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JAIRO AMAYA AMAYA

SISTEMAS DE INFORMACIONISBN 958-97305-3-1

Colección: Ciencias administrativasÁrea: AdministraciónPrimera edición: Bogotá, D.C., 2003Segunda edición: Bogotá, D.C., enero de 2010ISBN: 978-958-648-635-4

© Jairo Amaya Amaya E-mail: [email protected]© Del contenido del Complemento virtual en el SIL (Sistema de Información en Línea) en www.ecoeediciones.com Jairo Amaya Amaya

© Ecoe Ediciones E-mail: [email protected] www.ecoeediciones.com Carrera 19 No. 63C-32, Pbx. 2481449, fax. 3461741

Coordinación editorial: Adriana Gutiérrez M.Autoedición: Magda Rocío BarreroCarátula: Magda Rocío BarreroImpresión: Digiprint Editores E.U.Calle 63 bis No. 70-49, Tel. 4307050

Impreso y hecho en Colombia

Amaya Amaya, Jairo Sistemas de información / Jairo Amaya Amaya. -- 2a. ed. --Bogotá : Ecoe Ediciones, 2009. 300 p. : il. ; 24 cm. Incluye glosario. Incluye bibliografía. ISBN 978-958-648-635-4 1. Administración de sistemas de información 2. Sistemas de información 3. Administración de bases de datos 4. Lenguaje de programación de computadores 5. Redes de computadores 6. Internet I. Tít.005.74 cd 21 ed.A1241137

CEP-Banco de la República-Biblioteca Luis Ángel Arango

Dedicado a:

A Adriana, mi esposa, nuestro hijo Jairo Andrés, a nuestras dos gemelitas, María Camila y María Juliana, quienes son la mayor riqueza que tengo, mi fuente de amor e inspiración.

A mis lectores, a quienes espero que este libro les agregue valor y les permita mejorar.

Tabla de contenido

Presentación ................................................................................................................................... XIII

Capítulo 1. El hardware del sistema computacional ............................................... 11.1. ¿Qué es un sistema de computación? ................................................................... 3 Cómo las computadoras representan los datos ................................................ 4 Tiempo y tamaño en el mundo de las computadoras .................................... 5 Generaciones de computadoras .............................................................................. 61.2 La CPU y el almacenamiento primario ................................................................... 7 Almacenamiento primario .......................................................................................... 8 Tipos de memoria de semiconductores ................................................................ 9 La unidad de aritmética y lógica y la unidad de control ................................ 101.3 Computadoras y procesamiento por computadora ......................................... 11 Categorías de computadoras .................................................................................... 11 Supercomputadoras y procesamiento paralelo ................................................. 12 Microprocesadores y poder de procesamiento ................................................. 13 Redes de computadoras y computación cliente/servidor ............................. 15 Computadoras de red y costo total de propiedad ........................................... 161.4 Almacenamiento secundario ..................................................................................... 17 Disco magnético ............................................................................................................. 17 Discos ópticos ................................................................................................................. 19 Cinta magnética .............................................................................................................. 201.5 Dispositivos de entrada y salida ............................................................................... 21 Dispositivos de entrada ............................................................................................... 21 Dispositivos apuntadores ............................................................................................ 21 Automatización de datos fuente .............................................................................. 22 Entrada y procesamiento por lotes y en línea .................................................... 23 Dispositivos de salida ................................................................................................... 25 Impresoras y graficadores .......................................................................................... 25 Otros dispositivos de salida ....................................................................................... 261.6 Tendencias en tecnología de información .......................................................... 26 Multimedia interactiva ................................................................................................. 26 Superchips y computadoras de quinta generación .......................................... 27 Tarjetas inteligentes y microminiaturización ....................................................... 28

Capítulo 2. El software de los sistemas de información ........................................ 292.1 ¿Qué es software? .......................................................................................................... 31 Programas de software ................................................................................................ 31

VIII

SISTEMAS DE INFORMACIÓN GERENCIALES

Principales tipos de software ..................................................................................... 312.2. Software de sistemas .................................................................................................... 32 Funciones del sistema operativo .............................................................................. 32 Reparto y asignación .................................................................................................... 32 Programación .................................................................................................................. 33 Monitoreo ......................................................................................................................... 33 Multiprogramación, almacenamiento virtual, tiempo compartido y multiprocesamiento ...................................................................................................... 33 Multiprogramación ........................................................................................................ 33 Multitareas ........................................................................................................................ 34 Almacenamiento virtual .............................................................................................. 35 Tiempo compartido ...................................................................................................... 35 Multiprocesamiento ...................................................................................................... 35 Software de lenguajes de programación............................................................. 36 Sistemas operativos de computadoras ................................................................. 362.3 Software de aplicación ................................................................................................. 36 Generaciones de lenguajes de programación .................................................... 36 Lenguajes de programación populares ................................................................. 38 Otros lenguajes de programación ........................................................................... 40 Lenguajes de cuarta generación y herramientas de software para PC ..... 41 Lenguajes de consulta .................................................................................................. 41 Generadores de informes ........................................................................................... 41 Lenguajes de gráfi cos ................................................................................................... 42 Generadores de aplicaciones .................................................................................... 42 Lenguajes de programación de alto nivel ............................................................ 42 Paquetes de software de aplicación ....................................................................... 42 Herramientas de software para PC .......................................................................... 43

Capítulo 3. Telecomunicaciones y redes ........................................................................ 453.1 La revolución de las telecomunicaciones ............................................................. 47 La unión de las computadoras y las comunicaciones ...................................... 47 La supercarretera de la información ....................................................................... 483.2 Componentes y funciones de un sistema de telecomunicaciones............ 48 Componentes de un sistema de telecomunicaciones ..................................... 48 Funciones de los sistemas de telecomunicaciones ......................................... 49 Tipos de señales: analógicas y digitales ................................................................ 50 Canales de comunicaciones ....................................................................................... 51 Cable trenzado ................................................................................................................ 51 Cable coaxial .................................................................................................................... 51 Fibra óptica ....................................................................................................................... 51 Transmisión inalámbrica .............................................................................................. 52 Velocidad de transmisión ............................................................................................ 54 Procesadores y software de comunicaciones ..................................................... 553.3. Redes de comunicaciones ......................................................................................... 55

TABLA DE CONTENIDO

IX

Topologías de red .......................................................................................................... 56 Centrales privadas y redes de área local (LAN) .................................................. 58 Redes de área amplia (WAN), redes de valor agregado (VAN) y servicios de red ............................................................................................................... 60 Redes de valor agregado (VAN) ............................................................................... 61 Servicios de red............................................................................................................... 61 Modelos de conectividad de redes ......................................................................... 633.4 Tecnologías de comercio electrónico y de negocios electrónicos .............. 66 Aplicaciones facilitadoras ............................................................................................ 66 Correo electrónico ......................................................................................................... 67 Correo de voz ................................................................................................................. 67 Máquinas de facsímil (fax) .......................................................................................... 67 Servicios de información digital ............................................................................... 67 Teleconferencias, conferencias de datos y videoconferencias ..................... 68 Groupware ........................................................................................................................ 69 Intercambio electrónico de datos y comercio electrónico ............................. 693.5 Problemas y decisiones gerenciales ....................................................................... 70 El reto de controlar el trabajo con redes en empresas grandes .................. 70 Pérdida de control gerencial ...................................................................................... 70 Necesidad de cambios en la organización ........................................................... 71 Costos ocultos de la computación cliente/servidor ......................................... 71 Fiabilidad y seguridad de redes................................................................................ 71 Algunas soluciones ........................................................................................................ 72 Administración del cambio ....................................................................................... 72 Educación y capacitación ........................................................................................... 72 Disciplinas de administración de datos ................................................................ 72 Planifi cación de conectividad ................................................................................... 72 El plan de telecomunicaciones.................................................................................. 73 Implementación del plan ............................................................................................ 73

Capítulo 4. Internet ........................................................................................... 774.1 Teoría de Internet ........................................................................................................... 80 ¿Qué es Internet? .......................................................................................................... 80 Tecnología y capacidades de Internet .................................................................... 81 Herramientas de Internet para comunicación .................................................... 81 La World Wide Web ...................................................................................................... 84 Cómo buscar información en la web...................................................................... 85 Tecnología de difusión o “empuje” ......................................................................... 86 Intranets y extranets ..................................................................................................... 87 Tecnología de intranets ............................................................................................... 87 Extranets ............................................................................................................................ 87 Benefi cios de Internet para las organizaciones .................................................. 88 Conectividad y alcance global .................................................................................. 88 Más bajos costos de comunicación ........................................................................ 88 Interactividad, fl exibilidad y personalización ...................................................... 89

X


Distribución acelerada de conocimientos ............................................................ 904.2 Internet y el comercio electrónico ........................................................................... 90 El comercio electrónico, los negocios electrónicos y las compañías digitales emergentes ....................................................................................................................... 90 Categorías del comercio electrónico ...................................................................... 92 Sistemas de pago del comercio electrónico ........................................................ 93

Capítulo 5. Metodología CASE para el desarrollo de sistemas .......................... 955.1. Introducción ..................................................................................................................... 975.2. Etapas en el método CASE ......................................................................................... 985.2.1. Estrategia .......................................................................................................................... 1005.2.2. Análisis .............................................................................................................................. 1015.2.3. Diseño ............................................................................................................................... 1015.2.4. Construcción y documentación ................................................................................ 1025.2.5. Transición........................................................................................................................... 1035.2.6. Producción ........................................................................................................................ 104

Capítulo 6. Análisis y diseño de sistemas de información ................................... 1056.1. Planeación del proyecto .............................................................................................. 1086.2. Análisis del sistema ....................................................................................................... 1096.3. Diseño del sistema ......................................................................................................... 1116.4. Desarrollo del sistema y documentación ............................................................ 1126.5. Pruebas del sistema ...................................................................................................... 1136.6. La implantación del sistema ..................................................................................... 1146.7. El mantenimiento del sistema ................................................................................... 1146.8. El modelo de entidad-relación ................................................................................. 1156.8.1. Entidades ........................................................................................................................... 1166.8.2. Atributos ............................................................................................................................ 1166.8.3. Dominios ........................................................................................................................... 1176.8.4. Claves .................................................................................................................................. 1186.8.5. Relaciones ......................................................................................................................... 1186.8.6 Restricciones en las relaciones .................................................................................. 1186.9. Diagrama de fl ujo de datos. ..................................................................................... 1286.9.1. Ejemplo del análisis y diseño del sistema de información para una tienda de video ............................................................................................................... 130

Capítulo 7. Mi visión del modelo organizacional ..................................................... 1397.1. Introducción ..................................................................................................................... 1417.2. Descripción general del proceso organizacional ............................................... 1427.3. Las actividades del hombre en la organización ................................................. 1437.3.1. Administrar los insumos .............................................................................................. 1437.3.2. Administrar los procesos ............................................................................................. 1447.3.3. Administrar la planta, la maquinaria y los equipos ........................................... 1447.3.4. Administrar los productos y/o servicios ................................................................ 1447.3.5. Manejar la relación con los proveedores .............................................................. 1457.3.6. Manejar la relación con el mercado ........................................................................ 1457.3.8. Manejar la relación con los clientes ........................................................................ 146

TABLA DE CONTENIDO

XI

Capítulo 8. Herramienta CASE actual: GenCLIP ......................................................... 1478.1. ¿En dónde se presenta el problema? ..................................................................... 1498.2. Antecedentes ................................................................................................................... 1498.3. Generador de aplicaciones clipper: Genclip ........................................... 149 Descripción general....................................................................................................... 150 Elementos del GenClip ................................................................................................. 150 Programa menú .............................................................................................................. 151 Programa de manejo de bases de datos totales ............................................... 151 Programa de manejo de bases de datos consulta. ........................................... 151 Parámetros para el diseño de un programa menu. .......................................... 151 ¿Cómo generar un programa de menú? .............................................................. 152 ¿Cómo generar un programa de bases de datos totales? ............................. 158 ¿Cómo generar un programa de bases de datos consulta? ......................... 179

Capítulo 9. Análisis comparativo de las herramientas CASE existentes ........ 1859.1. ¿Cuál es el problema a resolver? ............................................................................ 1879.2. ¿Cuál es la utilidad esperada de la solución? .................................................... 1879.3. ¿Qué se está haciendo en otras partes para resolver este problema? ...... 1879.4. Comparación entre Rational‘s Rose, System Architect 2001, Oracle’s Designer/2000, Platinum Erwin vs herramienta ideal. ..................................... 188

Capítulo 10. Herramienta CASE futura: GenVisual ................................................ 19110.1. Planteamiento del problema y justifi cación ...................................................... 193 ¿En dónde se presenta el problema? ................................................................... 193 ¿Cuál es el problema a resolver? ........................................................................... 193 ¿Cuál es la utilidad esperada de la solución? ................................................... 194 ¿Qué se está haciendo en otras partes para resolver este problema? .... 19410.2. Antecedentes ................................................................................................................... 19410.3. Resultados esperados ................................................................................................... 19510.4. Diseño de la interfaz con el usuario de GenVisual. .......................................... 196

Glosario de términos ............................................................................................................. 197

Bibliografía ................................................................................................................................. 207

XII


FigurasFigura 1. Componentes del computador ........................................................................ 3Figura 2. CPU y almacenamiento primario........................................................................ 8Figura 3. Pasos del ciclo de máquina .................................................................................. 10Figura 4. Procesamiento secuencial vs paralelo .............................................................. 12Figura 6. CD-ROM disco compacto sólo lectura ............................................................. 18Figura 7. Procesamiento por lotes - BATCH ...................................................................... 24Figura 8. Procesamiento en línea .......................................................................................... 25Figura 9. Software ....................................................................................................................... 32Figura 10. Multiprogramación .................................................................................................. 34Figura 11. Componentes de un sistema de telecomunicaciones ............................... 49Figura 12. Funcionaes del Módem ......................................................................................... 50Figura 13. Red en estrella ........................................................................................................... 56Figura 14. Red en bus .................................................................................................................. 57Figura 15. Red en anillo ............................................................................................................... 57Figura 16. Red de área local LAN ............................................................................................ 59Figura 17. Modelo de referencia de protocolo TCP/IP.................................................... 64Figura 18. Redes inalámbricas ................................................................................................. 65Figura 19. Redes inlámbricas..................................................................................................... 66Figura 20. Voz sobre Ip ................................................................................................................ 67Figura 21. Herramientas .............................................................................................................. 69Figura 22. WEB Tv. ......................................................................................................................... 69Figura 23. Componentes de un servidor de internet ...................................................... 79Figura 24. Protocolo de comunicación ................................................................................ 80Figura 25. Domonios de nombres ......................................................................................... 81Figura 26. Estructura de una dirección e-mail .................................................................... 82Figura 27. Dominios de nombres ............................................................................................ 83Figura 28. Dominios de nombres ............................................................................................ 84Figura 20. Ciclo de vida tradicional del desarrollo de sistemas .................................. 99Figura 30. Ciclo de vida del desarrollo de sistemas CASE ............................................. 99Figura 32. Etapa de estrategia .................................................................................................. 100Figura 34. Etapa de diseño......................................................................................................... 102Figura 35. Etapa de construcción ............................................................................................ 102Figura 36. Etapa de documentación ...................................................................................... 103Figura 37. Etapa de producción ............................................................................................... 104Figura 38. Tipos de sistemas de información ..................................................................... 107Figura 39. Interdependencia de sistemas............................................................................. 108Figura 40. Fases de un proyecto de sistemas ..................................................................... 109Figura 41. Fases de un proyecto de sistemas ..................................................................... 110Figura 42. Fases de un proyecto de sistemas ..................................................................... 112Figura 43. Fases de un proyecto de sistemas ..................................................................... 112Figura 44. Fases de un proyecto de sistemas ..................................................................... 113Figura 45. Fases de un proyecto de sistemas ..................................................................... 114

TABLA DE CONTENIDO

XIII

Figura 46. Fases de un proyecto de sistemas ..................................................................... 115Figura 47. Relaciones.................................................................................................................... 119Figura 48. Relaciones.................................................................................................................... 119Figura 49. Relaciones.................................................................................................................... 120Figura 51. Diseño del modelo E-R .......................................................................................... 120Figura 51. Diseño del modelo E-R .......................................................................................... 121Figura 52. Diseño del modelo E-R .......................................................................................... 122Figura 53. Diseño del modelo E-R .......................................................................................... 122Figura 54. Diseño del Modelo E-R .......................................................................................... 123Figura 55. Ejemplo del modelo E-R ........................................................................................ 124Figura 56. Ejemplo del modelo E-R ........................................................................................ 125Figura 57. Ejemplo del modelo E-R ........................................................................................ 125Figura 58. Ejemplo del modelo E-R ........................................................................................ 126Figura 59. Ejemplo del modelo E-R ........................................................................................ 127Figura 60. DFD- Matriz de cruce de entidades .................................................................. 128Figura 61. DFD-Modelo conceptual de funciones ............................................................ 129Figura 62. DFD-Diagrama de contexto ................................................................................. 129Figura 63. DFD - Diagrama de contecto ............................................................................... 130Figura 64. DFD - Elementos del diagrama ........................................................................... 130Figura 65. Tienda de video MBA ............................................................................................. 131Figura 66. Construcción del sistema de información para la tienda de video MBA ................................................................................................................... 132Figura 67. Diagrama de fl ujo de datos (DFD) ..................................................................... 132Figura 68. Requerimientos funcionales ................................................................................. 133Figura 69. Paso 1: Defi nir las entidades que se manejarán ........................................... 133Figura 70. Paso2: Defi nir los atributos que tendrán las entidades ............................. 134Figura 71. Paso 3: Defi nir las claves principales de las entidades ............................... 134Figura 72. Paso 4: Defi nir las relaciones entre las entidades usando el modelo E-R ............................................................................................................ 135Figura 73. Paso 5: Diseño de los módulos ........................................................................... 135Figura 74. Paso: 6 Construcción de menús .......................................................................... 136Figura 75. Paso 6: Construcción de menús .......................................................................... 136Figura 76. Paso 6: Construcción de menús ........................................................................ 137Figura 77. Paso 6: Construcción de menús .......................................................................... 137Figura 78. Paso 6: Construcción de menús .......................................................................... 138Figura 79. Modelo Organizacional J.A.A. .............................................................................. 142Figura 80. Estructura de una aplicación desarrollada con GenClip .......................... 150Figura 81. Diseño de pantalla ................................................................................................... 151Figura 82. Generador Clipper Genclip ................................................................................... 153Figura 83. Diseño de pantalla ................................................................................................... 155Figura 84. Diseño de pantalla ................................................................................................... 155Figura 85. Diseño de pantalla ................................................................................................... 156Figura 86. Pantalla del programa MO [.EXE] ....................................................................... 157Figura 87. Programa de pagos ................................................................................................. 159Figura 88. Generador clipper Genclip .................................................................................... 162

XIV


Figura 89. Generador Clipper Genclip....................................................................................... 163Figura 90. Generador clipper Genclip ....................................................................................... 164Figura 91-103 Diseño de pantalla de acuerdo con el ejemplo ....................................... 165Figura 105. Forma de diseño de un modelo lógico E-R con GenVisual ..................... 196

Presentación

Durante muchos años, ejerciendo como ingeniero de sistemas e ingeniero in-dustrial, asesor, programador de software, y docente en el área Informática a nivel de pregrado y de postgrado, me ha sido posible acumular un amplio ba-gaje teórico científico y experimental práctico que he querido plasmar en este texto.

La idea fundamental al escribir sobre tan amplio tema es brindarle a mis lec-tores y estudiantes un conocimiento completo de los sistemas de información y cómo aplicarlos en las organizaciones. También, para los más expertos en el tema, quiero plantearles mi nuevo proyecto de desarrollo e invitarlos a partici-par de él.

Para el mejor aprovechamiento del texto, he organizado la temática en diez capítulos que explican desde el conocimiento básico de los sistemas de infor-mación (hardware, software, telecomunicaciones, redes e internet), y que para su redacción me he apoyado en la literatura existente. Posteriormente amplío la exposición teórica de la metodología CASE (Computer Aided Software En-gineering), para el desarrollo de sistemas o ingeniería de software asistida por computador.

Asímismo he trabajado un capítulo muy especial que profundiza en el análisis y diseño de sistemas de información y con el cual pretendo agregar un mayor valor a la temática, poniendo mi granito de arena, así como mi particular interés, por considerar que es uno de los más importantes de este libro. Creo que es de suma importancia para ingenieros, programadores, administradores y profesio-nales de todas las áreas, conocer cómo se diseñan los sistemas, pues de una u otra manera han tenido y tendrán que participar en grupos interdisciplinarios para diseñar o administrar los sistemas de sus organizaciones.

XVI


Por último el lector encontrará mi visión sistémica del modelo organizacional y el resultado de un estudio en el cual invertí más de dos años y que pretende presentar el análisis y comparación de las herramientas CASE más importantes existentes a nivel mundial. Asímismo, presento una herramienta CASE a la cual he dedicado algo más de ocho años en desarrollarla y probarla sufi cientemente. Planteo esta herramienta, a la que he llamado GenClip para que mis amigos y colegas tengan la oportunidad de conocer, puedan utilizar y aprovechar al máximo. Quiero invitar a mis lectores más aventajados para que juntos em-prendamos un proyecto que planteo y que he denominado GenVisual, el cual signifi cará la evolución de GenClip al ambiente Windows/Linux.

Adicionalmente, el texto contiene un complemento virtual en el SIL (Sistema de Información en Línea) en www.ecoeediciones.com en el cual el lector podrá encontrar información que he recolectado durante varios años, relativa a los sistemas de información, y una copia demo del GenClip y el diseño resumido de GenVisual.

Espero que mi aporte les sea útil.

JAIRO AMAYA [email protected] http://JairoAmaya.com

Co

m

plemento virtual

Capítulo 1

El hardware delsistema computacional

1.1 ¿Qué es un sistema de computación?

1.2 La CPU y el almacenamiento primario

1.3 Computadoras y procesamiento por computadora

1.4 Almacenamiento secundario

1.5 Dispositivos de entrada y salida

1.6 Tendencias en tecnología de información

EL HARDWARE DEL SISTEMA COMPUTACIONAL

3CAPÍTULO 1

En este capítulo se describe la confi guración de hardware típica de un sistema de com-putación, explicando cómo funcionan las computadoras y cómo se mide su capacidad de procesamiento y almacenamiento, para fi nalmente comparar las capacidades de diversos tipos de computadoras y los dispositivos de entrada, salida y almacenamiento relacio-nados.

1.1. ¿Qué es un sistema de computación?Un sistema de computación actual consiste en una unidad de procesamiento central, almacenamiento primario, almacenamiento secundario, dispositivos de entrada, disposi-tivos de salida y dispositivos de comunicación, como se puede apreciar en la fi gura No. 1. La unidad de procesamiento central manipula los datos para darles una forma más útil y controla las otras partes del sistema computación. El almacenamiento primario guarda temporalmente los datos y las instrucciones del programa durante el procesamiento, es decir, mientras la máquina está encendida, en tanto que los dispositivos de almacena-miento secundario (discos magnéticos y ópticos, cinta magnética) almacenan datos y programas cuando no se están usando en el procesamiento, aún cuando la computadora no se encuentre encendida. Los dispositivos de entrada, como el teclado o el ratón, con-vierten datos e instrucciones a una forma electrónica llamada representación digital para introducirlos a la computadora.

Figura 1. Componentes del computador

Unidad central del procesamiento

• Unidad Aritmética y lógica• Unidad de control

Unidad central del procesamiento

• Unidad Aritmética y lógica• Unidad de control

BUSE

S

4


Los dispositivos de salida, como impresoras y terminales de vídeo, convierten los datos electrónicos que el sistema de computación produce y los muestra en una forma que las personas puedan entender. Los dispositivos de comunicación crean conexiones entre la computadora y las redes de comunicaciones. Los buses son canales para transmitir datos y señales entre las partes del sistema de computación.

Cómo las computadoras representan los datos

Para que la información fl uya a través de un sistema de computación y tenga una forma suscep tible de procesarse todos los símbolos, imágenes y palabras se deben reducir a una cadena de dígi tos binarios. Un dígito binario se llama bit y representa un cero, o bien un uno. En la computado ra, la presencia de una señal electrónica o magnética signifi ca uno y su ausencia signifi ca cero. Las computadoras digitales operan directamente con dígitos binarios, ya sea individualmente o encade nados para formar bytes. Una cadena de ocho bits que la computadora almacena como una unidad se llama byte. Cada byte puede servir para almacenar un número digital, un símbolo, un caracter o una parte de una imagen.

Los números decimales se pueden representar en binario empleando dígitos binarios verdaderos. Cada posición de un número decimal tiene cierto valor. Cualquier número del sistema decimal (base 10) se puede reducir a un número binario. El sistema numérico binario (base dos) es capaz de expresar cualquier número como una potencia del número dos.

Por ejemplo, el número decimal 20 puede ser representado en formato binario como 101001, lo cual se logra descomponiendo el número 20 en las potencias de 2, así 1x24+0x23+1x22+0x21+0x20. Es decir, el número decimal 20 se puede descomponer como una sumatoria de las potencias de 2 así:

20= 1x16 + 0x8+ 1x4 + 0x2 + 0x1

Luego se toman los coefi cientes en negrita y se conforma la representación binaria del número decimal 20 así = 10100.

La computadora no puede usar el sistema binario verdadero porque, además de repre-sentar números, debe representar caracteres alfabéticos y muchos otros símbolos que se usan en el lengua je natural, como $ y &. Este requisito obligó a los fabricantes de hard-ware de computación a crear códigos binarios estándar.

Dos códigos comunes son EBCDIC y ASCII. El Código Extendido de Caracteres Decima-les Codifi cados en Binario para el Intercambio de Información (EBCDIC, del inglés Extended Binary Coded Decimal Interchange Code) fue desarrollado por IBM en los años cincuenta y repre senta cada número, caracter alfabético o caracter especial con ocho bits. ASCII, que es el acróni mo en inglés de Código Estándar Estadounidense para el Inter-cambio de Información, fue de sarrollado por el American Nacional Standards Institute (ANSI) para contar con un código estándar que pudieran usar diferentes fabricantes para

EL HARDWARE DEL SISTEMA COMPUTACIONAL

5CAPÍTULO 1

hacer compatibles sus máquinas. ASCII se di señó originalmente como un código de siete bits, pero casi todas las computadoras usan versiones de ocho bits. EBCDIC se usa en las macrocomputadoras IBM y de otras marcas, mientras que AS CII se usa en la transmisión de datos, computadoras personales y algunas computadoras más gran des. La tabla No. 1 muestra cómo se representan algunas letras y números empleando EBCDIC y ASCII. Se están desarrollando otros sistemas de codifi cación para representar una gama más amplia de idiomas distintos al inglés.

¿Cómo puede una computadora representar una imagen? La computadora almacena una ima gen superponiendo una especie de cuadrícula a la misma. En esta cuadrícula, o matriz, la compu tadora mide la luz o el color en cada cuadrito o celda, llamada píxel (elemento de imagen; picture element). La computadora almacena entonces esta infor-mación acerca de cada píxel. Una terminal de computadora de alta defi nición tiene una cuadrícula estándar SVGA (supermatriz de gráfi cos de vídeo) de 1024 X 768, o sea, más de 700,000 píxeles. Ya sea que se almacenen imágenes o texto, es mediante este proceso de reducción que una computadora moderna puede operar en un entorno complejo.

Tabla 1. Ejemplos de códigos ASCII y EBCDIC

A 01000001 11000001

E 01000101 11000101

Z 01011010 11101001

0 00110000 11110000

1 00110001 11110001

5 00110101 11110101

Tiempo y tamaño en el mundo de las computadoras

Las computadoras o los dispositivos de hardware muy lentos, ya viejos, miden los tiem-pos de ciclo de máquina en milisegundo (milésimas de segundo). Las máquinas más potentes emplean medidas en microsegundos (millonésimas de segundo) o nanosegun-dos (milmillonésimas de se gundo). Las computadoras muy potentes miden los ciclos de máquina en picosegundos (billonési mas de segundo). Una computadora muy grande con múltiples procesadores tiene un tiempo de ciclo de máquina de menos de un nano-segundo. Tales computadoras pueden ejecutar varios miles de mi llones de instrucciones por segundo, y cada procesador ejecuta más de 200 MIPS. MIPS, o millo nes de instruc-ciones por segundo, son una medida común de la rapidez de computadoras grandes.

6


Tabla 2. Tiempo y capacidad de almacenamiento de las computadoras

TiempoMilisegundoMicrosegundoNanosegundoPicosegundo

1/1000 de segundo1/1,000,000 de segundo1/1,000,000,000 de segundo1/1,000,000,000,000 de segundo

Capacidad de almacenamiento

Byte Cadena de ocho bits

Kilobyte 1000 bytes

Megabyte 1,000,000 bytes

Gigabyte 1,000,000,000 bytes

Terabyte 1,000,000,000,000 bytes

La capacidad de almacenamiento de las computadoras se mide en bytes. Mil bytes (en reali dad 1024 posiciones de almacenamiento) constituyen un kilobyte. Las computado-ras pequeñas solían tener memorias primarias internas de 640 kilobytes. Una PC grande actual puede almacenar 512 megabytes de información en su memoria primaria. Cada me-gabyte es aproximadamente un millón de bytes. Las computadoras grandes tienen capaci-dades de almacenamiento de gigabytes. Un gigabyte es aproximadamente mil millones de bytes. Los dispositivos de almacenamiento ex ternos para computadoras pueden almacenar billones de bytes de datos. Un terabyte es aproxima damente un billón de bytes.

Generaciones de computadoras

Ha habido cuatro etapas principales, o generaciones de computadoras, en la evolución del hardwa re de computación, cada una de las cuales se ha distinguido por una tecno-logía distinta para los componentes que efectúan el trabajo de procesamiento. Cada generación ha expandido drástica mente la potencia de cómputo y la capacidad de alma-cenamiento de las computadoras y, simultá neamente, ha reducido su costo. Los cambios de generaciones en el hardware de computación han ido acom pañados por cambios de generaciones en el software, lo que ha causado que las compu tadoras sean cada vez más potentes, económicas y fáciles de usar.

Primera generación: tecnología de tubos al vacío, 1946-1956La primera generación de computadoras, utilizó tubos al vacío para almacenar y procesar informa ción. Esos tubos eran de tamaño colosal, consumían gran cantidad de electrici-dad, tenían una vida corta y generaban intenso calor. Las computadoras de la primera generación tenían una capacidad de memoria y de procesamiento en extremo limitada y se utilizaron para muy pocos trabajos cien tífi cos y de ingeniería. El tamaño máximo de la memoria era de aproximadamente 2000 bytes (dos kilobytes), con una velocidad de 10 kiloinstrucciones por segundo. Se usaban tambores magnéti cos giratorios para almace-namiento interno y tarjetas perforadas para almacenamiento externo.

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