23-8-2013

SOFTWARE

OPERATIVO Y

DE

DESARROLLO COMPUTACIÓN PARA INGENIEROS

Tarea: 3

Leal Villavicencio Fernando Abel

Correo:

sleep_dormir@hotmail.com

Contenido:

4.1 Unidades de medida de almacenamiento: bit, byte y palabra.

4.2 Representación de datos tipo texto (códigos ASCII y EBCDIC)

4.3 Representación numérica: magnitud y signo, complemento a dos

4.4 Tipos de errores en la manipulación de cantidades

4.5 Formatos de manejo de imágenes, video, voz, etc

4.1 UNIDADES DE MEDIDA DE ALMACENAMIENTO: BIT, BYTE Y PALABRA. Bit: es una unidad de medida de almacenamiento de información; es la mínima unidad de memoria obtenida del sistema binario y representada por 0 ó 1. Posee capacidad para almacenar sólo dos estados diferentes, encendido (1) ó apagado (0). Las computadoras, trabajan con el sistema de numeración binario, basado en sólo esos dos valores (0 y 1). El motivo de esto es que las computadoras son un conjunto de circuitos electrónicos y en los circuitos electrónicos existen dos valores posibles: que pase corriente (identificado con el valor 1) o que no pase corriente (identificado con el valor 0). Cada dígito binario recibe el nombre debit (Binary digiT). Para disponer de los numerosos caracteres que se necesitan en el lenguaje escrito (letras, números, símbolos, etc.) se requiere que los bits se unan para formar agrupaciones más grandes, cuyas combinaciones permitan identificar distintos caracteres. Esta agrupación de bits, se denomina byte. Byte: También es una unidad de medida de almacenamiento de información. Pero esta unidad de memoria equivalente a 8 bits consecutivos. Al definir el byte como la combinación de 8 bits, se pueden lograr 256 combinaciones (2^8). Estas son más que suficientes para todo el alfabeto, los signos de puntuación, los números y muchos otros caracteres especiales. Cada caracter (letra, número o símbolo) que se introduce en una computadora se convierte en un byte siguiendo las equivalencias de un código, generalmente el código ASCII. Kilobyte (KBytes): [Abrev. KB ] Unidad de medida de almacenamiento de información. Unidad de memoria equivalente a 1024 bytes. Megabyte (MBytes): [Abrev. MB ] Unidad de medida de almacenamiento de información. Unidad de memoria equivalente a 1024 Kilobytes. Es la unidad mas típica actualmente, usándose para verificar la capacidad de la memoria RAM, de las memorias de tarjetas gráficas, de los CD-ROM, o el tamaño de los programas, de los archivos grandes, etc. Parece que todavía le queda bastante tiempo de vida aunque para referirse a la capacidad de los discos duros ya ha quedado obsoleta, siendo lo habitual hablar de Gigabytes. Gigabyte (GBytes): [Abrev. GB ] Unidad de medida de almacenamiento de información. Unidad de memoria equivalente a 1024 Megabytes. Terabyte (TByte): [Abrev. TB ] Unidad de medida de almacenamiento de información. Unidad de memoria equivalente a 1024 Gigabytes. Es una unidad de almacenamiento tan desorbitada que resulta imposible imaginársela, ya que coincide con algo mas de un trillón de bytes. Petabyte (PByte): [Abrev. PB ] Unidad de medida de almacenamiento de información. Unidad de memoria equivalente a 1024 Terabytes. Exabyte (EByte): [Abrev. EB ] Unidad de medida de almacenamiento de información. Unidad de memoria equivalente a 1024 Petabytes.

Zetabyte (ZByte): [Abrev. ZB ] Unidad de medida de almacenamiento de información. Unidad de memoria equivalente a 1024 Exabytes. . Yottabyte (Yb)= 1 024 Zettabytes= 1 048 576 Exabytes= 1 073 741 824 Petabytes= 1 099 511 627 776 Terabytes= 1 125 899 906 842 624 Gigabytes= 1 152 921 504 606 846 976 Megabytes= 1 180 591 620 717 411 303 424 kilobytes= 1 208 925 819 614 629 174 706 176 bytes Brontobyte(Bb)= 1 024 Yottabytes= 1 048 576 Zettabytes= 1 073 741 824 Exabytes= 1 099 511 627 776 Petabytes= 1 125 899 906 842 624 Terabytes= 1 152 921 504 606 846 976 Gigabytes= 1 180 591 620 717 411 303 424 Megabytes= 1 208 925 819 614 629 174 706 176 Kilobytes= 1 237 940 039 285 380 274 899 124 224 bytes Geopbyte (Geb)= 1 024 Brontobytes= 1 048 576 Yottabytes= 1 073 741 824 Zettabytes= 1 099 511 627 776 Exabytes= 1 125 899 906 842 624 Petabytes= 1 152 921 504 606 846 976 Terabytes= 1 180 591 620 717 411 303 424 Gigabytes= 1 208 925 819 614 629 174 706 176 Megabytes= 1 237 940 039 285 380 274 899 124 224 Kilobytes= 1 267 650 600 228 229 401 496 703 205 376 bytes

4.2 REPRESENTACIÓN DE DATOS TIPO TEXTO (CÓDIGOS ASCII Y EBCDIC) Representación de Datos: Una pieza de texto en cualquier idioma es una secuencia de símbolos usados para representar una idea en ese idioma. Se puede representar cada símbolo con un patrón de bits. Dicho de otra forma, texto como la palabra “BYTE”, formada por cuatro símbolos, pueden representarse como 4 patrones de bits, en los que se define un solo símbolo.

CÓDIGO ASCII ASCII El Instituto Nacional Norteamericano de Estándares (ANSI: American National Standards Institute) desarrolló un código llamado Código norteamericano de estándares para intercambio de información (ASCII: American Standard Code for Information

Interchange). Este código utiliza siete bits para cada símbolo. Esto significa que 128 (27) símbolos distintos pueden definirse mediante este código.

ASCII utiliza un patrón de siete bits que varía de 0000000 a 1111111 •El primer patrón (0000000) representa el carácter nulo (la ausencia de carácter) •El último patrón (1111111) representa el carácter de eliminación. •Hay 31 caracteres de control (no imprimibles). •Los caracteres numéricos (0 a 9) se codifican antes que las letras. •Hay varios caracteres de impresión especiales. •Las letras mayúsculas (A…Z) están antes que las letras minúsculas (a…z). •Los caracteres en mayúsculas y minúsculas se distinguen sólo por un bit. Por ejemplo, el patrón para A es 1000001; el patrón para a es 1100001. La única diferencia es el sexto bit a partir de la derecha. •Hay seis caracteres especiales entre las letras mayúsculas y minúsculas.

EBCDIC A principios de la era de las computadoras, IBM desarrolló un código llamado Código extendido de intercambio decimal codificado en binario (EBCDIC: Extended Binary Coded Decimal Interchange Code). Este código utiliza patrones de ocho bits, de manera que puede representar hasta 256 símbolos. Sin embargo, este código no se utiliza más que en computadoras mainframe de IBM.

4.3 REPRESENTACIÓN NUMÉRICA: MAGNITUD Y SIGNO, COMPLEMENTO A DOS

Un primer enfoque al problema de representar el signo de un número podría consistir en asignar un bit para representar el signo, poner ese bit (a menudo el bit más significativo) a 0 para un número positivo, y a 1 para un número negativo. Los bits restantes en el número indican la magnitud (o el valor absoluto). Por lo tanto en un byte con solamente 7 bits (aparte del bit de signo) la magnitud puede tomar valores desde

01111111(+127)a 0 (0), y de aquí a 11111111 (-127). Así se puede representar números desde. Una consecuencia de esta representación es que hay dos maneras de representar 0, 00000000 (0) y 10000000 (-0). De este modo 43 decimal codificado en un [byte] de ocho bits es 10101011. Este enfoque es directamente comparable a la forma habitual de demostrar el signo (colocando quot;+quot; o quot;-quot; al lado de la magnitud del número). Algunas de las primeras computadoras binarias ( la IBM 7090) utilizaron esta representación, quizás por su relación obvia con la práctica habitual

COMPLEMENTO A UNO

Como alternativa para representar números negativos puede usarse un sistema conocido como complemento a uno. La forma del complemento a uno de un número binario es un NOT bit a bit aplicado al número – Recordemos que el complemento a uno de un número positivo no sufre ningún cambio ( C1(2)= 00000010 C1(-2)= 11111101). Como en la representación de signo-y-magnitud, el complemento a uno tendrá dos representaciones del 0: 00000000 (+0) y 11111111 (-0). Como ejemplo, el complemento a uno de 0101011 (43) se convierten en 1010100 (-43). El rango para la representación en complemento a uno con 8 bits es -127 a +127 (en base 10). Para sumar dos números representados en este sistema, uno hace una suma binaria convencional, pero es necesario sumar el último acarreo obtenido al resultado de la suma. Para ver porqué esto es necesario, consideramos el caso de la suma de -1 (11111110) a +2 (00000010). ¡La adición binaria solamente da a 00000000, que no es la respuesta correcta! Solamente cuando se suma el acarreo al resultado obtenemos el resultado correcto (00000001).

Este sistema numérico de representación era común en computadoras más antiguas; el PDP-1 y la serie de UNIVAC 1100/2200, entre muchas otras, utilizaron la aritmética en complemento a uno. (Una observación de terminología: El sistema es conocido como “complemento a uno” porque la negación de x se forma restando x a una cadena larga de unos. La aritmética del complemento a dos, por otra parte, forma la negación de x restando la potencia de dos que utiliza un bit más en la representación (Siguiendo con el ejemplo de 8 bits el número a restar sería 100000000).

COMPLEMENTO A DOS

Valores con números de 8 bits

Valor del complemento a dos Valor sin signo

00000000 0 0

00000001 1 1

... ... ...

01111110 126 126

01111111 127 127

10000000 −128 128

10000001 −127 129

10000010 −126 130

... ... ...

11111110 −2 254

11111111 −1 255

Los problemas de las múltiples representaciones del 0 y la necesidad del acarreo de salida, se evitan con un sistema llamado Complemento a dos. En el complemento a dos, los números negativos se representan mediante el patrón de bits que es un bit mayor (sin signo) que el complemento a uno del valor positivo. En el complemento a dos, hay un solo cero (00000000). Para negar un número (negativo o positivo) invertimos todos los bits y añadimos un 1 al resultado. La suma de un par de números enteros en complemento a dos es la misma que la suma de un par de números sin signo (excepto para la detección de desbordamiento si se usa). Por ejemplo, la suma en complemento a dos de 127 y –128 da el mismo patrón de bits que la suma sin signo del 127 y 128, tal y como se puede ver en la tabla de abajo. El valor -8, representado en binario con cuatro bits (1000) es un caso especial, ya que su complemento a dos es el mismo, es necesario cinco bits para su representación (01000).

Una forma fácil de implementar el complemento a dos es la siguiente:

Ejemplo 1 Ejemplo 2

1. Empezando desde la derecha encontramos el primer '1' 0101001 0101100

2. Hacemos un NOT a todos los bits que quedan por la izquierda 1010111 1010100

4.4 TIPOS DE ERRORES EN LA MANIPULACIÓN DE CANTIDADES La memoria de la computadora tiene limitaciones físicas (por ejemplo en su capacidad), por lo tanto es importante tener en cuenta los tipos de errores más comunes en el manejo de datos numéricos, a saber: •Error inherente •Error de redondeo •Error de truncamiento El error inherente ocurre por la imposibilidad de realizar mediciones exactas y, como resultado de ello, la imposibilidad de representar exactamente cantidades. Son aquellos que tienen los datos de entrada de un problema, y son debidos principalmente a que se obtienen experimentalmente, debiéndose tanto al instrumento de medición, como a las condiciones de realización del experimento El error de redondeo ocurre por la necesidad de utilizar menos dígitos en alguna fracción. Por ejemplo para representar con unos cuantos dígitos =0.6666666666666666666667. Se originan debido a que la computadora emplea un número determinado de cifras significativas durante un cálculo. Los números tales como, e o 7 no pueden expresarse como un número fijo de cifras significativas. Por lo tanto, no pueden ser representados exactamente por la computadora. Además, debido a que las computadoras usan una representación en base 2, no pueden representar exactamente algunos números en base 10. Esta discrepancia por la omisión de cifras significativas se llama error de redondeo. E 2,7182818284590452353602874713527 rais7 = 2,6457513110645905905016157536393

El error de truncamiento se presenta cuando se detiene algún proceso matemático recursivo sin alcanzar el resultado exacto. Los errores de truncamiento son aquellos que resultan al usar una aproximación en lugar de un procedimiento matemático exacto. Para obtener un conocimiento sobre las características de estos errores, debe considerar una formulación matemática que se utiliza ampliamente en los métodos numéricos para expresar funciones de manera aproximada: la serie de Taylor.

4.5 FORMATOS DE MANEJO DE IMÁGENES, VIDEO, VOZ, ETC

Formatos comunes de archivos de audio

MP3 ("Media Picture expert group - layer 3"): formato digital de audio comprimido con pérdida.

AAC ("Audio Advanced Coding"): codificado avanzado de audio. WMA ("Windows Media Audio"): se trata del formato alterno de Microsoft® a

MP3. REC ("RECord"): audio de baja fidelidad, proveniente de grabadoras de voz

digitales. WAV ("WAVeform audio format"): formato de audio de Microsoft® e IBM®. CDA ("Compact Disc Audio"): es el formato presente en cualquier disco compacto

de 22 melodías sin música comprimida.

Formatos comunes de archivos de imágenes

JPEG ("Joint Photographic Expert Group"): sistema de compresión de imágenes,

muy utilizado en Internet con mínima pérdida de resolución. WMF ("Windows MetaFile"): formato de imágenes de Microsoft® basado en

sistema vectorial. PNG ("Portable Network Graphics"): utiliza algoritmos de compresión y permite

transparencias. GIF (Graphics Interchange Format"): permite hasta 256 colores y capas para

animaciones. BMP ("BitMaP"): soporta 24 bits (16.7 millones de colores, pesan mucho los

archivos. ODG ("Open Document Graphic"): imagen generada con la suite

OpenOffice ó StarOffice. TIFF: ("Tagged Image File Format"): maneja los datos de las imágenes

combinadas con etiquetas. ICO ("Icon"): pequeñas imágenes usuales para el entorno de Microsoft®

Windows y Microsoft® Internet Explorer 8.

Formatos comunes de archivos de video

MPEG ("Media Picture Expert Group"): compresión de audio y video con poca pérdida.

WMM ("Windows Movie Maker"): archivos creados por Microsoft® Windows Movie Maker.

3GP ("3a Generation Partnership"): formato utilizado para los teléfonos celulares modernos.

AVI ("Audio Video Interleave"): formato desarrollado por Microsoft®. VCD ("Video Compact Disc"): utilizado para insertar videos en discos compactos. SVCD ("Super Video Compact Disc"): permite videos en discos compactos pero

con menús de acceso. MP4 ("Media Picture expert group - 4 part 14"): formato que utiliza un muy bajo

ancho de banda y resolución de 176x144 pixéles.