Apuntes

Indice
2.1.- Introducción
2.2.- Definición de Información
2.3.- Operaciones Elementales en el Tratamiento de la Información
2.4.- Codificación de la Información
2.5.- Codificación Binaria
2.6.- El Sistema Binario
2.7.- Conversiones entre los Sistemas de Numeración
2.7.1.- Decimal-Binario
2.7.2.- Binario-Decimal
2.8.- Codificación de los Datos en Binario
2.9.- Codificación Alfanumérica
2.10.- Preguntas de Repaso
2.1.- INTRODUCCIÓN
Es bien sabido por todos el dicho corriente que dice que "Información
es poder". Quien posee la información posee el poder de actuar sobre la
realidad circundante en sentido favorable hacia sus intereses.
Pero, realmente, ¿en qué consiste esta información de cuyo flujo y
proceso se ocupa principalmente la Cibernética, la Informática y la
Ingeniería de Comunicaciones?. Su dificultad para conceptuarla viene del
hecho de que no es una realidad física y tangible, sino que es algo inmaterial.
Por ello, se pretende dentro de este tema, como principal objetivo,
hacer una definición del término información, para poder, a continuación,
presentar un estudio sobre su necesidad e importancia en el diseño de un
Sistema de Información. También se justificará la necesidad de su
codificación, de forma que pueda ser representada y tratada
convenientemente por los soportes físicos orientados a tal fin.
2.2.- DEFINICIÓN DE INFORMACIÓN
En el lenguaje corriente se usa la palabra Información como sinónimo
de noticia, conocimiento, etc... Aunque este significado no sea idéntico a la
definición de información en el contexto informático, es bueno considerarlo
para comprender la evolución progresiva por la que se ha llegado a un
significado sensiblemente diferente. El concepto científico de información
tiene gran importancia en el proceso de comunicación.
La información no surge por generación espontánea, o de forma
mágica, sino que hay que obtenerla por los medios y procedimientos que sean
necesarios. La información se elabora a partir de su materia prima: los
datos.
Aunque muy frecuentemente los términos datos e información son
utilizados como sinónimos, en Informática se les dan significados
claramente separados que conviene no confundir. Previamente, es necesario
aclarar los conceptos de dato y carácter, a partir de los cuales se va a
obtener la definición de información, desde el punto de vista que interesa
en Informática.
Los caracteres son los signos numéricos, alfabéticos o especiales que
se emplean en la escritura y en el cálculo. Los caracteres numéricos se
corresponden con las cifras del sistema decimal (0...9); los alfabéticos, con
las letras del alfabeto (a...z); y los especiales comprenden el resto de los
signos empleados en la escritura y en el cálculo, incluyendo el espacio en
blanco.
La palabra dato proviene del latín datum que significa "lo que se dá"
en el sentido de "lo que acontece". El diccionario de la Real Academia de la
Lengua Española dice que datos son: "antecedentes necesarios para llegar al
conocimiento exacto de una cosa o para deducir las consecuencias legítimas
de un hecho".
La mayor parte de los datos suelen ser magnitudes numéricas, nombres,
frases enteras, premisas, principios filosóficos, etc., y son representados,
normalmente, como una secuencia de caracteres. Según sean los caracteres
que formen el dato, éste podrá ser numérico, alfabético o alfanumérico.
Algunos ejemplos son:
o
Datos numéricos........: 5000000,4,32456
Datos alfabéticos......: Libro, Bombilla
o Datos alfanuméricos....: A(71)+B(3),(Dato1*Alfa)
o
Los datos por sí mismos no aportan los conocimientos necesarios para
una toma de una decisión conveniente. Sólo una elaboración adecuada de los
datos, proporcionará el conocimiento deseado. Se define, pues, información
como el resultado del tratamiento de una serie de datos. Es lo que se conoce
como proceso de datos, que consiste básicamente en planificar una serie de
acciones y operaciones sobre unos datos concretos, con el fin de llegar a
una información deseada.
Información: Conjunto de datos que nos revelan una
incertidumbre.
Para que un dato aporte información, bien considerado aisladamente o
en combinación con otros, es necesario que esté definido conceptualmente
por medio de un nombre, y cuantitativamente por un valor, además de estar
inmerso dentro de un contexto en el cual tenga relevancia. Así, los datos
numéricos del ejemplo anterior no aportan ninguna información, si no están
relacionados con un nombre concreto, como población, nota, capacidad, etc.,
y no están dentro de un contexto; así, el hecho de que una población tenga
500000 habitantes no aporta ninguna información, si no se especifica el
nombre de la población.
Este conjunto de datos al que se hace referencia en la definición de
información, tienen que ser el número necesario y estar estructurados en un
orden determinado, para que aporten algún conocimiento de las cosas en
general. Las mismas palabras empleadas en distinto orden aportarían una
información diferente, o incluso ninguna:
"Madrid es la capital de España"
"capital es la Madrid España de"
Otra consideración a tener en cuenta es la de si el conocimiento que
se consigue es cierto, o no, como el ejemplo: "España es la capital de
Madrid", y por lo tanto de si la información es o no utilizable.
La Información tiene que ser:
Exacta
o Estructurada
o
o
A tiempo
Al conjunto de medios, recursos, dispositivos, procedimientos y
operaciones involucradas en la obtención de un conocimiento se le denomina
Sistema de Información.
Figura 2.1
La parte de la Informática que se ocupa del diseño de Sistemas de
Información se llama Análisis de Sistemas, y a grandes rasgos, se
descompone en tres etapas, según se ilustra en la Figura 2.2.
Figura 2.2
2.3.- OPERACIONES ELEMENTALES DEL TRATAMIENTO DE LA
INFORMACIÓN
La información puede ser tratada mediante un conjunto de operaciones
elementales, teniendo lo que se llama tratamiento de la información. Tanto
si se realiza manualmente como si se hace con la ayuda de máquinas, el
proceso está basado en la utilización de todas o de algunas de las
operaciones elementales que se definen a continuación:
o
o
o
o
o
o
LECTURA: Facultad de captar los datos de entrada a ser procesados. Es obvio que no se puede resolver el ejercicio más simple de
aritmética, por ejemplo sumar dos números, si no se sabe leerlos. La
misma cuestión se presenta si se quiere resolver el ejercicio con una
máquina.
REGISTRO: Facultad de almacenar la información leída durante el
tiempo necesario, y hacer uso de ella en el momento que se precise.
En el ser humano esta operación se realiza gracias a la memoria, es
evidente que sería imposible tratar información, si por lo menos no
pudiesen retener el dato o datos con los que operar, el tipo de
operación a realizar y la información resultante del tratamiento.
CLASIFICACION: Facultad de ordenar la información almacenada de
forma que se pueda acceder a la misma en el momento que sea
necesario. Sea, por ejemplo, un diccionario en que las palabras no
estuviesen ordenadas alfabéticamente, sería prácticamente imposible
poder utilizarlo, por el excesivo tiempo de búsqueda.
CALCULO ARITMETICO Y LOGICO: Facultad de poder realizar al
menos las operaciones elementales aritméticas y lógicas, y los
algoritmos que a partir de ellas permitan realizar cálculos aritméticos
más complejos.
ESCRITURA: Facultad de reflejar la información leída directamente,
u obtenida a través de un proceso determinado, de forma ordenada y
clara sobre un soporte también determinado. Esta operación se
diferencia conceptualmente de la reproducción en cuanto que la
información se ordena por la máquina de forma que sea inteligible.
REPRODUCCION: Facultad de poder transcribir automáticamente
información original a un soporte determinado tantas veces como se
desee. Este es el único punto de vista desde el que interesa esta
operación, ya que manualmente realizarla constituye una combinación
de las operaciones de lectura y escritura. Las máquinas de
reproducir, basadas en los diferentes sistemas de reproducción,
XEROX, OFFSET, etc., realizan esta operación sin posibilidad de
cambiar el orden en que está dispuesta la información original;
realizan transcripción. Este es el sentido en que debemos interpretar esta operación.
2.4.- CODIFICACIÓN DE LA INFORMACIÓN
Después de haber visto el concepto de información así como sus
características intrínsecas, se plantea otro aspecto de gran trascendencia
en el tratamiento de la información, pero que sin embargo no afecta a su
esencia. Es el que se refiere a la forma en que se expresa, o técnicamente
hablando su codificación en diversos y distintos códigos.
Como se sabe, existen multitud de idiomas en el mundo, de forma tal, que
un libro escrito originalmente en uno de ellos puede ser traducido a los
demás. Si estas diferentes versiones están correctamente realizadas,
resulta que la información contenida el el citado libro, la misma, está
expresada de muy diferentes formas. Analizando un poco más
detenidamente el ejemplo anterior, se pueden destacar los tres hechos
siguientes:
•
Una misma información se puede expresar de muy diferentes formas.
•
Estas diferentes formas no tienen por qué limitarse a las relativas a
los idiomas ya conocidos, se podría haber inventado un nuevo idioma, y
expresarlo en éste, sin que por ello sufriera deterioro la información
contenida en el citado libro.
•
Es claro que cada versión del libro tendrá sentido para el que domine
el idioma correspondiente, es decir, para aquel que posea la clave que
liga la expresión material de la información con la representación
mental de la misma.
Por otra parte, muchas veces la codificación es necesaria por exigencias
del medio utilizado en un proceso de comunicación. Un ejemplo es la
telegrafía.
Asimismo, en el ámbito de las telecomunicaciones, una de las formas de
optimizar la eficacia operativa de un canal de comunicaciones es codificar la
información. La razón es que un mensaje codificado es menos susceptible de
ser distorsionado por el ruido del canal. De ahí el esquema de la figura 2-3
para un sistema de comunicación, donde el decodificador realiza la
operación inversa, devolviendo el producto codificado a su estado
original.
Figura 2.3
2.5.- CODIFICACIÓN BINARIA
Como ya se ha expuesto, una misma información se puede expresar de
muy diversas formas, según el código utilizado; y éste, a su vez, depende del
canal de comunicación empleado en la transmisión. En el caso de la
Informática, es necesario expresar toda la información a procesar de
manera que sea inteligible al soporte por el que va a circular, es decir, el
ordenador.
Un ordenador, como se verá en temas posteriores, es una máquina
compleja en la que la información se representa mediante una gran variedad
de componentes electrónicos que tienen como característica común, el
funcionar bajo la modalidad binaria, es decir, poseen solamente dos estados
posibles. Así, un núcleo magnético sólo puede estar imantado en un sentido u
en otro; los transistores pueden estar saturados o bloqueados; y por un
medio conductor puede circular un impulso o no.
La elección de componentes binarios en estos sistemas de comunicación
obedece a dos razones fundamentales:
1.
Seguridad y rapidez de respuesta de los elementos físicos que
poseen dos estados diferenciados.
2. Sencillez y fiabilidad de las técnicas del tratamiento de la
información bajo la modalidad binaria.
De acuerdo con lo que se acaba de indicar, un ordenador sólo distingue la
presencia o ausencia de una señal previamente establecida. Un convenio
universalmente adoptado y que ha sido extraordinariamente fructífero
consiste en representar la presencia de señal por el símbolo 1, y la ausencia
de la misma por el símbolo 0. Dichos símbolos se denominan comúnmente
bits (Binary Digit). Resulta de aquí que cualquier información que se desee
tratar, ha de estar constituida necesariamente por una sucesión de ceros y
unos, es decir, ha de estar codificada en binario.
De lo dicho se deduce que un código binario ha de poseer una
distribución determinada de bits, característica para cada uno de los
símbolos numéricos, alfabéticos y especiales que constituyen el lenguaje
corriente. De acuerdo con esta definición, en principio, el número de códigos
binarios es infinito. Sin embargo el número de los realmente empleados es
muy reducido por razones de tipo teórico y práctico.
2.6.- EL SISTEMA BINARIO
Es el sistema de numeración que utiliza el hardware de las
computadoras actuales. Se basa en la representación de cantidades
utilizando los dígitos 0 y 1 (bit). Por tanto su base es 2 (número de dígitos
del sistema).
Se suele utilizar con nombre propio determinados conjuntos de bits:
o
o
o
o
o
cuatro bits se denominan cuarteto
ocho bits octeto o byte
1024 bytes se denomina kilobyte o simplemente K
1024 Kilobytes forman el llamado Megabyte
1024 Megabytes se denominan Gigabyte
2.7.- CONVERSIONES ENTRE LOS SISTEMAS DE NUMERACIÓN
Se denomina conversión a la transformación de una determinada
cantidad en un sistema de numeración a su representación en otro
equivalente.
2.7.1.- Conversión Decimal-Binario
Para convertir números enteros de decimal a binario, la forma más
simple es dividir sucesivamente el número decimal y los cocientes que se van
obteniendo por 2, hasta que el cociente sea 0. La unión de todos los restos
obtenidos escritos en orden inverso nos proporciona el número inicial
expresado en sistema binario.
Ejemplo: Convertir el número decimal 13 a binario
13 | 2
+--1 6|2
+--0 3|2
+--1 1|2
+---1 0 13 -----> 1101
Cuando trabajamos con partes decimales, la forma más simple
consiste en multiplicar dicha fracción por 2, obteniendo en la parte entera
del resultado el primero de los dígitos binarios de la fracción binaria que
buscamos. A continuación repetimos el mismo proceso con la parte
fraccionaria del resultado anterior, obteniendo en la parte entera del nuevo
resultado el segundo de los dígitos buscados. Iteraremos sucesivamente de
esta forma, hasta que desaparezca la parte fraccionaria o hasta que
tengamos los suficientes dígitos binarios que nos permitan no sobrepasar un
determinado error.
Ejemplo: convertir la fracción decimal 0.828125 en binario
0.828125 * 2 = 1.65625
0.65625 * 2 = 1.3125
0.3125 * 2 = 0.625
0.625 * 2 = 1.25
0.25 * 2 = 0.5
0.5 * 2 = 1.0 0.828125 -----> 0.110101
2.7.2.- Conversión Binario-Decimal
El método consiste en la aplicación de la siguiente fórmula:
N = Sum[(digito)i * 2i]
siendo:
N: número decimal
i: posición respecto a la coma
d: número de dígitos a la derecha de la coma
n: número de dígitos a la izquierda de la coma
dígito: cada uno de los bits del número en binario
Ejemplo: Convertir el número 1101 a decimal
N = Sum[(digito)i* 2i] = 1*2 3+ 1*22 + 0*21 + 1*20 = 8+4+0+1 = 13
2.8.- CODIFICACIÓN DE LOS DATOS EN BINARIO
Los ordenadores trabajan en sistema binario, esto quiere decir que
cualquier caracter que queramos que el ordenador nos reconozca tiene que
estar codificado siguiendo una distribución de ceros y unos (bits). El
siguiente paso será averiguar que longitud tendrá esa distribución.
Con N bits puedo conseguir 2^N combinaciones diferentes de ceros y
unos. Puedo codificar 2^N caracteres
Ejemplo: Cuantos simbolos puedo codificar con 3 bits
000 0
001 1
010 2
011
3
100 4
101
5
110
6
111
7
Para N=3 puedo codificar 2^3 = 8 símbolos diferentes
Pero la situación se suele presentar al revés. Conozco el número de
símbolos que quiero codificar y necesito saber cual es el número de bits que
voy a utilizar. Sea M el número de símbolos a codificar y N el número de
bits necesarios:
N = 3.32 * LOG(M)
Ejemplo: Sea el alfabeto de 26 letras, calcular el número de bits necesario
para codificarlo
Siempre
superiormente.
N = 3.32 * LOG(26) = 4.6 ----> 5 bits
que
el
resultado
dé
decimales
redondearemos
2.9.- CODIFICACIÓN ALFANUMÉRICA
Con el sistema binario hemos resuelto el problema de convertir
cualquier número decimal en un conjunto de ceros y unos. Nos queda por
resolver la representación de las letras y caracteres especiales que usamos
normalmente al escribir. Para ello se han desarrollado unos códigos
normalizados que establecen una correspondencia entre todos los
caracteres y un grupo de bits. Por ejemplo, podríamos ponernos todos de
acuerdo en que 110101 es la letra A.
Los dos códigos más extendidos son el código ASCII y el EBCDIC.
•
Código ASCII:Utiliza 7 de los 8 bits que componen el byte. El bit
más significativo, el de la izquierda, no se utiliza por lo que en total
pueden representarse 2^7 = 128 caracteres. El valor binario de los
números decimales es inferior al valor binario de los símbolos
alfabeticos. Por lo que, en una ordenación ascendente, los números
estarán antes que las letras.
•
Código EBCDIC: Utiliza los 8 bits del byte, pudiendo representar
hasta 2^8 = 256 símbolos distintos. En EBCDIC ocurre lo contrario
que en ASCII, las letras tienen valores inferiores a los números. A la
hora de hacer clasificaciones, el ordenador clasifica según sus
códigos bina-rios, por lo que las letras ocuparán las primeras
posiciones.
2.10.- PREGUNTAS DE REPASO
o
o
o
o
o
o
o
o
¿Qué es un Sistema de Información?
Cual es la razón o razones para utilizar la codificación binaria
Unidades de Almacenamiento de la Información
Cuantos bits hay en 2 Kilobyte
Convertir 13584 a binario
Convertir 11010011101 a decimal
¿Cuantos símbolos puedo codificar con 5 bits?
¿Cuandos bits necesito para codificar 512 símbolos?