Codificación Binaria y ASCII

Codificación Binaria

En informática, la codificación de la información se realiza mediante dos dígitos: 0 y 1, por lo que se la conoce como codificación binaria. La razón de utilizar solo dos dígitos se debe a que todos los dispositivos de un ordenador trabajan con dos estados únicos: activado/desactivado; abierto/cerrado; pasa corriente/no pasa corriente, etc. La codificación binaria está basada en el sistema de numeración binario, que emplea los dígitos 0 y 1 para representar cualquier número; la utilización de este sistema es similar a la del sistema arábigo o decimal, con la diferencia del número de dígitos utilizados.

Código ASCII

El ordenador necesita tener los datos codificados en forma binaria, es decir, convertidos en 0 y 1; por tanto, todos los caracteres (letras, números y símbolos) deben disponer de su correspondiente codificación binaria, lo que da lugar al denominado código de caracteres. Este código representa cada carácter mediante un número binario constituido por una serie de dígitos menor o igual a ocho. Como justificaremos más adelante, conviene completar dichos números con ceros a la izquierda hasta formar octetos. Existen distintos códigos de caracteres, siendo el más utilizado el código ASCII (American Standard Code for Information Interchange); en este sistema, a cada carácter se le asigna un número decimal comprendido entre 0 y 255, que, una vez convertido al sistema de numeración binario, nos da el código de cada carácter. Dependiendo del valor decimal otorgado a un carácter, su representación binaria estará constituida por un número variable de ceros y unos. Para no mezclar los dígitos de los caracteres que le llegan de forma seguida, el ordenador completa la representación binaria de cada carácter a 8 dígitos con ceros a la izquierda (octete), y, a partir de ese momento, trabaja siempre con grupos de ocho dígitos; de este modo, nunca mezcla los dígitos de caracteres distintos. Por ejemplo, el carácter «C» (el código ASCII le asigna el valor 67) se introducirá, manipulará y almacenará con su código binario (01000011).

Medidas de la Información

La unidad más pequeña de información en un ordenador corresponde a un dígito binario, es decir, un cero o un uno. A este dígito se le denomina bit (abreviatura de binary digit). Al conjunto de 8 bits se denomina byte. Según esto, cada carácter está representado por un byte, que, a su vez, está constituido por 8 bits. Estas unidades de medida resultan muy pequeñas, por lo que se necesitan múltiplos del byte: Kilobyte, Megabyte, Gigabyte, etc. En la tabla siguiente se muestra la relación entre las distintas magnitudes. Si observas la proporción entre las distintas magnitudes, comprobarás que esta es 1024; la razón es que este valor es la potencia de base 2 que más se aproxima al múltiplo 1000 (2¹⁰=1024), equivalente al prefijo kilo.

Arquitectura Básica de un Ordenador

Componentes Principales

El hardware de un ordenador está constituido, básicamente, por:

• Unidad Central de Proceso (CPU): Se encarga de procesar los datos.
• Memoria: Almacena la información que se está procesando y los resultados.
• Periféricos de entrada/salida: Permiten el intercambio de datos o información con el exterior.
• Dispositivos de almacenamiento: Guardan la información de forma permanente.

Todos los dispositivos deben estar interconectados para que la información fluya de unos a otros según sea necesario; esa es la misión de los buses, auténticos canales por los que circula la información.

Placa Base

En la actualidad, las placas base traen incorporados ciertos tarjetas de expansión, siendo los más frecuentes la tarjeta de vídeo, la tarjeta de sonido, el módem y la tarjeta de red. Este hecho tiene la ventaja de dejar libres más ranuras de expansión en la placa para conectar otros periféricos, pero tiene el inconveniente de compartir, y por tanto consumir, recursos de memoria del ordenador, sobre todo la de vídeo.

La placa base consta de:

• Ranuras de conexión para periféricos (slots):
• Buses: Canales por los que circula la información. Están presentes en todos los dispositivos del ordenador. Constan de varias líneas por las que va la información (8, 16, 32, 64 bits), que son los bits que pasan a la vez (ancho de bus), y constan de chips que controlan cada tarjeta y dispositivo del PC.
• Chipset: Elemento fundamental de la placa base formado por chips que gestionan el flujo de información y son tan importantes como el procesador.

Procesador

El procesador es el núcleo del ordenador y el que realiza todas las operaciones. Para que este pueda procesar un dato debe conocer las instrucciones para hacerlo, que se las da el programa principal, y los datos deben estar cargados en la memoria RAM. Consta de varias partes:

• Unidad de control: Dirige todas las operaciones con las instrucciones del programa.
• Unidad aritmético-lógica: Realiza las operaciones aritméticas y lógicas.
• Reloj: Componente muy importante que da la pauta del ritmo de operaciones; su velocidad se mide en gigahercios.

Memorias

• RAM: Almacena las instrucciones de las operaciones, mantiene los datos almacenados para que el procesador los procese y almacena temporalmente los resultados. Es volátil y su contenido se almacena de forma secuencial, en casillas. Puede ser en tarjetas SIMM, DIMM, DDR y RIMM.
• Cache: Similar a la RAM pero mucho más rápida. Dispone de los datos que acaba de utilizar o que va a utilizar y se encuentra entre la RAM y el procesador. Hay cache externa (en placa) e interna (dentro del procesador).
• Memoria virtual: Memoria del disco duro que utiliza el PC para simular RAM cuando esta se queda escasa.
• ROM BIOS: Memoria de solo lectura en la que se guardan las instrucciones del fabricante y no es volátil. Contiene el BIOS (programa instalado por el fabricante que chequea por completo el PC y lanza el sistema operativo).
• RAM CMOS: Porción de memoria RAM que está en la placa base y que guarda parte de la configuración del sistema y el reloj horario. Es volátil y se mantiene por una pila recargable; si no, se perderían los datos.

Puertos

• Serie: (teclado o ratón)
• Paralelo: (para impresoras; pasan más información a la vez)
• USB: Puertos en serie con capacidad de pasar información a alta velocidad y se pueden conectar y desconectar sin apagar el PC.
• Firewire: (normalmente para vídeo; similar al USB)
• Infrarrojos:

Tarjetas de Expansión

Son placas que realizan operaciones que no está preparada para hacer la placa base o que mejoran las cualidades de esta (ej. la tarjeta gráfica). Necesitan un driver y se conectan en zócalos ISA, PCI (los más nuevos) y AGP.

Almacenamiento

Guarda la información de manera que no se pierda al apagar.

• Discos magnéticos: Guardan la información en pistas y sectores. Pueden ser flexibles (de 3½», Zip y SuperDisk LS-120) y el conocido como disco duro, que consta de varios discos apilados, por lo que la información se guarda en caras, pistas, sectores y cilindros. Dependiendo del método de transferencia pueden ser IDE, Serial ATA, ATA, Ultra ATA…
• Discos ópticos: La información se graba con láser sobre una espiral muy fina en forma de 1 y 0 y solo es de lectura.
• Discos magneto-ópticos: Combinan los dos.
• Memorias flash: Tienen reducido tamaño y no necesitan energía para mantener la información. Se puede sobreescribir entre 100.000 y 1.000.000 de veces. Está constituida por celdas (transistores); cada vez que se borra se consume parte de las celdas, quemándolas con energía, por eso se gasta.

Redes

Redes Locales (LAN)

Conjunto de ordenadores conectados entre sí con un cable. Necesita la tarjeta de red, el software de red y el protocolo Ethernet o, hoy en día, el TCP/IP. Esta conexión se llama intranet. Cada ordenador tiene su IP. Pueden estar en anillo (cada ordenador ve si es para él y si no lo pasa al siguiente) o en estrella (se unen mediante un dispositivo central y son más rápidas y seguras). Pueden ser hub (el dispositivo concentra todos los cables y lo reenvía a todos para que los que no le pertenece la desechen) o switch (solo manda al que es).

Cableado

• Coaxial: Hilo central protegido por maya externa de cobre.
• UTP: 4 pares de hilos dentro de una camisa; transmisión buena.
• Fibra óptica: Es un solo hilo muy fino de fibra óptica que transmite pulsos de luz que un transformador convierte en pulsos electromagnéticos. Es mucho más rápida, no le afectan las interferencias, un hilo para cada sentido y protegidos por kevlar y plástico. Más caro.

Redes Inalámbricas (WiFi)

Ondas de radio y microondas, sin cables; son algo más lentas que el cable.

Redes Externas (Internet)

Ordenadores conectados en una red global, normalmente por la línea telefónica o fibra óptica.