La información en el ordenador

En el entorno humano la información se transmite de forma oral o escrita, atendiendo a ciertos convenios de representación que garantizan su inteligibilidad. Ello supone codificar la información mediante sonidos, en el caso de transmisión oral, o por medio de un repertorio de símbolos conocidos si se trata de transmisión escrita.

Para esta última finalidad utilizamos cotidianamente las letras del alfabeto, los símbolos del sistema de numeración decimal y ciertos caracteres especiales, como son el punto, la coma, los signos de interrogación y admiración…

Dentro del ordenador

Aunque los datos pueden introducirse en el ordenador a través de un teclado semejante al de una máquina de escribir, utilizando los símbolos alfabéticos y numéricos convencionales, sus circuitos internos son incapaces de trabajar con este tipo de representación.

El ordenador es una máquina constituida por circuitos electrónicos de naturaleza digital, capaces únicamente de diferenciar entre dos estados: encendido o apagado, cerrado o abierto, uno o cero. Por este motivo, el sistema con el que se representa la información dentro del ordenador es el denominado sistema binario, o de base dos. En él caben sólo dos dígitos o símbolos: 0 y 1.
Dentro del ordenador, los dos estados lógicos aparecen en forma de señales eléctricas; por ejemplo:

– Estado lógico 1: interruptor cerrado, presencia de tensión eléctrica.
– Estado lógico 0: interruptor abierto, ausencia de tensión eléctrica.

Estados lógicos

Estados lógicos

Como quiera que el ordenador únicamente es capaz de inter pretar y manipular información representada en notación binaria, es necesariomodificar la información para que llegue a sus circuitos con la representación apropiada.

Por otra parte, la información ya procesada debe presentarse al exterior con un aspecto que resulte inteligible para el usuario humano, ya sea sobre una pantalla de vídeo o impresa en papel.

Procesamiento de la información

Procesamiento de la información

Esta situación es resuelta por los dispositivos periféricos de entrada y salida, de tal forma que la representación de los datos es oportunamente modificada para garantizar en todo momento su inteligibilidad:
* El periférico de entrada -por ejemplo, el teclado- recibe la información del usuario; información representada por medio de los tradicionales caracteres alfabéticos, cifras numéricas y símbolos especiales.
Convierte cada carácter en una cadena de bits o representación binaria utilizada por la unidad central de proceso del ordenador.
* La unidad central de proceso efectúa el tratamiento de los datos y entrega el resultado, en representación binaria, al correspondiente periférico de salida.
* Finalmente, el periférico de salida -un monitor de visualización, por ejemplo-recibe las configuraciones binarias de la UCP y las convierte en caracteres alfabéticos, cifras y signos inte ligibles por el usuario.
Debido a este proceso de conversión, el usuario del ordenador se ve liberado de acudir a la representación binaria con la que opera el ordenador, puesto que la información la introduce y la recibe en la forma alfanumérica convencional.

El sistema binario

La idoneidad del sistema binario para su aplicación en los equipos de cálculo y tratamiento automático de la información se fundamenta, básicamente, en:
– La seguridad y rapidez de actuación de los elementos físicos que poseen tan sólo dos estados distintos.
– La simplicidad de las operaciones aritméticas en este sistema de numeración.

El sistema binario

El sistema binario

Como se ha indicado, los dígitos o símbolos utilizados en el sistema de base 2, o binario, son 0 y 1. Dichos elementos reciben la denominación de bit: contracción de su apelativo inglés Binary digit (dígito binario).

La información reflejada en cualquier documento puede considerarse como una agrupacion de caracteres: letras, cifras y símbolos especiales. En consecuencia, para que resulte inteligible por la máquina es necesario trasladar cada carácter a su correspondiente representación binaria, de acuerdo a un código perfectamente definido.

Dentro del sistema binario caben muy diversos códigos o convenios para la traducción de los caracteres. Entre ellos, se encuentran:
* Códigos binarios de numeración aplicables exclusivamente a valores numéricos; y
* Códigos binarios alfanuméricos que contemplan la representación en formato binario tanto de caracteres alfabéticos como numéricos y símbolos especiales.
Dentro de los códigos binarios numéricos se encuentran, entre otros muchos: el código binario natural, el cual se obtiene de acuerdo a una distribución progresiva de potencias crecientes de la base 2, denominadas pesos; el código BCD natural, generado para la representación del sistema
decimal y que utiliza cuatro dígitos binarios o bits para la representación de cada cifra del O al 9.

CÓDIGO BINARIO NATURAL
DECIMAL B1 B2 B1 B0
0 0 0 0 0
1 0 0 0 1
2 0 0 1 0
3 0 0 1 1
4 0 1 0 0
5 0 1 0 1
6 0 1 1 0
7 0 1 1 1
8 1 0 0 0
9 1 0 0 1
10 1 0 1 0
11 1 0 1 1
12 1 1 0 0
13 1 1 0 1
14 1 1 1 0
15 1 1 1 1
Código binario natural de 4 bits.

Códigos alfanuméricos

Los códigos binarios alfanuméricos se desarrollaron ante la necesidad de representar, además de los caracteres numéricos decimales, las letras del alfabeto y determinados signos especiales.
Dos son los códigos binarios alfanuméricos más extendidos:
* ASCII
Abreviatura de American Standard Code for Information Interchange (código estándar americano para el intercambio de información).
CÓDIGO ASCII DE 7 BITS
Bits 654
Bits
3210 000 001 010 011 100 101 110 111
0000 NUL DLE SP 0 @ P ‘ p
0001 SOH DC1 ! 1 A Q a q
0010 STX DC2 2 B R b r
0011 ETX DC3 # 3 C S c s
0100 EOT DC4 $ 4 D T d t
0101 ENQ NAK % 5 E U e u
0110 ACK SYN & 6 F V f v
0111 BEL ETB 7 G W g w
1000 BS CAN ( 8 H X h x
1001 HT EM ) 9 I Y y v
1010 LF SUB * : J Z j z
1011 VT ESC + ; K [ k {
1100 FF FS , < L / l |
1101 CR GS – = M ] m }
1110 SO RS . > N ˆ ^ ~
1111 SI US / ? O – o DEL
La tabla adjunta representa el código de ASCII de 7 bits. Para su interpretación hay que tener en cuenta que los bites que conforman la palabra binaria representativa de cada carácter codificado se ordenan de derecha a izquierda, tal como se indica a continuación: 6543210
Existen algunas variantes del código ASCII, según representen cada carácter o símbolo codificado por medio de la asociación de 6, 7 u 8 bits.
SIGNIFICADO DE LAS ABREVIATURAS
Abreviatura SIGNIFICADO
NUL …………………. Nulo.
SOH …………………. Principio de encabezamiento.
STX ………………….. Comienzo de texto.
ETX ………………….. Fin de texto.
EOT ………………….. Fin de transmisión.
ENQ …………………. Pregunta.
ACK …………………. Acuse de recibo.
BEL ………………….. Timbre (señal).
BS …………………… Retroceso.
HT ……………………. Tabulación horizontal.
LF …………………….. Cambio de renglón.
VT ……………………. Tabulación vertical.
FF ……………………. Página siguiente.
CR …………………… Retroceso de carro.
SO …………………… Fuera de código.
SI …………………….. En código.
SP ……………………. Espacio.
DLE ………………….. Encaje de transmisión.
ESC ………………….. Escape.
DEL ………………….. Supresión.
DC1 ………………….. Mando de dispositvo auxiliar 1.
DC2 ………………….. Mando de dispositvo auxiliar 2.
DC3 ………………….. Mando de dispositvo auxiliar 3.
DC4 ………………….. Mando de dispositvo auxiliar 4.
NAK ………………….. Acuse de recibo negativo.
SYN ………………….. Sincronización de reposo.
ETB …………………… Fin de bloque de transmisión.
CAN ………………….. Cancelación.
EM ……………………. Fin del medio físico.
SUP ………………….. Sustitución.
FS …………………….. Separador de fichero.
GS ……………………. Separador de grupo.
RS …………………….. Separador de registro.
US …………………….. Separador de unidad.
Los códigos ASCII están casi estandarizados en los ordenadores actuales. Su presencia se extiende también a otras máquinas para la generación y transmisión digital de informaciones.
* EBCDIC
A pesar de que el código ASCII es el más ampliamente difundido, algunas empresas de sistemas informáticos han creado sus propios códigos alfanuméricos. Tal es el caso de IBM, en cuyos equipos suele utilizarse el código alfanumérico denominado EBCDIC.

Elementos de la información

En el ámbito de diálogo humano, la información es fraccionable en componentes cada vez más elementales.

Así, una información puede considerarse integrada por un conjunto de datos, los datos por una o varias palabras y las palabras por una agrupación de caracteres.

Cuando se habla del sistema binario, esta subdivisión presenta algunas diferencias.

* Información
En el ordenador es representada por señales eléctricas que admiten dos estados lógicos: 0 y 1. De ahí que su representación se realice de acuerdo a un código binario. Atendiendo a su contenido y funcionalidad cabe distinguir entre dos tipos de informaciones:
Programas. Listas de instrucciones que comunican al ordenador las operaciones a realizar.
– Datos. Elementos de información que serán manipulados y operados de acuerdo a las indicaciones aportadas por el programa.

* Palabra
En este ámbito, se denomina palabra a la cadena de bits que representa a un único ente de información: carácter alfabético, cifra numérica o signo especial.

* Byte u octeto
Configuración constituida por un conjunto de 8 dígitos binarios o bits. En algunos casos el octeto puede considerarse como una subdivisión del formato de palabra con el que opera determinado ordenador. Así, puede hablarse de palabras de 1, 2 ó 4 bytes, según estén formadas por 8, 16 ó 32 bits.

* Bit
Dígito binario o elemento básico de información digital. Puede adoptar los valores 0 ó 1.
Múltiplos de bit y byte
Bit y byte son términos de uso muy frecuente en Informática. Siempre que se trata de dar una medida del volumen de información, ésta debe expresarse según estas unidades.

Como quiera que su magnitud es muy reducida, hecho que se revela principalmente al expresar el volumen de información que puede contener una unidad de memoria, se utilizan habitualmente los múltiplos de estas unidades:

* Kilobit (Kbit) = 1.024 bits
El hecho de que el prefijo Kilo corresponda al factor multiplicador 1.024 y no a 1.000 -como sucede en el Sistema Métrico Decimal-, se debe a que un Kbit se define como 210 bits (la base del sistema binario elevada al exponente 10).

* Megabit (Mbit) = 1.048.576 bits
De nuevo, el prefijo Mega difiere del significado que adopta en el Sistema Métrico Decimal. En el sistema binario, un Mbit equivale a 1.024 Kbits, o lo que es lo mismo, a 1.024 x 1.024 bits, esto es, a 1020 bits.

Los múltiplos Kilo y Mega del sistema binario son análogamente aplicables al octeto o byte:
– 1 KByte = 210 bytes = 1.024 bytes.
– 1 MByte = 1.024 KBytes = 1.024 x 1.024 bytes = 1.048.576 bytes

Lenguajes informáticos

Sabemos ya que el ordenador trabaja internamente con ceros y unos, de tal forma que es preciso transcribir la información a formato binario para que sea inteligible y manipulable por sus cir cuitos internos. Pero una cosa es la representación de informaciones y otra es el lenguaje que facilitará el diálogo con la máquina.

Expresar mensajes no sólo exige conocer los símbolos de representación, sino también el lenguaje del destinatario. Así, aun empleando los mismos signos alfanuméricos para representar la información, ésta adoptará una forma bien distinta si el lenguaje utilizado es el español, francés, italiano o inglés.

Niveles de los lenguajes informáticos.

Niveles de los lenguajes informáticos.

Para comunicarse las personas utilizan lenguajes naturales, algunas de cuyas características son las que siguen:
– Permiten transmitir una gran variedad de informaciones.
– Poseen un amplio vocabulario.
– Tienen una sintaxis compleja, definida por un conjunto de reglas gramaticales.
– Admiten expresiones que pueden resultar ambiguas.
A la hora de comunicarse con el ordenador, o lo que es lo mismo, dictar la lista de instrucciones -el programa- que debe ejecutar, no es utilizable el lenguaje natural. Hay que recurrir a lenguajes artificiales – que utilicen un vocabulario reducido,
– con una sintaxis simple, – y que obvien cualquier ambigüedad.

Estos lenguajes permitirán comunicar una pequeña cantidad de información y estarán constituidos por sentencias o instrucciones elementales cuya ejecución ordenada dará pie a la realizaci ón de una tarea o actividad compleja.

Niveles de los lenguajes de ordenador

Aunque los lenguajes de programación recibirán un amplio tratamiento en otro de los volúmenes de esta colección, cabe apuntar su clasificación, dependiendo de su proximidad a la máquina o al usuario.
* Lenguaje máquina
Ocupan el estrato inferior, menos evolucionado, de los lenguajes informáticos. Dada su total consonancia con la naturaleza íntima de la máquina, este lenguaje será distinto según el tipo de procesador.
El lenguaje máquina de cada ordenador viene definido por el juego de instrucciones elementales que es capaz de interpretar y ejecutar su procesador. Por supuesto, el juego de instrucclones elementales se expresa dentro de la máquina en notación binaria.

* Lenguajes de ensamble
El estrato intermedio está ocupado por los lenguajes de ensamble. El repertorio de elementos que intervienen en la confección de los programas coincide, en este caso, con conjuntos de símbolos o mnemónicos, más cómodos de utilizar para el usuario que las simples asociaciones de ceros y
unos.

Su relación con el lenguaje máquina es muy próxima, hasta el punto de que cada tipo de procesador posee un lenguaje ensamblador propio, en directa correspondencia con su lenguaje máquina.

La tarea de confección y corrección de los programas resulta ahora más fácil, dada la comodidad que supone emplear grupos de letras en lugar de ceros y unos para redactar las instrucciones. No cabe duda que para incrementar un número en una unidad, es más grato escribir INC A que 00111100 y, desde luego, la posibilidad de cometer un error es bastante más reducida.

* Lenguajes de alto nivel
Estos son ya lenguajes evolucionados que mantienen un notable paralelismo con los lenguajes hablados convencionales. En este tercer nivel, la disparidad de los lenguajes no es achacable al procesador. Los lenguajes de alto nivel más difundidos (BASIC, PASCAL, FORTRAN, COBOL, LOGO…) disponen de traductores para su conversión al lenguaje máquina de casi cualquier procesador.

Las ventajas son evidentes: la redacción del programa resulta comprensible para el usuario y, por lo tanto, es más cómoda su redacción y la detección de posibles errores sintácticos, que es más importante, cabe ya pensar en que un mismo programa pueda ser ejecutado por distintos ordenadores.

Programación y ejecución

Los lenguajes informáticos comparten el mismo objetivo que los humanos: ofrecer el medio adecuado para que pueda establecerse una comunicación. En el caso del ordenador, la comunicación se concreta en “instruirlo”, para que dé curso a un trabajo o realice una tarea específica.

Aquí es donde aparece el concepto de programa o secuencia ordenada de instrucciones cuya puesta en práctica -ejecución- resuelve un cálculo o efectúa un tratamiento complejo de la información.
– Programar el ordenador equivale a confeccionar la secuencia de instrucciones o programa, utilizando un determinado lenguaje informático.
– Para que la máquina pueda dar curso al conjunto de operaciones o resolver la tarea programada, es preciso que el usuario introduzca el programa en la memoria del ordenador.
– A partir de ese instante el usuario puede ordenar su ejecución, la cual realizará el ordenador examinando las sucesivas instrucciones que componen el programa, interpretando su significado y cursando las órdenes y operaciones encomendadas.

Un punto a considerar es que el conocimiento de los lenguajes informáticos es misión del experto encargado de confeccionar los programas: el programador de ordenadores.

El usuario no necesita de un conocimiento exhaustivo de los lenguajes informáticos, puesto que su actividad con el ordenador se concreta en la ejecución de programas ya confeccionados. Programas para automatizar la contabilidad o facturación de una empresa, apoyar la edición de texto, gestionar el fichero de clientes y proveedores, facilitar el diseño gráfico de piezas mecánicas…

En la etapa de ejecución, el diálogo con el ordenador se reduce a seleccionar opciones e introducir datos actuando sobre el teclado. Tarea ésta bien distinta a dialogar en un lenguaje de ordenador, sino que es suficiente con conocer las reglas de funcionamiento del programa en ejecución.

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