Informática básica. Representación y comunicación de la información: elementos constitutivos de un sistema de información. Características y funciones. Arquitectura de ordenadores. Componentes internos de los equipos microinformáticos.

Tema desarrollado para el ejercicio único del Cuerpo de Técnicos Auxiliares de Informática de la Administración del Estado, convocatoria de 1.030 plazas de ingreso libre (Resolución de 18 de diciembre de 2025, BOE de 22 de diciembre de 2025, Anexo V). Este es el tema 1 del bloque II «Tecnología básica», que en nuestra numeración interna es el tema 10 de 33. Las cifras técnicas van referidas a la norma que las fija —IEEE, ISO/IEC, ANSI/TIA— citada por su número para que puedas comprobarlas.

Por qué este tema importa más de lo que parece. El bloque II entero son 14 de las 80 preguntas del examen, y este tema es su puerta de entrada: aquí se define el vocabulario que los otros treinta y dos dan por sabido. Cuando el tribunal pregunta en el bloque IV por el tamaño de la carga útil de un jumbo frame, está dando por hecho que sabes qué es un byte; cuando en el bloque III pregunta por los tipos de datos de un lenguaje, da por hecho que sabes qué es el complemento a dos. Además, es un tema barato: no cambia con las reformas legales, así que lo que estudies hoy te sirve entero el día del examen.

Índice

1. Informática básica: conceptos y magnitudes
2. La representación de la información
   • Sistemas de numeración y conversiones
   • Representación de números enteros
   • Coma flotante: el estándar IEEE 754
   • Representación de caracteres: de ASCII a Unicode
   • Imagen, sonido y vídeo
   • Detección y corrección de errores
   • El orden de los bytes: big-endian y little-endian
3. La comunicación de la información
   • Los medios por los que viaja
   • Codificación en banda base y modulación
   • Multiplexación: varios en el mismo cable
   • Los dos techos: Nyquist y Shannon
   • Conmutación de circuitos y de paquetes
4. El sistema de información: elementos, características y funciones
   • Cómo se organiza por dentro: de lo centralizado a las n capas
   • Lo que se le exige a un sistema de información
5. Arquitectura de ordenadores
   • El modelo de von Neumann y el modelo Harvard
   • La CPU por dentro y el ciclo de instrucción
   • La jerarquía de memoria y la caché
   • CISC, RISC y la arquitectura ARM
   • Segmentación, paralelismo y clasificación de Flynn
   • Cómo se mide el rendimiento
   • Entrada/salida: interrupciones y DMA
6. Componentes internos del equipo microinformático
7. Cuadros de cifras para memorizar
8. Lo que ya ha preguntado el tribunal

1. Informática básica: conceptos y magnitudes

La palabra informática es un acrónimo francés (informatique, de information y automatique) acuñado por Philippe Dreyfus en 1962, y se define como la ciencia que estudia el tratamiento automático y racional de la información por medio de computadores. Los tres adjetivos importan: automático, porque lo hace la máquina sin intervención humana en cada paso; racional, porque sigue un procedimiento previamente definido —un algoritmo—; y de la información, porque el objeto del tratamiento no es la electricidad ni los circuitos, sino los datos que representan hechos del mundo.

Dato, información y conocimiento

La distinción entre estos tres conceptos es clásica y el tribunal la ha rondado en varias convocatorias, así que conviene tenerla clara:

• Dato: la representación simbólica de un atributo o característica de una entidad, sin significado por sí misma. El número 28001 es un dato.
• Información: el dato procesado y puesto en contexto, de modo que reduce la incertidumbre de quien lo recibe y le sirve para decidir. «28001 es el código postal del domicilio del interesado» ya es información.
• Conocimiento: la información asimilada e integrada con la experiencia previa, que permite actuar. «Los expedientes del distrito 28001 se tramitan en la oficina X» es conocimiento.

De ahí la pirámide DIKW (Data, Information, Knowledge, Wisdom), que ordena estos niveles añadiendo en la cúspide la sabiduría. La informática opera sobre los dos primeros escalones: convierte datos en información.

Hardware, software, firmware y humanware

El sistema informático se descompone en:

• Hardware: el soporte físico. Todo lo tangible, desde el procesador hasta el cable.
• Software: el soporte lógico. Los programas, los datos y la documentación asociada. Se divide clásicamente en software de sistema (sistema operativo, controladores, utilidades), software de programación (compiladores, intérpretes, entornos de desarrollo) y software de aplicación (lo que usa el usuario final).
• Firmware: el programa grabado en memoria no volátil que arranca y controla el hardware a bajo nivel. Es la frontera entre los dos anteriores: es software, pero vive pegado al hardware y no se instala como una aplicación. El ejemplo canónico es la BIOS/UEFI.
• Humanware o peopleware: las personas que operan, administran y usan el sistema. No es una coletilla: cuando se enumeran los elementos de un sistema de información, las personas están dentro (apartado 4).

Unidades de medida de la información

Conviene fijar el vocabulario antes de nada: los prefijos del SI (kilo, mega, giga, tera, peta, exa, zetta, yotta) van de mil en mil y son potencias de diez, mientras que los prefijos binarios de la norma IEC 80000-13 (kibi, mebi, gibi, tebi…) van de 1.024 en 1.024 y son potencias de dos. No es una sutileza de norma: es la razón de que un disco anunciado como de 1 TB aparezca en el sistema operativo con unos 931 GiB.

La unidad mínima es el bit (binary digit), que solo puede valer 0 o 1. Con n bits se representan 2ⁿ combinaciones distintas. Las agrupaciones con nombre propio son:

Agrupación	Bits	Observaciones
Bit	1	Unidad mínima. 0 o 1.
Nibble (cuarteto)	4	Exactamente un dígito hexadecimal. Ha caído en examen.
Byte u octeto	8	256 combinaciones. Unidad de direccionamiento habitual.
Palabra (word)	Variable	Lo que la CPU maneja de una vez: 16, 32 o 64 bits según la arquitectura.

El lío de los múltiplos, que es donde se falla. Históricamente se usó «kilobyte» para 2¹⁰ = 1.024 bytes, aprovechando que 1.024 se parece a 1.000. La norma ISO/IEC 80000-13 (que recoge la anterior IEC 60027-2) puso orden creando dos familias distintas:

Prefijo decimal (SI)	Valor	Prefijo binario (IEC)	Valor
kilobyte (kB)	103 = 1.000	kibibyte (KiB)	210 = 1.024
megabyte (MB)	106	mebibyte (MiB)	220 = 1.048.576
gigabyte (GB)	109	gibibyte (GiB)	230
terabyte (TB)	1012	tebibyte (TiB)	240
petabyte (PB)	1015	pebibyte (PiB)	250
exabyte (EB)	1018	exbibyte (EiB)	260

La consecuencia práctica: un fabricante vende un disco de «1 TB» contando 10¹² bytes, pero el sistema operativo lo muestra como 0,909 TiB. No falta nada; se están usando dos unidades distintas. Siguen después zettabyte/zebibyte (10²¹/2⁷⁰) y yottabyte/yobibyte (10²⁴/2⁸⁰).

Ojo a la distinción bit/byte en las velocidades. Las tasas de transmisión se expresan en bits por segundo (bps, kbps, Mbps, Gbps) y los tamaños de fichero en bytes. Una línea de 100 Mbps transfiere, en el mejor de los casos, 12,5 MB por segundo. La notación distingue b minúscula (bit) de B mayúscula (byte).

2. La representación de la información

Un ordenador solo distingue dos estados físicos: hay tensión o no la hay. Todo lo demás —un número negativo, la letra ñ, una fotografía, una canción— es una convención acordada para codificar eso con ceros y unos. Estudiar la representación de la información es estudiar ese catálogo de convenciones.

2.1. Sistemas de numeración y conversiones

Todos los sistemas que se manejan aquí son sistemas posicionales: el valor de un dígito depende del lugar que ocupa, y su peso es una potencia de la base. Un sistema de base b emplea exactamente b símbolos, del 0 al b−1: el binario dos, el octal ocho (del 0 al 7, nunca el 8) y el hexadecimal dieciséis (0-9 y A-F). La conversión de bases tiene dos caminos: desde decimal se divide sucesivamente por la base y se leen los restos en orden inverso; hacia decimal se suman los pesos. Y entre binario y las bases potencia de dos hay atajo, porque la conversión binario-hexadecimal es directa: se agrupan los bits de cuatro en cuatro desde la derecha (de tres en tres si se va a octal) y cada grupo se sustituye por su dígito.

Un sistema de numeración posicional en base b usa b símbolos y el valor de cada dígito depende de la posición que ocupa. El valor de un número se obtiene con el teorema fundamental de la numeración: se multiplica cada dígito por la base elevada a su posición (empezando en 0 por la derecha) y se suman los productos.

Sistema	Base	Dígitos	Para qué se usa
Binario	2	0, 1	El lenguaje real de la máquina.
Octal	8	0-7	Permisos de ficheros en Unix/Linux (chmod 755).
Decimal	10	0-9	El humano.
Hexadecimal	16	0-9 y A-F	Volcados de memoria, colores, direcciones MAC, IPv6.

De binario a decimal. Se aplica el teorema fundamental. Por ejemplo, 111000010₂:

1·2⁸ + 1·2⁷ + 1·2⁶ + 0·2⁵ + 0·2⁴ + 0·2³ + 0·2² + 1·2¹ + 0·2⁰ = 256 + 128 + 64 + 2 = 450.

Este ejemplo no es inventado: es literalmente una pregunta de reserva del examen de promoción interna de 2024. Conviene tener memorizadas las potencias de dos hasta 2¹⁰: 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1.024.

De decimal a binario. Divisiones sucesivas entre 2, recogiendo los restos y leyéndolos de abajo arriba. 450 : 2 = 225 resto 0; 225 : 2 = 112 resto 1; 112 : 2 = 56 resto 0; 56 : 2 = 28 resto 0; 28 : 2 = 14 resto 0; 14 : 2 = 7 resto 0; 7 : 2 = 3 resto 1; 3 : 2 = 1 resto 1; y queda 1. Leído al revés: 111000010.

Entre binario y hexadecimal, de un vistazo. Como 16 = 2⁴, cada dígito hexadecimal equivale exactamente a un nibble (4 bits). Se agrupa el binario de cuatro en cuatro desde la derecha y se traduce cada grupo. Con octal es igual pero de tres en tres, porque 8 = 2³. Esta es la razón real de que el hexadecimal se use tanto: es binario legible.

🚨 Y de ahí sale una pregunta que el tribunal repitió en los dos modelos de 2024, y que no es de cálculo sino de vista: «indique cuál de las siguientes palabras indica además un número hexadecimal válido», con las opciones EBOCA, BECADAS, ACCEDA y CEGADA. La respuesta es ACCEDA, y se saca en cinco segundos si se tiene presente que el hexadecimal solo admite las letras de la A a la F: EBOCA lleva una O, BECADAS una S y CEGADA una G. Es un truco recurrente —hay palabras enteras que son números hexadecimales, como ACCEDE, CAFE o DECADA—, y la defensa es siempre la misma: recorrer letra a letra buscando la primera que se salga del rango A-F, sin intentar convertir nada.

Hex	Binario	Dec	Hex	Binario	Dec
0	0000	0	8	1000	8
1	0001	1	9	1001	9
2	0010	2	A	1010	10
3	0011	3	B	1011	11
4	0100	4	C	1100	12
5	0101	5	D	1101	13
6	0110	6	E	1110	14
7	0111	7	F	1111	15

Un truco de examen que ya ha caído. En 2024 se preguntó qué palabra es además un número hexadecimal válido, y la respuesta fue ACCEDA: todas sus letras están entre la A y la F. Cualquier palabra formada solo con A, B, C, D, E y F (DECADA, CAFE, FACE, ACCEDE…) es un hexadecimal legítimo. Basta con que aparezca una letra fuera de ese rango —una G, una S, una O— para que deje de serlo.

2.2. Representación de números enteros

Hay cuatro representaciones con signo que conviene tener separadas —signo-magnitud, complemento a uno, complemento a dos y exceso o sesgo—, y el examen las distingue por dos rasgos: si el cero tiene una o dos codificaciones, y si el rango es simétrico o no.

Con los naturales (sin signo) no hay problema: con n bits se representa de 0 a 2ⁿ−1. Con un byte, de 0 a 255. El problema es el signo, y para resolverlo se han usado cuatro convenios:

• Signo-magnitud: el bit más significativo indica el signo (0 positivo, 1 negativo) y el resto la magnitud. Sencillo de leer, pero tiene dos ceros (+0 y −0) y obliga a un circuito de resta aparte. Rango con n bits: de −(2ⁿ⁻¹−1) a +(2ⁿ⁻¹−1).
• Complemento a uno: el negativo se obtiene invirtiendo todos los bits del positivo. Sigue teniendo dos ceros y arrastra el acarreo final.
• Complemento a dos: el negativo se obtiene invirtiendo todos los bits y sumando uno. Es el que usan todas las máquinas actuales, porque tiene un solo cero y porque permite restar sumando: el mismo circuito sumador sirve para las dos operaciones, lo que ahorra hardware. Rango con n bits: de −2ⁿ⁻¹ a 2ⁿ⁻¹−1. Con 8 bits, de −128 a +127; con 16, de −32.768 a +32.767; con 32, de −2.147.483.648 a +2.147.483.647. Fíjate en la asimetría: hay un negativo más que positivos.
• Exceso a N (o representación sesgada): se suma un sesgo fijo al número antes de guardarlo, de modo que todos los valores almacenados son positivos y se pueden comparar directamente. No se usa para enteros de propósito general, pero es exactamente lo que hace el exponente del IEEE 754.

Cómo se calcula un complemento a dos, paso a paso. Para representar −5 en 8 bits: se escribe +5 (00000101), se invierten los bits (11111010) y se suma 1 (11111011). Comprobación: si sumas 00000101 y 11111011 obtienes 100000000, y descartando el acarreo que se sale de los 8 bits queda 00000000, que es cero. Justamente lo que debe dar 5 + (−5).

También existe el BCD (Binary Coded Decimal), que codifica cada dígito decimal por separado en 4 bits. Desperdicia espacio —de las 16 combinaciones del nibble solo se usan 10— pero evita los errores de redondeo al convertir de decimal, por lo que sobrevive en aplicaciones financieras y en calculadoras.

2.3. Coma flotante: el estándar IEEE 754

Los números reales se representan en coma flotante, con la lógica de la notación científica: un signo, una mantisa (los dígitos significativos) y un exponente que dice dónde va la coma. La norma que lo fija es el IEEE 754, publicada en 1985 y revisada en 2008 y 2019.

Formato	Total	Signo	Exponente	Mantisa	Sesgo
Simple precisión (binary32, float)	32 bits	1	8	23	127
Doble precisión (binary64, double)	64 bits	1	11	52	1.023
Media precisión (binary16)	16 bits	1	5	10	15
Cuádruple precisión (binary128)	128 bits	1	15	112	16.383

El tribunal ya preguntó en 2024, citando expresamente el IEEE 754-2008, qué es un número en coma flotante de doble precisión, y la respuesta correcta fue: una aproximación de 64 bits de un número real. Las dos palabras clave son aproximación y 64 bits.

La palabra «aproximación» no es un adorno. La coma flotante es un conjunto finito de valores repartidos de forma no uniforme sobre la recta real: hay muchísima resolución cerca del cero y muy poca en los valores grandes. Números tan corrientes como 0,1 no tienen representación binaria exacta —igual que 1/3 no la tiene en decimal—, y por eso en casi cualquier lenguaje 0,1 + 0,2 no da exactamente 0,3. De ahí la regla profesional: jamás se usa coma flotante para dinero; se usan tipos decimales exactos o enteros de céntimos.

La revisión de 2008 es la que añadió los formatos de media y cuádruple precisión, los formatos decimales (decimal32, decimal64 y decimal128, pensados precisamente para lo financiero) y la operación fused multiply-add. El estándar reserva además combinaciones especiales de exponente para los valores ±0, ±infinito, los NaN (Not a Number, resultado de operaciones indeterminadas como 0/0) y los números subnormales, que rellenan el hueco entre el cero y el menor normalizado.

2.4. Representación de caracteres: de ASCII a Unicode

Aviso de vocabulario, porque el tribunal cita las normas por su número: el repertorio universal de caracteres está normalizado a la vez por el estándar Unicode del Consorcio Unicode y por la norma ISO/IEC 10646, que definen el mismo juego de caracteres y se mantienen sincronizadas. Ver «Unicode» o «ISO/IEC 10646» en un enunciado es ver lo mismo.

Para el texto hace falta una tabla que asigne a cada carácter un número. La historia tiene tres capítulos:

ASCII (American Standard Code for Information Interchange, 1963) usa 7 bits y define 128 caracteres: del 0 al 31 los de control (retorno de carro, salto de línea, tabulador, campana…), el 32 el espacio, y del 33 al 126 los imprimibles del inglés, cerrando con el 127 (DEL). No tiene ni ñ, ni vocales acentuadas, ni €. Datos que conviene retener: 'A' es el 65, 'a' es el 97 (justo 32 más, es decir, un solo bit de diferencia) y '0' es el 48.

Las extensiones de 8 bits. Al añadir el octavo bit se ganan otros 128 códigos, pero cada región los usó para lo suyo, creando páginas de códigos incompatibles. La familia normalizada es ISO/IEC 8859, cuya parte 1 (Latin-1) cubre las lenguas de Europa occidental —incluida la ñ— y cuya parte 15 (Latin-9) la corrige para meter el símbolo del euro. En el mundo Windows la variante equivalente es Windows-1252. Todas estas son la causa de los famosos «Ã±» y «Â¿»: texto escrito con una tabla y leído con otra.

Unicode resuelve el problema de raíz asignando un número único —un punto de código, que se escribe U+ seguido de hexadecimal— a cada carácter de cada sistema de escritura del mundo. Su espacio va de U+0000 a U+10FFFF, lo que da 1.114.112 posiciones repartidas en 17 planos de 65.536 caracteres cada uno. El plano 0 es el BMP (Basic Multilingual Plane) y contiene casi todo lo de uso corriente; los emoji viven en el plano 1.

La distinción que más se pregunta: Unicode es el catálogo que dice qué número le toca a cada carácter; UTF es la codificación que dice cómo se escriben esos números en bytes. Son cosas distintas:

Codificación	Tamaño por carácter	Compatible con ASCII	Notas
UTF-8	De 1 a 4 bytes (variable)	Sí	Los 128 caracteres ASCII ocupan 1 byte y son idénticos. Es la codificación dominante en la web y la recomendada por defecto.
UTF-16	2 o 4 bytes	No	Usa pares suplentes (surrogates) para lo que no cabe en el BMP. Interno de Windows y Java.
UTF-32	4 bytes siempre (fijo)	No	Acceso directo por índice, pero desperdicia mucho espacio.

El BOM (Byte Order Mark, U+FEFF) es una marca opcional al principio del fichero que indica el orden de bytes; en UTF-8 no es necesaria y a menudo estorba.

2.5. Imagen, sonido y vídeo

Imagen de mapa de bits (raster): la imagen se divide en una rejilla de píxeles y se guarda el color de cada uno. La calidad depende de la resolución (número de píxeles) y de la profundidad de color (bits por píxel): 1 bit da blanco y negro, 8 bits dan 256 colores o 256 grises, y 24 bits dan el llamado color verdadero —8 bits por cada canal rojo, verde y azul, o sea 16,7 millones de colores—. Con un cuarto canal alfa de transparencia se llega a 32 bits. El tamaño sin comprimir de una imagen es, sencillamente, ancho × alto × profundidad.

Frente al mapa de bits, la imagen vectorial guarda las figuras como fórmulas geométricas: ocupa poquísimo y escala sin perder calidad, pero no sirve para fotografías. SVG es el formato vectorial estándar de la web.

Sobre los modelos de color conviene distinguir RGB (aditivo, para pantallas: se suman luces y el blanco es la suma de las tres) de CMYK (sustractivo, para impresión: se restan del blanco del papel). La resolución de captura de un escáner se mide en puntos por pulgada (ppp o dpi) o píxeles por pulgada (ppi) —dato que el tribunal preguntó en 2024—, mientras que los puntos por pulgada de una impresora miden su resolución de salida.

Sonido. Digitalizar sonido es muestrear una onda continua. Intervienen la frecuencia de muestreo (muestras por segundo: 44.100 Hz en el CD de audio) y la profundidad de bits por muestra (16 bits en el CD). El teorema de Nyquist-Shannon establece que para reconstruir una señal sin pérdida hay que muestrear al menos al doble de la frecuencia máxima que se quiera capturar; como el oído humano llega a unos 20 kHz, 44,1 kHz cumple con margen.

Compresión. Se distingue la sin pérdida (lossless: ZIP, PNG, FLAC, GIF), que permite recuperar el original bit a bit, de la con pérdida (lossy: JPEG, MP3, MPEG), que descarta información que el ojo o el oído no aprecian para lograr ratios mucho mayores. La regla: para texto, código y datos, jamás compresión con pérdida.

2.6. Detección y corrección de errores

Al almacenar o transmitir, un bit puede alterarse. Los mecanismos que lo detectan van de menos a más potentes:

• Bit de paridad: se añade un bit para que el total de unos sea par (paridad par) o impar (paridad impar). Detecta un número impar de errores, pero no detecta dos errores simultáneos y no corrige nada. Es el más simple.
• Suma de verificación (checksum): se suman los bloques de datos y se transmite el resultado. Es lo que usan las cabeceras IP, TCP y UDP.
• CRC (Cyclic Redundancy Check): trata el mensaje como un polinomio y transmite el resto de dividirlo por un polinomio generador. Muy eficaz frente a ráfagas de error y barato de implementar en hardware; es el que llevan las tramas Ethernet (CRC-32).
• Código de Hamming: intercala bits de paridad en posiciones potencia de dos de modo que el patrón de fallos indica qué bit se ha corrompido. Es un código corrector, no solo detector: el Hamming clásico corrige un error y detecta dos (SECDED). Es el fundamento de la memoria ECC de los servidores.

2.7. El orden de los bytes: big-endian y little-endian

A esta propiedad se la llama en la literatura técnica endianness, y es de las que no se ven hasta que fallan.

Un número de 32 bits ocupa cuatro bytes, y hay dos maneras de colocarlos en memoria. La pregunta no es teórica: si dos máquinas no se ponen de acuerdo, el número llega cambiado y nadie da un error.

Tomemos el valor hexadecimal 12 34 56 78. Su byte más significativo es el 12 y el menos significativo el 78.

Orden	Dirección más baja → más alta	Regla	Quién lo usa
Big-endian (extremo mayor)	12 · 34 · 56 · 78	El byte más significativo va primero	Motorola 68000, SPARC y, sobre todo, el orden de red de Internet
Little-endian (extremo menor)	78 · 56 · 34 · 12	El byte menos significativo va primero	Toda la familia x86 y x86-64, que es el PC de tu mesa

Tres cosas que hay que llevarse:

• El orden de red (network byte order) de los protocolos de Internet es big-endian. Por eso un PC x86, que es little-endian, tiene que dar la vuelta a los bytes de cada dirección IP y de cada número de puerto antes de meterlos en el paquete: eso es lo que hacen las funciones htons y htonl.
• Hay procesadores bi-endian, que pueden trabajar de las dos formas y se configuran al arrancar: es el caso de ARM y de PowerPC. ARM funciona en little-endian en la práctica totalidad de los dispositivos que verás.
• El orden de los bytes no afecta a los caracteres de un texto en ASCII, porque cada uno ocupa un solo byte. Sí afecta a UTF-16 y UTF-32, y por eso existe la marca de orden de bytes (BOM), esos dos o cuatro bytes iniciales que dicen en qué orden viene el resto.

Los nombres vienen, curiosamente, de Los viajes de Gulliver: los big-endians eran los que rompían el huevo por el extremo ancho. Danny Cohen los tomó prestados en 1980 para bautizar una discusión que llevaba años sin nombre.

3. La comunicación de la información

La segunda mitad del epígrafe oficial —«representación y comunicación de la información»— suele estudiarse de pasada, y es un error: el tribunal pregunta de aquí.

Todo acto de comunicación tiene emisor, mensaje, canal, receptor, código y ruido. En términos técnicos, la información viaja como una señal, que puede ser analógica (varía de forma continua y toma infinitos valores) o digital (toma valores discretos, típicamente dos). La ventaja decisiva de lo digital es la regeneración: como solo hay que distinguir entre dos niveles, la señal se puede reconstruir limpia en cada repetidor, mientras que en analógico el ruido se acumula sin remedio.

Cómo se clasifica una transmisión

• Según el número de hilos: serie (los bits van uno detrás de otro por un solo canal) o paralelo (varios bits a la vez por hilos distintos). El paralelo parece más rápido, pero a frecuencias altas sufre desfase entre hilos (skew) y diafonía, así que hoy prácticamente todo es serie: SATA, PCI Express, USB y Ethernet lo son. Que SATA sea «una tecnología de almacenamiento en disco mediante bus serie» fue literalmente una respuesta correcta del examen de 2023.
• Según el sentido: símplex (un solo sentido, como la radiodifusión), semidúplex o half-duplex (los dos sentidos, pero alternándose, como un walkie-talkie) y dúplex o full-duplex (los dos sentidos a la vez, como el teléfono).
• Según la sincronización: asíncrona (cada carácter se enmarca con bits de inicio y parada; sencilla pero con mucha sobrecarga) o síncrona (se transmiten bloques grandes con un reloj común; más eficiente).
• Según el uso del canal: banda base (la señal digital ocupa todo el canal) o banda ancha (se modula sobre portadoras y conviven varios canales por multiplexación).

Los medios por los que viaja

El canal físico condiciona todo lo demás. Se dividen en guiados, donde la señal va confinada en un soporte, y no guiados, donde se propaga por el aire.

Medio	Cómo es	Qué lo limita
Par trenzado (UTP / FTP / STP)	Cuatro pares de hilos de cobre trenzados entre sí; el trenzado es lo que cancela las interferencias. Se clasifica por categorías: Cat 5e, Cat 6, Cat 6A, Cat 7, Cat 8.	Atenuación y diafonía. El tramo horizontal de un cableado estructurado se limita a 90 metros, más 10 de latiguillos.
Coaxial	Un conductor central rodeado de una malla que hace de pantalla.	Prácticamente desaparecido en redes de datos locales; sobrevive en distribución de televisión.
Fibra óptica	Un hilo de vidrio por el que viaja luz. Monomodo: núcleo de unas 9 micras, un solo camino, distancias largas. Multimodo: núcleo de 50 o 62,5 micras, varios caminos, distancias cortas y más barata.	Inmune a la interferencia electromagnética; la limita la dispersión y la atenuación, mucho menores que en cobre.
No guiados	Radio, microondas, infrarrojos, satélite.	El espectro es un recurso escaso y regulado; sufren interferencias, obstáculos y, en satélite, una latencia enorme.

Codificación en banda base y modulación

Los bits no se pueden verter tal cual en un cable: hay que darles forma de señal. En banda base se codifican como niveles de tensión; en banda ancha se modulan sobre una onda portadora.

Las codificaciones en banda base más citadas:

• NRZ (sin retorno a cero): un nivel para el 0 y otro para el 1. Es la más simple y la peor: una ristra larga de ceros no tiene ni una transición, así que los relojes de emisor y receptor se desincronizan.
• Manchester: cada bit lleva una transición en su mitad, que sirve a la vez de dato y de reloj. A cambio gasta el doble de ancho de banda. Es la que usaba el Ethernet de 10 Mbps (10BASE-T).
• Códigos de bloque: sustituyen grupos de bits por grupos mayores para garantizar transiciones. 4B/5B en Fast Ethernet, 8B/10B en Gigabit Ethernet y en PCI Express de primera y segunda generación, 64B/66B en 10 Gigabit. El precio se ve en el número: 8B/10B tiene un 20 % de sobrecarga, y por eso PCIe 2.0 da 500 MB/s por línea de los 625 brutos.

Las modulaciones alteran una de las tres características de la portadora:

Modulación	Qué varía	Nota
ASK (por desplazamiento de amplitud)	La amplitud de la onda	Sencilla y muy sensible al ruido, que es precisamente amplitud.
FSK (por desplazamiento de frecuencia)	La frecuencia	Más robusta; la de los módems antiguos y la de muchos mandos.
PSK (por desplazamiento de fase)	La fase	En QPSK cada símbolo lleva 2 bits, porque hay cuatro fases distintas.
QAM (de amplitud en cuadratura)	Amplitud y fase a la vez	La que usan ADSL, cable y wifi. En 256-QAM cada símbolo transporta 8 bits.

Al dibujo de todos los estados posibles de una modulación se le llama constelación, y su tamaño manda: en una constelación de 256 puntos (256-QAM) cada símbolo transporta log₂(256) = 8 bits. Cuantos más puntos, más caudal, pero también más juntos están entre sí y menos ruido hace falta para confundirlos.

Multiplexación: varios en el mismo cable

Multiplexar es meter varias comunicaciones por un único canal físico. Cuatro formas, y el tribunal las distingue por el criterio de reparto:

• FDM, por división de frecuencia: a cada canal se le asigna una banda distinta del espectro y todos transmiten a la vez. Es lo que hace la radio.
• TDM, por división de tiempo: todos usan todo el ancho de banda, pero por turnos. En la TDM síncrona el turno está reservado aunque no se use —se desperdicia—; en la TDM estadística o asíncrona el turno se da a quien tiene algo que enviar, que es lo que hacen las redes de datos.
• WDM, por división de longitud de onda: es la FDM aplicada a la fibra óptica, es decir, varios colores de luz por el mismo hilo. Su versión densa es DWDM.
• CDM, por división de código: todos transmiten a la vez y en toda la banda, pero cada uno con un código distinto que permite separarlos. Es el fundamento del CDMA de la telefonía móvil y del GPS.

Los dos techos: Nyquist y Shannon

Ningún canal deja pasar información sin límite, y hay dos fórmulas que fijan el techo. Conviene no confundirlas, porque responden a preguntas distintas.

• El criterio de Nyquist vale para un canal ideal, sin ruido, y dice que la capacidad máxima es C = 2 · B · log₂(M), donde B es el ancho de banda en hercios y M el número de niveles distintos que puede tomar la señal. Su lectura importante: con un canal sin ruido, subir el número de niveles sube la capacidad sin tocar el ancho de banda.
• El teorema de Shannon-Hartley vale para un canal real, con ruido, y dice que la capacidad es C = B · log₂(1 + S/N), donde S/N es la relación señal-ruido en veces (no en decibelios). Su lectura importante: aquí el ruido pone un tope que no se puede saltar añadiendo niveles, porque los niveles acaban confundiéndose entre sí.

Un ejemplo clásico que aclara el orden de magnitud: un canal telefónico tiene unos 3.100 Hz de ancho de banda y una relación señal-ruido de unos 30 dB, que son 1.000 veces. Shannon da C = 3.100 · log₂(1.001) ≈ 30.900 bits por segundo. Ese es exactamente el motivo por el que los módems telefónicos se quedaron clavados alrededor de los 33,6 kbps: no era falta de ingenio, era física.

Conmutación de circuitos y de paquetes

Cuando hay más de dos máquinas hace falta decidir por dónde va cada mensaje. Hay tres esquemas históricos y uno ganador:

Esquema	Cómo funciona	Ventaja e inconveniente
Conmutación de circuitos	Se reserva un camino físico completo antes de hablar y se mantiene hasta colgar. La red telefónica tradicional.	Retardo constante y garantizado, pero el circuito se desperdicia en los silencios.
Conmutación de mensajes	El mensaje entero salta de nodo en nodo, y cada uno lo guarda completo antes de reenviarlo (almacenar y reenviar).	No hace falta reservar nada, pero un mensaje grande bloquea el nodo y exige mucha memoria.
Conmutación de paquetes	El mensaje se trocea en paquetes que viajan de forma independiente y se recomponen al final. Es lo que hace Internet.	Aprovecha el canal al máximo y resiste caídas; a cambio, el retardo es variable (de ahí el jitter) y los paquetes pueden llegar desordenados.

Dentro de la conmutación de paquetes hay a su vez dos modos: el de datagrama, en el que cada paquete lleva la dirección completa y elige su ruta por su cuenta —así funciona IP—, y el de circuito virtual, en el que se establece un camino lógico previo y los paquetes solo llevan su identificador, como hacían X.25, Frame Relay y ATM.

Ancho de banda, tasa binaria y baudios

Tres conceptos que se confunden y que conviene separar:

• El ancho de banda, en sentido estricto, es el rango de frecuencias que deja pasar un canal, y se mide en hercios. En el uso corriente se llama así también a la capacidad, en bits por segundo.
• La tasa binaria o velocidad de transmisión se mide en bits por segundo.
• La velocidad de modulación se mide en baudios, que son símbolos por segundo. Solo coincide con los bps si cada símbolo transporta un bit; si cada símbolo codifica 4 bits, la tasa binaria cuadruplica los baudios.

Los dos límites teóricos que acotan cualquier canal son el criterio de Nyquist, que fija la capacidad máxima de un canal sin ruido, y el teorema de Shannon-Hartley, que la fija en presencia de ruido en función de la relación señal/ruido. Junto a ellos se manejan la latencia (retardo en llegar), la fluctuación o jitter (variación de ese retardo, que es lo que estropea la voz sobre IP) y la tasa de error binario (BER).

4. El sistema de información: elementos, características y funciones

El enunciado oficial pide expresamente los elementos constitutivos de un sistema de información y sus características y funciones. Es la parte más «de definición» del tema y la que más se olvida repasar.

Un sistema de información es el conjunto organizado de recursos —personas, datos, procesos, equipos y programas— que interactúan para captar, almacenar, procesar y distribuir información dentro de una organización, con el fin de apoyar sus operaciones, su gestión y su toma de decisiones. Nótese que el sistema de información no es lo mismo que el sistema informático: este último es solo la parte tecnológica; el sistema de información lo engloba e incluye a las personas y los procedimientos, y puede existir sin ordenadores.

Elementos constitutivos

1. Hardware: los equipos físicos.
2. Software: los programas que gobiernan el tratamiento.
3. Datos: la materia prima; organizados normalmente en bases de datos.
4. Procedimientos: las reglas y normas de trabajo que dicen quién hace qué y cuándo.
5. Personas: usuarios, técnicos y responsables. Sin ellas el sistema no existe.
6. Redes de comunicaciones: el medio que conecta todo lo anterior.

Funciones

Clásicamente se enumeran cuatro, más una quinta de control:

• Entrada o captación de los datos, desde su origen.
• Almacenamiento, de forma estructurada y recuperable.
• Procesamiento o tratamiento: cálculo, agregación, clasificación, validación.
• Salida y distribución de la información a quien la necesita, en el formato y el momento adecuados.
• Retroalimentación y control: la salida se compara con lo esperado y sirve para corregir el propio sistema.

Características de la información de calidad

Para que la información cumpla su papel debe ser exacta (fiel a la realidad), oportuna (disponible cuando se necesita), completa, relevante para quien decide, concisa, accesible y segura. Los tres pilares de esa seguridad son la confidencialidad, la integridad y la disponibilidad —la tríada CIA—, a los que el Esquema Nacional de Seguridad añade la autenticidad y la trazabilidad. Conviene retener estas cinco dimensiones porque reaparecen en el bloque I al estudiar el ENS y en el bloque IV al estudiar seguridad.

Tipos de sistemas de información

Se ordenan según el nivel de la organización al que sirven, formando la clásica pirámide:

Nivel	Sistema	Para qué sirve
Operativo	TPS / SPT (procesamiento de transacciones)	Registrar el día a día: nóminas, asientos, matrículas.
Táctico	MIS / SIG (información gerencial)	Informes periódicos resumidos para mandos intermedios.
Táctico-estratégico	DSS / SSD (apoyo a la decisión)	Modelos y simulaciones para decisiones no estructuradas.
Estratégico	EIS / SIE (información para ejecutivos)	Cuadros de mando con indicadores clave.
Transversal	ERP, CRM, SCM, KMS	Recursos empresariales, relación con clientes, cadena de suministro, gestión del conocimiento.

Cómo se organiza por dentro: de lo centralizado a las n capas

Los mismos elementos se pueden montar de formas muy distintas, y cada una tiene su precio. Es la historia de la informática de gestión contada en cuatro pasos:

• Centralizado: un ordenador grande hace todo el trabajo y los puestos son terminales «tontos» que solo pintan la pantalla. Fácil de administrar y de asegurar; si cae, cae todo, y no escala más allá de lo que dé la máquina.
• Distribuido: el proceso se reparte entre varias máquinas conectadas. Escala y tolera fallos, pero la complejidad se dispara: hay que coordinar, sincronizar y aceptar que la red falla.
• Cliente-servidor: el caso particular más extendido. El cliente pide, el servidor atiende, y los papeles están fijados. Frente a él, el modelo entre pares (P2P), donde cada nodo es cliente y servidor a la vez.
• Por capas: la aplicación se corta en niveles con responsabilidades separadas. La división canónica son tres capas —presentación (lo que ve el usuario), lógica de negocio (las reglas) y persistencia (los datos)—, y su virtud es que se puede cambiar una sin tocar las otras. Cuando se separan más responsabilidades se habla de n capas.

⚠ No confundir capas con niveles: las capas son una división lógica del código y pueden convivir en la misma máquina; los niveles son la división física en máquinas distintas. Una aplicación de tres capas puede correr en un solo servidor.

Lo que se le exige a un sistema de información

Además de que la información sea de calidad, al sistema que la maneja se le piden unas propiedades que conviene tener separadas de las anteriores, porque el tribunal las mezcla:

Propiedad	Qué significa
Fiabilidad	Que haga lo que promete sin fallar, durante el tiempo previsto.
Disponibilidad	Que esté en marcha cuando se le necesita. Se mide en porcentaje de tiempo: un 99,9 % anual deja casi nueve horas de caída al año; un 99,99 %, menos de una.
Escalabilidad	Que aguante más carga sin rehacerlo. Vertical es poner una máquina mayor; horizontal, poner más máquinas.
Mantenibilidad	Que se pueda corregir y evolucionar sin que cada cambio rompa tres cosas.
Interoperabilidad	Que se entienda con otros sistemas. En la Administración esto no es una virtud opcional: lo impone el Esquema Nacional de Interoperabilidad, que se estudia en el bloque I.
Usabilidad y accesibilidad	Que se pueda usar, y que se pueda usar por cualquiera. También es obligación legal en el sector público.
Seguridad	Las cinco dimensiones del ENS: confidencialidad, integridad, disponibilidad, autenticidad y trazabilidad.

5. Arquitectura de ordenadores

5.1. El modelo de von Neumann y el modelo Harvard

La arquitectura de von Neumann, descrita en 1945 en el borrador del informe sobre el EDVAC, es el esqueleto de casi todo ordenador de propósito general. Sus dos ideas fundacionales son el programa almacenado —las instrucciones viven en la misma memoria que los datos, así que se pueden cargar y cambiar sin recablear la máquina— y la ejecución secuencial de esas instrucciones. Consta de cinco unidades funcionales:

1. Unidad de memoria principal, que guarda instrucciones y datos indistintamente.
2. Unidad aritmético-lógica (ALU), que opera.
3. Unidad de control (UC), que dirige.
4. Unidad de entrada.
5. Unidad de salida.

La ALU y la UC forman juntas la unidad central de proceso o CPU. Que la ALU es una parte de la CPU fue, tal cual, una pregunta del examen de 2023.

Su punto débil tiene nombre propio: el cuello de botella de von Neumann. Como instrucciones y datos comparten el mismo bus hacia la memoria, la CPU no puede traer una instrucción y un dato a la vez, y acaba esperando a la memoria, que es mucho más lenta que ella. Toda la jerarquía de cachés existe para disimular este problema.

La arquitectura Harvard ataca ese cuello de botella de la forma más directa: separa físicamente la memoria de instrucciones de la de datos, con buses independientes, de modo que se puede leer una instrucción y un dato simultáneamente. El examen de 2019 preguntó justamente esto y la respuesta correcta fue que tiene dos espacios de memoria separados, uno para datos y otro para instrucciones. Es la arquitectura típica de los microcontroladores y los procesadores de señal.

En la práctica, los procesadores modernos usan una Harvard modificada: por fuera son von Neumann —una sola memoria principal—, pero el primer nivel de caché está partido en caché de instrucciones (L1i) y caché de datos (L1d), obteniendo la ventaja de Harvard donde de verdad importa.

5.2. La CPU por dentro y el ciclo de instrucción

Dentro del procesador conviven:

• La unidad de control (UC): interpreta cada instrucción y genera las señales que hacen que el resto obedezca. Es el director de orquesta.
• La unidad aritmético-lógica (ALU): hace sumas, restas, comparaciones y operaciones lógicas (AND, OR, NOT, XOR) y desplazamientos.
• La FPU o unidad de coma flotante, especializada en números reales.
• Los registros: memoria diminuta y rapidísima dentro del propio chip. Los que hay que saber nombrar:
  • Contador de programa (PC o CP): guarda la dirección de la siguiente instrucción.
  • Registro de instrucción (IR o RI): contiene la instrucción que se está ejecutando.
  • Registro de dirección de memoria (MAR) y registro de datos de memoria (MDR o MBR): la ventanilla por la que la CPU habla con la memoria.
  • Acumulador y registros de propósito general, donde se opera.
  • Puntero de pila (SP) y registro de estado o palabra de estado (flags: cero, acarreo, signo, desbordamiento).
• El reloj, que marca el compás. Su frecuencia se mide en hercios (hoy, gigahercios) y define la duración del ciclo.

El ciclo de instrucción es la secuencia que la CPU repite indefinidamente:

1. Búsqueda (fetch): se lee de memoria la instrucción apuntada por el PC y se lleva al IR; el PC se incrementa.
2. Decodificación (decode): la UC interpreta el código de operación y averigua qué operandos hacen falta.
3. Ejecución (execute): la ALU realiza la operación.
4. Escritura (write-back): se guarda el resultado en un registro o en memoria.

Los buses

El bus es el conjunto de líneas que interconecta los componentes. El bus del sistema se descompone funcionalmente en tres:

• Bus de datos: transporta la información. Su anchura (número de líneas) determina cuántos bits se mueven de golpe.
• Bus de direcciones: transporta la posición de memoria a la que se accede. Su anchura fija la memoria máxima direccionable: con n líneas se llega a 2ⁿ posiciones. Esta es la razón por la que un sistema de 32 bits no pasa de 4 GiB.
• Bus de control: lleva las señales de gobierno (lectura, escritura, petición de interrupción, reloj).

El tribunal preguntó en 2026 —en los dos modelos del examen— cuál es la función principal del bus del sistema, y la respuesta es exactamente esa: transferir datos, direcciones y señales de control entre la CPU, la memoria y los periféricos. Los distractores que ofrecía (ejecutar instrucciones, suministrar energía, almacenar permanentemente) describen la CPU, la fuente de alimentación y el disco.

5.3. La jerarquía de memoria y la caché

No existe una memoria que sea a la vez rápida, grande y barata, así que se apilan varias formando una jerarquía: cuanto más arriba, más rápida, más cara y más pequeña.

Nivel	Tecnología	Capacidad típica	Velocidad
Registros	Biestables en el núcleo	Bytes	Inmediata (1 ciclo)
Caché L1	SRAM, dentro del núcleo	Decenas de KiB	Pocos ciclos
Caché L2	SRAM, por núcleo	Cientos de KiB / pocos MiB	Algo más lenta
Caché L3	SRAM, compartida entre núcleos	Varios MiB	Más lenta que L2
Memoria principal	DRAM	GiB	Decenas/cientos de ciclos
Almacenamiento secundario	SSD, disco duro	TB	Órdenes de magnitud más lenta
Almacenamiento terciario	Cinta, óptico	Muy grande	Acceso secuencial, para archivo

La pregunta de 2026, en los dos modelos, fue qué nivel de caché está integrado físicamente dentro del núcleo del procesador, es el más rápido y tiene la menor capacidad. La respuesta es la caché L1, y la regla general que resuelve cualquier variante es: a mayor número de nivel, mayor capacidad, mayor lentitud y más lejos del núcleo.

La caché funciona gracias al principio de localidad de referencia, que tiene dos caras: la localidad temporal (lo que se acaba de usar probablemente se vuelva a usar enseguida) y la localidad espacial (si se usa una posición, es probable que se usen las vecinas; por eso no se trae un byte, sino una línea de caché entera). Cuando el dato buscado está en caché hay acierto (hit); si no, hay fallo (miss) y toca ir al nivel inferior. La proporción de aciertos es la tasa de aciertos, y de ella depende casi todo el rendimiento real.

Sobre la correspondencia (cómo se decide dónde va cada bloque) hay tres esquemas: directa (cada bloque solo puede ir a una línea concreta; barata pero con muchos conflictos), totalmente asociativa (puede ir a cualquier línea; flexible pero cara de buscar) y asociativa por conjuntos (compromiso: puede ir a cualquier línea dentro de un conjunto; es la que se usa). Y sobre la escritura, dos políticas: escritura directa (write-through: se escribe a la vez en caché y en memoria, más seguro y más lento) y posescritura (write-back: se escribe solo en caché y se vuelca al desalojar, más rápido).

Conviene además separar dos parejas de conceptos:

• RAM (memoria de acceso aleatorio, de lectura y escritura, volátil) frente a ROM (de solo lectura, no volátil). Dentro de la RAM, la SRAM es rápida y cara y no necesita refresco (se usa en cachés), mientras que la DRAM es densa y barata pero necesita refrescarse continuamente (es la memoria principal).
• Memoria volátil (pierde el contenido al cortar la corriente) frente a no volátil (lo conserva: ROM, memoria flash, disco).

5.4. CISC, RISC y la arquitectura ARM

El juego de instrucciones (ISA) es el contrato entre el hardware y el software. Hay dos filosofías:

	CISC	RISC
Instrucciones	Muchas y complejas	Pocas y simples
Formato	Longitud variable	Longitud fija
Duración	Varios ciclos, variable	Tendente a un ciclo
Acceso a memoria	Casi cualquier instrucción	Solo carga y almacenamiento (load/store)
Registros	Pocos	Muchos
Complejidad	En el hardware (microprogramación)	En el compilador
Ejemplos	x86 / x86-64	ARM, RISC-V, MIPS, SPARC, POWER

La pregunta que ya ha caído —examen de 2019— es qué es la arquitectura ARM, y la respuesta oficial fue: una arquitectura avanzada para microprocesadores RISC. Las siglas responden a Advanced RISC Machines. Su virtud es la eficiencia energética, lo que la ha hecho dominante en móviles y tabletas y la ha llevado también a portátiles y servidores. Hoy la frontera está difuminada: los x86 modernos son CISC por fuera pero descomponen internamente las instrucciones en microoperaciones de estilo RISC.

5.5. Segmentación, paralelismo y clasificación de Flynn

A la técnica de solapar las etapas de varias instrucciones se la llama segmentación de cauce —pipeline en inglés—: mientras una instrucción se ejecuta, la siguiente ya se está decodificando y la tercera se está trayendo de memoria. No acelera ninguna instrucción por separado; lo que multiplica es el número de instrucciones terminadas por unidad de tiempo.

Para ir más rápido sin subir la frecuencia se recurre al paralelismo:

• Segmentación (pipelining): se divide el ciclo en etapas y se solapan instrucciones, como una cadena de montaje. No acelera una instrucción aislada, pero multiplica el caudal. Sus enemigos son los riesgos (hazards): estructurales, de datos y de control; estos últimos se combaten con predicción de saltos.
• Superescalar: varias unidades funcionales que lanzan más de una instrucción por ciclo.
• Ejecución fuera de orden y especulativa: reordenar y adelantar trabajo cuyo resultado quizá se descarte.
• Multihilo simultáneo (SMT), comercialmente Hyper-Threading: un núcleo físico se presenta como dos lógicos y aprovecha los huecos de uno con el trabajo del otro.
• Multinúcleo: varios núcleos completos en el mismo encapsulado. Es la vía principal desde que la frecuencia dejó de poder subir por el consumo y el calor.

La taxonomía de Flynn (1966) clasifica las arquitecturas según cuántos flujos de instrucciones y de datos manejan, y es materia clásica de examen:

Sigla	Significado	Ejemplo
SISD	Un flujo de instrucciones, uno de datos	El monoprocesador clásico de von Neumann
SIMD	Una instrucción, muchos datos	Instrucciones vectoriales, GPU
MISD	Muchas instrucciones, un dato	Rarísima; sistemas tolerantes a fallos
MIMD	Muchas instrucciones, muchos datos	Multinúcleo, clústeres

5.6. Cómo se mide el rendimiento

• Frecuencia de reloj (GHz): ciclos por segundo. Por sí sola no dice casi nada: no se pueden comparar arquitecturas distintas por los gigahercios.
• CPI (ciclos por instrucción) e IPC (instrucciones por ciclo), que es su inverso.
• MIPS: millones de instrucciones por segundo. Depende del juego de instrucciones, así que compara mal.
• FLOPS: operaciones en coma flotante por segundo. El tribunal lo preguntó en 2023 con esas palabras. Es la medida estándar en cálculo científico y la que ordena la lista TOP500 de supercomputadores, hoy en el terreno de los petaFLOPS y exaFLOPS.
• Bancos de pruebas (benchmarks) como SPEC, que miden con cargas reales.

Dos leyes que conviene citar bien: la ley de Moore (1965) es una observación empírica según la cual el número de transistores de un circuito integrado se duplica aproximadamente cada dos años —no habla de velocidad, sino de transistores—; y la ley de Amdahl pone el techo al paralelismo: la mejora total está limitada por la fracción del programa que no se puede paralelizar. Si el 10 % de un programa es estrictamente secuencial, por muchos procesadores que se añadan no se irá más de diez veces más rápido.

5.7. Entrada/salida: interrupciones y DMA

Hay tres formas de que la CPU se entienda con los periféricos:

• E/S programada o consulta (polling): la CPU pregunta repetidamente al dispositivo si está listo. Simple y muy derrochador.
• E/S por interrupciones: el dispositivo avisa a la CPU cuando está listo mediante una señal; la CPU interrumpe lo que hacía, salva su estado, ejecuta la rutina de servicio de interrupción y vuelve. Mucho más eficiente. Las interrupciones pueden ser hardware (externas, del dispositivo) o software (excepciones y llamadas al sistema), y tienen prioridades y máscara.
• Acceso directo a memoria (DMA): un controlador específico mueve los bloques de datos entre el periférico y la memoria sin pasar por la CPU, que solo interviene al principio y al final. Es lo que permite copiar un fichero grande sin bloquear el procesador.

6. Componentes internos del equipo microinformático

La placa base

La placa base (motherboard) es el circuito impreso que sostiene e interconecta todo. Sus factores de forma normalizan medidas y anclajes:

Formato	Medidas	Uso
E-ATX	305 × 330 mm	Estaciones de trabajo y servidores
ATX	305 × 244 mm	El estándar de sobremesa
microATX	244 × 244 mm	Equipos compactos de oficina
Mini-ITX	170 × 170 mm	Equipos muy pequeños

Sobre ella van el zócalo (socket) del procesador —de tipo LGA si los contactos son pines en la placa, PGA si los pines están en el chip, o BGA si va soldado— y el chipset, el conjunto de circuitos que gobierna la comunicación entre CPU, memoria y periféricos. Históricamente el chipset se dividía en puente norte (rápido: memoria y gráficos) y puente sur (lento: almacenamiento y puertos); en los procesadores actuales el puente norte se ha integrado dentro de la propia CPU y en la placa queda un único chip (el PCH en la terminología de Intel).

La memoria principal

La RAM del equipo es DRAM síncrona de doble tasa de transferencia, la familia DDR SDRAM, que transmite datos en los dos flancos del reloj (de ahí el double data rate). Cada generación —DDR3, DDR4, DDR5— dobla el ancho de banda teórico, baja la tensión y no es compatible con las demás: la muesca del módulo está en distinto sitio precisamente para impedir montarlo en una placa que no le corresponde.

Los módulos se llaman DIMM en sobremesa y SO-DIMM, más cortos, en portátiles. Conviene saber que DDR3 usa DIMM de 240 contactos y que DDR4 y DDR5 usan 288, aunque con muescas distintas. Las placas ofrecen además doble canal (o cuádruple), que ensancha el bus si se instalan los módulos por parejas en los zócalos del mismo color. La memoria ECC añade bits de corrección de errores basados en Hamming: corrige un bit erróneo al vuelo y detecta dos, y es obligada en servidores.

Firmware: de la BIOS a UEFI

Al encender, el equipo ejecuta el firmware grabado en la placa. La BIOS (Basic Input/Output System) clásica lanza el POST (Power-On Self-Test), que comprueba el hardware esencial y avisa de los fallos con pitidos, y a continuación cede el control al sector de arranque del disco. Su configuración se guardaba en una pequeña memoria CMOS alimentada por una pila de botón, razón por la que un equipo viejo pierde la hora cuando esa pila se agota.

UEFI (Unified Extensible Firmware Interface) la ha sustituido. Sus ventajas sobre la BIOS heredada, que es lo que se pregunta:

• Admite el esquema de particiones GPT, y con él discos de más de 2 TB y más de cuatro particiones primarias, frente al viejo MBR.
• Arranque más rápido y funcionamiento en modo 32/64 bits, no en modo real de 16 bits.
• Interfaz gráfica manejable con ratón y entorno prearranque con red.
• Arranque seguro (Secure Boot), que verifica la firma digital de los componentes de arranque e impide que se cargue un gestor manipulado.

Buses de expansión y almacenamiento interno

La sucesión histórica de buses de expansión va de ISA a PCI y AGP hasta llegar a PCI Express (PCIe), que es un bus serie punto a punto organizado en líneas (lanes): las ranuras se denominan x1, x4, x8 y x16 según cuántas usan. Cada generación dobla la velocidad por línea:

Generación	Velocidad por línea
PCIe 1.0	2,5 GT/s
PCIe 2.0	5 GT/s
PCIe 3.0	8 GT/s
PCIe 4.0	16 GT/s
PCIe 5.0	32 GT/s
PCIe 6.0	64 GT/s

Para el almacenamiento interno, SATA (Serial ATA) sustituyó al viejo PATA/IDE paralelo; su revisión 3 alcanza 6 Gbit/s. El conector M.2 es un formato físico de ranura que admite unidades que hablan SATA o, mucho más rápido, NVMe sobre PCIe: NVMe es un protocolo diseñado desde cero para memoria flash, con colas profundas y paralelismo masivo, mientras que SATA arrastra un protocolo pensado para discos giratorios. De ahí el salto de rendimiento.

Alimentación y refrigeración

La fuente de alimentación convierte la corriente alterna de la red en las tensiones continuas que consumen los componentes (+3,3 V, +5 V y +12 V), y se conecta a la placa por un conector principal de 24 pines más uno específico para el procesador (EPS, de 4 u 8 pines). Su potencia se expresa en vatios y su eficiencia se certifica con el sello 80 PLUS en sus distintos niveles (Bronze, Silver, Gold, Platinum, Titanium): una fuente más eficiente desperdicia menos energía en forma de calor.

La refrigeración puede ser pasiva (disipador), activa por aire (disipador y ventilador, con pasta térmica entre chip y disipador) o líquida. La magnitud que la dimensiona es el TDP (Thermal Design Power), que expresa en vatios el calor que el sistema de refrigeración debe ser capaz de evacuar. Cuando la temperatura se dispara, el procesador aplica throttling: baja su frecuencia para no destruirse.

Tarjetas y puertos

La tarjeta gráfica integra una GPU, un procesador con miles de núcleos sencillos optimizado para el paralelismo de datos (SIMD puro), y su propia memoria de vídeo. Su naturaleza masivamente paralela la ha convertido, más allá del gráfico, en el motor del aprendizaje automático. Muchos equipos de oficina se conforman con la gráfica integrada en la propia CPU, que comparte la memoria del sistema.

De los puertos externos, los datos que más se preguntan:

Puerto	Velocidad
USB 2.0 (High Speed)	480 Mbit/s
USB 3.2 Gen 1	5 Gbit/s
USB 3.2 Gen 2	10 Gbit/s
USB 3.2 Gen 2×2	20 Gbit/s
USB4	Hasta 40 Gbit/s
HDMI 2.1	48 Gbit/s

Junto a ellos, DisplayPort para vídeo, RJ-45 para la red cableada y el conector USB-C, que es un formato físico reversible y no una velocidad: por un mismo USB-C pueden ir USB 2.0, USB4, DisplayPort o alimentación.

Almacenamiento y energía: dos términos que caen

Dos rótulos que el tribunal usa con su nombre largo. Las unidades de estado sólido (SSD) guardan los datos en memoria flash no volátil y carecen de partes móviles: ni platos que giren ni cabezales que se desplacen, de ahí que no tengan tiempo de búsqueda. Y el sistema de alimentación ininterrumpida (SAI, o UPS en inglés) mantiene el equipo encendido durante un corte el tiempo justo para guardar y apagar con orden, además de filtrar los picos y las caídas de tensión de la red eléctrica.

El factor de forma

El factor de forma es la norma que fija las medidas de la placa base, dónde van sus tornillos y cómo se conecta la alimentación. Es lo que garantiza que una placa de un fabricante entre en la caja de otro, y lo que decide cuántas ranuras de expansión caben.

Factor de forma	Medidas	Para qué
ATX	305 × 244 mm	El estándar de sobremesa desde 1995. Hasta siete ranuras de expansión.
Micro-ATX	244 × 244 mm	El más común en equipos de oficina. Cuatro ranuras.
Mini-ITX	170 × 170 mm	Equipos compactos y cartelería digital. Una sola ranura.

Un detalle que se pregunta: el conector de alimentación principal del ATX moderno es de 24 contactos (el ATX original tenía 20, y por eso muchas fuentes traen un adaptador de 20+4), más un conector aparte de 4 u 8 contactos que alimenta al procesador.

7. Cuadros de cifras para memorizar

Concepto	Dato
Nibble	4 bits = 1 dígito hexadecimal
Byte	8 bits = 256 combinaciones
KiB / MiB / GiB	210 / 220 / 230 bytes
Rango de complemento a dos con n bits	de −2n−1 a 2n−1−1
Byte con signo (complemento a dos)	de −128 a +127
IEEE 754 simple precisión	32 bits: 1 + 8 + 23, sesgo 127
IEEE 754 doble precisión	64 bits: 1 + 11 + 52, sesgo 1.023
ASCII	7 bits, 128 caracteres. 'A' = 65, 'a' = 97, '0' = 48
Unicode	U+0000 a U+10FFFF: 1.114.112 puntos en 17 planos
UTF-8	De 1 a 4 bytes; compatible con ASCII
Von Neumann	5 unidades; memoria única para datos e instrucciones
Harvard	Memorias y buses separados para datos e instrucciones
Caché L1	La más rápida, la más pequeña, dentro del núcleo
ARM	Arquitectura avanzada para microprocesadores RISC
FLOPS	Operaciones en coma flotante por segundo
Bus de direcciones de n líneas	Direcciona 2n posiciones
Placa ATX	305 × 244 mm
SATA revisión 3	6 Gbit/s
Conector principal de la fuente ATX	24 pines
Muestreo del CD de audio	44,1 kHz y 16 bits
Color verdadero	24 bits: 16,7 millones de colores

8. Lo que ya ha preguntado el tribunal

Estas son preguntas reales de exámenes oficiales del INAP que se responden con este tema. Si al leerlas dudas, vuelve al apartado que se indica:

• «La ALU es una parte de…» → la CPU (2023). Apartado 5.1.
• «La arquitectura de ordenadores Harvard…» → tiene dos espacios de memoria separados, uno para datos y otro para instrucciones (reserva de 2019). Apartado 5.1.
• «¿Qué es la arquitectura ARM?» → una arquitectura avanzada para microprocesadores RISC (2019). Apartado 5.4.
• «¿Qué nivel de caché está integrado dentro del núcleo, es el más rápido y el de menor capacidad?» → L1 (2026, modelos A y B). Apartado 5.3.
• «¿Cuál es la función principal del bus del sistema?» → transferir datos, direcciones y señales de control entre la CPU, la memoria y los periféricos (2026, modelos A y B). Apartado 5.2.
• «La unidad de medida FLOPS indica…» → el número de operaciones en coma flotante por segundo (2023, promoción interna). Apartado 5.6.
• «¿Cómo se denomina a la agrupación de 4 bits?» → nibble (2023, promoción interna). Apartado 1.
• «Según el IEEE 754-2008, un número en coma flotante de doble precisión es…» → una aproximación de 64 bits de un número real (2024, promoción interna). Apartado 2.3.
• «¿Cuál corresponde al número 450 en base decimal?» → 111000010 en binario (reserva de 2024, promoción interna). Apartado 2.1.
• «Indique cuál de las siguientes palabras es además un número hexadecimal válido» → ACCEDA (2024). Apartado 2.1.
• «¿Cuál es una tecnología de almacenamiento en disco mediante bus serie?» → SATA (2023). Apartados 3 y 6.
• «Señale la respuesta INCORRECTA sobre el kernel de un sistema operativo» → la falsa era «es el núcleo del procesador» (2023). Cuidado con esta trampa de vocabulario: núcleo significa una cosa en el procesador y otra en el sistema operativo. Apartado 5.5.

Cómo pregunta este tribunal. Fíjate en el patrón: casi nunca pide una definición de memoria suelta, sino que cita la norma por su número (IEEE 754-2008, ISO/IEC, ANSI/TIA 942-B) y pregunta un dato exacto de ella, o bien da cuatro afirmaciones muy parecidas de las que solo una encaja. Y usa mucho el enunciado en negativo —«señale la INCORRECTA», «NO es»—, así que conviene leer dos veces antes de responder. Recuerda además que cada error resta un tercio de un acierto: si puedes descartar dos opciones, responde; si no descartas ninguna, dejarla en blanco no penaliza.