Fundamentos de los sistemas informáticos

Introducción

Vivimos rodeados de sistemas informáticos: ordenadores, teléfonos móviles, servidores, videoconsolas, relojes inteligentes, cajeros automáticos o dispositivos integrados en vehículos y electrodomésticos. Aunque pueden tener formas muy distintas, todos comparten una idea común: reciben datos, los procesan siguiendo instrucciones y producen información útil. En esta unidad vamos a estudiar esa base común, es decir, los elementos funcionales que permiten que un sistema informático trabaje.

Un sistema informático no es solo una máquina. Está formado por hardware, software, datos y personas usuarias. El hardware aporta los componentes físicos; el software indica qué operaciones deben realizarse; los datos son la materia prima que se procesa; y las personas interpretan los resultados y deciden para qué se utiliza el sistema. Comprender esta relación es fundamental antes de estudiar sistemas operativos, redes, almacenamiento o administración de equipos.

Para entender cómo funciona un ordenador por dentro, trabajaremos con una visión funcional. No nos centraremos todavía en montar componentes ni en identificar conectores físicos, ya que eso se desarrollará con más detalle en la UD02. En esta unidad veremos cómo se organizan la CPU, la memoria, los buses y los dispositivos de entrada/salida, cómo se ejecutan las instrucciones y qué ocurre durante la puesta en marcha inicial de un equipo.

También estudiaremos cómo representa la información un ordenador. Aunque las personas usamos números, letras, imágenes o sonidos, internamente el sistema trabaja con señales que se interpretan como ceros y unos. Por eso revisaremos el sistema binario, las unidades de información, la representación de datos y los fundamentos de la lógica booleana. El objetivo es que puedas explicar no solo qué componentes existen, sino cómo cooperan para transformar datos en información.

Objetivos

Al finalizar esta unidad, serás capaz de:

Identificar los elementos funcionales de un sistema informático y explicar la relación entre hardware, software, datos y personas usuarias.
Diferenciar las arquitecturas de Von Neumann y Harvard, reconociendo cómo organizan la memoria, la CPU y los mecanismos de comunicación.
Describir la función de la CPU, la unidad de control, la ALU, los registros y el reloj dentro de la ejecución de instrucciones.
Clasificar los principales tipos de memoria y comparar sus características básicas, prestaciones y función dentro del sistema.
Explicar cómo se comunican los componentes de un ordenador mediante buses y dispositivos de entrada/salida, sin entrar todavía en el montaje físico.
Interpretar el ciclo básico de instrucción de una CPU: búsqueda, decodificación, ejecución y almacenamiento del resultado.
Explicar cómo se codifican cantidades y texto mediante binario, hexadecimal, unidades de información y UTF-8, relacionándolo con el funcionamiento del sistema.
Verificar de forma básica el proceso de puesta en marcha de un equipo, identificando el papel de BIOS/UEFI, POST y las primeras comprobaciones del sistema.

Bloques de desarrollo

Planificación

Sesión	Contenidos sugeridos	RA/CE	Evidencia o actividad prevista	Documentación de apoyo	Observaciones
1	Sistema informático como máquina de procesar información; datos, información, operaciones y esquema entrada-proceso-almacenamiento-salida	RA2.a	Esquema funcional y comprobación de salida	Unidad 01, Unidad 02	Abrir la unidad con el hilo conductor
2	Organización interna: arquitecturas Von Neumann y Harvard	RA2.a	Comparación de arquitecturas y comprobación de salida	Unidad 01	Abrir con 3 minutos de evocación: entrada, proceso, almacenamiento y salida. Evitar historia extensa.
3	Comunicación interna: buses, entrada/salida y periféricos funcionales; identificación visual de componentes	RA1.a, RA2.a	Lámina etiquetada y explicación de una interconexión básica	Unidad 01, Unidad 07	Abrir con 3 minutos de evocación sobre memoria compartida y separada. Sin conectores ni montaje físico.
4	CPU: unidad de control, ALU, reloj, registros y bus interno	RA1.a, RA2.a	Tabla de componentes funcionales de la CPU y comprobación de salida	Unidad 01	Abrir con una pregunta de evocación sobre buses; incluir una predicción de registros.
5	Memoria: RAM, secundaria, caché, jerarquía, firmware y memorias no volátiles	RA1.b	Comparativa razonada de memorias y comprobación de salida	Unidad 01, Unidad 07	Abrir con evocación de CPU y registros. Usar una tabla común; mantener DDR y módulos físicos para UD02.
6	Conjunto de instrucciones, opcode, operandos y ciclo de instrucción	RA2.a	Ejemplo guiado del recorrido de una instrucción, comprobación de salida y microactividad oral RISC/CISC	Unidad 01	Abrir con evocación de jerarquía y registros; incluir una predicción sobre PC. RISC/CISC como contexto no evaluable.
7	Binario y hexadecimal, bits y bytes, SI/IEC, UTF-8 y lógica booleana básica	Saberes de apoyo	Ejercicios breves de conversión, unidades, texto y decisión lógica	Unidad 02	Abrir recuperando el puente binario de sesiones previas; mantener el foco en contenidos esenciales.
8	BIOS/UEFI, POST, dispositivo de arranque y verificación inicial	RA1.c, RA2.a	Checklist de arranque y reconocimiento desde el sistema	Unidad 01, Unidad 08	Abrir con evocación de firmware y memoria no volátil; cerrar con diagnóstico causal. Sin manipulación física.

Relación con resultados de aprendizaje y criterios de evaluación

Contenido o actividad	RA	Criterio de evaluación	Evidencia observable
Identificación de hardware, software, datos y personas usuarias dentro de un sistema informático	RA2	RA2.a	Explica los elementos funcionales del sistema y su relación
Comparación entre arquitecturas Von Neumann y Harvard	RA2	RA2.a	Distingue organización de memoria, buses y propósito de cada modelo
Identificación visual de placa base, CPU, RAM, almacenamiento e interfaces y trazado de una interconexión básica	RA1	RA1.a	Reconoce componentes físicos y representa una comunicación CPU-RAM-E/S
Análisis de registros, unidad de control, ALU y bus interno	RA2	RA2.a	Describe la función de los bloques internos de la CPU
Clasificación de registros, caché, RAM, almacenamiento secundario y memorias no volátiles	RA1	RA1.b	Ordena tipos de memoria según velocidad, capacidad, volatilidad y función
Clasificación funcional de periféricos y explicación de buses	RA1	RA1.a	Relaciona dispositivos de entrada/salida con su función en el sistema
Interpretación del ciclo de instrucción	RA2	RA2.a	Relaciona PC, IR, unidad de control, ALU, memoria y buses en una ejecución
Binario, hexadecimal, unidades de información, UTF-8 y lógica booleana básica	–	Saber de apoyo	Aplica estos conocimientos para interpretar información y explicar elementos funcionales; no constituye una evidencia directa de RA1.b ni RA2.a
Verificación inicial del arranque mediante BIOS/UEFI, POST y sistema operativo	RA1	RA1.c	Completa una checklist de puesta en marcha y reconocimiento de componentes
Práctica guiada de verificación de un equipo físico o virtual	RA1, RA2	RA1.a, RA1.c, RA2.a	Documenta firmware o POST, dispositivo de arranque, CPU, RAM, almacenamiento, red y sistema con evidencias