Resumen Tema 2: Hardware

Capítulo 1: Bit

Bit es el acrónimo de Binary Bit (dígito binario). Es un dígito del sistema de numeración binario. La capacidad de almacenamiento de una memoria digital se mide en bits. Mientras que en el sistema de numeración decimal se unas 10 dígitos en el binario se utilizan solo dos, el 0 y el 1.

Unidad mínima de información utilizada en informática o en la teoría de la información. Representa dos valores cualquiera con solo asignar a uno de ellos el estado de "apagado" (0) y a otro el de encendido (1).

1.1. Combinaciones de bits.

Para representar más información en un dispositivo digital necesitaremos más número de bits.

Con dos bits podremos hacer cuatro composiciones diferentes: (0,0), (01), (1,1), (1,0).

A través de secuencias de bits se puede descodificar cualquier valor.

Un byte tiene un número de bits que no tiene que estar fijado, pero si contiene 8 bits se le denomina octeto.

1.2. Valor de posición.

El cualquier sistema de numeración el valor de los números depende de en que posición se encuentren.

En el decimal cada vez que nos movemos un paso a la izquierda el dígito vale 10 veces más, si nos movemos a la derecha 10 veces menos.

En el binario cada vez que nos movemos a la izquierda el dígito vale el doble, si nos movemos a la derecha vale la mitad.

Se pueden representar fracciones mediante una coma fija. La representación de una coma fija es similar a la notación científica de una calculadora de mano.

Para indicar el subíndice con el que se ha representado el número, en el decimal con 10 y en el binario con 2.

1.3. Bits más y menos significativos.

-Bit más significativo: el que tiene mayor peso, se representa en el extremo izquierdo.

-Bit menos significativo: tiene menor peso, se representa en el extremo derecho.

1.4. Little endian y Big endian.

Se refiere al orden que las máquinas asignan a los bytes con números reales. Independientemente de cual se utilice, los bits están ordenados de la misma manera en ambos.
-Little endian: bytes menos significativos en el extremo mas bajo de la memoria.
-Big endian: bytes menos significativos en el extremo mas alto.

1.5. Arquitectura de 4, 6, 8, 12, 32 y 64.

Los CPUs o microprocesadores se refieren al tamaño en número de bits que tiene los registros internos del procesador y la capacidad de procesamiento de la Unidad aritmético lógica. Representa la capacidad de trabajo con los datos en el número máximo de bits.

Capítulo 2: Byte.

Unidad de información básica utilizada en computación y telecomunicaciones que resulta equivalente a un conjunto ordenado de bits  también llamado octeto. No tiene un símbolo utilizado para su representación, pero en algunos países se representa con B.

2.1. Visión general.

Unidad de información digital en combinación con los prefijos del SI o los prefijos binarios.

Cantidad de datos más pequeña que un ordenador podría "morder". 

Secuencia contigua de bits en un flujo de datos serie, es la unidad de datos más pequeña con significado. Es un tipo de datos o un sinónimo en ciertos lenguajes de programación, suficientemente grande como para albergar cualquier miembro del juego de caracteres básico del entorno de ejecución .

2.2. Historia.

El término byte fue acuñado por Werner Buchholz en 1957 durante las primeras fases de diseño del IBM 7030 Stretch. Originalmente fue definido en instrucciones de 4 bits, permitiendo desde uno hasta dieciséis bits en un byte. Un tamaño fijo de byte de 8 bits se adoptó posteriormente y se promulgó como un estándar.

2.3. Visión detallada. 

El byte fue elegido para ser un submúltiplo del tamaño de palabra de un ordenador, desde cinco
a doce bits. Se integran firmemente en estándares comunes como Ethernet y HTML. Según el país se utiliza la b o B para representar el bit. Al conjunto de 8 bits se le denomina octeto.

-Múltiplos del byte.

Los prefijos utilizados para los múltiplos del byte normalmente son los mismos que los prefijos del SI, también se utilizan los prefijos binarios, pero existen diferencias entre ellos. Los prefijos del SI se basan en base 10 y los prefijos binarios en base 2.

2.4. Unidades relacionadas. 

Algunos microprocesadores pueden realizar actividades en conjuntos de 4 bits, estos conjuntos se denominan nibbles, también se le denomina semiocteto.
El conjunto de dos bits se llama crumb.
La información fraccional normalmente se mide en bits y no se utiliza en otros campos de computación e investigación.

2.5. Los periféricos.

-Entrada: introducen información al ordenador (teclado, ratón, escáner, micrófonos, mandos de videojuegos, videocámaras, tabletas, lectores de código de barras, pantallas táctiles, tablets PC, etc).
Características de un monitor:  Frecuencia Hz (nº de veces que muestra la imagen en un segundo),  resolución de pantalla en píxeles (nº  de puntos obtenidos al multiplicar filas por columnas), profundidad de color (nº de bits utilizados para dar información de color a cada píxel), compatibilidad entre tarjeta de vídeo y monitor, ...
-Salida: reciben información del ordenador (pantalla, monitor, altavoces, etc).
Uno de ellos es la impresora, que puede ser: matricial, térmica, por chorro de tinta, láser, plotter o 3D.
-Entrada/Salidad: como el modem-router, los equipos multifunción, ...

Capítulo 3: Sistema Binario.

Es un sistema de numeración en el que los números se representan utilizando solamente las cifras cero y uno (0 y 1). Es uno de los que se utilizan en las computadoras, debido a que estas trabajan internamente con dos niveles de voltaje.

3.1. Historia del sistema binario.

El matemático indio Pingala presentó la primera descripción que se conoce de un sistema de numeración binario en el siglo tercero antes de nuestra era, lo cual coincidió con su descubrimiento del concepto del número cero.

Series similares de combinaciones binarias se han utilizado en otras civilizaciones. En 1605 Francis Bacon habló de un sistema por el cual las letras del alfabeto podrían reducirse a secuencias de dígitos
binarios. El sistema binario fue documentado en su totalidad por Leibniz, en el siglo XVII, en su artículo "Explication de l'Arithmétique Binaire". En él se mencionan los símbolos binarios usados por matemáticos chinos.

En 1854, el matemático británico George Boole publicó un artículo que marcó un antes y un después, detallando un sistema de lógica que terminaría denominándose Álgebra de Boole.

-Aplicaciones.

En 1937, Claude Shannon realizó su tesis doctoral en la cual implementaba el Álgebra de Boole y aritmética binaria utilizando relés y conmutadores por primera vez en la historia. En 1937, George Stibitz, trabajando por aquel entonces en los Laboratorios Bell, construyó una computadora
basada en relés, que permitieron un programa de investigación en 1938 con Stibitz al mando.

Stibitz logró enviar comandos de manera remota a la Calculadora de Números Complejos a través de la línea telefónica mediante un teletipo. Fue la primera máquina computadora utilizada de manera remota a través de la línea de teléfono.

3.2. Representación.

Puede ser representado por solo dos dígitos. Un número binario puede representar cualquier secuencia de bits. El valor numérico representado en cada caso depende del valor asignado a cada símbolo. 

Los valores numéricos pueden representar dos voltajes diferentes; también pueden indicar polaridades magnéticas sobre un disco magnético. Un “positivo”, “sí", o “sobre el estado” no es necesariamente el equivalente al valor numérico de uno; esto depende de la nomenclatura usada.

3.3. Conversión entre binario y decimal.

-Decimal a binario.

Se divide el número del sistema decimal entre 2, cuyo resultado entero se vuelve a dividir entre 2, y así sucesivamente hasta que el dividendo sea menor que el divisor, 2. A continuación se ordenan los restos empezando desde el último al primero, simplemente se colocan en orden inverso a como aparecen en la división, se les da la vuelta. Este será el número binario que buscamos.

-Decimal (con decimales) a binario.

1º. Se transforma la parte entera a binario.

2º. Se sigue por la parte fraccionaria multiplicando cada número por 2. Si el resultado es 1 o mayor se anota como 1. Si es menos que 1 se anota como 0.

3º. Se colocan los números en orden de obtención.

4º. Algunos se transforman en dígitos periódicos.

-Binario a decimal.

1º. Por el lado derecho del número en binario, cada cifra multiplíquela por 2 elevado a la potencia consecutiva.
2º. Después de realizar cada una de las multiplicaciones, sume todas y el número resultante será el equivalente al sistema decimal.

-Binario a decimal (con parte fraccionaria binaria). 

1º. Cada número multiplíquelo por 2 elevado a la potencia consecutiva inversa.

2º. Después de realizar cada operación sume todas y el número equivalente sera el binario transformado al sistema decimal.

-Sustracción de números binarios.

El algoritmo de la resta en sistema binario es el mismo que en el sistema decimal. Pero conviene repasar la operación de restar en decimal para comprender la operación binaria, que es más sencilla. Los términos que intervienen en la resta se llaman minuendo, sustraendo y diferencia.

3.4. Operaciones con binarios.

-Producto entre números binarios.

El algoritmo del producto en binario es igual que en números decimales; aunque se lleva a cabo con más sencillez, ya que el 0 multiplicado por cualquier número da 0, y el 1 es el elemento neutro del producto.

-División de binarios.

La división en binario es similar a la decimal; la única diferencia es que a la hora de hacer las restas, dentro de la división, estas deben ser realizadas en binario.

3.5. Conversión entre sistema binario y octal.

-Sistema binario a octal.

Establecer un método directo para convertir de la base dos a la base ocho, sin tener que convertir
de binario a decimal y luego de decimal a octal.

1º. Agrupe la cantidad binaria en grupos de 3 en 3 iniciando por el lado derecho. Si al terminar de agrupar no completa 3 dígitos, entonces agregue ceros a la izquierda.
2º. Vea el valor que corresponde de acuerdo a la tabla.
3º. Cantidad correspondiente en octal se agrupa de izquierda a derecha.

-Octal a binario.

Cada dígito octal se convierte en su binario equivalente de 3 bits y se juntan en el mismo orden.

3.6. Conversión entre binario y hexadecimal.

-Binario a hexadecimal.

1º. Agrupe la cantidad binaria en grupos de 4 en 4 iniciando por el lado derecho. Si al terminar de agrupar no completa 4 dígitos, entonces agregue ceros a la izquierda.
2º. Vea el valor que corresponde de acuerdo a la tabla.
3º. Cantidad correspondiente en hexadecimal se agrupa de derecha a izquierda.

-Hexadecimal a binario.

Para pasar de Hexadecimal a binario, se remplaza el número Hexadecimal por el equivalente de 4 bits, de forma similar a como se hace de octal a binario.

Capítulo 4: ASCII.

Es un código de caracteres basado en el alfabeto latino, tal como se usa en inglés moderno por el Comité Estadounidense de Estándares, evolución de conjunto de números utilizados en telegrafía. Utiliza 7 bits para representar los caracteres pero se añade uno adicional para corregir los errores. 

Fue publicado como estándar por primera vez en 1967 y fue actualizado por última vez en 1986. En la actualidad define códigos para 32 caracteres no imprimibles.

Casi todos los sistemas informáticos actuales utilizan el código ASCII o una extensión compatible para representar textos y para el control de dispositivos que manejan texto como el teclado