Representación y comunicación de la información

Los primeros ordenadores eran analógicos, lo que implicaba que funcionaban utilizando variables físicas continuas, como voltajes o corrientes, para representar la información. Aunque estos dispositivos fueron innovadores para su tiempo, enfrentaban serias limitaciones en términos de precisión y versatilidad, lo que dificultaba la realización de cálculos exactos.

Los ordenadores digitales, en contraste, representan la información mediante dígitos binarios (cero y uno) lo que les permite operar con una precisión mucho mayor. Este cambio no solo amplió las capacidades de los ordenadores, sino que también sentó las bases para el desarrollo de software y algoritmos, permitiendo la programación para realizar tareas más complejas.

Recurso: La Z1 fue la primera computadora libremente programable

1. Sistema de representación y comunicación

Un ordenador digital necesita disponer de un sistema de representación y comunicación de la información que codifique y transfiera los datos de forma segura y rápida. La codificación se realiza mediante un sistema binario y los datos a codificar pueden ser números, textos, imágenes, sonidos, etc. 

La representación y comunicación de los datos son fundamentales para el perfil informático, ya que tienen aplicaciones infinitas. Una de las más importantes es la conversión del lenguaje del usuario al lenguaje del computador. Además, este estudio es esencial para entender la lógica matemática de un ordenador y cómo funciona el proceso comunicativo.

1.1. Representación de la información

En los sistemas digitales, la información se representa a través del sistema binario, que utiliza dos estados básicos: 0 y 1. Estos valores binarios corresponden a señales eléctricas en los circuitos del ordenador, donde el 0 indica ausencia de tensión (apagado) y el 1 indica presencia de tensión (encendido). La figura a continuación ilustra una señal digital con una secuencia de bits: 011010100.

En la representación de datos en sistemas digitales, los valores 0 y 1 pueden tener diferentes significados:

1. Alto y bajo: En señales eléctricas, 0 indica un nivel de voltaje bajo y 1 un nivel de voltaje alto.
2. Encendido y apagado: En componentes electrónicos, 0 representa apagado (off) y 1 encendido (on).
3. Verdadero y falso: En lógica booleana, 0 equivale a falso (false) y 1 a verdadero (true).
4. Negativo y positivo: En ciertos contextos, 0 puede representar un estado negativo o inactivo, mientras que 1 representa un estado positivo o activo. Esto es común en operaciones de control de motores o señalización de sensores.
5. Ausencia y presencia: En redes y comunicaciones, 0 puede indicar ausencia de señal o datos, y 1 puede indicar la presencia de una señal o datos.
6. Permiso y denegación: En sistemas de control de acceso, 0 puede representar la denegación de acceso, y 1 puede representar la concesión de acceso.
7. Silencio y sonido: En la codificación de audio digital, 0 puede representar silencio (ningún sonido) y 1 puede representar la presencia de sonido.
8. Blanco y negro: En la representación de imágenes binarias, 0 puede representar el color negro y 1 el color blanco.

1.2. ¿Cómo representan los datos las computadoras?

Las computadoras interpretan texto, imágenes y comandos como secuencias de bits. Cada tipo de dato es convertido en una serie específica de 0s y 1s. Por ejemplo, una imagen simple puede estar representada por la siguiente secuencia de bits:

01001000 01100101 01101100 01101100 01101111 00101100 00100000 01010111 01101111 01110010 01101100 01100100 00100001

De manera similar, un comando para sumar un número puede estar representado por:

0001001100101100

Estas secuencias de bits se agrupan y se interpretan en función del contexto, permitiendo que las computadoras realicen operaciones y manejen diversas formas de información.

1.3. Bits

La unidad mínima de información en un sistema digital es el bit (acrónimo de binary digit), que, como se ha explicado, puede tener uno de dos valores: 0 o 1. Aunque un solo bit es suficiente para representar la información más básica, combinaciones de bits permiten representar datos más complejos. A medida que aumentamos el número de bits, podemos representar una mayor variedad de valores:

• Con 2 bits, podemos representar 4 valores diferentes (2²): 00, 01, 10, 11.
• Con 3 bits, podemos representar 8 valores diferentes (2³): 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111.

Número de valores representables con n bits:

• Fórmula: Valores=2ⁿ

1.4. Bytes

El byte es la unidad básica de almacenamiento en la mayoría de los sistemas informáticos, compuesta por 8 bits. Un byte puede representar 256 valores distintos 28 = 256, y es fundamental para manejar datos más complejos que un solo bit. Para representar grandes cantidades se utilizan los múltiplos del byte: kilobyte, megabyte, gigabyte…

Ejemplo de un byte de información: 01101001

Ejemplo de tres bytes de información: 01101001 11001010 11110000

Las computadoras procesan todos los datos en forma de bits, pero agrupan estos bits en bytes para realizar operaciones más eficientes. Un byte es la unidad mínima direccionable de memoria en la mayoría de los sistemas modernos, lo que significa que no se puede almacenar una pieza de información más pequeña que un byte.

1.5. Conversiones bits y bytes

La conversión entre bits y bytes es sencilla: para convertir bits a bytes, divide entre 8; para convertir bytes a bits, multiplica por 8.

• Fórmulas:
  • Bytes = Bits ÷ 8
  • Bits = Bytes × 8

1.6. Secuencias de bits

Las secuencias de bits no solo representan números, sino también caracteres y píxeles en imágenes, entre otros datos. Por ejemplo, la secuencia 01000011 puede representar el número 67 (número decimal) en una calculadora o la letra «C» (carácter de la tabla ASCII) en un archivo de texto. Esto es así debido a la codificación utilizada en las computadoras para representar diferentes tipos de datos. Por ello, las secuencias de bits pueden interpretarse de diversas maneras según el contexto y el sistema de codificación aplicado.

Ejemplos de interpretación de la secuencia 01000011:

1. Como un número:
   • Sistema binario: 01000011 en binario es 67 en decimal.
2. Como un carácter ASCII:
   • ASCII: 67 en decimal es «C» en el esquema de codificación ASCII.
3. Como un píxel:
   • Dependiendo del formato de la imagen, 01000011 podría representar un valor de color específico en una imagen.

2. Sistemas de numeración

Un sistema de numeración es un conjunto de símbolos y reglas que permite representar datos numéricos. Aunque los humanos usamos el sistema decimal, los sistemas digitales utilizan el binario. Además, existen otros sistemas como el octal y el hexadecimal que simplifican la representación de ciertos números.

2.1. Decimal, binario, octal y hexadecimal

Las características fundamentales de los sistemas de numeración más destacados son los siguientes:

1. Decimal o base 10 →  dígitos del 0 al 9. 
2. Binario o de base 2 →   tiene dos símbolos: 0 y 1. 
3. Octal o de base 8 →  dígitos del 0 al 7.
4. Hexadecimal o de base 16 →  dígitos del 0 al 9 y de la A a la F.

La equivalencia entre los sistemas de numeración decimal, binario, octal y hexadecimal es la siguiente.

DECIMAL	BINARIO	HEXADECIMAL	OCTAL
0	0000	0	0
1	0001	1	1
2	0010	2	2
3	0011	3	3
4	0100	4	4
5	0101	5	5
6	0110	6	6
7	0111	7	7
8	1000	8	10
9	1001	9	11
10	1010	A	12
11	1011	B	13
12	1100	C	14
13	1101	D	15
14	1110	E	16
15	1111	F	17

2.1.1. Sistema decimal

En el siguiente vídeo puedes estudiar cómo trabaja el sistema decimal. De esta forma, podrás entender mejor cómo funcionan el resto de sistemas.

Tanto el sistema decimal como el binario, octal y hexadecimal funcionan de manera similar. Veamos un ejemplo de cada tipo:

Ejemplo en sistema decimal

Para entender el sistema decimal (base 10), consideremos el número 23410:

• Dígitos y Posiciones:
• El 4 está en la posición de las unidades.
• El 3 está en la posición de las decenas.
• El 2 está en la posición de las centenas.
• Descomposición del Número:
• (4 x 10⁰ = 4)
• (3 x 10¹ = 30)
• (2 x 10² = 200)
• Suma Total:
• (200 + 30 + 4 = 234₁₀)

Cada posición en el sistema decimal representa una potencia de 10. Es por esto que le llamamos sistema decimal, que viene del latín «decem» (diez). Para saber qué número estamos viendo, simplemente miramos el dígito en esa posición y lo multiplicamos por el valor de la posición.

Ejemplo en sistema binario

Para entender el sistema binario (base 2), consideremos el número 111010102 (234₁₀ en decimal):

• Dígitos y posiciones:
• 1 en la posición de (2⁷)
• 1 en la posición de (2⁶)
• 1 en la posición de (2⁵)
• 0 en la posición de (2⁴)
• 1 en la posición de (2³)
• 0 en la posición de (2²)
• 1 en la posición de (2¹)
• 0 en la posición de (2⁰)
• Descomposición del número:
• (1 x 2⁷ = 128)
• (1 x 2⁶ = 64)
• (1 x 2⁵ = 32)
• (0 x 2⁴ = 0)
• (1 x 2³ = 8)
• (0 x 2² = 0)
• (1 x 2¹= 2)
• (0 x 2⁰ = 0)
• Suma total:
• (128 + 64 + 32 + 0 + 8 + 0 + 2 + 0 = 234₁₀)

Ejemplo en sistema hexadecimal

Para entender el sistema hexadecimal (base 16), consideremos el valor EA16 (234₁₀ en decimal):

• Dígitos y posiciones:
• E (14 en decimal) en la posición de (16¹)
• A (10 en decimal) en la posición de (16⁰)
• Descomposición del número:
• (E x 16¹ = 14 x 16= 224)
• (A x 16⁰ = 10 x 1 = 10)
• Suma total:
• (224 + 10 = 234₁₀)

Ejemplo en sistema octal

Para entender el sistema octal (base 8), consideremos el número 3528 (234₁₀ en decimal):

• Dígitos y posiciones:
• 3 en la posición de (8²)
• 5 en la posición de (8¹)
• 2 en la posición de (8⁰)
• Descomposición del número:
• (3 x 8² = 3 x 64 = 192)
• (5 x 8¹ = 5 x 8 = 40)
• (2 x 8⁰ = 2 x 1 = 2)
• Suma total:
• (192 + 40 + 2 = 234₁₀)

Indicar la base junto al número en los resultados de las conversiones es de suma importancia porque asegura una interpretación precisa y evita confusiones. La misma secuencia de dígitos puede tener diferentes significados según la base en la que se esté trabajando. Por ejemplo, si no se le indica la base, el número 101 puede representar 101 en decimal (101₁₀), 5 en binario (101₂), 65 en octal (101₈), o 257 en hexadecimal (101₁₆).

2.1.2. Sistema binario

Aunque se ha estudiado un ejemplo del sistema binario en el punto anterior, a continuación se muestra un vídeo explicativo por si no ha quedado claro con los ejemplos dados.

Los sistemas hexadecimal y octal funcionan de forma similar. Hay que tener en cuenta que la potencia es diferente porque tienen distinta base.

2.1.3. Comparación de sistemas

Sistema decimal

• Base: 10
• Dígitos: 0 a 9
• Descripción: Cada posición en un número decimal corresponde a una potencia de 10. Es el sistema de numeración más comúnmente utilizado en la vida diaria.

Sistema binario

• Base: 2
• Dígitos: 0 y 1
• Descripción: Cada posición en un número binario corresponde a una potencia de 2. Es el sistema de numeración utilizado por las computadoras para procesar y almacenar datos.

Sistema octal

• Base: 8
• Dígitos: 0 a 7
• Descripción: Cada posición en un número octal corresponde a una potencia de 8. El octal puede ser visto como una agrupación compacta del binario en grupos de 3 bits, facilitando la conversión y lectura.

Sistema hexadecimal

• Base: 16
• Dígitos: 0 a 9 y A a F (donde A = 10, B = 11, …, F = 15)
• Descripción: Cada posición en un número hexadecimal corresponde a una potencia de 16. Agrupa el binario en grupos de 4 bits, lo que facilita su lectura y escritura en comparación con el sistema binario puro.

¿Funcionan igual?

Los sistemas octal y el hexadecimal son representaciones alternativas del sistema binario que facilitan el manejo y la lectura de secuencias largas de bits. Por lo tanto, no funcionan de la misma manera que el binario en términos de base, pero se relacionan de manera directa a través de la agrupación de bits y su conversión.

• Octal: Funciona agrupando bits en grupos de 3. Esto hace que cada dígito octal represente exactamente 3 bits en binario. Por ejemplo, el número binario 110101 se agrupa como 110 101, que se convierte en 65 en octal.
• Hexadecimal: Funciona agrupando bits en grupos de 4. Esto hace que cada dígito hexadecimal represente exactamente 4 bits en binario. Por ejemplo, el número binario 11010111 se agrupa como 1101 0111, que se convierte en D7 en hexadecimal.

2.2. Conversiones entre sistemas

Las conversiones entre sistemas de numeración son esenciales, permitiendo la traducción de datos entre bases como decimal, binario, octal y hexadecimal. Cada sistema tiene aplicaciones específicas: el binario es fundamental para el funcionamiento de las computadoras, mientras que el octal y el hexadecimal ofrecen representaciones más compactas y legibles de números binarios largos. Veamos diferentes técnicas de conversiones entre los distintos sistemas.

2.2.1. Conversión de binario a octal o hexadecimal y viceversa

A partir de la tabla 1 resulta muy sencillo convertir un número binario a octal o hexadecimal y viceversa mediante la agrupación de dígitos. En la siguiente figura podemos ver que un valor en hexadecimal equivale a cuatro dígitos binarios y que un valor en octal equivale a 3 dígitos binarios.

Veamos paso a paso cómo a partir del número binario 010101011100 podemos hacer su conversión a octal y hexadecimal de forma sencilla a partir de la tabla 1:

Conversión de binario a octal (grupos de 3)

Agrupa los bits en grupos de tres, empezando desde la derecha:

• 010 101 011 100

Convierte cada grupo de tres bits a su valor octal utilizando la tabla 1:

• 010 en binario es 2 en octal.
• 101 en binario es 5 en octal.
• 011 en binario es 3 en octal.
• 100 en binario es 4 en octal.

Resultado final:

• 010101011100 en binario es 2534 en octal.

Conversión de binario a hexadecimal (grupos de 4)

Agrupa los bits en grupos de cuatro, empezando desde la derecha:

• 0101 0101 1100

Convierte cada grupo de cuatro bits a su valor hexadecimal utilizando la tabla 1:

• 0101 en binario es 5 en hexadecimal.
• 1100 en binario es C en hexadecimal.

Resultado final:

• 010101011100 en binario es 55C en hexadecimal.

Estas conversiones se basan en la representación directa de los valores binarios en los sistemas octal (base 8) y hexadecimal (base 16), facilitando la interpretación y manipulación de grandes secuencias de bits.

2.2.2. Conversión de decimal a binario, octal o hexadecimal

Cuando la conversión es de decimal a binario, octal o hexadecimal debemos dividir el número entre la base (base 2, 8 o 16) y hacer divisiones sucesivas de los cocientes resultantes hasta que este sea inferior al número de la base. El último cociente será la cifra más significativa y vamos cogiendo los restos desde el último al primero para completar la cadena. 

Otra forma de hacer la operación: también se puede seguir dividiendo hasta que el cociente sea cero y, en ese caso, no se toma el cociente final, sino que se construye el número únicamente con los restos en orden inverso.

Ejemplo de conversión a binario:

Convertir el número decimal 28 a binario:

1. Dividir 28 entre 2:
   • 28 ÷ 2 = 14 con residuo 0
2. Dividir 14 entre 2:
   • 14 ÷ 2 = 7 con residuo 0
3. Dividir 7 entre 2:
   • 7 ÷ 2 = 3 con residuo 1
4. Dividir 3 entre 2:
   • 3 ÷ 2 = 1 con residuo 1
5. El cociente final es 1, y como 1<2 (la base), lo tomamos como cifra más significativa.

Cogiendo el último cociente y los restos en orden inverso (del último al primero), obtenemos el número binario: 28₁₀=11100₂

Para las conversiones a octal y hexadecimal, en lugar de dividir entre 2, dividimos entre 8 y 16, respectivamente:

Ejemplo de conversión a octal:

Convertir el número decimal 28 a octal:

1. Dividir 28 entre 8:
   • 28 ÷ 8 = 3 con residuo 4

Cogiendo el último cociente y los restos en orden inverso, obtenemos el número octal: 28₁₀=34₈​.

Ejemplo de conversión a hexadecimal:

Convertir el número decimal 28 a hexadecimal:

1. Dividir 28 por 16:
   • 28 ÷ 16 = 1 con residuo 12 (C en hexadecimal)

Cogiendo el último cociente y los restos en orden inverso, obtenemos el número hexadecimal: 28₁₀​=1C₁₆.

Este método de división sucesiva asegura que cada dígito se coloca correctamente en su posición correspondiente en el nuevo sistema de numeración.

A continuación se muestra un vídeo explicativo de cómo convertir números del sistema decimal al sistema binario:

2.2.3. Conversión de binario, octal o hexadecimal a decimal

Cuando la conversión es de binario, octal o hexadecimal a decimal podemos utilizar el método de las potencias de “b” siendo b la base: D = d0xb⁰+d1xb¹+d2xb²

Ejemplo: 110101₂ = 53₁₀

110101₂ = 1×2⁵ + 1×2⁴ + 0x2³ + 1×2² + 0x2¹ + 1×2⁰ = 32 + 16 + 0 + 4 + 0 + 1 = 53₁₀

2.3. Calculadoras online y otros recursos

Comprueba tus resultados: Utiliza calculadoras online para verificar tus conversiones entre diferentes sistemas de numeración:

• Calculadora de conversión de números: Te ofrece hasta los cálculos que se realizan para hacer la conversión. URL: https://masterplc.com/calculadora/
• Calculadora de conversión de sistemas de números: Verifica conversiones entre binario, octal, decimal y hexadecimal.
  URL: https://www.calculadoraconversor.com/conversores/sistemas-de-numeros/

Actividades de refuerzo: Mejora tu comprensión con estos ejercicios:

• Binario a decimal y de decimal a binario: Ejercicios para practicar conversiones entre binario y decimal.
  URL: http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/4esotecnologia/quincena5/q5_ejercicios_b.php
• Numeración hexadecimal: Ejercicios y teoría sobre el sistema hexadecimal y su conversión desde y hacia decimal.
  URL: https://www.matesfacil.com/ESO/sistemas-numeracion/base-hexadecimal/sistema-numeracion-hexadecimal-base-16-ejemplos-teoria-propiedades-cambio-base-decimal-ejercicios-resueltos.html
• Numeración octal: Ejercicios y teoría sobre el sistema octal y su conversión desde y hacia decimal.
  URL: https://www.matesfacil.com/ESO/sistemas-numeracion/base-octal/sistema-numeracion-octal-base-ocho-ejemplos-teoria-propiedades-cambio-base-decimal-ejercicios-resueltos.html

Tutoriales y ejercicios:

• Khan Academy – Conversiones entre sistemas numéricos: Ofrece lecciones y ejercicios interactivos sobre cómo convertir entre diferentes sistemas de numeración.
  URL: https://es.khanacademy.org/computing/ap-computer-science-principles/x2d2f703b37b450a3:digital-information

Juegos interactivos:

• Juego de binario de Cisco: Un juego interactivo para aprender sobre el sistema binario de manera lúdica.
  URL: https://learningcontent.cisco.com/games/binary/index.html
• Descifrar la palabra en código binario: Un juego para practicar la conversión entre código binario y texto.
  URL: https://www.cokitos.com/descifrar-la-palabra-codigo-binario/play/

3. Caracteres alfanuméricos

En los sistemas digitales, los caracteres alfanuméricos son símbolos que representan tanto letras como números, y se utilizan para codificar texto en las computadoras y otros dispositivos electrónicos.

3.1. Sistemas de codificación

Los caracteres alfanuméricos se pueden representar mediante diferentes sistemas de codificación que han ido evolucionando y empleando cada vez mayor número de bits. Veamos los más destacados.

• BCD-6bit (Binary Coded Decimal): es uno de los primeros códigos utilizados, emplea 6 bits y permite definir 64 (2⁶) caracteres. Posteriormente, se crearon otras versiones con más caracteres.
• ASCII (American Standard Code for Information Interchange): emplea 7 bits y permite representar 128 (2⁷) caracteres. El problema era que no representaba caracteres especiales. 
• ASCII Extendido: emplea 8 bits y puede representar 256  (2⁸) caracteres y permite representar caracteres especiales. 
• ISO latin 1 (International Organization for Standardization): emplea 8 bits y permite representar 256 caracteres. Coincide en sus primeros 128 caracteres con la codificación ASCII. Este sistema incluye caracteres específicos del alfabeto latino.
• Unicode: emplea 16 bits y proporciona más de 65000  (2¹⁶) caracteres diferentes. Es ampliamente utilizado en tecnologías como XML y Java, y permite la representación de caracteres de múltiples idiomas. Un ejemplo de cómo se representa la ñ en Unicode es U+00F1.
• UTF-8 (8-bit Unicode Transformation Format): Utiliza una codificación variable para representar caracteres de Unicode con un sistema de compresión, que varía de 1 a 4 bytes por carácter. Soluciona problemas de espacio en comparación con Unicode completo.

La codificación de caracteres es el proceso mediante el cual se asignan valores numéricos a los caracteres alfanuméricos para que puedan ser almacenados y manipulados por los sistemas digitales.

3.2. Ejemplos de codificación

Las computadoras pueden almacenar más que solo números en binario. Pero, ¿cómo pueden los números binarios representar cosas que no son números, tales como letras y símbolos? Esto es posible gracias a las codificaciones, que son mapeos de caracteres a números binarios acordados. Así, diferentes elementos pueden ser representados en binario. Veamos varios ejemplos para entenderlo.

3.2.1. Ejemplo de codificación inventada

Vamos a inventar un código para emojis:

• 00 → ⭐️ (Estrella)
• 01 → 🌙 (Luna)
• 10 → 🌞 (Sol)

Así que si tu archivo de emojis tiene el código 0100, eso significaría 🌙🌟 (Luna y Estrella). ¡Es como crear tu propio lenguaje secreto!

3.2.2. Ejemplo de codificación ASCII

¡Vamos a codificar el mensaje «HELLO» en ASCII! Cada letra tiene su propio número y binario tal y como puedes ver en la siguiente tabla sobre la codificación ASCII:

• H → 72 → 01001000
• E → 69 → 01000101
• L → 76 → 01001100
• L → 76 → 01001100
• O → 79 → 01001111

Combinando los valores binarios de cada letra, el mensaje «HELLO» en binario es:

01001000 01000101 01001100 01001100 01001111

¡Así es como «HELLO» se convierte en un código binario que las computadoras pueden entender!

3.2.3. Ejemplo de codificación Unicode

Vamos a codificar la letra ‘ñ’:

• ñ → U+00F1 (¡Un código único para este símbolo especial!)

Unicode permite a las computadoras manejar caracteres de todos los idiomas y símbolos del mundo. Más detalles sobre Unicode aquí.

4. Imágenes

Para representar imágenes en un ordenador se pueden utilizar dos sistemas: los mapas de bits y los vectores. 

4.1. Imágenes en mapas de bits

Se basa en dividir la imagen en una matriz de píxeles, donde cada uno de ellos representa un color distinto. 

• En las imágenes en escala de grises se utilizan 8 bits por píxel y por tanto puede representar 256 (2⁸) tonos de grises diferentes.
• En imágenes en color, cada píxel se descompone en tres colores primarios: rojo, verde y azul. Se utilizan 8 bits para representar la intensidad de cada color. Por lo tanto, se puede representar dieciséis millones de colores (2²⁴).
• El problema de este tipo de imágenes es que se granulan y difuminan al ser escaladas.

Los formatos más utilizados son JPG, PNG y GIF.

WebP: Un formato de imagen moderno que proporciona compresión superior tanto con pérdida como sin pérdida. WebP permite crear imágenes más pequeñas y de alta calidad para la web.

4.2. Imágenes vectoriales

Las imágenes vectoriales se basan en fórmulas matemáticas y se construyen a partir de vectores. Son independientes de la resolución y por tanto aunque se amplíen no pierden calidad. El formato más utilizado actualmente es el SVG (Scalable Vector Graphics).

4.3. Diferencias entre los distintos tipos de imágenes y sus usos

Los formatos más utilizados para imágenes en la web son SVG, PNG, JPEG, GIF y WebP. Cada uno tiene sus propias ventajas y se usa en diferentes contextos según las necesidades del proyecto web. A continuación, se detallan cada formato y cuándo es adecuado utilizarlos:

SVG (Scalable Vector Graphics)

• Características: Los SVG son gráficos vectoriales basados en XML. Son escalables, lo que significa que pueden ampliarse o reducirse sin perder calidad.
• Usos: Ideal para iconos, logotipos, gráficos y gráficos que requieren escalabilidad. También es útil cuando se necesita interactividad, como animaciones o cambios de color dinámicos con CSS.

PNG (Portable Network Graphics)

• Características: Los PNG son imágenes de mapa de bits sin pérdida de compresión, lo que significa que conservan la calidad original.
• Usos: Recomendado para imágenes con áreas transparentes o con detalles finos, como fotografías, ilustraciones, logotipos y gráficos con texto.

JPEG (Joint Photographic Experts Group)

• Características: Los archivos JPEG son imágenes de mapa de bits con compresión con pérdida, diseñados para reducir el tamaño del archivo mediante la eliminación de datos redundantes. Esto puede conducir a una ligera degradación de la calidad visual en comparación con los formatos sin pérdida.
• Usos: El formato JPEG es ideal para fotografías y imágenes donde la pérdida de detalles finos es menos perceptible. Se recomienda especialmente para imágenes de alta resolución donde el tamaño del archivo es crítico para la velocidad de carga del sitio web. Sin embargo, debido a su compresión con pérdida, no es adecuado para imágenes con áreas transparentes o detalles muy finos que requieren una calidad sin pérdidas, como textos nítidos o gráficos con bordes definidos.

GIF (Graphics Interchange Format)

• Características: Los GIF son imágenes de mapa de bits que admiten animaciones simples y transparencia, pero tienen una paleta de colores limitada (256 colores).
• Usos: Útil para imágenes animadas simples, como banners, iconos animados y gráficos con movimientos repetitivos o de baja complejidad.

WebP

• Características: WebP es un formato de imagen desarrollado por Google que ofrece una alta compresión con calidad visual similar a JPEG o PNG.
• Usos: Recomendado para mejorar el rendimiento del sitio web, ya que puede reducir significativamente el tamaño de las imágenes sin comprometer la calidad. Es ideal para fotografías y gráficos complejos en páginas web.

5. Sonidos

La conversión de una señal de sonido analógico a audio digital consiste en dos pasos:

• Muestreo: saca muestras de sonidos separadas por un tiempo constante.
• Cuantificación: contabiliza con bits los valores de amplitud de la señal analógica de cada muestra.

Los formatos más conocidos son wav, mp3 y ogg.

6. Vídeos

El vídeo se representa mediante una secuencia de imágenes (frames) que se muestran una tras otra para crear un efecto de movimiento. Para almacenar el vídeo en un ordenador se utiliza un formato de archivo que puede incluir tanto el audio como el vídeo, además de metadatos y subtítulos.

Los formatos más conocidos son: MPG, AVI, MOV, MP4 y OGG.

7. Comunicación de la información

La comunicación es el proceso mediante el cual un emisor envía información a un receptor a través de un canal. Este proceso es fundamental en los sistemas de transmisión de datos y en la informática.

7.1. Elementos básicos

Los elementos básicos de un sistema de comunicación incluyen el emisor, el receptor, el mensaje, el canal, el código y el contexto, tal como se representa en la siguiente figura.

• Emisor: El dispositivo o componente que envía los datos.
• Receptor: El dispositivo o componente que recibe los datos.
• Mensaje: La información o datos que se transmiten.
• Canal: El medio a través del cual se transmiten los datos.
• Código: El sistema de signos o formato utilizado para codificar los datos.
• Contexto: Las condiciones en las que se produce la transmisión de datos.

7.2. Funcionamiento del proceso comunicativo

Para que la comunicación sea efectiva, el emisor debe enviar la información al receptor a través de un sistema de transmisión que sea capaz de codificar y decodificar la información para que sea comprensible. Este proceso incluye varias etapas:

• Codificación: El emisor convierte el mensaje en un formato adecuado para su transmisión.
• Encriptación: El mensaje puede ser cifrado para asegurar su confidencialidad.
• Compresión: El mensaje se comprime para reducir el tamaño y facilitar su transmisión.
• Inserción de redundancia: Se añaden bits de redundancia para detectar y corregir posibles errores durante la transmisión.
• Transmisión: El mensaje se envía a través del canal.
• Comprobación de errores: En el receptor, se verifica la integridad del mensaje utilizando los bits de redundancia.
• Descompresión: El mensaje se descomprime para recuperar su formato original.
• Desencriptación: Si el mensaje fue cifrado, se descifra para obtener el contenido original.
• Decodificación: El receptor convierte el mensaje del formato de transmisión a un formato entendible.

8. Representación de la información en informática cuántica

La informática cuántica es una tecnología emergente que promete revolucionar la computación tradicional. A diferencia de los bits clásicos, que solo pueden estar en uno de dos estados (0 o 1), los cúbits pueden estar en múltiples estados simultáneamente (0 y 1 al mismo tiempo) gracias a las propiedades de la superposición y el entrelazamiento cuántico. Esto permite una capacidad de procesamiento y almacenamiento de datos mucho mayor.

La representación de la información en un ordenador cuántico sigue un paradigma distinto, lo que abre nuevas posibilidades en campos como la inteligencia artificial, la criptografía avanzada y la simulación de moléculas y materiales complejos.

9. Transferencia de datos mediante buses

La representación y comunicación de la información es esencial en la arquitectura de buses. Un bus es un sistema de comunicación que transfiere datos entre diferentes componentes del ordenador, como la CPU (unidad central de procesamiento), la memoria y los dispositivos periféricos. Funciona como un canal común a través del cual se envían datos, direcciones y señales de control, y su diseño y eficiencia son cruciales para el rendimiento general del sistema.

Un bus consta de un conjunto de líneas de comunicación que permiten la interacción entre los componentes del ordenador. La anchura del bus, es decir, el número de bits que puede manejar simultáneamente, determina la cantidad de información que se puede procesar en cada ciclo. Por ejemplo, un bus de 8 bits puede transmitir un byte de información a la vez, mientras que un bus de 32 o 64 bits permite transferencias de datos más grandes, aumentando la eficiencia y la velocidad de procesamiento.

La manera en que los datos se representan, como bits y bytes, y los sistemas de numeración utilizados, como binario y hexadecimal, son fundamentales para comprender la transferencia de datos. Los datos se transmiten en formato binario a través del bus, y su capacidad para manejar estos datos de manera efectiva influye directamente en la rapidez y precisión de las operaciones de conversión y procesamiento de información.

Además, la forma en que se codifican los caracteres y se transmiten los datos multimedia, como imágenes, sonidos y vídeos, también depende de la arquitectura del bus. Un bus eficiente puede transferir grandes volúmenes de datos con menor latencia, lo que mejora la calidad y velocidad en la comunicación de datos.

Estudiaremos estos aspectos en detalle en los próximos temas, abordando cómo los microprocesadores, memorias y otros componentes interactúan a través del bus para lograr una transferencia de datos efectiva.

10. Ejercicios propuestos

10.1. Test sobre representación de la información

10.2. Preguntas de verdadero y falso sobre sistemas de numeración

10.3. Completa los huecos en este texto sobre codificación de caracteres

10.4. Arrastra las palabras a las cajas correspondientes para formar el texto sobre imágenes, sonido y vídeo

10.5. Ejercicios propuestos sobre sistemas de numeración

1) Indica si los siguientes valores son correctos:

20₂ | 101₁₀ | 89₈ | 10₈ | 34₁₆  | 76₁₀ | 10H₁₆  |  90₈ | G8₁₆ | 10₁₀ | 22₂ |  45₈ |  A12₁₆ | 10₂ | 12₁₀

2) Convierte de binario a hexadecimal:

• 10101001₂
• 10001111₂
• 1000111110101011₂
• 01000111110101011₂
• 101000111110101011₂
• 1101000111110101011₂
• 11101000111110101011₂

3) Convierte de binario a octal:

• 1001₂
• 101111₂
• 111110101011₂
• 01000111111011₂
• 10100011111011₂
• 1110001110101011₂
• 110100011110101011₂

4) Convierte de decimal a binario:

• 4568₁₀
• 3200₁₀
• 587₁₀
• 8672₁₀
• 10000₁₀

 5) Convierte de decimal a hexadecimal:

• 15₁₀
• 49₁₀
• 108₁₀
• 296₁₀
• 460₁₀
• 1034₁₀
• 3500₁₀
• 4711₁₀
• 7000₁₀
• 18541₁₀

6) Convierte de decimal a octal:

• 49₁₀
• 9₁₀
• 3₁₀
• 161₁₀
• 97₁₀
• 193₁₀
• 737₁₀
• 1234₁₀
• 4321₁₀
• 0₁₀

7) Convierte de binario a decimal:

• 10000₂
• 110011₂
• 100010₂
• 1111111₂
• 1010101₂

8) Convierte de octal a decimal:

• 37₈
• 54₈
• 104₈
• 401₈
• 156₈
• 267₈
• 344₈
• 1200₈
• 56754₈

9) Convierte de hexadecimal a decimal

• 6₁₆
• 16₁₆
• 45₁₆
• 1000₁₆
• A3₁₆
• AAA₁₆
• ABCD₁₆
• 39B2C₁₆
• 7FC03B₁₆