Apuntes de Informática Básica

Podemos definir Informática, siguiendo el diccionario de la RAE, como el “conjunto de conocimientos científicos y técnicas que hacen posible el tratamiento automático de la información por medio de ordenadores”. De una forma más sintetizada, podemos identificar la Informática con “información automática”. Por lo tanto, un “Sistema Informático” lo podemos entender como una solución completa a un problema concreto de tratamiento automatizado de información. Esta solución, por lo general, contempla una parte física (el “hardware” o máquinas sobre las que se trabaja) y una parte “software” (formada por los programas o utilidades de que se hace uso en la máquina). Por último, los sistemas informáticos suelen requerir por lo general de una interacción humana, que se suele identificar con la que demanda unos ciertos servicios.

Ejemplos de sistemas informáticos, por lo tanto, serían el usuario que en su ordenador personal trata de redactar un texto o leer el correo electrónico, alguien que en su teléfono móvil apunta un número en su agenda, o un operario de una fábrica que debe controlar ciertas máquinas a través de un programa informático; o podemos también pensar en sistemas mucho más sencillos como un programador de un termostato o de un horno. Nuestra asignatura no pretende entrar en el diseño y definición de sistemas informáticos, puntos que se verán más adelante durante la titulación, sino como asignatura de iniciación a los sistemas informáticos, introducirnos en el conocimiento y uso de los elementos básicos en todo sistema.

Sólo a modo de ejemplo, podemos observar que el diseño completo de un sistema informático requiere la definición de elementos de muy diferente naturaleza, como pueden ser: Equipos: Ordenadores, periféricos, sistemas de comunicación. Procedimientos: Sistemas Operativos, aplicaciones de gestión, ofimática, sistemas de comunicación, documentación, seguridad (copias, acceso, protección). Personal: necesidades de personal, especialización, procedimientos de usuario, formación (inicial y continuada). Otros: estudio económico (coste inicial, mantenimiento, de personal, vida del sistema). Entre estos distintos componentes se pueden encontrar cuestiones de hardware, de software, lenguajes de programación, bases de datos, sistemas de comunicación, análisis y diseño de sistemas, estrategias de formación… La creación de sistemas complejos normalmente no se lleva a cabo por una única persona, sino por un equipo de personas, cada una de ellas especializada en una determinada área.

El ordenador. Fundamentos estructurales y de funcionamiento A partir de la definición hecha de Informática como “información automática”, nuestro primer objeto de interés va a ser conocer cómo la información es almacenada en un sistema informático. Para ello explicaremos la diferencia entre señales analógicas y señales digitales. Posteriormente, presentaremos la estructura básica de un ordenador, con el fin de saber cómo la información almacenada en un dispositivo puede ser procesada.

Almacenamiento de información: señal digital Los ordenadores actuales se basan en una tecnología electrónica digital, en comparación a otros dispositivos que utilizan señal analógica. Podemos identificar la idea de digital con “discreto”: en un sistema digital las variables de entrada y salida son magnitudes (en general señales eléctricas) discretas o que se toman como tales, y se procesan como valores discretos. Es decir, sólo un número entero y concreto de valores son posibles. Por el contrario, podemos identificar la idea de analógico con “continuo”: en un sistema analógico sus variables de entrada y salida son magnitudes (en general, señales eléctricas) continuas y se procesan como valores continuos, es decir, pueden alcanzar cualquier valor dentro de un espectro determinado. Un ejemplo de señal analógica sería la fotografía tradicional con película. La luz es captada e impresa sobre la película de forma continua, sin distinguir regiones o cuadros. Sin embargo, las cámaras fotográficas en la actualidad son en su mayoría digitales, ya que la señal se ha discretizado. Por ejemplo, en una resolución de 14 megapíxeles la señal se ha discretizado en una matriz de 4592 * 3056 píxeles, con cada píxel capturando una intensidad de rojo, verde y azul (RGB) correspondiente. Si aumentáramos el tamaño de una foto cualquiera, veríamos como la misma está “discretizada” o “pixelada”. La captura de la fotografía se basa en los impulsos electromagnéticos que produce el objeto fotografiado sobre el sensor de la cámara (que es el encargado de grabar la misma para cada píxel). Otro ejemplo similar sería la señal analógica (continua) que se graba en las cintas de audio o discos de vinilo, que en la actualidad se han convertido en discos compactos o “mp3” donde la señal de nuevo está “discretizada”.

La informática por lo general se basa en la utilización de señales digitales. La tecnología actual permite construir con cierta facilidad todo tipo de dispositivos discretos que distingan entre dos estados diferentes (los cuales etiquetaremos como “0” y “1”). Así pues, nuestra tecnología digital gestiona entradas y salidas y las procesa admitiendo únicamente dos valores diferentes (aún así, el concepto genérico de digital se refiere a un número finito que puede ser más de dos). Desde el punto de vista teórico, el hecho de admitir más de dos estados en un sistema digital haría inmensamente más eficiente y potente cualquier sistema (por ejemplo, los sistemas cuánticos se basan en el control de más de dos estados de cada uno de sus elementos, pero por el momento siguen siendo dispositivos teóricos), pero por el momento nos vemos limitados a trabajar con bits (binary digits) que sólo aceptan 2 estados (podemos pensar en ellos como “encendido” y “apagado”). Por este motivo toda la información que se almacena y maneja en los ordenadores es información codificada en formato binario. Podemos pensar en la información que tenemos almacenada en una memoria digital. Esa memoria está compuesta por un gran conjunto de elementos (podemos pensar en casilla o celdas) que sólo son capaces de distinguir dos estados diferentes. Cualquier información que queramos almacenar en ella habrá que codificarla de alguna manera a base de cadenas de dichos dos estados. Toda la información, números, texto, colores, sonido, imagen… hay que codificarla a una secuencia de dos estados distintos que identificamos con 0 y 1. Llamaremos bit (binary digit) a la unidad básica (y mínima) de información en un sistema digital y también en informática. Un bit puede representar un 0 ó un 1.