOS - Linux - Android - iOS

HARDWARE

HARDWARE (Componentes Físicos y Electrónicos)

Fuente de Alimentación (PSU)

Función: Convierte la corriente alterna (AC) de la red eléctrica en corriente continua (DC) para los componentes.

Potencia: Medida en Watts (W). Debe ser suficiente para alimentar todos los componentes. Certificación 80 Plus: Indica la eficiencia energética (ej., Bronze, Silver, Gold, Platinum, Titanium). Mayor eficiencia = menos energía desperdiciada como calor, menor consumo eléctrico. Modularidad: Modular, semi-modular, no-modular (facilita la gestión de cables). Conectores: ATX de 24 pines (placa base), 4/8 pines para CPU, PCIe de 6/8 pines para GPU, SATA, Molex.

Placa Base (Motherboard)

Función: Interconecta todos los componentes del sistema.

- Chipset: Circuito integrado que controla la comunicación entre la CPU y otros componentes (ej., Intel Z790, AMD B650). Determina la compatibilidad y características (número de puertos USB, PCIe, etc.). - Socket de CPU: Tipo de zócalo para el procesador (ej., LGA 1700 para Intel, AM5 para AMD). Debe coincidir con el CPU. - Slots de RAM (DIMM): Número de ranuras para módulos de RAM. - Slots de Expansión (PCIe): Ranuras para tarjetas gráficas, de red, SSD NVMe (M.2). Versiones (ej., PCIe 3.0, 4.0, 5.0) determinan el ancho de banda. - Conectores de Almacenamiento: Puertos SATA para HDD/SSD SATA, ranuras M.2 para SSD NVMe/SATA. - Puertos de E/S Traseros (I/O Panel): USB (versiones 2.0, 3.x, Type-C), Ethernet (RJ-45), audio jacks, salidas de video. - VRM (Voltage Regulator Module): Circuitos que suministran energía limpia y estable al CPU. Su calidad es crucial para la estabilidad y el overclocking.

Unidad de Procesamiento Gráfico (GPU)

Función: Renderiza imágenes, videos y realiza cálculos paralelos. Esencial para gráficos 3D, IA, criptominería.

Parámetros Clave:

VRAM (Video RAM): Memoria dedicada para la GPU (ej., GDDR5, GDDR6, HBM2). Mayor capacidad y velocidad permiten manejar texturas más grandes y altas resoluciones. Unidades de Sombreado / CUDA Cores (NVIDIA) / Stream Processors (AMD): Unidades de procesamiento paralelas. Mayor número = mayor capacidad de procesamiento gráfico. Frecuencia de Reloj (Core Clock / Boost Clock): Velocidad a la que opera el chip gráfico. Ancho de Bus de Memoria: Determina cuántos datos puede transferir la VRAM por ciclo (ej., 128-bit, 256-bit, 384-bit). Tecnologías: Ray Tracing, DLSS (NVIDIA), FSR (AMD) para mejorar realismo y rendimiento. Interfaces de Salida: HDMI, DisplayPort.

Almacenamiento

Función: Guarda datos de forma persistente.

Tipos Principales:

HDD (Disco Duro Tradicional): - Tecnología: Platos magnéticos giratorios. - Velocidad: RPM (revoluciones por minuto, ej., 5400 RPM, 7200 RPM). Afecta la velocidad de lectura/escritura. - Interfaz: SATA. - Capacidad: Alta (ej., 1TB, 4TB, 10TB+). - Desventajas: Más lento, más ruidoso, más susceptible a daños físicos. - SSD (Unidad de Estado Sólido): - Tecnología: Memoria flash (NAND). Sin partes móviles. - Velocidad: Muy superior a los HDD en lectura/escritura (ej., 500 MB/s hasta varios GB/s). - Interfaces: - SATA: Velocidades limitadas (máx. ~550 MB/s). - NVMe (Non-Volatile Memory Express): Utiliza interfaz PCIe para velocidades mucho más altas (ej., 3000 MB/s hasta 10000 MB/s o más). - Formato: 2.5 pulgadas (SATA), M.2 (SATA o NVMe). - Durabilidad: Mayor resistencia a golpes. - Tecnología NAND: TLC (Triple-Level Cell), QLC (Quad-Level Cell) – afectan durabilidad y costo. - TBW (Total Bytes Written): Cantidad total de datos que se pueden escribir en el SSD antes de que su durabilidad se vea comprometida.

Memoria de Acceso Aleatorio (RAM)

Función: Almacena temporalmente datos y programas en uso para un acceso rápido por la CPU. Es volátil.

Parámetros Clave: - Capacidad: Cantidad de datos que puede almacenar (ej., 8GB, 16GB, 32GB). - Tipo: Generación de tecnología (ej., DDR4, DDR5). DDR5 es más reciente y rápida que DDR4. - Frecuencia (Velocidad): Medida en MHz (MegaHertz). Indica la velocidad de transferencia de datos (ej., 3200 MHz, 4800 MHz). - Latencia (Timings): Tiempo de retraso entre una solicitud de datos y su entrega. Se expresa como una serie de números (ej., CL16, 16-18-18-38). Menor latencia es mejor. - Ancho de Banda: Cantidad de datos transferidos por unidad de tiempo (depende de frecuencia y ancho de bus). - Dual-Channel / Quad-Channel: Configuración de módulos RAM para aumentar el ancho de banda.

Unidad Central de Procesamiento (CPU)

Función: Ejecuta instrucciones de programas, realiza cálculos.

Especificaciones Clave: - Velocidad de Reloj (GHz): Frecuencia de operación (ej. 3.5 GHz). - Núcleos (Cores): Cantidad de unidades de procesamiento (ej. Dual-core, Quad-core, Hexa-core, Octa-core, híbridos P-cores/E-cores). - Hilos (Threads): Capacidad de procesamiento paralelo (ej. Hyper-Threading en Intel, SMT en AMD). - Caché (L1, L2, L3): Memoria de acceso rápido para almacenar datos frecuentemente usados. - Arquitectura (x86, ARM): Conjunto de instrucciones. Socket: Tipo de conexión a la placa base (ej. LGA 1700, AM5).

Funciones: Intel,AMD

Definición: Todo lo tangible y físico de una computadora (lo que puedes ver y tocar).

Tipos/Clasificación:

De Almacenamiento:

- Disco Duro (HDD): Almacenamiento magnético. - Unidad de Estado Sólido (SSD): Almacenamiento rápido y duradero. - Pendrives USB - Tarjetas de Memoria - Almacenamiento en la Nube (basado en hardware remoto)

De Procesamiento:

- CPU (Unidad Central de Procesamiento / Microprocesador): Donde se hacen los cálculos. - Memoria RAM (Random Access Memory): Almacenamiento temporal de datos activos.

De Entrada/Salida (Mixtos):

- Pantalla Táctil - Módem - Tarjeta de Red - Unidades CD/DVD/Blu-ray - Dispositivos USB (pendrives)

De Salida:

- Monitor/Pantalla - Impresora - Altavoces/Auriculares - Proyector

De Entrada:

- Teclado - Ratón - Micrófono - Escáner - Webcam - Pantalla Táctil