Hardware I - Datos e información en el ordenador

Transcripción

1 Hardware I - 1. El tratamiento de la información. Datos e información. Conviene, en primer lugar, diferenciar el significado de los términos datos e información. La información es un concepto muy amplio, que engloba todas las posibles formas del conocimiento humano. Todos los fenómenos que percibimos, ya sea con nuestros sentidos o mediante instrumentos, pueden contener información. Dicha información sólo será inteligible para aquellas personas que conozcan su significado, es decir, para aquellas personas que pueden asociar el significante y su contenido. Los datos, en cambio, son fragmentos de información codificada, lista para ser interpretada y procesada, ya sea por una máquina o por un ser humano, es decir, no son más que una forma de representar la información. La ventaja del uso de ordenadores estriba en que son capaces de procesar gigantescas cantidades de datos en muy poco tiempo. DATOS Proceso INFORMACIÓN Los datos, como tales, carecen de significado, y solo lo alcanzan cuando son interpretados; una vez que los datos han sido procesados y se muestra su resultado de modo inteligible, pasan a formar parte del flujo de información. Los ordenadores pueden almacenar y manipular datos, pero no pueden interpretarlos. La palabra informática es de origen francés. Apareció en el año 1962 a partir de la unión de dos términos: información y automática. El concepto de informática se puede definir como el tratamiento automático de la información por medio de ordenadores. En los países de habla inglesa no se utiliza la palabra informática sino el término Computer Science, cuya traducción es Ciencia de las computadoras. Página 1 de 12

2 El tratamiento automático de la información, también llamado procesamiento de datos, se puede dividir entres fases: Fase de entrada. Los datos son introducidos en el ordenador por el usuario. Generalmente para esta fase se utiliza el teclado del ordenador, aunque pueden utilizarse otros elementos de entrada. Fase de proceso. Una vez que los datos se han introducido en el ordenador éste comienza su tratamiento y realiza los cálculos y las operaciones necesarias para obtener los resultados. Estas operaciones y cálculos que se ejecutan están establecidas en los programas. Un programa es un conjunto de órdenes que indican al ordenador qué acciones hay que realizar sobre los datos para obtener los resultados que desea el usuario. Fase de salida. Una vez procesados los datos, hay que mostrar los resultados al usuario. Los datos pueden obtenerse en papel, por medio de una impresora, o simplemente ser mostrados en la pantalla del ordenador para que el usuario los pueda consultar. En los sistemas informáticos existen dos componentes claramente diferenciables, la parte física o hardware y la parte lógica o software. El hardware está formado por los elementos físicos con los que se construye el ordenador. El software es el conjunto de programas que nos permiten controlar el funcionamiento del ordenador Ambas partes son imprescindibles para que el ordenador pueda funcionar. Página 2 de 12

3 2. Codificación binaria Para que los ordenadores puedan manipular datos, deben recibirlos codificados. Aunque pueden utilizarse códigos muy diversos, todos los códigos empleados en computación tienen una característica común: sólo utilizan dos signos, los dígitos 0 y 1. La razón de utilizar sólo dos dígitos se debe a que todos los dispositivos de un ordenador (el procesador, la memoria, etc.) están construidos con circuitos electrónicos basados en transistores, que sólo utilizan dos estados: tensión alta o tensión baja, circuito abierto o circuito cerrado, pasa corriente o no pasa corriente, etc. Asociamos esos estados con los dígitos 1 y 0 y eso nos permite codificar la información. La codificación binaria está basada en el sistema de numeración binario, que utiliza los dígitos 0 y 1 para representar cualquier número. 3. Sistemas de numeración: decimal, binario, octal y hexadecimal. Los sistemas de numeración son las distintas formas de representar la información numérica mediante un conjunto de símbolos y reglas; en ellos la regla principal es que un mismo símbolo tiene distinto valor según la posición que ocupe. El sistema habitual de numeración para las personas es el Decimal (base 10) y corresponde a los distintos dedos de la mano, mientras que el método habitualmente por los sistemas electrónicos digitales es el Binario (base 2) y corresponde a los dos estados posibles de la corriente eléctrica (apagado / encendido). Además del Binario, otros sistemas como el Octal (base 8) y el Hexadecimal (base 16) también se utilizan en informática. Mientras que en el sistema de numeración decimal se usan diez dígitos (del 0 al 9), en el sistema de numeración binario se usan sólo dos dígitos (el 0 y el 1), en el octal se usan ocho dígitos (del 0 al 7) y en el hexadecimal se utilizan 16 dígitos adoptándose la convención de usar las seis primeras letras del alfabeto latino para suplir los dígitos que faltan, es decir, se utilizan los siguientes {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F} donde A=10, B=11, F=15 Página 3 de 12

4 4. Conversión de decimal a binario y viceversa En cualquier sistema de numeración posicional, el valor de los dígitos depende del lugar en el que se encuentren. En el sistema decimal, por ejemplo, el dígito 7 puede valer 7 si está en la posición de las unidades, pero vale 70 si está en la posición de las decenas, y 700 si está en la posición de las centenas. Es decir, cada vez que nos movemos una posición hacia la izquierda el dígito vale 10 veces más, y cada vez que nos movemos una posición hacia la derecha, vale 10 veces menos. En el sistema binario es similar, excepto que cada vez que un dígito binario (bit) se desplaza una posición hacia la izquierda vale el doble (2 veces más), y cada vez que se mueve hacia la derecha, vale la mitad (2 veces menos). El bit más significativo es el del extremo izquierdo y el menos significativo el del extremo derecho de forma análoga al sistema decimal. Así para pasar un número decimal a binario realizamos sucesivas divisiones entre 2, tomando como bit de mayor peso el último cociente seguido de los restos obtenidos en orden ascendente. Si lo que necesitamos es pasar un número binario a decimal realizamos sumas sucesivas de potencias de 2, siendo 2 0 la primera potencia del lado derecho. Por ejemplo 25 (10 = (2 Página 4 de 12

5 4. Conversiones a octal y a hexadecimal. La conversión de un número octal o hexadecimal a decimal, y viceversa, se realiza del mismo modo que la de los números binarios que hemos visto anteriormente, pero como es lógico se emplea como base el número 8 y el número 16 respectivamente en vez del 2. Observa los siguientes ejemplos: Para pasar de binario a octal y viceversa debemos tener en cuenta que cada número octal equivale a tres dígitos en el sistema binario, por tanto deberemos contraer grupos de tres dígitos binarios a su correspondiente dígito octal o expandir cada dígito octal a tres dígitos binarios. Por ejemplo: Si ahora tenemos en cuenta que cada número hexadecimal se corresponde con grupos de dos dígitos binarios, bastará proceder como en el caso anterior para pasar de hexadecimal a binario y viceversa. Por ejemplo: Página 5 de 12

6 Crea una carpeta llamada HARDWARE dentro de la carpeta soluciones de la 1ª Evaluación y a continuación realiza los siguientes ejercicios. Para ello abre el OO-Writer y contesta a las siguientes preguntas (puedes ayudarte para los cálculos de la calculadora de Windows). Al finalizar, guarda el archivo con el nombre Binario_tu nombre en la carpeta HARDWARE creada anteriormente. 1. Contesta: a) Dados los números binarios: y Cuál es mayor? Explica la respuesta. b) Pasa a sistema de numeración binario los números 126 y 192 que se encuentran en sistema decimal. c) Pasa a base hexadecimal los siguientes números en base diez: 210, 50, 125 y 16. d) Pasa a base octal los números decimales 230 y 111. e) A que número decimal correspondes los números 207 (8 y 5FA (16? f) A qué número binario corresponde el número octal 123? Y el 652? g) De los números y E7 cuál es mayor? h) Convertir a binario los siguientes números en base hexadecimal: 43F9, D7 y AB713 i) Es el sistema Braille un sistema de comunicación? Averigua en qué consiste y quine lo diseñó. Página 6 de 12

7 5. Medidas de la información En informática, como ya se indicó anteriormente, la unidad más pequeña de información en un ordenador se corresponde con un dígito binario, a este dígito se le denomina bit y como sabemos puede representar uno de estos dos valores, 0 ó 1. Es decir, podemos imaginar un bit como una bombilla que puede tener dos estados: Apagada (el 0) o encendida (el 1) Como sólo podemos representar 2 valores, para codificar más información necesitamos más bit. Para poder representar las letras del alfabeto (mayúsculas y minúsculas), los números y el resto de símbolos tipográficos necesitamos, al menos, ocho bits. Un conjunto de 8 bits (octeto) se denomina Byte (B) y con ellos podemos transmitir un máximo de 256 mensajes (suficientes para representar todos las letras y símbolos antes mencionados). Tanto el bit como el byte son unidades de medida muy pequeñas, por lo que se necesitan algunos múltiplos del byte. Así, hablamos de Kilobyte, Megabyte, Gigabyte, etc. A continuación se muestra la relación entre las distintas magnitudes: 1 Kilobyte (KB) = 1024 bytes = 8192 bit 1 Megabyte (MB) = 1024 Kilobytes = bit 1 Gigabyte (GB) = 1024 Megabytes 1 Terabyte (TB) = 1024 Gigabytes 1 Petabyte (PB) = 1024 Terabytes 1 Exabyte (EB) = 1024 Petabytes El motivo de que la proporción entre las distintas magnitudes sea de 1024, en lugar de 1000 que es lo habitual en el sistema decimal, se debe a que 1024 es la potencia de base 2 que más se aproxima al múltiplo 1000 (210 = 1024), equivalente al prefijo kilo. Página 7 de 12

8 Abre de nuevo el OO-Writer y contesta a las siguientes preguntas (puedes ayudarte para los cálculos de la calculadora de Windows). Al finalizar, guarda el archivo con el nombre Unidades_tu nombre en la carpeta HARDWARE. 2. Contesta: a) Cuántos bytes se almacenan en un pendrive de 4GB? b) Cuántos bytes son 3 Megabytes? c) Cuantos bytes se pueden almacenar en un CD de 700MB? d) Cuántas KB/s bajas con una línea ADSL de 6 Mb? e) Cuántos Gb podrías bajarte al minuto con la línea ADSL anterior? 3. Contesta: a) Investiga con la ayuda de Internet la capacidad de un disquete de 3½. b) Cuántos disquetes puedes grabar en un DVD? c) Y en un CD de 700 MB? d) A cuántos CD equivale un DVD? e) Y un pendrive de 8 GB? f) Si te compras un disco duro portátil (USB) de 1 TB, cuántos DVD teóricamente podrías volcar en él? Página 8 de 12

9 6. El código ASCII Como ya se ha indicado, el ordenador necesita tener los datos e instrucciones codificados en forma binaria, es decir, convertidos en 0 y 1; por tanto, todos los caracteres (letras, números y otros caracteres especiales del teclado) deben estar codificados mediante un código binario unívoco. Cuando leemos un texto se puede apreciar que está compuesto por párrafos, que a su vez se dividen en frases, y éstas se dividen en palabras que se dividen en letras. Sin embargo, también se puede observar que las letras pueden ser mayúsculas o minúsculas, y que además de las letras se utilizan espacios en blanco, signos de puntuación, etc. Se plantea un problema: Cómo se pueden representar todos estos símbolos en el ordenador si sólo emplea ceros y unos? La solución a este problema es la codificación. Ya hemos mencionado que el ordenador sólo utiliza el sistema binario. Con un solo bit sólo se pueden representar dos estados, el estado 1 o encendido o el estado 0 o apagado. Sin embargo, si juntamos dos bits ya podemos representar 4 estados como: 00, 01, 10, 11. Si utilizamos tres bits, serán 8 estados, con cuatro bits podrían ser representados 16 estados y así sucesivamente. Si nos fijamos, podremos comprobar que el número de estados posibles se corresponde con el número de bits utilizados según la siguiente fórmula: número de bits Nº de estados = 2 Si calculásemos el número de letras minúsculas, el de las mayúsculas, el de los dígitos numéricos, el de las letras acentuadas, los signos matemáticos, los signos de puntuación, los signos específicos de país y los sumamos, veremos que sale una cantidad superior a 150 símbolos. Cuántos bits serían necesarios para representar tantos símbolos? Si utilizamos 7 bits se podrían representar 2 7 = 128 estados, se queda pequeño. Si utilizamos 8 bits (1 byte) se podrían representar 2 8 = 256 estados, que permiten representar todos los símbolos. Luego, ésta es la solución, un carácter se puede representar con un byte. Página 9 de 12

10 Ahora sólo queda asignar a cada carácter una combinación de ocho ceros y unos que la represente. De esto se encargó un comité americano que creó un código estándar. Es el utilizado por todos los ordenadores personales, denominado Código ASCII (acrónimo inglés de American Standard Code for Information Interchange Código Estadounidense Estándar para el Intercambio de Información). En este sistema, a cada carácter le corresponde un número, que en el sistema decimal está comprendido entre 0 y 255 y, en el sistema hexadecimal, está comprendido entre el 00 y el FF. Cada carácter está representado, en el código ASCII, por un byte, es decir, por 8 bits. Dependiendo del valor otorgado a un carácter, su representación binaria estará constituida por un número variable de ceros y unos. Para no mezclar dígitos de varios caracteres seguidos, el ordenador agrupa los de cada carácter en grupos completos de ocho bit, por lo que, si su código binario estuviera constituido por un número menor de dígitos, lo completaría añadiendo ceros a la izquierda. Por ejemplo, al teclear el carácter C (67 en base decimal) se introducirá y almacenará en su código binario (43 en base hexadecimal) o, al teclear la barra espaciadora (32 en base decimal), lo que se introduce en el registro del teclado es el código binario (20 en base hexadecimal). Los 32 primeros caracteres del código ASCII están constituidos por los caracteres de control: Intro, Delete, etc. Los siguientes, hasta el 128, son caracteres internacionales y, por tanto, comunes para todos los países. De los restantes, algunos son caracteres especiales (flechas, símbolos matemáticos, etc.), y otros particulares de cada país, como, por ejemplo, nuestra característica ñ. Podemos observar en la siguiente tabla cada unos de los caracteres del código ASCII: Página 10 de 12

11 Para obtener los símbolos de la Tabla ASCII en el bloc de notas o en el OO- Writer bastará con pulsar la secuencia de teclas [Alt + Número] (con el teclado numérico y la tecla BloqNum activada). Abre de nuevo el OO-Writer y contesta a las siguientes preguntas (puedes ayudarte para los cálculos de la calculadora de Windows). Al finalizar, guarda el archivo con el nombre ASCII_tu nombre en la carpeta HARDWARE. 4. Cuántos números distintos podemos representar con 4 bits? Y con 8 bits? 5. Cuántos bits como mínimo necesitaremos para representar un alfabeto de 26 letras? 6. Ayudándote de la tabla ASCII anterior, codifica en binario tu primer apellido. Cada carácter colócalo en una línea con su valor decimal y binario. Página 11 de 12

12 7. Con la ayuda de nuevo de la tabla ASCII realiza las figuras de la imagen inferior (puedes crear un símbolo y después copiarlo y pegarlo) 8. Comprime los tres ficheros anteriores y que contienen las soluciones a los ejercicios propuestos llamándole al fichero comprimido Datos_tu nombre y súbelo a la Wiki. Página 12 de 12