Introducción a la Computación

·      Algoritmo: conjunto de pasos que definen cómo realizar una tarea.

.    Ciencias de la computación: rama de la ciencia que se enfoca en el estudio y desarrollo de todo lo relacionado a la máquina y sus procesos.

·      Programa: representación de un algoritmo compatible con la máquina.

·  Programación: proceso de desarrollo de un programa, de codificarlo en un lenguaje compatible con la máquina y de introducirlo en una máquina.

·      Software: conjunto de algoritmos y programas.

·      Hardware: es la parte tangible de la computadora.

·      Bit: digito binario (0,1). Los patrones de bits sirven para interpretar cosas. 

·      Operaciones booleanas: el 0 es false y el 1 true, la combinación de estos se manipula por medio de operaciones booleanas. (AND; OR; XOR).

·      Puerta: dispositivo que genera la salida de una operación booleana cuando se le proporcionan los valores de entrada de dicha operación.

·      Biestables (flip-flops): circuito que genera un valor de salida. Es construido con puertas que pueden almacenar un bit.

·      Flujo de bits: cadena larga de bits.

·      Sistema binario: está basado en potencias de 2.

·      Notación hexadecimal: patrón de 4 bits que tiene 16 posibles combinaciones. La notación hexadecimal va del 0-9 y de A-F, es decir de 0-F.

 

Memoria Principal

·      Celdas: unidades accesibles de la memoria principal. Cada una contiene 1 byte (8 bits). La importancia de los bits va de izquierda a derecha.

·      Dirección: “nombre” para identificar la celda.

·      Tipos de memoria:

o   RAM (Random Access Memory): se puede acceder de manera independiente al contenido de cualquier celda.

o   DRAM (Dynamic Random Access Memory): memoria RAM con circuitería de refresco adicional para restaurar repetidamente las cargas.

·      Medidas de la capacidad de la memoria:

o   Byte: 2⁸ bits= 256 combinaciones.

o   Kilobyte 2¹⁰ bytes= 1024 bytes.

o   Megabyte 2²⁰ bytes= 1,048,576 bytes.

o   Gigabyte 2³⁰ bytes.

o   Terabyte 2⁴⁰ bytes.

 

·      Almacenamiento masivo: dispositivos de almacenamiento adicionales a la memoria principal (discos magnéticos, CDs, DVDs, cinta magnética y unidades flash). Estos dispositivos pueden estar “en línea” si el dispositivo está conectado y la máquina puede acceder a ellos. O “fuera de línea” si requiere intervención humana para acceder al dispositivo. 

o   Sistemas magnéticos: 

§  Disco magnético: fino disco giratorio con recubrimiento magnético. Cuando el disco gira un cabezal recorre un círculo llamado pista. Cuando el cabezal se reposiciona, pasa a estar en un cilindro (conjunto de pistas). Cada pista se divide en sectores. La ubicación de las pistas y sectores no es permanente, se formatea graba) de forma magnética.

·      Medidas para evaluar el rendimiento del disco:

o   Tiempo de búsqueda, retardo de rotación o tiempo de latencia, tiempo de acceso y tasa de transferencia.

§  Cinta magnética: la información pasa en el recubrimiento magnético de una cinta delgada. La unidad de cinta lee, escribe y rebobina la cinta. Una desventaja es el tiempo para desplazarse en la cinta.

o   Sistemas ópticos: 

§  CD (Compact Disk): discos de 12cm de diámetro. La información se almacena creando variaciones en sus superficies reflectantes. Se graba del interior al exterior. Tienen capacidad entre 600 y 700 MB. 

§  DVD (Digital Versatile Disk): capas semitransparentes que actúan como superficies diferentes cuando se les ilumina mediante un láser. Tienen capacidad de almacenamiento de varios GB.

§  BD (Blu-Ray Disk): capacidad cinco veces superior a un DVD.

o   Unidades flash: los bits se almacenan enviando señales electrónicas al medio de almacenamiento en el que hacen que los electrones queden atrapados en pequeñas cámaras de dióxido de silicio, alterando circuitos electrónicos. Son buenos para el almacenamiento a largo plazo fuera de línea. 

§  SD Card (Secure Digital), SDHC, SDXC.

o   Almacenamiento y extracción de archivos:

§  Archivo: unidad de datos almacenada en un sistema de almacenamiento masivo.

§  Registro físico: es un bloque de datos adaptado a las características específicas de un dispositivo de almacenamiento.

§  Registro lógico: divisiones en el registro físico.  Se dividen en campos y el valor almacenado en un campo se llama clave.

§  Buffer: área de almacenamiento que se emplea para albergar datos de manera temporal.

·      Representación de valores numéricos: se usan bits para representar un número en base 2. Con notación binaria se pueden representar los números de 0 a 65535 en 16 bits. Si el número es mayor hay un overflow.

 

·      Representación de textos: el texto se representa mediante cadenas de bits en las que los patrones representan los símbolos. 

o   ASCII: patrones de 7 bits para representar mayúsculas y minúsculas del alfabeto inglés.

o   ISO: extensiones de 8 bits para soportar un grupo de lenguajes.

o   Unicode: patrones de 16 bits para representar la mayoría de los lenguajes. 

 

·      Representación de imágenes: se representan como una colección de puntos (pixeles). A esta colección se le llama mapa de bits. 

o   RGB: las imágenes a color se representan con cada pixel con una combinación de rojo, verde y azul. Cada color ocupa un byte y cada pixel 3 bytes.

 

·      Representación de sonidos: se muestrea la amplitud de la onda sonora en intervalos. La voz en 8,000 muestras por segundo y la música en 44,100. Los datos de cada muestra se representan con 16 bits (32 bits estéreo).

 

·      Compresión de datos: reducir el tamaño de los datos a manipular para almacenar o transferir los datos. 

o   Técnicas genéricas de compresión:

§  Sin pérdidas: no se pierde información en la compresión. 

o   Codificación por longitud de secuencia: sustituye las secuencias repetidas con código que indica el elemento repetido y el número de veces que se repite.

o   Codificación dependiente de la frecuencia: la longitud del patrón de bits utilizado para representar un elemento de datos es inversamente proporcional a la frecuencia con que ese elemento aparece. “Código de Hauffman”.

§  Con pérdidas: se pierde información en la compresión.

o   Codificación diferencial o relativa: almacenan las diferencias entre unidades de datos consecutivos.

o   Codificación por diccionario: se codifica el mensaje con referencias a un diccionario. 

 

·      Compresión de imágenes: 

o   GIF: se reduce a 256 el número de colores se pueden a asignar a un pixel en un byte. Hay pérdida de información. 

o   JPEG: comprime por brillo (color 24 bits, 3 bytes). 

o   TIFF: almacena la imagen junto con su información.

 

·      Compresión de audio y video: 

o   MPEG: se comprime dividiendo el video en imágenes. Se codifican algunas imágenes y se guarda la información de las variaciones de las imágenes intermedias.

o   MP3: elimina los detalles que el oído no puede percibir (enmascaramiento temporal y de frecuencia)