Profesores a cargo: Lic. Contreras Pamela Lic. Melidoro Marcela

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1 2012 Profesores a cargo: Lic. Contreras Pamela Lic. Melidoro Marcela

2 AREA INFORMATICA: CONTENIDOS Consiste en módulos Semanales de cuatro horas, en el que se desarrollarán las siguientes temáticas: Unidad I: Introducción a la Informática 1. Definición de Informática 2. Informática: Ciencia y Técnica 3. El analista de sistemas. Función y campo de acción.- Lineamientos de la actividad del profesional de sistemas. Condiciones personales. Conocimientos exigibles. Responsabilidades.- 4. El Ingeniero de Sistemas. Función y campo de acción.- Lineamientos de la actividad del profesional de sistemas. Condiciones personales. Conocimientos exigibles. Responsabilidades.- 5. Datos e Información 6. Necesidad del proceso de datos 7. Cualidades de la Información Unidad II: Teoría de la Información 1. Símbolos y Datos 2. Información 3. Diferencia entre Datos e Información 4. Conceptos de Teoría de la Información 5. Información y Certidumbre 6. Medida de la Información 7. Cantidad de Información Pagina Nº 2

3 Unidad III: Sistemas Numéricos 1. Concepto de Sistema 2. Base de un sistema de numeración 3. Sistema decimal 4. Sistema Binario 5. Conversión entre sistemas binario y decimal Unidad IV: La Computadora 1. La computadora. Definición 2. Características principales de los computadores 3. Evolución Histórica 4. Clasificación de los computadores 5. Arquitectura del Hardware Software a. Hardware b. Software Pagina Nº 3

4 Definición de Informática UNIDAD Nº I INTRODUCCIÓN A LA INFORMÁTICA UNIVERSIDAD NACIONAL DE LA RIOJA La palabra Informática es un neologismo inventado por los franceses y asumido por todos los países latinos en sustitución del poco afortunado término anglosajón Compute, Science (Ciencia de las computadoras). Si bien es innegable que la Informática nace del uso masivo de las computadoras electrónicas, no es menos cierto que como cuerpo doctrinal tiene un mayor alcance y una relativa autonomía teórica. Una definición breve podría ser: Informática es la ciencia que se ocupa del tratamiento automático de la información. Informática: Ciencia y Técnica Hay una ciencia Informática y hay unas técnicas informáticas. Como siempre ocurre en la historia de la humanidad, han nacido primero unas técnicas concretas que han obligado a edificar sobre ellas todo un sistema teórico coherente para poderlas integrar conceptualmente y, así, poderlas dominar mejor y poder las optimizar. Sin este consabido acto intelectual no sería posible avanzar hacia nuevas técnicas y hacia nuevas tecnologías cada vez superiores a sus antecesoras. La Informática se ocupa de la información como materia esencial de estudio y con la que es preciso: Representarla en forma eficiente y automatizable, -retransmitirla sin errores ni pérdidas, Almacenarla para poderla acceder y recuperar tantas veces como sea preciso, - procesarla para obtener nuevas informaciones más elaboradas y más útiles a nuestros propósitos. Pagina Nº 4

5 Es imprescindible dominar, o al menos conocer, esta ciencia en rápida evolución, que abarca cada vez más campos del saber humano. El término Informática apareció en Francia, en 1965, para designar la disciplina que reúne a todas las ciencias y técnicas que hacen intervenir la recopilación, manipulación, utilización, análisis y sistematización de datos a fin de construir las decisiones. Podemos definirla como la Ciencia que se ocupa del tratamiento sistemático y racional de la Información. La Informática es generalmente confundida, o identificada, con las computadoras electrónicas. Estas son simplemente herramientas que pueden o no ser utilizadas en algunas de las áreas que ella cubre. Pero el nivel superior de esta ciencia, su filosofía, está mucho más arriba. Se encuentra allí, entre otras, su Teoría de Sistemas, aplicable a todo tipo de sistema, y de especial utilización para aquellos donde el ser humano es parte componente: sistemas sociales, políticos, económicos, laborales, etc. Qué queremos decir el usar el término "global": vamos a explicarlo y fundamentarlo. Queremos formar un hombre universalista, cuyo punto de vista abarque las distintas especialidades y no se vea sumergido en ellas: queremos el hombre que sea capaz de ver el bosque, sin limitar su visión a los árboles que lo componen. Queremos el profesional que, ante un problema, no se limite al hecho en sí, sino que aprehenda todo el entorno que lo rodea, que vea todas las áreas a las que afecta y que lo influyen, aún indirectamente. Esto es fundamental para el hombre que estudia la realidad, e informa o toma decisiones en base a lo que capta de ella. El hombre argentino posee innatamente esta capacidad: nosotros lo vemos a diario en nuestra actividad, y lo avala también el éxito de nuestros profesionales en todo el mundo. Esta capacidad de análisis, síntesis y extrapolación, la vamos a desarrollar hasta que sea algo instintivo, una forma de pensar. Porqué decimos que es "fundamental" el conocimiento de esta ciencia: en este momento y cada vez más, las ciencias están perdiendo las precisas fronteras que las separaban otrora: la medicina trabaja en estrecha relación con la ingeniería y la física; el derecho necesita de los sistemas Pagina Nº 5

6 electrónicos de procesamiento de datos; la física nuclear se apoya en los principios de la estadística, la ingeniería se apoya en los descubrimientos de la física nuclear y estructural, etc. Al mismo tiempo, cada ciencia desarrolla e incrementa en forma acelerada sus logros específicos. En este momento es muy difícil para un especialista de una disciplina, conocer los avances de otras áreas que tal vez solucionarían su problema. El "homo universalis", que contempla todo el panorama desde afuera, y es capaz de captar las interrelaciones que hay en las diversas áreas de conocimiento humano, es una absoluta necesidad, en todo el mundo. El Analista de Sistemas Su función es la de analizar los flujos de información en una organización y establecer su interrelación con sus métodos y procedimientos (Interviene en el diseño de sistemas de información). El Analista de Sistemas requiere un conocimiento profundo de los sistemas de procesamiento de datos y de los equipos electrónicos. Se considera incluida la función de programación. Debe conocer los conceptos de organización. Definición de Analista de Sistemas Recordemos que analizar es segmentar el todo en partes que puedan estar interrelacionadas entre si y que estudiadas mediante una correcta investigación permitan determinar un diagnostico certero. Antes el Analista de Sistemas era un experto en eficiencia administrativa. Ahora, la incorporación del computador asimilo la función del Analista de Sistemas con el Analista de Computación. Pagina Nº 6

7 De allí que no debe hablarse de Analista de Sistemas solo cuando se desarrollan sistemas de computación. Un analista completo debe también desarrollar sistemas puramente manuales y operaciones no mecanizadas de sistemas parcialmente computarizados. El analista de sistemas es el encargado del estudio de la información requerida y de los procedimientos de trabajo con el propósito de aumentar la eficiencia de las organizaciones. El analista de sistemas traduce las necesidades de la organización, implementando soluciones practica a los problemas. Para aclarar la definición de nuestro hombre de sistemas estas son algunas técnicas que deben integrar su conocimiento: Análisis de procedimientos; Edición y simplificación de tareas; Sistematización; Análisis de organización; Análisis de informes; Análisis de formularios, espacio y equipos. Además debe estar capacitado para: 1. Determinar o comprender los objetivos de un proyecto (requerimientos de la organización); 2. Determinar el valor relativo de esos objetivos para la organización (incluyéndola justificación del proyecto a encarar); 3. Obtener información sobre procedimientos actuales y operaciones de rutina; 4. Segmentar, ordenar y evaluar esa información; 5. Elaborar un estado del problema ; 6. Buscar posibles soluciones alternativas; Pagina Nº 7

8 7. Seleccionar las más adecuada y eficiente; UNIVERSIDAD NACIONAL DE LA RIOJA 8. Sintetizar la alternativa elegida y proponerla en forma clara y persuasiva; 9. Presentar el plan la superioridad; 10. Coordinar el desarrollo de las distintas fases y prever los puntos de control; 11. Instalar el sistema; 12. Controlar la operación y sus resultados; 13. Implementar nuevas y mejores soluciones. Lineamientos de la Actividad del Analista de Sistemas. El analista actúa como asesor: 1. Hará preguntas, determinara hechos, analizara información y realizara sus recomendaciones. 2. El analista solo aconseja, asiste, sugiere, no critica ni imparte órdenes. 3. Tendrá presente que no hay formulas predeterminadas para lograr una solución sin análisis previo. 4. Comprenderá la reacción al cambio. Informara a los afectados por cambios los motivos y resultados que se esperan de la investigación. 5. Obtendrá apoyo de los contactos, dándoles participación en sus sugerencias y alentándolos a formularlas. 6. Buscara el equilibrio de costos entre objetivos y requerimientos. 7. Reconocerá, presentara y explicara las limitaciones de los sistemas. 8. En suma: el analista es un comunicador. Condiciones Personales del Analista de Sistemas 1. Considerar el concepto de sistema como un todo, Habilidad estética, funcional y técnica. Pagina Nº 8

9 2. Predisposición al cambio. Sensibilidad para cambiar pautas o modelos. Capacidad de transformación. 3. Originalidad y creatividad. Imaginación vigorosa pero realista. Creatividad a través de nuevas ideas, innovaciones productivas. Soluciones originales, creación de un nuevo flujo, distribución diferente. 4. Mente abierta. Capacidad para ponderar todos los ángulos del problema. Ser receptivo a las ideas útiles. Facultad para juzgar. Profundidad y objetividad. Utilizar sentido común. 5. Elevado nivel de inteligencia para resolver nuevas situaciones. Habilidad para comprender problemas. Rapidez para solucionar situaciones prácticas y teóricas. 6. Perseverancia y tenacidad. Capacidad para sobreponerse a: inconvenientes, intransigencias, frustraciones. 7. Capacidad analítica. Observación e identificación de los hechos. Verificación de su validez. Desintegración de sus partes. Pagina Nº 9

10 Destreza para relacionar cada información. Capacidad para descubrir incompatibilidades. Habilidad para ordenar el conjunto de ideas. 8. Predisposición hacia lo práctico: Efectivo y concreto. 9. Aptitud para las relaciones humanas. Tacto: no criticar sino cooperar para mejorar. Habilidad para captar quienes pueden cooperar. UNIVERSIDAD NACIONAL DE LA RIOJA Lograr que la parte operativa analice su tarea y aporte ideas para mejorar. Sensibilidad con relación al factor humano. Interrelacionar los especialistas con los no iniciados en sistemas. 10. Habilidad para persuadir, estrategia y diplomáticamente, para vender su función. Esta capacidad es la más decisiva como factor determinante de éxito. 11. Voluntad para dedicar tiempo y esfuerzo que aseguren el cumplimiento de los plazos. 12. Facilidad de comunicación para recibir y transmitir y para trabajar en equipo. 13. Capacidad para traducir la filosofía en acción. Conocimiento Exigible a un Analista de Sistemas Poseer conocimientos profundos y permanentes actualizados de temas y técnicas como: Principios y prácticas de administración. Técnicas de estadísticas y muestreo. Metodología del análisis de sistemas. Pagina Nº 10

11 Técnicas de simulación, construcción de modelos matemáticos, teoría del juego, método del camino crítico. Consecuencias y ramificaciones de las decisiones. Conocer la capacidad y limitaciones de equipos de procesamiento de datos y lenguaje de programación y la capacidad y limitaciones de los componentes humanos de un sistema de procesamiento. Condiciones para suministrar estimaciones sobre longitud y duración. Conocer cómo opera la organización y cómo funcionan e interactúan sus departamentos. Fuentes de Especialistas de Sistemas 1. Especialistas con experiencia en otras empresas. 2. Empleados actuales de la organización con actividades en otras áreas. 3. Egresados o estudiantes de: Administración de Empresas, Ingeniería, Facultades afines, Escuelas Terciarias e Institutos Privados. 4. En nuestro país se encuentran las 3 formas. Algunas empresas buscan los candidatos dentro del área de sistemas o adiestran a los empleados de la organización. Otros contratan especialistas formados en esta disciplina. Ahora, si se requiere un analista de sistemas de computación, este será responsable por la definición y diseño de: La entrada de la información. Diagramas de flujo. Requerimientos de salida de la información. Archivo de los datos. Operación y procesamiento. Pagina Nº 11

12 En síntesis: es responsable por el hardware y el software. En tanto, distingamos a la Ingeniería de Sistemas como: Pagina Nº 12 UNIVERSIDAD NACIONAL DE LA RIOJA La ciencia de disponer que los sistemas humanos, mecánicos y electrónicos operen o interactúen con eficiencia máxima, bajo cualquier juego de circunstancia que pueda preverse razonablemente. ( Philippe Youle. Universidad de Lancaster. ) El Ingeniero de Sistemas, conforme a sus conocimientos en computación y partiendo de las modalidades, configuración y capacidad de un equipo diseñara sistema de información en forma total, incluyendo la instalación de los equipos, controlando las maquinas y programas. Responsabilidades del Analista de Sistemas del Futuro Actualmente, el Analista de Sistemas analiza: requerimientos, procesos, Sistemas, formularios, flujos, métodos, equipos, plantel, ámbitos y soluciones alternativas. No obstante, los nuevos impactos como los crecimientos explosivos tanto de las P.C. s como de Internet, los sitios de Internet, el comercio electrónico, la información, las publicaciones, la educación a distancia, la gran variedad de productos de hardware y software, la interrumpida reducción de precios, la continua mejoras en las performances, los múltiples requerimientos de comunicaciones, redes, sistemas distribuidos, bases de datos relacionales interactividad, multiprogramación, multitarea y la niña bonita de la multimedia, que exige conocer diseño, audio, video con animación, gráficos, requieren un nuevo analista que posiblemente en corto tiempo se convierta en Especialista en Análisis de.... Antes y ahora se requiere: Definir el problema. Desarrollar una solución. Especificar el equipo a utilizar. Integrar sistemas, gente, procedimientos y programas. Ser sostén para instalación y utilización de pequeños y grandes sistemas.

13 Actuar como vehículo de transferencia de información. Constituirse en soporte de programas y equipos. Capacitar y capacitarse. Apoyar al usuario. UNIVERSIDAD NACIONAL DE LA RIOJA Soporte para negocios, oficinas, profesionales, científicos, producción, comercio, industria, servicios, hogar, educación, incluyendo actividades artísticas y lúdicas. De todas maneras, en cualquiera de sus formas, el nuevo Analista de Sistemas requiere un Valor agregado que además de la especialización, le permita crecer en actividades creativas teniendo en cuenta además los requerimientos de una capacitación permanente, pues así como es la profesión de mayor crecimiento, también es la de mayor exigencia en actualización de conocimientos, entre cuyos preceptos podemos indicar: Crecimiento: Al mismo ritmo de la industria. Liderazgo: Potenciar su capacidad de análisis. Mayor habilidad técnica. Eficiencia: Menores costos en producción y servicios. Calidad: Hacerlo bien la primera vez (satisfacción del cliente). Comunicación: Hacia arriba, hacia los costados, hacia abajo. Tal vez el resumen sea: Ser profesional con inteligencia y curiosidad propia y una gran disposición para encontrar nuevas y mejores maneras de resolver problemas. Definamos claramente las funciones: Ingeniero de Sistemas: Pagina Nº 13

14 Debe conocer el espectro de los sistemas, disponibilidades, modalidades y requerimientos, así como el detalle del equipo.(diseña sistemas de información en forma total, incluyendo la etapa de instalación) Analista de Sistemas: Debe conocer los aspectos de los procesos que habrá de analizar, sin necesidad de conocer el todo, ya que toca a los ingenieros de sistemas compatibilizar el sistema (analiza los flujos de información en una organización y establece su interrelación con Métodos y Procedimientos). Programadores: Debe conocer en detalle la parte del proceso que tiene que programar, ya que la integración de su parte al todo del proceso diagramado es responsabilidad del Analista de Sistemas. Técnico Universitario en Informática: Un técnico está en condiciones de trabajar en compañías nacionales e internacionales ya sea es el área pública o privada relacionada con el área administrativa y de informática. Su formación le permitirá ocupar puestos operativos, de programación y de mantenimiento de sistemas. Está facultado para ejercitar actividades de carga y verificación de datos de sistemas de información, su integración con el resto de los sistemas y puede, mediante una metodología apropiada, comprendes el proceso de análisis y su aplicación en la realidad. Utilizar aplicaciones basadas en entornos gráficos Operar computadoras personales, utilizando las siguientes herramientas: Sistemas Operativos, planillas de cálculo, procesadores de texto, exploradores de internet y correo electrónico. Documentar tareas ejecutivas y/o directivas Realizar actividades de carga y control de datos en Sistemas de Información Administrar tareas en entornos multimediales. Pagina Nº 14

15 Pagina Nº 15 UNIVERSIDAD NACIONAL DE LA RIOJA Participar en la elaboración de programas de capacitación en operación de sistemas computacionales. Colaborar en la evaluación y selección desde el punto de vista de los sistemas de información, de los equipos de procesamiento y de comunicación y de los sistemas de base. Entender, planificar, especificar, dirigir, realizar, mantener y controlar el proyecto y la implementación de Sistemas de Información orientados hacia el procesamiento automático. El rol futuro: proveedor de soluciones inteligentes, practicas y económicas. Datos e Información Ya a principios del siglo XVII, el filósofo inglés Francis Bacon dejó sentado que «podemos aquello que sabemos». En una formulación más actual decimos que «Información es poder». Efectivamente, quien posee la información posee el poder; el poder de cambiar las cosas, el poder de actuar sobre la realidad circundante en sentido favorable hacia sus intereses. Pero la información no fluye por generación espontánea o revelación sobrenatural -o al menos no muy a menudo-, y 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. La palabra datos proviene del latín datum (plural data) que significa <lo que se da», 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». Los datos suelen ser magnitudes numéricas directamente medidas o captadas, pero también pueden ser nombres o conjuntos de símbolos; o valores cualitativos; o

16 frases enteras, premisas, principios filosóficos; o imágenes, sonidos, colores, olores. Los datos no son información más que en un sentido amplio de «información de partida» o «información inicial», pero los datos por si mismos no nos permiten la adopción de la decisión más conveniente porque no aportan los conocimientos necesarios. Sólo una elaboración adecuada de los datos (un proceso de los datos) nos proporcionará el conocimiento deseado. La información es, pues, el resultado de esta transformación, de este proceso de los datos. Naturalmente, la correcta interpretación de la información requiere siempre un receptor preparado, un experto, un «conocedor». Si la información no es comunica- da al experto apropiado, no es interpretada correctamente y cae en saco roto. El grado de sabiduría previa que hay que exigirle al receptor depende de cada sistema concreto y puede variar en forma verdaderamente aparatosa de un problema a otro. Una de las características esenciales de la información es la de modificar, en el sentido de aumentar nuestros conocimientos, aunque sólo sea en el sentido de - como decía Séneca- «sólo sé que no sé nada». Saber que carecemos de la información apropiada y, por lo tanto, no estamos capacitados para tomar una decisión, es ya todo un conocimiento y una «sabiduría». Necesidad del Proceso de Datos Siempre que se nos presenta la necesidad de una información es para proceder a una actuación que nos permita alcanzar -o por lo menos acercarnos- aun determinado objetivo. En el mundo actual, las comunicaciones y los medios de difusión de noticias son tan profusos y eficientes que en cualquier ambiente de trabajo (comercial, industrial, científico, artístico,... realmente cualquiera) hay una gran variedad de datos disponibles provenientes tanto de fuentes internas como externas. Y en cualquier actividad humana, sea del signo que sea, se nos plantea la necesidad de: Planear el empleo de los recursos disponibles, Pagina Nº 16

17 Organizar los recursos en unidades lógicas y eficientes, UNIVERSIDAD NACIONAL DE LA RIOJA Controlar el nivel de utilización y de eficacia de los resultados obtenidos. Y para el éxito de cualquier empresa o actividad, es imprescindible que se efectúe una correcta toma de decisiones para que se produzca la actuación adecuada y se puedan obtener los objetivos deseados. Existe una prelación lógica que viene esquematizada en el siguiente diagrama: LOGRO DE OBJETIVOS ACTUACION ADECUADA BUENAS DECISIONES INFORMACION FIGURA 1.1. Diagrama de la Toma de Decisiones Pero sin datos, no podremos disponer de la información. O, mejor dicho, sin el proceso de datos. Los datos son los insumos, la materia prima necesaria para la obtención de la información. De un conjunto suficiente de datos, organizados y procesados convenientemente, extraeremos el conocimiento que nos faculta para una actuación apropiada. DATOS INFORMACION PROCESO DE DATOS SISTEMA DE INFORMACION Al conjunto de medios, recursos, dispositivos, procedimientos y operaciones involucrados le llamamos Sistema de información. Los dispositivos empleados pueden ser muy variados y no necesariamente automáticos, ni tan siquiera mecánicos, todos ellos; desde un lápiz y un papel hasta Pagina Nº 17

18 un complicado mecanismo láser o un simple voltímetro digital tienen cabida en el diseño de un Sistema de Información. Lo que importa es «fabricar», a partir de los datos, la información. A semejanza de un proceso de fabricación de un producto industrial cualquiera, en el Proceso de Datos podremos destacar cinco grandes etapas. Por el momento sólo queremos destacar la necesidad del Proceso de Datos sin entrar a considerar las complejidades inherentes al diseño del Sistema de información involucrado. Sabemos, siguiendo el símil, que hay que fabricar coches pero ignoramos toda la ingeniería necesaria para hacerlo. Pagina Nº 18

19 La parte de la Informática que se ocupa del diseño de Sistemas de Información se llama Análisis de Sistemas y, a los efectos actuales, nos basta con destacar que para cualquier caso particular será válido el siguiente esquema general de pasos DETERMINAR OBJETIVOS PERSEGUIDOS DETERMINAR INFORMACION NECESARIA DISEÑO DEL SISTEMA DE INFORMACION Etapas del Análisis de Sistemas Si bien para cualquiera de las etapas encuadradas, pero muy particularmente la última, los conocimientos necesarios constituyen motivo de toda una carrera universitaria. Cualidades de la Información Desgraciadamente, no todos los responsables de tomar decisiones cuentan con la información adecuada a sus fines; generalmente la información disponible resulta superflua o incompleta, o poco clara, o demasiado voluminosa, o que llega demasiado tarde para poder ser aprovechada. Para que una información sea útil es necesario que le permita al responsable de la toma de decisiones formarse con suficiente antelación una idea clara y completa de la situación, en forma tal que sus decisiones tengan el fundamento objetivo óptimo posible. Estas serán, pues, las cualidades de una buena información: Precisión: La información debe ser precisa. La precisión se mide en nivel de detalle y desmenuzamiento. Decir «se han vendido 39 piezas» es mucho más preciso que decir «se han vendido varias docenas de piezas». La precisión a exigir depende, naturalmente, de cada aplicación concreta. Tan inapropiado Pagina Nº 19

20 es un exceso como un defecto de precisión. Decirle a un carpintero que la altura de la mesa que le encargamos será de cms. es, evidentemente, un exceso de precisión. Exactitud: La información debe ser exacta. La exactitud se mide en términos de porcentaje de error. Es una medida del alejamiento de la realidad. También la aplicación concreta nos marcará, en cada caso, una mayor o menor exigencia de exactitud. El lanzamiento de un misil interplanetario exigirá un nivel de exactitud mucho más elevado que el que pueda requerir el estudio de mercado de una empresa para el lanzamiento de un nuevo producto de temporada. Naturalmente no podrá obtenerse la exactitud suficiente si los datos de partida son incorrectos o erróneos. Mediante el proceso de datos se podrán filtrar datos inválidos y se podrán subsanar, quizás, algunos pequeños errores o insuficiencias, pero, en cualquier caso, la calidad del producto obtenido dependerá vitalmente de la calidad de las materias primas. Como dice un aforismo lapidario del Proceso de Datos: «De basura sólo se saca basura» (Garbagge in, garbagge out). Oportunidad: La información tiene que ser oportuna. Debe llegar al usuario con tiempo necesario para que pueda digerirla antes de tomar la decisión. El usuario debe poder actuar antes de que la realidad haya sufrido un cambio de situación que invalide su acción. El tiempo disponible para que la información llegue oportuna- mente variará mucho según la aplicación y puede ser desde unos pocos microsegundos (en algunos controles de proceso) a varios meses (en macroeconomía y sociología). Llegar antes de tiempo también puede ser, a veces, inoportuno, por no estar el usuario preparado psicológicamente y en consecuencia no receptivo. En algunas aplicaciones interactivas se introducen retrasos por programa en las respuestas del ordenador para evitar que el exceso de velocidad de la máquina incomode al hombre. Integridad: La información debe ser completa. Aún cuando la integridad al 100% es un sueño inalcanzable en la mayoría de las aplicaciones, conviene en todo caso que la información que se obtiene sea tan completa como pueda llegarse a disponer. Esta cualidad debe aparejarse con la parquedad. Que la Pagina Nº 20

21 información sea completa no significa que tenga que contener cosas superfluas. No debe confundirse la redundancia, deseable dentro unos mínimos, con el exceso. Y el exceso de información no informa, aturde. O aburre. Significatividad: La información debe ser clara y relevante. Es importante no forzar la comprensión del destinatario. Cualquier ayuda gráfica, visual, auditiva, o del tipo que sea, que pueda añadir facilidad y rapidez ala recepción de la información, deberá ser considerada. Por encima de todo hay que evitar la confusión posible entre distintas alternativas no compatibles. Naturalmente, la obtención de una mayor calidad de información como resultado de un Sistema de Información plantea un problema de costos. Un incremento notable en la calidad de la información requerida puede representar un incremento en los costos muy elevados. Como en tantísimas circunstancias parecidas, el ratio calidad / costos tiene un punto crítico que es el que nos interesa asumir. Pagina Nº 21

22 Símbolos y Datos Pagina Nº 22 UNIVERSIDAD NACIONAL DE LA RIOJA UNIDAD Nº II: TEORÍA DE LA INFORMACIÓN Denominamos SÍMBOLO a todo aquello que por conversión nos remite a algo que no necesariamente necesita estar presente. Este algo está presente en nuestro entendimiento a través del símbolo, de acuerdo a lo que el signo representa o significa. su significado, de acuerdo a cierta convención. De acuerdo a esto decimos que el símbolo nos trae a nuestra mente lo que está ausente. Entendemos algo como símbolo, lo interpretamos, tiene significado, cuando este responde a lo que significa. O sea cuando podemos establecer una relación entre el símbolo y lo que constituye No existe una relación intrínseca o natural entre el símbolo y su significado, entre el nombre y lo nombrado. La misma es arbitraria y convencional. Así, cuando decimos "perro", no existe identidad o semejanza alguna entre el sonido de ésa palabras y las características físicas de su significado. El significado de un símbolo es establecido por el uso que le da la cultura que lo utiliza. Puede ocurrir que el mismo símbolo tenga distintos significados dentro de una misma cultura, dependiendo del contexto en que se inserta. No solo son símbolos las letras y las palabras, habladas o escritas. También lo son los gestos, los colores, el vestido. Las costumbres, los sonidos no lingüísticos como el aplauso, etc. Se dice que el hombre es un "animal simbólico" en el sentido que no necesita considerar a entes y sucesos en sí mismo, sino que puede referirse a ellos mediante símbolos. Las propiedades o cualidades que determinan entes y sucesos, al ser representados simbólicamente constituyen lo que denominamos ATRIBUTOS de los mismos. Pueden representarse en forma oral o escrita.

23 Así la palabra "rayo" identifica ciertos sucesos. Del mismo modo un nombre, un número de documento, es un atributo identificados de un ente o persona. Si además indicamos su color de piel, ojos, pelo, su domicilio, fecha de nacimiento, etc, estamos agregando otros atributos que son descriptos, localizadores, relacionadores, etc. Cuando especificamos cuantitativa o cualitativamente un atributo, decimos que le asignamos un valor. Ejemplo: Identificadores Descriptores Localizadores Relacionador Nombre Piel Nacionalidad Pariente de Documento Ojos Domicilio En general los atributos conocidos como entes y sucesos son "DATOS", que sirven de referencia con vistas a algún accionar concreto, presente o futuro. O sea, el hombre opera con representaciones simbólicas que determinan hechos, entes, conceptos, órdenes, situaciones, etc, a partir de las cuales decide un curso de acción entre varios posibles. Podemos decir entonces que DATOS son representaciones simbólicas de propiedades o cualidades de entes y sucesos, que pueden ser requeridos en un cierto momento como antecedentes para decidir la mejor manera de llevar a cabo una acción concreta. Los datos tienen la propiedad de que se pueden transmitir (para llevarlos de un lugar a otro, o para comunicárselos a alguien), almacenar (para su posterior uso) y transformar (operando sobre ellos con ciertas reglas, para obtener nuevos datos). Pagina Nº 23

24 Información Definimos como información a todas aquellas representaciones simbólicas que por el significado que se les asigna quien la reciba e interpreta, contribuyen a disminuir la incertidumbre de forma que pueda decidir un curso de acción entre varios posibles. De esta manera se dispondrá en cada caso de un conjunto ordenado de datos relacionados, que permitirá tomar la decisión con el menor riesgo posible. De acuerdo a la definición anterior, como se trata de representaciones simbólicas de acuerdo a ciertas acciones a realizar, puede ocurrir que aquello que es información para una persona, no lo sea para otra. Podemos supones que ante un problema o situación a resolver, hemos elaborado o aprendido varias alternativas de acción, que responden a esquemas lógicos del tipo "si" (condición A)...entonces accionar A, "si"...(condición B)... entonces accionar B,... Cuando la información es suficiente como para tener la certeza de que se cumple una de las condiciones, decidimos realizar la acción correspondiente. La información no solo sirve para decidir cuál es el mejor accionar para lograr un objetivo. Tomada una decisión por un determinado curso de acción, para concretarlo se requiere saber que acciones hacen falta realizar, y en que secuencia. Se trata de información descriptiva, sin la cual no se puede efectuar la acción. En el caso de las computadoras, la información descriptiva está involucrada en los programas, que indican la secuencia de operaciones a realizar para alcanzar el resultado deseado. También existe la información de control, útil para verificar que un determinado accionar se ha efectuado correctamente. Así, cada vez que hacemos una resta, podemos verificarla mediante una suma. Diferencia entre Datos e Información De acuerdo a las definiciones dadas, "datos" son representaciones simbólicas de entes, hechos, atributos, etc, mientras que "información" alude a aquellos datos que Pagina Nº 24

25 por el significado que le atribuye quien necesita decidir una acción entre varias, permite tomar tal decisión con la menor incertidumbre posible. Debemos distinguir entre una representación simbólica, y el significado que puede tener la misma para una persona, en función de una determinada acción que debe realizar. Se dice que los símbolos portan información para quién pueda interpretarlos" Puede ocurrir que un mismo mensaje provea información distinta para dos o más decisiones diferentes a tomar. La diferencia así establecida entre datos e información se manifiesta especialmente en el ámbito de la computación. Una computadora recibe símbolos correspondientes a ciertos datos, opera con ellos, y obtiene resultados que también son representaciones simbólicas, que en ningún momento tienen significado para la máquina. Solo pueden tenerlo para el hombre, cuando los interpreta mediante su mente de manera que pueda tomar una decisión. Si bien muchas veces se confunden con un significado semejante a las palabras "información" y "datos", diremos que toda información consta de datos, pero no todos los datos constituyen información. Pagina Nº 25

26 Conceptos de Teoría de la Información UNIVERSIDAD NACIONAL DE LA RIOJA Si bien podríamos escoger una definición matemática precisa para el concepto de información, vamos a recurrir al sentido de la intuición para la definición de información. Cuando escuchamos un boletín informativo, o cuando leemos el diarios, es con el objeto de enteramos de algo nuevo, algo que no estaba previsto, o por lo menos no estaba en nuestros planes. De estos ejemplos podemos extraer algunos conceptos: Si consideramos un fenómeno cualquiera, y si tal fenómeno es invariable, o sea totalmente determinado, no se puede aprender nada de él, no se puede decir nada nuevo, de manera que "No hay información si no se trata de un elemento variable". "Sea un elemento variable, cuyos finitos cambios de estado, sean imprescindible, se define como información, cuando hay una determinación del estado actual del fenómeno". Si bien esta definición suena un tanto académica, podemos resumir en que la información tiene que ver con los fenómenos variables y con el cambio impredecible. De acuerdo a esto, podemos decir que las fuentes de información son: a) El cerebro del hombre, a través de las ideas. b) La modificación de los estados ambientales. c) Los censos poblaciones (número de habitantes de una población). d) Los medios que suplantan las aptitudes mentales y nerviosas, como ser: radiotelefonía, TV, Facsímil, etc). Del concepto anterior de información, podemos deducir que cuando más rápido sea el cambio impredecible, mayor es la cantidad de información. También surge de la definición, que al ser la información consecuencia de un fenómeno variable, puede de alguna manera ser representada y lo más conveniente Pagina Nº 26

27 es la representación numérica. Cuando la información debe ser procesada o trasmitida por medios electrónicos, las representaciones pueden ser otras, pero de todas maneras, siempre debe ser inteligible por el consumidor final. Cuando definimos a la información, se explicó que ella contribuye a disminuir la incertidumbre que se tiene acerca de cuál es el mejor camino para resolver un problema. La incertidumbre se refiere a lo desconocido, a aquello que no se sabe se sucederá, ya lo que es inesperado, imprevisible. Una información permite tener una certeza de la existencia u ocurrencia de algún suceso o aspecto de la realidad, a la vez que disminuye el grado de incertidumbre que se tenía para tomar una decisión. Si una información se repite, no disminuye la incertidumbre, que queda luego de haberla obtenido por primera vez. Lo esperado, aquello conocido de antemano, no representa información, ya que la probabilidad de ocurrencia es de 100%, por ejemplo la estimación que después del día viene la noche, no constituye información, ya que la probabilidad de que esto ocurra es del cien por ciento, ya que no existe otra posibilidad. Si por otra parte, si nos informamos que aconteció un evento significativo, del cual, por su baja probabilidad de ocurrencia, estamos bastante seguros de que no iba a suceder, tendrá para nosotros un gran valor informativo en relación con esa decisión. Por ejemplo, si alguien va a comprar acciones de una empresa muy solvente, ya último momento escucha que se descubrió un fraude en relación con esa empresa, casi seguramente, no tomará la determinación que tenía decidida. Podemos afirmar entonces, que a menor probabilidad o certeza de ocurrencia, mayor será su significado informativo; ya mayor probabilidad o certeza de ocurrencia, mayor será dicho significado. Pagina Nº 27

28 Medida de la Información Si examinamos con detalle el contenido de información de un mensaje, podemos ahorrar esfuerzo en su transmisión desde un punto a otro. Por ejemplo, si deseamos enviar un telegrama de felicitaciones por un hecho determinado (casamiento, nacimiento, etc), la compañía de telégrafos enviará un texto estándar típico. El operador simplemente indicará el destino, el remitente, y un número que identifique el texto estandarizado típico. Un sentido intuitivo podemos ver que algunos mensajes largos no contienen gran información. Cantidad de Información EN 1946, Claude Shannon desarrolló su "teoría Matemática de las Comunicaciones", en donde se planteó el objetivo de hacer lo más eficiente posible la transmisión de información. Por ejemplo transmitir mensaje lo más rápidamente posible y con el número mínimo de errores. Hay un límite en la tasa de información que puede ser transmitida por un sistema. Este límite es la capacidad de información, la cual viene determinada por las limitaciones físicas fundamentales en la transmisión de información. Shannon se planteó primero, que dado un conjunto de posibles mensajes que una fuente puede transmitir, cómo pueden ser representados estos mensajes de la mejor manera posible para llevar la información sobre un sistema con sus limitaciones inherentes? Para tratar este problema, es necesario concentrarse en la "información", más que en las señales eléctricas de comunicación, y por esta razón el trabajo de Shannon fue rebautizado como Teoría de la Información. Dado que la información no es material ni tangible, se requiere para transmitir que sea señalizada en alguna forma que pueda llegar al receptor codificada. Hay que recordar, que Shannon desarrolló su teoría de acuerdo a un esquema: Pagina Nº 28

29 Esto se debe al hecho que fue definida en base a los problemas de los circuitos y redes telefónicas, no obstante, puede extenderse a cualquiera de los otros conceptos explicados. La Teoría de la Información trata con tres conceptos básicos: - La medida de la información. - La capacidad de un canal o sistema de transmisión para transferir información. - La codificación como un medio de utilizar los sistemas a máxima capacidad. Estos conceptos pueden ser enlazados por el teorema fundamental de la teoría de la información que dice: "Dada una fuente de información y un canal de comunicación, existe una técnica de codificación, tal que la información puede ser transmitida sobre el canal con una tasa menor que la capacidad del canal y con una frecuencia de errores arbitrariamente pequeña a pesar de la presencia de ruido". Lo sorprendente de esto es la posibilidad de transmisión casi libre de errores sobre un medio ruidoso, logrado por medio de la codificación. En esencia la Pagina Nº 29

30 codificación es usada para adaptar la fuente al canal, para máxima transferencia de información. Como consecuencia de todo lo anterior nos planteamos las siguientes preguntas: Cómo se mide la información? A qué nos referimos cuando decimos cantidad de información? - Cómo se mide la capacidad de un sistema o canal? Cuáles son las características de eficiencia de un proceso de codificación? Cómo se puede minimizar los efectos indeseables de factores exógenos?. Como decíamos anterior mente, por su intangibilidad, la información debe ser representada de alguna manera. Así, cuando una persona habla, las vibraciones de sus cuerdas vocales actúan sobre las moléculas del aire formando un sistema de ondas (similar al que se produce cuando se arroja una piedra a un estanque de agua calma), propagando de esta manera el sonido, hasta que actúen sobre un oído receptor al mismo ritmo que fue emitido. De la misma forma, a través de las ondas electromagnéticas, al variar sus propiedades eléctricas, se pueden enviar mensajes a través de medios físicos como alambres conductores, cables de fibra óptica, o el aire. La señal que viaja por estos medios es portadora de mensajes con datos hacia el receptor. Con estos ejemplos, se pretende introducir en las ideas básicas de la "Teoría de la Información", y verificar la diferencia entre los conceptos de información y cantidad de información. Vamos a ver cómo influye la incertidumbre en la toma de decisiones en la medida que se recibe información. Para ello vamos a suponer que tenemos un sistema compuesto por un emisor, con una pila eléctrica que puede ser aplicada en el extremo de dos cables. En el otro extremo tenemos un receptor que puede medir la tensión eléctrica, verificando si está colocada o no a la pila. A fin de que ambos extremos funcionen sincrónicamente, se tiene un reloj que sirve para tomar los tiempos en que deberá realizarse la medición. Pagina Nº 30

31 De esta manera, hemos implementado un sistema binario de transmisión de mensajes. Así, si hemos acordado que cuando se mide una tensión eléctrica equivale a un "1"y cuando nos encontramos con ausencia de tensión eléctrica, tenemos un "0", podemos transmitir mensajes codificados de esta manera. A fin de simplificar, vamos a suponer que tenemos que transmitir ocho letras (de la A hasta la H). Por tratarse de un sistema binario, se necesitan tres elementos binarios para codificar las ocho letras. Esto viene del hecho de que al ser binario, o sea cada elemento puede variar en dos estados posibles (0 y 1), con una sola variable se pueden codificar dos estados, con dos variables se pueden codificar cuatro estados, con tres variables se pueden codificar ocho estados, y así sucesivamente. Generalizando, con "n" variables se puede codificar "2n" estados. Para ello vamos a codificar las ocho letras como sigue: Letra Código Binario A 000 B 001 C 010 D 011 E 100 F 101 G 110 H 111 Para enviar una letra deberá enviarse tres variables binarias, así, por ejemplo, si se quiere emitir la letra " A", deberá transmitirse el código "000", si se quiere enviar la letra "B", se hará a través del código "001", y así sucesivamente, hasta la "H" que corresponde al código "111". Pagina Nº 31

32 Si además, convenimos que se comenzará la transmisión desde el dígito más significativo (el más a la izquierda), el receptor, a medida que van llegando, irá disminuyendo la interesa, por cuanto aumenta la probabilidad de arribo de una determinada letra. Para ello veamos el siguiente ejemplo: Antes de comenzar la transmisión, el receptor tiene una incertidumbre total de cuál será el mensaje a recibir. Como la fuente tiene "8" elementos (letras A a la H), y como todas tienen la misma probabilidad de emitirse (sistema equiprobable), la incertidumbre tiene una Probabilidad de: P = 1/8 = 0,125 =12,5 % Supongamos, que la primera medición indica ausencia de tensión eléctrica, o sea que ha llegado un "0". Ahora sabemos que la letra estará entre las cuatro primeras, ya que ellas son las que comienzan con "0". A = 000 B = 001 C = 010 D = 011 Ahora la probabilidad de que llegue una letra es de: P = 1/4 = 0,25 = 25 % Si en el segundo periodo, medimos y nos encontramos que existe una tensión eléctrica, estamos ante la presencia de un "1", con lo cual se reduce la incertidumbre por cuanto solo hay dos posibilidades: C = 010 D = 011 La probabilidad aumenta a: P = 1/2 = 0,5 = 50 % Pagina Nº 32

33 Al recibir el tercer símbolo, se alcanza la certidumbre total, ya que si suponemos que después de la tercera medición obtenemos que existe ausencia de tensión eléctrica, o sea que llegó otro "0", estaremos ante la única alternativa posible: C = 010 En este caso la probabilidad será: P = 1/1 = 1 = 100 % Como podemos apreciar, en el ejemplo anterior, la llegada de un símbolo duplica la probabilidad, disminuyendo en la misma proporción la incertidumbre de la llegada de un símbolo. En otras palabras, podemos decir que la incertidumbre era: Antes de comenzar a transmitir era = 1 = 100 %. Después de la llegada del primer símbolo (0) = 0,75 = 75 %. Después de la llegada del segundo símbolo (1) = 0,75 = 50 %. Después de la llegada del tercer símbolo (1) = 0 = 0 %. O sea, con cada llegada de símbolo la incertidumbre se reduce, hasta llegar a la incertidumbre nula, cuando la probabilidad es del 100%. Si en vez de tener que transmitir 8 letras se necesita transmitir 16 letras, hacen falta 4 variables binarias, ya que: 2 n = 2 4 = 16 Para poder codificar todo el alfabeto (27 letras) se necesitarían 5 variables binarías, ya que: 2 n = 2 5 = 32 En este caso nos sobrarían combinaciones. Para codificar más símbolos, como ser las letras más los números (0 al 9), y algunos otros códigos de control se utilizan "n = 7" ó "n = 8" elementos, dependiendo del tipo de código. Pagina Nº 33

34 Como podemos apreciar, que ahora los mensajes contienen mayor "cantidad información", ya que para letra debemos transmitir 7 u 8 elementos. de Generalizando, si tenemos una fuente con "N = 2n" mensajes posibles a trasmitir, se requerirá combinar un número mínimo "n" de elementos binarios para codificar cada uno de los "N". Conocido "N", por definición de logaritmo será: n = log 2 N De acuerdo a la teoría de la información, puede definirse la cantidad de información de un mensaje "I", como: "el número mínimo "n" de elementos codificados en binarios necesarios para identificar el mensaje entre un total de "N" mensajes posibles". O sea: I = n = log 2 N Resulta práctico relacionar la cantidad de información de un mensaje con el grado de probabilidad de ocurrencia del mensaje. De acuerdo a lo que ya vimos en el ejemplo anterior, la probabilidad de ocurrencia es: P = 1/N Resulta que: N = 1/P O sea que: I = log 2 1/P = log 2 P -1 = - log 2 p Expresión que relaciona la cantidad de información con la probabilidad de que ocurra un evento. Para poder medir la "cantidad de información", es necesario medir la UNIDAD de medida. Como todas las unidades se debe utilizar una convención para determinarla. Pagina Nº 34

35 Para ello, se define como "unidad de cantidad de información la obtenida al especificar una de las dos alternativas igualmente probables, llamándose [bit] a esa unidad. La palabra bit, define la unidad de cantidad de información, y se obtiene por contracción de las palabras inglesas "binary digit'. Estas alternativas se presentan, por ejemplo, al observar una moneda lanzada al aire, o la salida de una comunicación digital. Ya hemos visto que la información está relacionada con la incertidumbre. Entonces podríamos decir que información es lo que reduce la incertidumbre, por consiguiente, puede afirmarse intuitivamente que: La cantidad de información es una función f(p) decreciente al aumentar la probabilidad P de un proceso. La información relativa aun suceso cierto es nula f(1) = 0; y f(0) = 00 En el caso de dos posibilidades igualmente probables (caso de la moneda), la probabilidad es: P = N E Donde: N = cantidad de variables y E = cantidad de elementos. Entonces por definición, cantidad de información es: (1) I = log 2 N E [bit] El caso de la moneda lanzada al aire es: N = 2 (las dos alternativas, cara y cruz) y E = 1 (la moneda). Aplicando la formula: (1): I = log 2 N E = log = l[bit] Ahora que ya conocemos la unidad de información, vamos a ver dos ejemplos prácticos, que nos darán una idea de "cantidad de información". Ejemplo 1: Imagen de TV: Pagina Nº 35

36 Pagina Nº 36 UNIVERSIDAD NACIONAL DE LA RIOJA A los fines del ejemplo y para facilitar su entendimiento, vamos a realizar algunas simplificaciones. Para ello vamos a considerar una pantalla compuesta por 500 líneas y 600 columnas, tal como se aprecia en la figura. Esto nos da un total de 500 X 600 = puntos. Supongamos que cada punto puede tomar 10 valores distintos entre el negro y el blanco pasando por 8 grises intermedios. De esta forma, vamos a tener N E = imágenes distintas, que son las combinaciones de los puntos variando entre los 10 valores. Si todas son igualmente probables, la cantidad de información será, aplicando la formula ( 1): I = log 2 N E = log = * log 2 10 = = * 3,32 = 106 [bit] Nota: log a X = 1/log b a * log b X Log 2 10 = 1/log 10 2 * log = 1/0,301 * 1 3,32 Ejemplo 2: Documento escrito: Vamos a supones ahora, que tenemos un documento de palabras, y supongamos que esas palabras fueron elegidas de un repertorio de palabras igualmente probables. La cantidad de información será: I = log 2 N E = log = * log = = log = 4 * log 2 10 = 4 * 3,32 * = = 1,328 * 104 = 104 [bit] Como puede apreciarse, de la comparación de ambos ejemplos una imagen (simplificada), tiene una cantidad de información de aproximadamente un millón de bit, mientras que un documento escrito está en el orden de los diez mil bit. Esto nos da una idea de "cantidad de información" y conceptualmente que los métodos visuales, como los gráficos implican una mayor cantidad de información. De allí los inconvenientes del procesamiento, transmisión y almacenamiento de imágenes.

37 Así, los mensajes para trasmitir una de las ocho letras en el ejemplo, contiene 3 bit de cantidad de información. En una computadora los elementos en cuestión son pulsos eléctricos que pueden tomar dos estados posibles, de allí la definición de unidad de información utilizando los elementos binarios. Por otro lado, el código binario en el sistema numérico de menor base posible. De las definiciones anteriores resulta evidente la diferencia entre información y cantidad de información. Información se refiere al significado de un conjunto de símbolos, mientras que cantidad de información mide el número de símbolos necesarios para codificar un mensaje, cuya probabilidad de ocurrencia es "P". En el ejemplo, podemos decir que las ocho opciones, cada bit recibido, permite decidir una de dos alternativas posibles, codificables mediante mensaje de un solo símbolo: 1 ó 0. El bit es la menor cantidad de información que se puede comunicar, y corresponde a la determinación de un mensaje entre dos posibles, cuya probabilidad de ocurrencia es P = l/2. Cualquier forma de información puede simbolizarse mediante bit. Como ya vimos, si quisiéramos codificar las letras de alfabeto, son necesarios 5 bit, tal como puede verse en la siguiente tabla. A = B = C = D = E = F = G = H = I = J = K = L = M = N = Ñ = O = P = Q = R = S = T = U = V = W = X = Y = Z = Esta codificación supone que todas las letras tienen igual probabilidad de aparición (P = 1/27), siendo: Pagina Nº 37

38 I = log 2 27 = 4,755 bit O sea que se puede verificar que se necesita aproximadamente 4,755 bit, lo que redondeando da 5 bit. El redondeo, significa que nos quedan combinaciones sin utilizar, ya que "25 = 32", y nosotros solo utilizamos 27. Esto último podría haberse estimado directamente sin utilizar los logaritmos, ya que: 2 4 = 16 < 27 < 25 = 32 De esta forma, cada palabra se codificaría con un número de bits igual al número de letras que la constituyen multiplicando por cinco. Este número de bit podría reducirse, si tenemos presente que algunas letras se repiten con mayor frecuencia que otras, o sea que tienen mayor probabilidad que otras. Dicho en otros términos esto significa que nuestro vocabulario obtiene mensaje de una fuente que no es equiprobable (igual probabilidad). Además, cuando escribimos o hablamos, no existe la misma probabilidad, no solo en la elección de las letras, sino también en las palabras. Esto hace el problema mucho más complejo de lo que vimos hasta ahora y es motivo de estudios matemáticos de teoría de probabilidades mucho más avanzado. Una forma de reducir el tamaño de los mensajes, es justamente valerse de este tipo de características de fuentes no igualmente probables, pudiéndose codificar las letras que mayor probabilidad tienen de salir, con menor cantidad de símbolos. Tal es el caso del código Morse para telegrafía, que justamente las letras con mayor probabilidad de salida como la "a" y la "e" son codificadas con menor cantidad de símbolos. Pagina Nº 38

39 UNIDAD Nº III SISTEMAS DE NUMERACION Los sistemas de numeración surgen por la necesidad de representar una cantidad numérica. Una forma que se nos podría ocurrir es mediante la escritura de tantos palitos como unidades tiene el número. Por ejemplo, si quisiésemos anotar que cumplimos 18 años, escribiríamos:. Sistemas de numeración Pero esto no es práctico, y se torna engorroso para cantidades grandes, y más aún para operar con ellas. Después de muchos intentos de las distintas civilizaciones comenzaron a utilizarse símbolos y surgieron dos categorías de sistemas numéricos: POSICIONALES CATEGORIAS NO POSICIONALES El orden o ubicación de los símbolos es significativa en la representación del número. Estos sistemas tienen un conjunto de símbolos (dígitos del sistema) y una base (cantidad de símbolos diferentes que pueden ocupar una posición dada) Las cantidades se expresan mediante la combinación de símbolos que no tienen un valor relativo a la posición que ocupan. Por ejemplo, en el sistema de numeración romana el 24 es equivalente a XXIV. La categoría que nos ocupa en este trabajo es la primera. Y estableceremos en primer término, las propiedades que se cumplen en todos los sistemas numéricos posicionales: 1º) - Un sistema numérico consiste de un conjunto ordenado de símbolos llamados dígitos o cifras, con relaciones definidas para la adición (+), sustracción (-), multiplicación (x) y división (/). 2º) - La base del sistema numérico es el número total de dígitos permitidos. Pagina Nº 39

40 La siguiente tabla muestra los sistemas más usuales: Sistemas de Base Dígitos discretos numeración Decimal 10 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 Binario * 2 0,1 Octal 8 0,1,2,3,4,5,6,7,8 Hexadecimal ** 16 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F * Utilizado en electrónica y computación, ya que los símbolos son solamente 0 y 1. El 1 representa el paso de corriente y el 0 la ausencia de ésta (algo así como "prendido" y "apagado"). ** En este caso faltan símbolos, por lo que a los dígitos se agregan algunas letras para completar el conjunto de dieciséis cifras discretas: A = 10; B = 11; C = 12; D = 13; E = 14; F = 15 Estos sistemas no son los únicos. Nada nos impide escoger otra base: 3, 4, 5,..., etc., en cuyo caso tendremos tantos sistemas numéricos como bases determinemos. En todos ellos, la forma de contar se puede generalizar en las siguientes reglas que formularemos a continuación: REGLAS DE CONTEO I) La base ( b en adelante) de conteo de un sistema es igual al número de cifras discretas disponibles. II) Siempre que una columna ha llegado al último valor discreto y recibe otra unidad, regresa a 0 (cero) y acarrea 1 (uno) a la columna que le sigue en significación a la izquierda. III) La columna en el extremo derecho es la menos significativa, cuenta unidades. Cada conteo en la segunda columna es igual al producto de cada dígito discreto por la base del sistema. Pagina Nº 40

41 Ejemplificando en el sistema decimal lo dicho anteriormente, tenemos: Lo siguiente pone de manifiesto el principio fundamental de la numeración decimal: toda cifra escrita a la izquierda de otra representa unidades diez veces mayores que las que representa la anterior y viceversa, toda cifra escrita a la derecha de otra representa unidades diez veces menores que las que representa la anterior. Por ejemplo, cuando escribimos el número 134,68, significa: 1 x x x x 0,1 + 8 x 0,01 o equivalentemente en potencias de 10: 1 x x x x x 10-2 El primer dígito a la izquierda de las unidades representa naturalmente, el número de veces que se toma diez a la primera potencia, o sea, la decena. El siguiente dígito a la izquierda representa el número de veces que se toma diez a la segunda potencia, o sea la centena, etc. Se puede decir que el valor relativo de cada dígito depende de la posición que ocupa con respecto a un índice. Todos los valores a la izquierda de las unidades se los llama parte entera y todos aquéllos colocados a la derecha, parte fraccionaria. Una cantidad cualquiera en un sistema de base b puede expresarse mediante un polinomio de potencias de la base multiplicadas por un símbolo perteneciente al sistema: Pagina Nº 41

42 Este polinomio se denomina ecuación generalizada de un sistema de base b Donde: - C es la cantidad representada - b es la base - d i es un símbolo del sistema con 0 <= d i < b - n es el orden de la parte entera (la parte entera tienen n + 1 cifras) - m es el orden de la parte fraccionaria (la parte fraccionaria tiene m cifras) PRINCIPIOS QUE CUMPLEN LOS SISTEMAS NUMERICOS I) Un número de unidades de un orden cualquiera, igual a la base, forma una unidad de orden superior. II) Toda cifra escrita a la izquierda de otra representa unidades tantas veces mayores que las que representa la anterior, como unidades tenga la base. Éste es el valor relativo de un dígito según su posición III) En todo sistema, con tantas cifras como unidades tenga la base, contando el cero, se pueden escribir todos los números CONVERSION DE UN SISTEMA A OTRO Para convertir al sistema decimal una cantidad C dada en una base b, descomponemos el número en su expresión polinómica: Ejemplos: 1) ( 2406) 8 = 2 x x x x 8 0 Pagina Nº 42

43 = 2 x x x x 1 = = (1286) 10 2) (43) 5 = 4 x x 5 0 = 4 x x 1 = = (23) 10 3) (10111,011) 2 = 1 x x x x x x x x 2-3 = 1 x x x x x x 0,5 + 1 x 0, x 0,125 = ,25 + 0,125 = (23,375) 10 4) (100) 4 = 1 x x x 4 0 = 1 x x x 1 = = (16) 10 5) (202) 3 = 2 x x x 3 0 = 2 x x x 1 = = (20) 10 Nota: estos dos últimos ejemplos nos dan la pauta que la clasificación de números redondos y no redondos es convencional, porque depende del sistema en el que trabajemos. Método de conversión del sistema decimal a otro sistema de base b: El siguiente algoritmo para convertir un numero N 10 a su representación en una base distinta de 10, distingue entra la parte entera y la parte fraccionaria de N 10. 1) Parte Entera: Pagina Nº 43

44 Se divide la parte entera de N 10 por la base n. El cociente obtenido se divide nuevamente por n. así sucesivamente, cada coeficiente se divide por n, hasta obtener coeficiente 0. La sucesión de residuos, en orden inverso, es la representación en la base n, de la parte entera de N 10 2) Parte Fraccionaria: UNIVERSIDAD NACIONAL DE LA RIOJA Se multiplica la parte fraccionaria de N 10 por la base n, y se considera la parte entera de ese producto. La parte fraccionaria del producto se multiplica nuevamente por la base n, hasta obtener parte fraccionaria cero o igual a una anterior. La sucesión de las partes enteras de los productos, en el orden en que fueron efectuados, es la representación en la base n, de la parte fraccionaria de N 10. Observación: Es claro que si N 10 es un número entero, solo aplicaremos 1), y si N 10 tiene parte entera nula, solo aplicaremos 2). a) Conversión de decimal a binario Sea en número N10 = 218,6875 a1) Parte entera Luego = Divisiones Cocientes Residuos 218/ / / / / / / /2 0 1 Fin(coeficiente 0) a2) Parte Fraccionaria Multiplicaciones Partes 0,6875 x 2 = enteras 1 1,3750 Pagina Nº 44

45 0,0750 x 2 = 0 0,7500 x 2 = 1 1,500 0,5000 x 2 = 1 Fin 1,000 parte fraccionaria igual a cero UNIVERSIDAD NACIONAL DE LA RIOJA Luego 0, = 0, ; Por lo tanto 218, = , Sea ahora el numero 83,6 10 Fin(coeficiente 0) Divisiones Cocientes Residuos 83/ / / / / / /2 0 1 Multiplicaciones Partes 0,6 x 2 = 1,2 enteras 1 0,2 x 2 = 0,4 0 0,4 x 2 = 0,8 0 0,8 x 2 = 1,6 1 0,6 x 2 = 1,2 1 0,2 x 2 = 0,4 0 0,4 x 2 = 0,8 0 0,8 x 2 = 1,6 1 Luego 0,6 10 = 0, ; binario periódico Desde acá se repite una parte fraccionaria 0,6. Luego los dígitos en binario se repetirán indefinidamente Escribimos 0,6 10 = 0, SISTEMA NUMERICO BINARIO 1) Este sistema tiene una base 2 porque sus únicos dígitos permitidos son 0 y 1 2) Dos unidades de un orden forman una de orden superior inmediato 3) Toda cifra escrita a la izquierda de otra representa unidades dos veces mayores que las que representa ésta (... 8, 4, 2, 1) 4) Con dos cifras se pueden escribir todos los números (valor absoluto que tiene cada número por su figura o símbolo) Pagina Nº 45

46 UNIDAD Nº IV - LA COMPUTADORA UNIVERSIDAD NACIONAL DE LA RIOJA CONCEPTO: Máquina capaz de realizar y controlar a gran velocidad cálculos y procesos complicados que requieren una toma rápida de decisiones mediante la aplicación sistemática de criterios preestablecidos. La computadora se la relaciona a un cerebro electrónico, teniendo en cuenta que debe ser programada para cada tarea que se requiera. La computadora puede recibir diversos nombres. El término computadora procede del inglés (computer) y significa máquina de computar o calcular. Del término francés ordinateur procede la denominación de Ordenador que se refiere a la tarea de poner en orden la información. Son dos perspectivas distintas y complementarias. También recibe el nombre de cerebro electrónico. FUNCIONES Y ACCIONES La computadora tiene una estructura mecánica que permite realizar operaciones a gran velocidad, la celeridad con que elabora sus cálculos es sorprendente. La velocidad operativa se mide en millones de operaciones por segundo. Además de la actividad de realizar cálculos numéricos, realiza otro tipo de tarea que consiste en el manejo de los Procesos. La computadora trata diversas informaciones, las ordena y combina apropiadamente según las indicaciones de un programa. Por ej.: la realización de un censo de la población, la confección de la nómina o el tratamiento de texto. Los cálculos y procesos que lleva a cabo la computadora son complicados en el sentido que resultan prolijos, largos y que exigen una gran precisión, y suponen por ello un gran esfuerzo por parte del hombre. La ventaja de la máquina a este respecto es que ni sienten, ni padecen. Pagina Nº 46

47 Como resultado de estas características, la computadora ofrece unas posibilidades enormes para la realización de procesos que, de otro modo no serían factibles (por su duración), ni tampoco rentables (requerirían concurso de muchas personas). Aporta un alto nivel de fiabilidad por su precisión y su control, a la vez que permite eludir tareas repetitivas al ser humano; tareas en las que la máquina se muestra incansable e insensible y que, por el contrario, generan fatiga en el hombre. PARA QUÉ SIRVE UNA COMPUTADORA? La computadora introdujo un cambio cualitativo, tanto en la organización como en el desarrollo del trabajo y el ocio. Y no por lo que es sino por lo que hace. La computadora puede hacer muchas cosas: controlar el riego y las condiciones ambientales de una plantación, realizar una exploración delicadísima del cerebro humano, asistir una operación quirúrgica, prevenir riesgos atmosféricos, probar recetas de cocina, enviar cartas a la velocidad de la luz, regular todos los elementos mecánicas y electrónicos de un edificio, realizar el censo de población de un país, ver la casa antes de construirla, etc.. y así sucesivamente. Lo que no debemos olvidar es que la computadora sólo está limitada por nuestra propia capacidad imaginativa, si bien los desarrollos en microcomputación y nuevos lenguajes han de proveer a este instrumento de un motor social mucho más poderoso. COMPUTADORA Y CIRCUITOS Una computadora en el fondo no es más que un circuito electrónico muy complejo. Lo que llamamos corriente eléctrica es, efectivamente, una corriente de cargas eléctricas que pasa a través de un circuito de la misma manera que el agua circula por las tuberías. Quizás el circuito más sencillo sea una lámpara enchufada a la corriente eléctrica. La lámpara es una resistencia, al pasar la corriente, la resistencia se calienta hasta que empieza a emitir luz. Ahora bien, un circuito eléctrico puede ser sencillo como el recién descrito, o sumamente complejo como el que hace funcionar a una supercomputadora. Además de las resistencias, otros componentes de los circuitos son los condensadores y las inductancias. Un condensador sirve para acumular carga Pagina Nº 47

48 eléctrica hasta un límite a partir del cual ya no deja pasar más corriente. Una inductancia es una bobina, un cable enrollado sobre un núcleo de metal. La inductancia es sensible a las variaciones de corriente eléctrica. Con resistencias, condensadores e inductancias se fabrican, por ejemplo, los sintonizadores radiofónicos. Los circuitos electrónicos en lugar de cable eléctrico utilizan una fina capa de metal sobre un soporte de silicio. Sobre la capa metálica se conectan los distintos componentes, esto es un circuito impreso. El elemento que más ha influido en el desarrollo de las computadoras es el transistor. Un transistor es una combinación de metales semiconductores. Los semiconductores son materiales con una estructura atómica particular. Los átomos que los componen están organizados en una estructura cristalina. El transistor es el resultado de la unión especial de tres semiconductores. Un transistor permite, por una parte, amplificar y hacer más intensa una corriente eléctrica, por otra, se comporta como un interruptor, en función de la cantidad de corriente eléctrica que recibe se cierra o se abre. A base de combinar transistores se consiguen circuitos capaces de realizar funciones complejas, como sumar números binarios. Las computadoras no son más que grandes manojos de transistores combinados muy hábilmente; y una moderna necesita millones de transistores conectados para realizar todas sus funciones. La conexión de tantísimos elementos sería físicamente imposible si no fuera por los circuitos integrados. Un circuito integrado es una superposición de finísimas capas de material semiconductor en las que se recortan y unen los transistores mediante complicados procesos de alta tecnología. El resultado es una pieza llamada Chip, que en una superficie de escasos milímetros cuadrados contiene millones de transistores. DESARROLLO HISTÓRICO DE LAS COMPUTADORAS La idea básica de la construcción fue concebida hace dos siglos, pero solo hace 50 años después se construyó el primer aparato de cómputo automático. Computadoras de primera generación: En el año Empleaban tubos al vacío para la computación. Se hacía más hincapié en los cálculos que en la capacidad de entrada/salida. Pagina Nº 48

49 Medios de entrada/salida: Tarjeta perforada, cintas de papel. Almacenamiento principal: tubos electrostáticos, tambores magnéticos, núcleo magnético. Almacenamiento secundario: cintas magnéticas. Computadoras de segunda generación: Año Esas máquinas se caracterizan por circuitos transistorizados que aumentan su velocidad y precisión al mismo tiempo que reducen los costos. Medios de entrada/salida: perfeccionados con cintas magnéticas de alta velocidad, tinta magnética y lectoras ópticas de caracteres, equipos de transmisión de datos y comunicaciones. Almacenamiento secundario: aplicaciones de discos magnéticos. Computadoras de tercera generación: Año 1.965: La red de circuitos integrados es una característica de las computadoras más modernas. Esa red trabaja con unas escamas de silicio de solo 28 milésimo de pulgada al cuadrado. Las pequeñísimas escamas cumplen las mismas funciones básicas que los tubos al vacío y los transistores. Aumentan además las velocidades internas de procesamiento y reducen los costos de energía. Las computadoras de tercera generación contienen asimismo modificaciones para combinar las capacidades de las computadoras científicas y comerciales en una sola máquina. Pagina Nº 49

50 Medios de entrada/salida: representaciones gráficas, diagramadores, unidades de respuesta hablada, unidades transmisión de datos con mayor énfasis en líneas de comunicación de datos. Capacidad de multiprocesamiento: procesamiento de varias tareas a la vez en una sola máquina, procesamiento de un flujo continuo de tareas y capacidad de atender a numerosas terminales lejanas que transmiten información en forma simultánea. Computadoras de cuarta generación: Año a : la integración a muy gran escala hizo posible poner desde miles a millones de transistores en una sola pastilla. Este desarrollo condujo a la fabricación de computadoras más pequeñas y rápidas. Los precios disminuían y hasta un individuo común podía comprarse una, así comenzó la era de las computadoras personales (PC). Medios de entrada/salida: Disquettes, CD-ROM. Líneas de comunicaciones, multimedios. Memoria Principal: Chips de Ram de 1 a 32 Mbytes. Memoria secundaria: Discos Rígidos de 600 Mb a GB, disquetes y unidades especiales de almacenamiento masivo. Proyecto de quinta generación: Aumentar considerablemente la velocidad de procesamiento. Haciendo uso de muchos procesadores (se rompe la clásica operación secuencial de una instrucción por vez). Operaciones con lógica simbólica lograr programas acordes al tipo de dato a los procesos. CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE COMPUTACIÓN Se clasifican en: Analógicas y Digitales. Analógicas: Pagina Nº 50

51 Procesan informaciones acerca de magnitudes análogas, medir tiempo, longitud, velocidad o presión atmosférica. Resuelven problemas que se presentan como realidades físicas, para hallar la solución recurre a relaciones similares o análogas. Los datos que se proporcionan y utilizan son siempre continuos y la forma de medirlos está sujeta a una forma de proceso de medición. La aplicación de la computadora analógica tiene lugar en actividades donde el objetivo es ejercer alguna forma de control. Digitales: En los circuitos de las computadoras digitales, los datos se representan mediante esquemas de impulsos eléctricos. Los datos se representan siempre en forma de cantidades discretas. Las computadoras digitales pueden clasificarse en: Científicas, de Uso Generales, Comerciales. Información Digital Se aplica a un conjunto de piezas simbólicamente separadas con lo que se puede representar un número de elementos que se pueden contar. La información Digital numérica está relacionada con la representación simbólica de la acción de contar (el ábaco). Una característica de la información digital es que entre dos valores definidos no existen intermedios. Las señales eléctricas pueden ser portadoras de Señal Analógica Señal información digital binaria. Información Analógica Pagina Nº 51

52 Pagina Nº 52 UNIVERSIDAD NACIONAL DE LA RIOJA Vinculado a la medición de magnitudes físicas continuas, su medida puede dar lugar a cualquier valor intermedio entre una gama contigua de valores finitos (termómetro, reloj de sol, etc...) HARDWARE Y SOFTWARE La computadora presenta dos aspectos íntimamente relacionados: el hardware y el software. La palabra inglesa hardware se refiere a aquella parte dura o material. El término software designa aquella otra parte blanda o lógica. Así pues, etimológicamente, la computadora se compone de una parte dura y de una parte blanda. Estas expresiones han de entenderse metafóricamente. Significan que existen unos elementos materiales o tangibles, los que forman el llamado soporte físico del procesamiento de la información como los circuitos, los aparatos y terminales y también unos elementos intangibles de programación, que se designan como soporte lógico. Software: Conjunto de Instrucciones de programa de computador que dirige la operación del hardware. Un conjunto de instrucciones para una tarea específica se llama Rutina. Un conjunto completo de instrucciones para ejecutar un conjunto de tareas relacionadas se llama PROGRAMA. Al software se lo clasifica en dos grupos: - Software de Base: controla las operaciones de la computadora en sí (Sistema Operativo, Bios). - Software de Aplicación: los cuales resuelven problemas para los usuarios (programas del usuario).

53 Hardware Es el conjunto de elementos físicos (máquinas y circuitos) y puede ser comparado con la fuerza; el hardware difícilmente puede ser modificado, y abarca todos los componentes materiales de la propia computadora, sean mecánicos, eléctricos o electrónicos, así como las unidades periféricas, sean teclados, impresoras, monitores, etc.. EL LENGUAJE DE LA COMPUTADORA BIT Y BYTE El lenguaje de la estructura íntima de la computadora es un sistema de cambios de tensión en la alimentación. Mediante el envío de impulsos eléctricos se codifican todas las operaciones y procesos. Se trata del llamado lenguaje de máquina. Para pasar de los lenguajes de alto nivel, que utilizamos para comunicarnos con el aparato, al lenguaje máquina se realiza una labor de traducción intermedia. Al final del proceso codificador y decodificador lo que la máquina entiende es una larga serie de ceros y unos. En el caso de un circuito eléctrico, el cero equivale a la ausencia de corriente y el uno indica el paso de la corriente. Es la lógica del interruptor. La unidad mínima de información es un bit. Consiste en un cero o en un uno. Pero el bit no es plenamente significativo, porque es demasiado pequeño, es como una pizquita de una información completa. El byte es el estado superior y pleno, que agrupa a ocho bits. Cada byte constituye una palabra, símbolo o referencia. Las combinaciones posibles de los dígitos del sistema binario en un byte permiten 256 formas posibles, a cada una de las cuales se puede asignar un símbolo, letra o número.- Posibilidades de codificación Bit: unidad binaria (0 o 1) Byte: 8 dígitos o bits ( por ejemplo, ) Kbyte: 1024 bytes. Mbyte: 1024 kbytes Gbyte: 1024 mbytes Pagina Nº 53

54 Cuántas combinaciones posibles hay si se dispone de dos elementos, el cero y el uno, para formar unidades de ocho dígitos? Es posible saberlo elevando el número de elementos (2) a la potencia del número de dígitos de la unidad (8) el resultado por lo tanto es 256 = El byte permite codificar 256 símbolos, números o palabras. La codificación más extendida de este tipo es el llamado código ASCII (acrónimo de American Standard Code for Information Interchange o código estándar americano para el intercambio de información).- HARDWARE 1. Hardware - Introducción. Se ha dicho que las computadoras son "herramientas intelectuales", porque aumentan nuestra capacidad de llevar a cabo tareas que requieren actividad mental. Son adecuadas para realizar actividades como efectuar cálculos con rapidez, clasificar largas listas y buscar entre inmensas bibliotecas de información. Los seres humanos podemos llevar a cabo todas esas actividades; pero una computadora las ejecuta con mucha mayor rapidez y fidelidad. Nuestra habilidad para utilizar una computadora complementa nuestra capacidad, mental y nos volvemos más productivos. La clave de usar con eficacia la computadora, en calidad de herramienta, es saber qué hace una computadora, cómo trabaja y cómo la podemos emplear. Una computadora se puede definir como un dispositivo que acepta entradas, procesa datos, los almacena y produce salidas. El Hardware comprende los dispositivos eléctricos, electrónicos y mecánicos que se emplean para procesar datos. la computadora es parte del Hardware del sistema de computación. Además de la computadora, el término hardware abarca los componentes llamados periféricos Unidad Central de Procesamiento (CPU). Es la computadora propiamente dicha. Consta de tres partes bien diferenciadas, la memoria, la unidad aritmético-lógica y la unidad de control. Pagina Nº 54

55 La memoria es el lugar donde la computadora almacena los datos y las instrucciones que componen los programas. La unidad aritmético-lógica tiene por función realizar operaciones aritméticas y hacer comparaciones lógicas. La unidad de control es la que comanda las operaciones, es decir, obtiene las instrucciones de la memoria, las decodifica y dirige todas las acciones que ellas indican. UNIVERSIDAD NACIONAL DE LA RIOJA La CPU es el centro neurálgico de cualquier sistema de ordenador digital, ya que es el que coordina y controla las actividades de todas las unidades periféricas y realiza todos los procesos de cómputos aritméticos y comparaciones lógicas que han de efectuarse con los datos. Todas las instrucciones de programas que vayan a procesarse deberán cargarse previamente en esta unidad. La CPU, por medio de la memoria principal, la unidad de control y la unidad aritmético-lógica realiza las funciones siguientes: Representa datos e instrucciones. Almacena los mismos en la memoria. Los transfiere internamente de una unidad a otra. Interpreta y ejecuta las instrucciones. La memoria es el lugar donde residen los datos e instrucciones y para operar con ellos es necesario llevarlos a la unidad aritmético-lógica. Los datos se representan internamente en la memoria principal mediante dígitos binarios (bits), éstos se agrupan en conjuntos de ocho unidades denominados bytes. La computadora emplea el sistema binario, pues, los dígitos de este sistema (cero y uno) pueden hacerse corresponder directamente con los estados posibles de un interruptor, es decir prendido o apagado. Pagina Nº 55