Sistema de Cómputo
¿Qué es un Sistema de Cómputo?
Un sistema de cómputo es el conjunto de dispositivos electrónicos, físicos (hardware) y programas lógicos (software) que, bajo la coordinación de un sistema operativo, trabajan de manera integrada para procesar, almacenar, transmitir y proteger información.
En la actualidad, los sistemas de cómputo abarcan desde computadoras personales hasta sistemas embebidos, servidores en la nube y dispositivos móviles inteligentes.
Componentes de un Sistema de Cómputo
• Hardware:
- CPU (Unidad Central de Procesamiento): núcleo del sistema, capaz de ejecutar instrucciones. Hoy día se distinguen procesadores multinúcleo y unidades de procesamiento especializado como las GPU y TPU (Tensor Processing Unit) para IA.
- Memoria RAM: memoria de acceso aleatorio que almacena temporalmente instrucciones y datos en ejecución. Versiones actuales incluyen DDR4/DDR5.
- Almacenamiento:
- HDD (disco duro magnético).
- SSD (unidad de estado sólido) con mayor velocidad y durabilidad.
- Almacenamiento en la nube (ej. Google Drive, AWS S3).
- GPU (Unidad de Procesamiento Gráfico): maneja cálculos gráficos y actualmente es clave en procesamiento paralelo para IA y big data.
- Periféricos de Entrada: teclado, ratón, escáner, cámaras, sensores IoT.
- Periféricos de Salida: monitor, impresora, proyectores, dispositivos de realidad aumentada/virtual.
- Periféricos de Entrada/Salida: pantallas táctiles, discos externos, tarjetas de red.
• Software:
- De sistema: incluye el sistema operativo, controladores y utilidades que permiten el funcionamiento básico del hardware.
- De aplicación: programas que resuelven necesidades específicas: navegadores web, procesadores de texto, aplicaciones móviles, IDEs de programación, plataformas de IA.
- De middleware: capa intermedia que permite comunicación entre aplicaciones y hardware/sistema (ej. servidores de aplicaciones, contenedores como Docker).
Funcionamiento de un Sistema de Cómputo
- El usuario interactúa mediante interfaces gráficas (GUI) o interfaces de línea de comandos (CLI).
- El sistema operativo coordina y administra los recursos físicos (procesador, memoria, almacenamiento).
- Los programas acceden al hardware mediante llamadas al sistema (system calls).
- En sistemas actuales, se integran conceptos como virtualización, seguridad, gestión de energía y conectividad en red.
¿Qué es un Sistema Operativo?
Es el software esencial que actúa como intermediario entre el usuario y el hardware, gestionando los recursos de cómputo, facilitando la ejecución de programas y garantizando aspectos de seguridad, eficiencia y multitarea.
En la actualidad, los sistemas operativos incluyen soporte para virtualización, administración en la nube, entornos distribuidos y dispositivos móviles.
Relación entre el Sistema Operativo y el Hardware
- Controladores de dispositivos: traducen instrucciones del SO a señales que entiende el hardware.
- Administración de procesos: coordinación de múltiples tareas y asignación de CPU.
- Gestión de memoria: asignación eficiente, protección de procesos y uso de memoria virtual.
- Gestión de almacenamiento: organización de archivos en sistemas de ficheros (ej. NTFS, ext4, APFS).
- Gestión de red: permite comunicación en entornos locales y en la nube.
- Seguridad y autenticación: control de acceso a recursos, cifrado y políticas de permisos.
Ejemplos Prácticos
- Conexión de un periférico → el sistema operativo detecta el hardware vía Plug and Play, instala o solicita un controlador y habilita el uso.
- Visualización del Administrador de Tareas (Windows) o Monitor de Recursos (Linux/macOS) para analizar procesos en ejecución.
- Gestión de conflictos de hardware → el sistema operativo administra prioridades y recursos para evitar fallos.
Glosario
- Sistema de Cómputo: Integración de hardware, software y redes para procesar datos.
- CPU: Procesador principal que ejecuta instrucciones.
- GPU: Procesador especializado en gráficos y cómputo paralelo.
- TPU: Procesador diseñado para aprendizaje automático.
- RAM: Memoria de acceso aleatorio que almacena datos temporales.
- ROM: Memoria de solo lectura, contiene firmware esencial.
- Firmware: Software básico almacenado en chips que controla funciones esenciales del hardware.
- Sistema Operativo (SO): Software que administra recursos y permite la interacción entre usuario, hardware y aplicaciones.
- Virtualización: Tecnología que permite ejecutar múltiples sistemas operativos en un mismo hardware.
- Middleware: Capa de software que conecta aplicaciones y sistemas.
- Multitarea: Capacidad de ejecutar múltiples procesos simultáneamente.
- Cloud Computing: Uso de recursos informáticos a través de Internet (almacenamiento, servidores, aplicaciones).
- Controlador (Driver): Programa que permite que el SO gestione un dispositivo.
- Interfaz de Usuario: Medio de comunicación entre el sistema y el usuario (CLI, GUI, VUI –interfaz de voz–).