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Timestamp: 2017-07-21 23:01:24+00:00

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INTRODUCCIÓN A LA INFORMÁTICA - PDF
Gustavo Maldonado Torres
1 INTRODUCCIÓN A LA INFORMÁTICA Informática La informática, también llamada computación en América, es una ciencia que estudia métodos, procesos, técnicas, con el fin de almacenar, procesar y transmitir información y datos en formato digital. La informática se ha desarrollado rápidamente a partir de la segunda mitad del siglo XX, con la aparición de tecnologías tales como el circuito integrado, Internet y el teléfono móvil. Sistemas de tratamiento de la información Los sistemas computacionales, generalmente implementados como dispositivos electrónicos, permiten el procesamiento automático de la información. Conforme a ello, los sistemas informáticos deben realizar las siguientes tres tareas básicas: Entrada: captación de la información. Normalmente son datos y órdenes ingresados por los usuarios a través de cualquier dispositivo de entrada conectado a la computadora. Proceso: tratamiento de la información. Se realiza a través de programas y aplicaciones diseñadas por programadores que indican de forma secuencial cómo resolver un requerimiento. Salida: transmisión de resultados. A través de los dispositivos de salida los usuarios pueden visualizar los resultados que surgen del procesamiento de los datos. Ciencias de la computación Las Ciencias de la computación estudian los fundamentos teóricos de la información y el cómputo, junto con técnicas prácticas para la implementación y aplicación de estos fundamentos teóricos. Las ciencias de la computación o ciencias computacionales son aquellas que abarcan las bases teóricas de la información y la computación, así como su aplicación en sistemas computacionales. El cuerpo de conocimiento de las ciencias de la computación es frecuentemente descrito como el estudio sistemático de los procesos algorítmicos que describen y transforman información: su teoría, análisis, diseño, eficiencia, implementación y aplicación. Pág. 12 Computadora Computadora personal, vista del hardware típico. 1: Monitor 2: Placa principal 3: Microprocesador o CPU 4: Puertos IDE 5: Memoria RAM 6: Placas de expansión 7: Fuente de alimentación 8: Unidad de disco óptico 9: Unidad de disco duro, Unidad de estado sólido 10: Teclado 11: Ratón La computadora (del inglés: computer; y este del latín: computare, 'calcular'), también denominada computador u ordenador (del francés: ordinateur; y este del latín: ordinator), es una máquina electrónica que recibe y procesa datos para convertirlos en información conveniente y útil. Una computadora está formada, físicamente, por numerosos circuitos integrados y otros muchos componentes de apoyo, extensión y accesorios, que en conjunto pueden ejecutar tareas diversas con suma rapidez y bajo el control de un programa. Dos partes esenciales la constituyen, el hardware, que es su composición física (circuitos electrónicos, cables, gabinete, teclado, etcétera) y su software, siendo ésta la parte intangible (programas, datos, información, etcétera). Una no funciona sin la otra. Pág. 23 Desde el punto de vista funcional es una máquina que posee, al menos, una unidad central de procesamiento, una memoria principal y algún periférico o dispositivo de entrada y otro de salida. Los dispositivos de entrada permiten el ingreso de datos, la CPU se encarga de su procesamiento (operaciones arimético-lógicas) y los dispositivos de salida los comunican a otros medios. Es así, que la computadora recibe datos, los procesa y emite la información resultante, la que luego puede ser interpretada, almacenada, transmitida a otra máquina o dispositivo o sencillamente impresa; todo ello a criterio de un operador o usuario y bajo el control de un programa. Hardware El término hardware (pronunciación AFI: [ˈhɑːdˌwɛə] o [ˈhɑɹdˌwɛɚ]) se refiere a todas las partes tangibles de un sistema informático; sus componentes son: eléctricos, electrónicos, electromecánicos y mecánicos. Son cables, gabinetes o cajas, periféricos de todo tipo y cualquier otro elemento físico involucrado; contrariamente, el soporte lógico es intangible y es llamado software. El término es propio del idioma inglés (literalmente traducido: partes duras), su traducción al español no tiene un significado acorde, por tal motivo se la ha adoptado tal cual es y suena; la Real Academia Española lo define como «Conjunto de los componentes que integran la parte material de una computadora». El término, aunque sea lo más común, no solamente se aplica a las computadoras; del mismo modo, también un robot, un teléfono móvil, una cámara fotográfica o un reproductor multimedia poseen hardware (y software). La historia del hardware de computador se puede clasificar en cuatro generaciones, cada una caracterizada por un cambio tecnológico de importancia. Una primera delimitación podría hacerse entre hardware básico, el estrictamente necesario para el funcionamiento normal del equipo, y complementario, el que realiza funciones específicas. Un sistema informático se compone de una unidad central de procesamiento (UCP o CPU), encargada de procesar los datos, uno o varios periféricos de entrada, los que permiten el ingreso de la información y uno o varios periféricos de salida, los que posibilitan dar salida (normalmente en forma visual o auditiva) a los datos procesados. Su abreviatura es Hw. Clasificación del hardware Pág. 34 Una de las formas de clasificar el hardware es en dos categorías: por un lado, el básico, que abarca el conjunto de componentes indispensables necesarios para otorgar la funcionalidad mínima a una computadora; y por otro lado, el hardware complementario, que, como su nombre indica, es el utilizado para realizar funciones específicas (más allá de las básicas), no estrictamente necesarias para el funcionamiento de la computadora. Necesita un medio de entrada de datos, la unidad central de procesamiento, la memoria RAM, un medio de salida de datos y un medio de almacenamiento constituyen el hardware básico. Los medios de entrada y salida de datos estrictamente indispensables dependen de la aplicación: desde el punto de vista de un usuario común, se debería disponer, al menos, de un teclado y un monitor para entrada y salida de información, respectivamente; pero ello no implica que no pueda haber una computadora (por ejemplo controlando un proceso) en la que no sea necesario teclado ni monitor; bien puede ingresar información y sacar sus datos procesados, por ejemplo, a través de una placa de adquisición/salida de datos. Las computadoras son aparatos electrónicos capaces de interpretar y ejecutar instrucciones programadas y almacenadas en su memoria; consisten básicamente en operaciones aritmético-lógicas y de entrada/salida. Se reciben las entradas (datos), se las procesa y almacena (procesamiento), y finalmente se producen las salidas (resultados del procesamiento). Por ende todo sistema informático tiene, al menos, componentes y dispositivos hardware dedicados a alguna de las funciones antedichas a saber: Procesamiento: unidad central de procesamiento Almacenamiento: Memorias Entrada: Periféricos de entrada (E) Salida: Periféricos de salida (S) Entrada/Salida: Periféricos mixtos (E/S) Desde un punto de vista básico y general, un dispositivo de entrada es el que provee el medio para permitir el ingreso de información, datos y programas (lectura); un dispositivo de salida brinda el medio para registrar la información y datos de salida (escritura); la memoria otorga la capacidad de almacenamiento, temporal o permanente (almacenamiento); y la CPU provee la capacidad de cálculo y procesamiento de la información ingresada (transformación). Un periférico mixto es aquél que puede cumplir funciones tanto de entrada como de salida; el ejemplo más típico es el disco rígido (ya que en él se lee y se graba información y datos). Pág. 45 Unidad central de procesamiento Microprocesador de 64 bits doble núcleo, el AMD Athlon 64 X La Unidad Central de Procesamiento, conocida por las siglas en inglés CPU, es el componente fundamental de la computadora, encargado de interpretar y ejecutar instrucciones y de procesar datos. En computadores modernos, la función de la CPU la realiza uno o más microprocesadores. Se conoce como microprocesador a una CPU que es manufacturada como un único circuito integrado. Un servidor de red o una máquina de cálculo de alto rendimiento (supercomputación), puede tener varios, incluso miles de microprocesadores trabajando simultáneamente o en paralelo (multiprocesamiento); en este caso, todo ese conjunto conforma la CPU de la máquina. Las unidades centrales de proceso (CPU) en la forma de un único microprocesador no sólo están presentes en las computadoras personales (PC), sino también en otros tipos de dispositivos que incorporan una cierta capacidad de proceso o "inteligencia electrónica", como pueden ser: controladores de procesos industriales, televisores, automóviles, calculadores, aviones, teléfonos móviles, electrodomésticos, juguetes y muchos más. Actualmente los diseñadores y fabricantes más populares de microprocesadores de PC son Intel y AMD; y para el mercado de dispositivos móviles y de bajo consumo, los principales son Samsung, Qualcommy Texas Instruments. El microprocesador se monta en la llamada placa base, sobre un zócalo conocido como zócalo de CPU, que permite las conexiones eléctricas entre los circuitos de la placa y el procesador. Sobre el procesador ajustado a la placa base se fija un disipador térmico de un material con elevada conductividad térmica, que por lo general es de aluminio, y en algunos casos de cobre. Éste es indispensable en los microprocesadores que consumen bastante energía, la cual, en gran parte, es emitida en forma de calor: en algunos casos pueden consumir tanta energía como una lámpara incandescente (de 40 a 130 vatios). Adicionalmente, sobre el disipador se acopla uno o dos ventiladores (raramente más), destinados a forzar la circulación de aire para extraer más rápidamente el calor acumulado por el disipador y originado en el microprocesador. Complementariamente, para evitar daños por efectos térmicos, también se suelen instalar sensores de temperatura del microprocesador y sensores de revoluciones del ventilador, así como sistemas automáticos que controlan la cantidad de revoluciones por unidad de tiempo de estos últimos. Pág. 56 La gran mayoría de los circuitos electrónicos e integrados que componen el hardware del computador van montados en la placa madre. Placa principal, placa madre o placa base Placa base de una computadora, formato µatx. La placa base, también conocida como placa madre o principal o con los anglicismos motherboard o mainboard, es un gran circuito impreso sobre el que se suelda el chipset, las ranuras de expansión (slots), los zócalos, conectores, diversos integrados, etc. Es el soporte fundamental que aloja y comunica a todos los demás componentes: Procesador, módulos de memoria RAM, tarjetas gráficas, tarjetas de expansión, periféricos de entrada y salida. Para comunicar esos componentes, la placa base posee una serie de buses mediante los cuales se trasmiten los datos dentro y hacia afuera del sistema. La tendencia de integración ha hecho que la placa base se convierta en un elemento que incluye a la mayoría de las funciones básicas (vídeo, audio, red, puertos de varios tipos), funciones que antes se realizaban con tarjetas de expansión. Aunque ello no excluye la capacidad de instalar otras tarjetas adicionales específicas, tales como capturadoras de vídeo, tarjetas de adquisición de datos, etc. También, la tendencia en los últimos años es eliminar elementos separados en la placa base e integrarlos al microprocesador. En ese sentido actualmente se encuentran sistemas denominados Systemon a Chip que consiste en un único circuito integrado que integra varios módulos electrónicos en su interior, tales como un procesador, un controlador de memoria, una GPU, Wi-Fi, Bluetooth, etc. La mejora más notable en esto está en la reducción de tamaño frente a igual funcionalidad con módulos electrónicos separados. La figura muestra una aplicación típica, en la placa principal de un teléfono móvil. Las principales funciones que presenta una placa base son: Conexión física Administración, control y distribución de energía eléctrica Comunicación de datos Pág. 67 Temporización Sincronismo Control y monitoreo La memoria Las personas más familiarizadas con la Informática suelen emplear el término "memoria" o memoria principal para aludir a la Random Access Memory (memoria de acceso aleatorio) o RAM. Una computadora utiliza la memoria de acceso aleatorio para almacenar las instrucciones y los datos temporales que se necesitan para ejecutar las tareas. De esta manera, la Central ProcessingUnit (Unidad Central de Proceso) o CPU puede acceder rápidamente a las instrucciones y a los datos almacenados en la memoria. Un buen ejemplo de esto es lo que sucede cuando la CPU carga en la memoria una aplicación, como un procesador de textos o un programa de autoedición, permitiendo así que la aplicación funcione con la mayor velocidad posible. En términos prácticos, esto significa que se puede hacer más trabajo en menos tiempo. Cuando se introduce un comando desde el teclado, esto requiere que se copien los datos provenientes de un dispositivo de almacenamiento (como un disco duro, un CD-ROM o un pen drive) en la memoria, la cual suministra los datos a la CPU de forma más rápida que los dispositivos de almacenamiento. Este concepto de "poner los datos al alcance de la CPU", es similar a lo que sucede cuando se colocan diversos archivos y documentos electrónicos en una sola carpeta o directorio de archivos de la computadora. Al hacerlo, se mantienen siempre a la mano y se evita la necesidad de buscarlos cada vez que se necesitan. Diferencia entre memoria y almacenamiento. Muchas personas confunden los términos memoria y almacenamiento, especialmente cuando se trata de la cantidad que tienen de cada uno. El término "memoria" significa la cantidad de RAM instalada en la computadora, mientras que "almacenamiento" hace referencia a la capacidad del disco duro. Para aclarar esta confusión, se puede comparar la computadora con una oficina que tiene una mesa de trabajo y varios archiveros. Pág. 78 La mesa de trabajo representa la memoria, la cual ofrece un acceso rápido y fácil a los archivos con los que se está trabajando en ese momento determinado. Los archiveros representan el disco duro de la computadora, el cual proporciona el almacenamiento masivo. Otra diferencia importante entre la memoria y el almacenamiento, consiste en que la información almacenada en el disco duro permanece intacta cuando se apaga la computadora. En cambio, el contenido de la memoria queda borrado cuando se apaga la computadora (como si se tiraran a la basura todos los archivos encontrados en la mesa de trabajo al final del día). Cuando se trabaja con una computadora, se debe guardar el trabajo con frecuencia. La memoria de la computadora guarda las modificaciones introducidas en el documento hasta que el usuario las guarda en el disco duro. Si por cualquier razón se interrumpe la operación de la computadora, por ejemplo, debido a un corte de luz o a un error del sistema, se perderán todas las modificaciones realizadas que no fueron guardadas hasta ese momento. La memoria RAM es un tipo de memoria temporal que pierde sus datos cuando se queda sin energía (por ejemplo, al apagar la computadora), por lo cual es una memoria volátil. Tipos de memoria Memoria VRAM Memoria ROM Memoria CACHE Memoria RAM Pág. 89 Memoria vram La memoria gráfica o de video determina su limitación con respecto al número de colores y resolución. Cuanta más memoria dispongamos más capacidad tendrá nuestra tarjeta de alcanzar resoluciones mayores y a mayor número de colores. Esta memoria viene integrada a la tarjeta de video. La memoria rom (readonlymemory) ROM (Memoria de Sólo Lectura) es un chip de memoria que almacena de manera permanente instrucciones e información. Su contenido se crea en el momento de fabricación y no puede ser alterado. Memoria cache Pág. 910 La memoria caché es una pequeña cantidad de memoria usada para almacenar información temporalmente. Tiene funciones parecidas a la RAM. Sin embargo la caché es una memoria mucho más rápida, más pequeña y más costosa. La CACHE incrementa el desempeño del sistema reduciendo la necesidad de acceder la memoria principal del sistema para cada transacción. La memoria caché permite acelerar el acceso a los datos, trasladándolos a un medio más rápido cuando se supone que van a leerse o modificarse pronto. Por ejemplo, si ciertos datos acaban de leerse, es probable que al poco tiempo esos mismos datos, y también los siguientes, vuelvan a leerse. La memoria ram (random access memory) Es la memoria principal de la computadora, la que sostiene su sistema operativo, las aplicaciones que la CPU ejecuta y los datos usados por esas aplicaciones. Un programa no puede correr hasta que haya estado cargado en la RAM. Es la memoria basada en semiconductores que puede ser leída o escrita por el microprocesador u otros dispositivos de hardware. Memoria RAM Módulos de memoria RAM DDR4. Pág. 1011 La sigla RAM, del inglés Random Access Memory, literalmente significa memoria de acceso aleatorio. El término tiene relación con la característica de presentar iguales tiempos de acceso a cualquiera de sus posiciones (ya sea para lectura o para escritura). Esta particularidad también se conoce como "acceso directo", en contraposición al Acceso secuencial. La RAM es la memoria utilizada en una computadora para el almacenamiento transitorio y de trabajo (no masivo). En la RAM se almacena temporalmente la información, datos y programas que la Unidad de Procesamiento (CPU) lee, procesa y ejecuta. La memoria RAM es conocida como Memoria principal de la computadora, también como "Central o de Trabajo"; a diferencia de las llamadas memorias auxiliares, secundarias o de almacenamiento masivo (como discos duros, unidades de estado sólido, cintas magnéticas u otras memorias). Las memorias RAM son, comúnmente, volátiles; lo cual significa que pierden rápidamente su contenido al interrumpir su alimentación eléctrica. Las más comunes y utilizadas como memoria central son "dinámicas" (DRAM), lo cual significa que tienden a perder sus datos almacenados en breve tiempo (por descarga, aun estando con alimentación eléctrica), por ello necesitan un circuito electrónico específico que se encarga de proveerle el llamado "refresco" (de energía) para mantener su información. La memoria RAM de un computador se provee de fábrica e instala en lo que se conoce como módulos. Ellos albergan varios circuitos integrados de memoria DRAM que, conjuntamente, conforman toda la memoria principal. Memoria RAM dinámica Es la presentación más común en computadores modernos (computador personal, servidor); son tarjetas de circuito impreso que tienen soldados circuitos integrados de memoria por una o ambas caras, además de otros elementos, tales como resistores y condensadores. Esta tarjeta posee una serie de contactos metálicos (con un recubrimiento de oro) que permite hacer la conexión eléctrica con el bus de memoria del controlador de memoria en la placa base. Los integrados son de tipo DRAM, memoria denominada "dinámica", en la cual las celdas de memoria son muy sencillas (un transistor y un condensador), permitiendo la fabricación de memorias con gran capacidad (algunos cientos de Megabytes) a un costo relativamente bajo. Las posiciones de memoria o celdas, están organizadas en matrices y almacenan cada una un bit. Para acceder a ellas se han ideado varios métodos y protocolos cada uno mejorado con el objetivo de acceder a las celdas requeridas de la manera más eficiente posible. Memorias RAM con tecnologías usadas en la actualidad. Entre las tecnologías recientes para integrados de memoria DRAM usados en los módulos RAM se encuentran: Pág. 1112 SDR SDRAM (DIMM): Los DIMM (sigla en inglés de dual in-line memory module, traducible como «módulo de memoria con contactos duales»). Memoria con un ciclo sencillo de acceso por ciclo de reloj. Actualmente en desuso, fue popular en los equipos basados en el Pentium III. RDRAM (RIMM): Acrónimo de Rambus In-line Memory Module (Módulo de Memoria en Línea Rambus), desarrollada por Rambus Inc. a mediados de los años 1990 con el fin de introducir un módulo de memoria con niveles de rendimiento muy superiores a los módulos de memoria SDRAM de 100 MHz y 133 MHz disponibles en aquellos años, utilizados en la primera generación de Pentium 4. DDR SDRAM: De lassiglas en inglés Double Data Rate Synchronous Dynamic Random-Access Memory. Memoria con un ciclo doble y acceso anticipado a dos posiciones de memoria consecutiva. Fue popular en equipos basados en los procesadores Pentium 4 y Athlon 64. DDR2 SDRAM: De lassiglas en Inglés Double Data Rate type two Synchronous Dynamic Random-Access Memory. Memoria con un ciclo doble y acceso anticipado a cuatro posiciones de memoria consecutivas. DDR3 SDRAM: De lassiglas en inglés, Double Data Rate type three Synchronous Dynamic Random-Access Memory. Memoria con un ciclo doble y acceso anticipado a ocho posiciones de memoria consecutivas. Es el tipo de memoria más actual, está reemplazando rápidamente a su predecesora, la DDR2. Los estándares JEDEC (JointElectronDeviceEngineering Council), establecen las características eléctricas y las físicas de los módulos, incluyendo las dimensiones del circuito impreso. Los estándares usados actualmente son: DIMM Con presentaciones de 168 pines (usadas con SDR), 184 pines (usadas con DDR) y 240 (para las tecnologías de memoria DDR2 y DDR3). SO-DIMM Para computadores portátiles, es una miniaturización de la versión DIMM en cada tecnología. Existen de 144 pines (usadas con SDR), 200 pines (usadas con DDR y DDR2) y 240 pines (para DDR3). Memorias RAM especiales Hay memorias RAM con características que las hacen particulares, y que normalmente no se utilizan como memoria central de la computadora; entre ellas se puede mencionar: SRAM: Siglas de Static Random Access Memory. Es un tipo de memoria más rápida que la DRAM (Dynamic RAM). El término "estática" deriva del hecho que no necesita el refresco de sus datos. Si bien esta RAM no requiere circuito de refresco, ocupa más espacio y utiliza más energía que la DRAM. Este tipo de memoria, debido a su alta velocidad, es usada como memoria caché. NVRAM: Siglas de Non-Volatile Random Access Memory. Memoria RAM no volátil (mantiene la información en ausencia de alimentación eléctrica). Hoy en día, la Pág. 1213 mayoría de memorias NVRAM son memorias flash, muy usadas para teléfonos móviles y reproductores portátiles de MP3. Periféricos Se entiende por periférico a las unidades o dispositivos que permiten a la computadora comunicarse con el exterior, esto es, tanto ingresar como exteriorizar información y datos. Los periféricos son los que permiten realizar las operaciones conocidas como de entrada/salida (E/S). Aunque son estrictamente considerados accesorios o no esenciales, muchos de ellos son fundamentales para el funcionamiento adecuado de la computadora moderna; por ejemplo, el teclado, el disco duro y el monitor son elementos actualmente imprescindibles; pero no lo son un escáner o un plóter. Para ilustrar este punto: en los años 80, muchas de las primeras computadoras personales no utilizaban disco duro ni mouse (o ratón), tenían sólo una o dos disqueteras, el teclado y el monitor como únicos periféricos. Dispositivos de entrada de información (E) De esta categoría son aquellos que permiten el ingreso de información, en general desde alguna fuente externa o por parte del usuario. Los dispositivos de entrada proveen el medio fundamental para transferir hacia la computadora (más propiamente al procesador) información desde alguna fuente, sea local o remota. También permiten cumplir la esencial tarea de leer y cargar en memoria el sistema operativo y las aplicaciones o programas informáticos, los que a su vez ponen operativa la computadora y hacen posible realizar las más diversas tareas. Entre los periféricos de entrada se puede mencionar: teclado, mouse o ratón, escáner, micrófono, cámara web, lectores ópticos de código de barras, Joystick, lectora de CD, DVD o BluRay (solo lectoras), placas de adquisición/conversión de datos, etc. Pueden considerarse como imprescindibles para el funcionamiento, (de manera como hoy se concibe la informática) al teclado, al ratón y algún dispositivo lector de discos; ya que tan sólo con ellos el hardware puede ponerse operativo para un Pág. 1314 usuario. Los otros son más bien accesorios, aunque en la actualidad pueden resultar de tanta necesidad que son considerados parte esencial de todo el sistema. Dispositivos de salida de información (S) Son aquellos que permiten emitir o dar salida a la información resultante de las operaciones realizadas por la CPU (procesamiento). Los dispositivos de salida aportan el medio fundamental para exteriorizar y comunicar la información y datos procesados; ya sea al usuario o bien a otra fuente externa, local o remota. Los dispositivos más comunes de este grupo son los monitores clásicos (no de pantalla táctil), las impresoras, y los parlantes. Entre los periféricos de salida puede considerarse como imprescindible para el funcionamiento del sistema, al monitor. Otros, aunque accesorios, son sumamente necesarios para un usuario que opere un computador moderno. Dispositivos mixtos (E/S de información) Piezas de un Disco duro. Pág. 1415 Son aquellos dispositivos que pueden operar de ambas formas: tanto de entrada como de salida. Típicamente, se puede mencionar como periféricos mixtos o de entrada/salida a: discos rígidos, disquetes, unidades de cinta magnética, lectograbadoras de CD/DVD, discos ZIP, etc. También entran en este rango, con sutil diferencia, otras unidades, tales como: Tarjetas de Memoria flash o unidad de estado sólido, tarjetas de red, módems, tarjetas de captura/salida de vídeo, etc. Si bien se puede clasificar al pendrive (lápiz de memoria), memoria flash o memoria USB o unidades de estado sólido en la categoría de memorias, normalmente se los utiliza como dispositivos de almacenamiento masivo; siendo todos de categoría Entrada/Salida. Los dispositivos de almacenamiento masivo también son conocidos como "Memorias Secundarias o Auxiliares". Entre ellos, sin duda, el disco duro ocupa un lugar especial, ya que es el de mayor importancia en la actualidad, en el que se aloja el sistema operativo, todas las aplicaciones, utilitarios, etc. que utiliza el usuario; además de tener la suficiente capacidad para albergar información y datos en grandes volúmenes por tiempo prácticamente indefinido. Los servidores Web, de correo electrónico y de redes con bases de datos, utilizan discos rígidos de grandes capacidades y con una tecnología que les permite trabajar a altas velocidades como SCSI incluyendo también, normalmente, capacidad de redundancia de datos RAID; incluso utilizan tecnologías híbridas: disco rígido y unidad de estado sólido, lo que incrementa notablemente su eficiencia. Las interfaces actuales más usadas en discos duros son: IDE, SATA, SCSI y SAS; y en las unidades de estado sólido son SATA y PCI-Express ya que necesitan grandes anchos de banda. La pantalla táctil (no el monitor clásico) es un dispositivo que se considera mixto, ya que además de mostrar información y datos (salida) puede actuar como un dispositivo de entrada, reemplazando, por ejemplo, a algunas funciones del ratón o del teclado. Hardware gráfico GPU de NvidiaGeForce. El hardware gráfico lo constituyen básicamente las tarjetas gráficas. Dichos componentes disponen de su propia memoria y unidad de procesamiento, esta última llamada unidad de procesamiento gráfico (o GPU, siglas en inglés de Pág. 1516 GraphicsProcessingUnit). El objetivo básico de la GPU es realizar los cálculos asociados a operaciones gráficas, fundamentalmente en coma flotante, liberando así al procesador principal (CPU) de esa costosa tarea (en tiempo) para que éste pueda efectuar otras funciones en forma más eficiente. Antes de esas tarjetas de vídeo con aceleradores por hardware, era el procesador principal el encargado de construir la imagen mientras la sección de vídeo (sea tarjeta o de la placa base) era simplemente un traductor de las señales binarias a las señales requeridas por el monitor; y buena parte de la memoria principal (RAM) de la computadora también era utilizada para estos fines. Dentro de ésta categoría no se deben omitir los sistemas gráficos integrados (IGP), presentes mayoritariamente en equipos portátiles o en equipos prefabricados (OEM), los cuales generalmente, a diferencia de las tarjetas gráficas, no disponen de una memoria dedicada, utilizando para su función la memoria principal del sistema. La tendencia en los últimos años es integrar los sistemas gráficos dentro del propio procesador central. Los procesadores gráficos integrados (IGP) generalmente son de un rendimiento y consumo notablemente más bajo que las GPU de las tarjetas gráficas dedicadas, no obstante, son más que suficiente para cubrir las necesidades de la mayoría de los usuarios de un PC. Actualmente se están empezando a utilizar las tarjetas gráficas con propósitos no exclusivamente gráficos, ya que en potencia de cálculo la GPU es superior, más rápida y eficiente que el procesador para operaciones en coma flotante, por ello se está tratando de aprovecharla para propósitos generales, al concepto, relativamente reciente, se le denomina GPGPU (General-Purpose Computing ongraphicsprocessingunits). SOFTWARE La palabra Software(del inglés soft: blando)se refiere al equipamiento lógico o soporte lógico de una computadora, y comprende el conjunto de los programas necesarios para hacer posible la realización de una tarea específica, en contraposición a los componentes físicos del sistema. SOFTWARE DE BASE O SISTEMA Se denomina Software de Base o Sistemaal Sistema Operativo (SO), éste controla todos los recursos de la computadora y proporciona la base sobre la cual pueden instalarse los programas de aplicación. Es indispensable para hacer de la computadora un objeto útil. Un Sistema Operativo se define como un conjunto de procedimientos manuales y automáticos que brindan al usuario una forma amigable y sencilla de ejecutar, interpretar, codificar y emitir órdenes al microprocesador, para que éste realice las tareas necesarias y específicas para cumplir esas órdenes. En la actualidad existe una gran variedad de sistemas operativos, como Windows 98, Windows NT, Windows XP, Windows 2000, GNU/Linux (Debian, Ubuntu, FedoraCore, Suse) y otros. Mientras la computadora está encendida, el SO tiene cuatro (4) tareas principales: Pág. 1617 Proporcionar, ya sea una interfaz de línea de comando o una interfaz gráfica al usuario, para que pueda comunicarse con la computadora. Mediante la interfaz de línea de comando se introducen palabras y símbolos desde el teclado de la computadora. Seleccionamos las acciones con el mouse, para pulsar sobre figuras llamadas iconos o seleccionar opciones de los menús. Administrar los dispositivos de Hardware de la computadora. Para ejecutar, los programas necesitan utilizar la memoria, el monitor, las unidades de disco, los puertos de Entrada/Salida (impresora, módems, etc.). El Sistema Operativo sirve de intermediario entre los programas y el Hardware. Administrar y mantener los sistemas de archivo de disco. Los SO agrupan la información dentro de compartimientos lógicos para almacenarlos en el disco. Estos grupos de información se llaman archivos. Los archivos pueden contener instrucciones de programas o información creada por el usuario. El SO mantiene una lista de los archivos en un disco, y nos proporciona las herramientas necesarias para organizarlos y manipularlos. Apoyar a otros programas. Otra de las funciones importantes del SO es proporcionar servicios. SOFTWARE DE APLICACIÓN Las computadoras y el Software de Aplicación han permitido al hombre, simplificar y mejorar muchas tareas rutinarias y repetitivas. Por ello, este tipo de software le ha dado a las computadoras un carácter muy práctico y popular. Estos programas son empleados por el usuario para simplificar su vida, ya sea si decide escribir un libro, una tesis o un memorando, o para poder manejar grandes volúmenes de datos; o aquellos programas que le sirvan para emitir una nómina de una empresa. Estos programas son los más solicitados por la mayoría de usuarios de computadoras debido a los beneficios o servicios que reciben de ellos. Existen también programas de aplicación que brindan al usuario otro tipo de servicios; por ejemplo, los juegos por computadora son muy estimados, ya que gracias a ellos el usuario obtiene diversión y esparcimiento. Los programas orientados a la edición de texto por computadora permiten al usuario obtener combinación de texto con imágenes de alta calidad profesional y gráficos. Los hay también educativos, matemáticos, estadísticos, etc. El Software de Aplicación se puede dividir en dos categorías:software DE APLICACIÓN ESTÁNDAR y SOFTWARE DE APLICACIÓN A MEDIDA. SOFTWARE DE APLICACIÓN ESTÁNDAR En esta categoría se encuentran todos los programas de aplicación estándar existentes en el mercado del software, que cubren diversas actividades, desde videojuegos hasta sistemas de contabilidad y gestión de empresas. Generalmente, estas aplicaciones se venden de manera que un usuario sin mucho conocimiento de informática, puede instalar el software en el disco rígido de su computadora y utilizarlo con la ayuda del manual de uso. Los principales son: Procesadores de Palabras o Texto (Word Processors). Sistemas Manejadores o Administradores de Bases de Datos (DBMS, Data Base Management Systems). Pág. 1718 Hojas Electrónicas de Cálculo. Programas de Presentación Gráfica. Programas Educativos, Software Educativo o Tutoriales. Programas de Edición de Texto o de Escritorio. Programas de Edición Gráfica. Programas de Diseño Asistidos por Computadora (CAD o ComputerAidedDesign). Programas para Manufactura por Computadora (CAM o ComputerAidedManufacturing). Programas Matemáticos y Estadísticos. Programas de Esparcimiento y Videojuegos. Programas Integrados. Programas para gráficos e imágenes, etc. SOFTWARE DE APLICACIÓN A MEDIDA Son programas diseñados especialmente para cumplir con tareas no contempladas en las aplicaciones estándar, tales como la realización de facturas de ventas, el cálculo de trayectorias de satélites, la liquidación de sueldos de una empresa, etc. Este tipo de programa es realizado generalmente por profesionales de las Ciencias de la Computación que utilizan lenguajes de programación para indicar las instrucciones a la computadora. REPRESENTACIÓN DE DATOS Hemos mencionado que la computadora y todos sus componentes manipulan señales digitales binarias. Esto se debe a que son más sencillos de realizar los sistemas digitales con componentes físicos con dos estados diferenciados. Por lo que el sistema de numeración más utilizado para la realización de los sistemas digitales es el de base 2 (dos), o binario, en el cual existen solamente dos símbolos, que son el 0 y el 1. Toda la información que la computadora procesa, almacena y transmite, debe codificarse de algún modo a binario. CARACTERES ASCII Cuando se necesita almacenar, transmitir y procesar textos o datos no numéricos, éstos también deben codificarse en binario. El código más empleado es el código ASCII (se lee asqui). Es así como, además de representar valores numéricos, los bytes se usan para representar caracteres. Cada byte puede representar 256 caracteres posibles: * Los 128 primeros (0 a 127) son los caracteres ASCII standard. * Los 128 últimos (128 a 255) son los caracteres ASCII extendidos para el IBM PC. El código ASCII (American Standard CodeforInformationInterchange o Código Standard Americano para el Intercambio de Información) es un convenio adoptado para asignar a cada caracter un valor numérico. El código ASCII incluye: * Letras mayúsculas y minúsculas. * Dígitos decimales (0 al 9). * Caracteres especiales como *, >, <, +, etc. * Códigos de control (los 32 primeros, del 0 al 31), que tienen dos usos: a) Por una parte, tienen el significado ASCII standard, es decir, códigos de control de impresión y de comunicaciones, como 13 (retorno de carro), 12 (alimentación de página), etc. Pág. 1819 b) Por otra parte, se utilizan para representar en pantalla caracteres especiales (símbolos de los naipes, musicales, flechas, etc.). Los caracteres ASCII extendidos incluyen: *Símbolos para el dibujo de recuadros. *Símbolos de relleno y sombreado. *Letras griegas. *Símbolos científicos. *Caracteres especiales en idiomas distintos del Inglés. SISTEMAS DE NUMERACIÓN Nuestro sistema de numeración habitual, el que utilizamos en nuestra vida cotidiana es el de base 10 (o decimal), en el cual existen diez símbolos distintos, del 0 al 9, es decir: Sistema Decimal: * La base del sistema es 10, por lo que existen 10 símbolos distintos para representar todas las cantidades. * Símbolos: 0, 1, 2,..., 9 El sistema decimal es uno de los sistemas de numeración llamados posicionales, porque el valor de cada símbolo depende de su posición relativa dentro del número. Es decir el 1 en el número 31 no tiene el mismo valor del 1 en el número 163, porque la posición del 1 es distinta. Por ejemplo, 31 en base 10 quiere decir: 31 (10 = 3 x x 10 0 Para indicar explícitamente que el número 31 está en base 10, lo representaremos así: 31 (10 o 31d El número 163 (10 es igual a : 163 (10 = 1 x x x 10 0 = = 163 (10 Esta forma de representar el número corresponde al denominado TEOREMA FUNDAMENTAL DE LA NUMERACION Es decir que de acuerdo a la posición que tiene el dígito en la cantidad, es la potencia a la que debemos elevar la base, que en este caso es (10 Numerando de derecha a izquierda los dígitos de un número, empezando con cero, el valor de posición del dígito n es 10 n. La computadora está diseñada sobre la base del sistema de numeración binario (base 2). Este es el sistema que utilizan internamente los circuitos digitales que conforman el hardware de la computadora, por eso será el sistema al que prestaremos mayor atención y estudio. Pág. 1920 Por lo tanto: * La base del sistema de numeración es 2, por lo que existen 2 dígitos para representar todas las cantidades. * Símbolos: 0, 1 Ejemplos de estos números serían , , etc. Podría considerarse un número binario: ? Por qué? También podemos expresar los números binarios haciendo uso del Teorema Fundamental, nos sirve para relacionar una cantidad expresada en cualquier sistema base b, con la misma cantidad expresada en el sistema decimal. El Teorema Fundamental de la Numeración dice que el valor decimal de una cantidad expresada en otros sistemas de numeración, viene dado por la fórmula:... A 4 A 3 A 2 A 1 A 0,A -1 A -2 A -3 A -4 (b =... A 4 x b 4 + A 3 x b 3 + A 2 x b 2 + A 1 x b 1 + A 0 x b 0 + A- 1 x b -1 + A -2 x b -2 + A -3 x b -3 + A -4 x b -4 + siendo b la base en la que está el número, y los A i los distintos símbolos. Numerando de derecha a izquierda los dígitos de un número, empezando por cero, el valor de posición es 2 n. Por ejemplo, 1101 en base 2 quiere decir: (2 = 1 x x x x = 1 x x x x 1 = = 13 (10 Para indicar que el número 1101 está en base 2, lo representaremos como 1101 (2 En general, el subíndice (n indica la base de numeración en que se representa un número. Si no se indica, se supone que la base es 10. Por su relación con la base 2 y la facilidad de conversión de una base a otra, es importante conocer también otras bases de numeración como: * La base 8 (octal), con los dígitos 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, y 7. * La base 16 (hexadecimal), con los dígitos 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E y F. Los dígitos hexadecimales A al F se corresponden con los valores decimales 10 al 15. Las bases 2, 8 y 16 son equivalentes en el sentido de que es inmediato pasar de una a otra. Todo consiste en agrupar o desagrupar los dígitos binarios, y aplicar las tablas siguientes: Binario Octal Pág. 2021 Vemos que con tres dígitos binarios es posible representar los 8 símbolos del sistema octal, esto es porque: 8 = 2 3 De la misma manera se necesitarán 4 dígitos binarios para representar los 16 símbolos del sistema hexadecimal: 16 = 2 4 Binario Hexadecimal Decimal A 1011 B 1100 C 1101 D 1110 E 1111 F La tercera columna de la tabla corresponde a los números de nuestro sistema decimal, cómo tendrían que completarla? Por ejemplo, para pasar de base 2 a bases 8 y 16, se agrupan 3 y 4 dígitos binarios, respectivamente, y se convierte a continuación cada grupo, de dígitos binarios al dígito de la base correspondiente: * Base 2 a base 8: 1101 (2 = (2 = 15 (8 Esto es así porque si nos fijamos en la tabla correspondiente tenemos: 001 (2 = 1 (8 101 (2 = 5 (8 Si tomamos el mismo número y lo queremos pasar a hexadecimal tendremos: * Base 2 a base 16: 1101 (2 = 1101 (2 = D ( (2 = D (16 fijándonos en la tabla. A la inversa, si se dispone de la representación en base 8 o 16, para pasar a base 2 basta convertir cada dígito en un cierto número de dígitos binarios (3 y 4, respectivamente), fijándonos en las tablas de conversión correspondientes. Por ejemplo: Pág. 2122 * Base 8 a base 2: 34 (8 = (2 = (2 * Base 16 a base 2: 56 (16 = (2 = (2 La base 16 es muy utilizada para representar la información almacenada en la memoria de la computadora, como también las direcciones de las posiciones de memoria. Otras conversiones: Para pasar de cualquier sistema a base 10 simplemente se forma el polinomio equivalente resultado de la aplicación del Teorema Fundamental de la Numeración. Para pasar de base 2 a 8 y a 16, hemos visto que el pasaje es directo fijándonos en las tablas correspondientes. Sólo nos queda contemplar el caso de pasaje de un número expresado en una base 10, por ejemplo a base 2, y en general de base 10 a cualquier base se realizan divisiones sucesivas. Es decir que: Si se divide un número expresado en base 10 por la base b, y el cociente se vuelve a dividir por b y así sucesivamente, el cociente y los restos obtenidos (*) forman el número en el sistema de base b. Por ejemplo para pasar el número 13 (10 a binario: (*) (10 = 1101 (2 1 1 BIT: UNIDADES DE MEDIDA La memoria de la computadora se compone de unidades de almacenamiento llamadas bits, que tienen dos estados posibles (representados por 0 y 1), es decir, sirven para almacenar información expresada en binario. La palabra bit es la contracción de binarydigit (dígito binario). Así pues, todo lo que reside en la memoria de la computadora (el código de las instrucciones y los datos) son números binarios en bits de la memoria, a razón de un dígito binario por bit. BYTE: Los bits de la memoria se agrupan en bytes u octetos, a razón de 8 bits por byte. Un byte es realmente la unidad de direccionamiento, es decir, podemos referirnos a cada byte mediante un número que es su dirección. Los bytes de la memoria se numeran así: el primer byte es el 0, el segundo es el 1, etc. La cantidad de memoria de una computadora se medía en un principio en Kilobytes (en abreviatura, Kbyte, Kb, o simplemente K), siendo: 1 Kbyte = 1 Kb = 1024 bytes = 2 10 bytes Por ejemplo, una computadora con 256 Kb tenía 256 x 1024 bytes. Las computadoras actuales vienen provistas con más memoria, para lo que se usan los llamados MegaBytes. Pág. 2223 1 MegaByte = 1 MB = 1024 KiloBytes = 2 20 bytes Capacidades comunes en nuestros días, son 2 GB de memoria o más, las que pueden ampliarse si el usuario así lo requiere. Un byte puede almacenar, pues, 8 dígitos binarios, es decir, 2 dígitos hexadecimales. El número de valores posibles que se pueden almacenar es 2 8 configuraciones posibles dentro de un byte serían: = 256. Las = = = = 255 (2 8-1) Los bits de un byte se numeran de derecha a izquierda del 0 al 7, es decir, se corresponden con los exponentes de las potencias de base 2. NIBBLE: La agrupación de 4 bits (superiores o inferiores) de un byte se llama nibble. Por tanto, un byte contiene 2 nibbles. El que corresponde a los bits 0 a 3 se llama nibble inferior, y el de los bits 4 a 7 se llama nibble superior: bits nibblenibble superior inferior El nibble es una unidad de trabajo mucho más cómoda que el bit. En cada nibble se almacena un dígito hexadecimal. Los 16 valores posibles de un nibble son: Binario Hexadecimal Binario Hexadecimal A B C D E F El número de configuraciones posibles de nibbles en un byte es de 16 2 = 256. Las configuraciones posibles son: 00h = 0 01h = 1... FEh = 254 FFh = 255 (16 2-1) AGRUPACIONES SUPERIORES AL BYTE Las agrupaciones superiores al byte son las siguientes: Pág. 2324 Tipo Palabra Doble Palabra Cuádruple Palabra Párrafo Página Segmento Definición 2 bytes contiguos 2 palabras contiguas 4 palabras contiguas 16 bytes 256 bytes 64 Kbytes (64 KiloBytes) EN RESUMEN NÚMEROS BINARIOS El sistema binario utiliza sólo dos dígitos, el 0 y el 1. Si queremos seguir contando más allá del 1, necesitamos otro dígito más allá del 9. De este modo, 10 en binario equivale a 2 en decimal: Sistema Decimal Sistema binario Hay que notar que los números destacados en el sistema decimal, como el 10, 100 o 1000 no tienen importancia en el sistema binario, y viceversa. En el sistema binario son potencias de 2, es decir, 2 multiplicado por sí mismo varias veces. Los valores importantes en el sistema binario son los siguientes: Potencia de 2 Valor decimal Pág. 2425 Es fácil que estos números nos suenen, ya que se utilizan para medir las memorias de las computadoras y tarjetas gráficas Tengo 512 Mb de RAM o he comprado una placa de video de 256MB *2 7 0*2 6 1*2 5 0*2 4 1*2 3 0*2 2 1*2 1 1*2 0 1*128 0*64 1*32 0*16 1*8 0*4 1*2 1*1 Traducir el valor de un número binario a decimal es fácil, solo tenemos que sumar el valor de cada uno, según su posición (como puede apreciarse en el desarrollo expuesto en la tabla anterior): =171 Es decir, binario = 171 decimal BITS Y BYTES Como un único bit puede contener poca información, siempre los manejamos agrupados en unidades mayores. La unidad funcional estándar es el byte, o conjunto de ocho bits. Con un byte podemos codificar 256 estados posibles de información. Es suficiente, por ejemplo, para representar todos los caracteres del alfabeto occidental. Si necesitamos más capacidad de codificación, manejaremos grupos de dos, tres o cuatro bytes. Sistema Hexadecimal Número de Valores Nombre bits posibles 1 2 Bit 4 16 Cuarteto Byte u octeto ,7 millones El manejo de grandes cadenas de 0 y 1 desborda las capacidades del cerebro humano.por eso, se ha utilizado otro sistema de numeración, el sistema hexadecimal, como un sistema intermedio que facilita el manejo de números binarios con un modelo más manejable. El sistema hexadecimal, de base 16, utiliza 16 dígitos, de 0 a 15. Como no tenemos figuras que representen el 10, 11 15, utilizamos letras. De este modo, la A es el 10 la B es el 11, la C es el 12, la D el 13, la E el 14 y la F el 15. Un solo dígito guarda la misma información que cuatro 0 y 1. Es decir, 1111 binario = F hexadecimal. Un byte, esos ochos 1 y 0, se representan con 2 dígitos. Por ejemplo: binario = FF hexadecimal Podemos encontrar información en hexadecimal en manuales de impresoras o en las tablas de especificaciones MIDI de algunos sintetizadores. En imagen digital se utiliza para la codificación de los colores de las páginas web. Kilobytes, Megabytes Cuando tenemos números muy grandes, utilizamos unidades mayores, igual que en el sistema decimal utilizamos decenas, miles o millones.en el sistema binario estas unidades son: Byte = 8 bits Kilobyte = 1024 byte Megabyte = 1024 Kb Pág. 2526 Gigabyte = 1024 Mb Terabyte = 1024 Gb Petabyte = 1024 Tb Como es lógico, se utiliza 1024 en vez de 1000 ya que 1024 es una potencia de 2, mientras que 1000 es un número sin relevancia en el sistema binario. Algunos fabricantes redondean estas unidades a Así el tamaño de los discos duros parece mayor. Este es el motivo por el que un disco de 160 Gb se queda con 140 Gb o menos cuando formateamos e instalamos. Pág. 2627 INTRODUCCIÓN A LA RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS La resolución de problemas, utilizando como herramienta una computadora, requiere contar con la capacidad de expresión suficiente como para indicar a la máquina lo que debe llevarse a cabo. Se comenzará resolviendo situaciones del mundo real tratando de utilizar determinados elementos que caracterizan a una secuencia de órdenes que una computadora puede comprender. La resolución de problemas nunca es un proceso mecánico y general, podemos decir que es un proceso creativo, porque todo problema tiene diferentes características y cada persona puede resolverlo de manera diferente. Sin embargo para llegar a la resolución de un problema se pueden tener en cuenta las siguientes fases. La resolución de problemas puede dividirse en tres fases: Análisis del problema Diseño del algoritmo Programación (Resolución del algoritmo en la computadora). El análisis y el diseño del algoritmo requieren la descripción del problema en subproblemas a base de refinamientos sucesivos. Para ello se pueden utilizar las siguientes herramientas: Diagrama de flujo Pseudocódigo Durante la tercera etapa se implementa este algoritmo en un código escrito en un lenguaje de programación, reflejando las ideas obtenidas en las fases de análisis y diseño. ALGORITMO Un algoritmo es un método para resolver un problema mediante una serie de pasos precisos, definidos y finitos. Características del Algoritmo Preciso, tiene que indicar el orden de realización en cada paso. Definido, es decir, si el algoritmo se prueba dos veces, en estas dos pruebas, se debe obtener el mismo resultado. Finito, es decir, que el algoritmo tiene que tener un número determinado de pasos. Debe producir un resultado en un tiempo finito. Ejemplo: Algoritmo que describe la manera de levantarse para ir al trabajo: Salir de la cama Quitarse el pijama Ducharse Vestirse Desayunar Arrancar el auto para ir al trabajo Pág. 2728 Esta descripción del algoritmo a utilizar para la resolución de un simple problema, cumple con los requisitos descriptos. Un algoritmo es, en forma intuitiva, una receta, un conjunto de instrucciones o de especificaciones sobre un proceso para hacer algo. Las instrucciones incluidas en esta receta deben ser No ambiguas es decir, que si se trabaja dentro de cierto marco o contexto, cada instrucción del algoritmo debe significar sólo una cosa. Ejemplo: Problema: Indique la manera de salar una masa. Malo: Ponerle algo de sal a la masa (ambiguo) Bueno: Agregarle una cucharadita de sal a la masa. PRE Y POSTCONDICIONES DE UN ALGORITMO Ejemplo: Precondición es la información que se conoce como verdadera antes de comenzar el algoritmo. Problema: Indique la manera de salar una masa. Algoritmo: Agregarle una cucharadita de sal a la masa. Se supone que se dispone de todos los elementos para llevar a cabo esta tarea. Por lo tanto, como precondición puede afirmarse que se cuenta con la cucharita, la sal y la masa. Postcondición es la información que se conoce como verdadera al concluir el algoritmo si se cumple adecuadamente el requerimiento pedido. Ejemplo: Problema: Volcar un montículo de arena en una zanja. Algoritmo: Tome una pala. Mientras haya arena en el montículo cargue la pala con arena y vuélquela en la zanja. Dejar la pala. La precondición es que se cuenta con la pala, la arena y está ubicado cerca de la zanja que debe llenar. La postcondición es que el montículo quedó vació al terminar el algoritmo. Ejercicios: Describir el algoritmo para los siguientes problemas y definir las postcondiciones y precondiciones. a) Armar una bicicleta. b) Hacer una torta. c) Que un robot suba 8 escalones. Nota: Tener en cuenta que cada uno puede hacer un algoritmo distinto, y sin embargo cada uno puede ser correcto. Los algoritmos se pueden expresar por fórmulas, diagramas de flujo, y pseudocódigos conocidos como herramientas de programación. Esta última representación es la más utilizada por su sencillez y parecido al lenguaje humano. DIAGRAMA DE FLUJO Los diagramas de flujo son descripciones gráficas de algoritmos; usan símbolos conectados con flechas para indicar la secuencia de instrucciones y están regidos poriso. Pág. 28 29 Los diagramas de flujo son usados para representar algoritmos pequeños, ya que abarcan mucho espacio y su construcción es laboriosa. Por su facilidad de lectura son usados como introducción a los algoritmos, descripción de un lenguaje y descripción de procesos a personas ajenas a la computación. Aspectos a tener en cuenta: Existe siempre un camino que permite llegar a una solución (finalización del algoritmo). Existe un único inicio del proceso. Existe un único punto de fin para el proceso de flujo (salvo del rombo que indica una comparación con dos caminos posibles). Simbología: ESTRUCTURAS DE CONTROL Las estructuras de control de un lenguaje de programación se refieren al orden en que las instrucciones de un algoritmo se ejecutarán. El orden de ejecución de las sentencias o instrucciones determina el flujo de control. Estas estructuras de control son por consiguiente fundamentales en los lenguajes de programación y en los diseños de algoritmos especialmente los pseudocódigos. Pág. 2930 Las estructuras de control básicas son: Secuencia de acciones Selección Repetición Iteración SECUENCIA DE ACCIONES Una secuencia de acciones está formada por una serie de instrucciones que se ejecutan una a continuación de otra. Ejemplo: Un niño debe subir 5 escalones para subir a su cuarto... Subir escalón 1 Subir escalón 2 Subir escalón 3 Subir escalón 4 Subir escalón 5. SELECCIÓN La escritura de soluciones a través de una secuencia de órdenes requiere conocer a priori las diferentes alternativas que se presentarán en la resolución del problema. Lamentablemente, es imposible contar con esta información antes de comenzar la ejecución de la secuencia de acciones. Por ejemplo, qué ocurriría si al querer sacar la lámpara quemada, el portalámpara se rompe. Esto implica que el resto de las acciones no podrán llevarse a cabo por lo que el algoritmo deberá ser interrumpido. Si se desea que esto no ocurra, el algoritmo deberá contemplar esta situación. Nótese que el estado del portalámpara es desconocido al iniciar el proceso y sólo es detectado al intentar sacar la lámpara quemada. Por lo que el solo uso de la secuencia es insuficiente para expresar esta solución. Pág. 3031 Por lo tanto, el algoritmo debe considerar las dos alternativas, es decir, qué hacer en cada uno de los casos. La selección se notará de la siguiente forma: si(condición) acción o acciones a realizar si la condición es verdadera sino accióno acciones a realizar si la condición es falsa La condición es una expresión que al ser evaluada puede tomar solamente uno de dos valores posibles: verdadero o falso. Ejemplo: Su amigo le ha pedido que le compre $1 de caramelos en el kiosco. De ser posible, prefiere que sean de menta pero si no hay, le da igual que sean de cualquier otro tipo. Escriba un algoritmo que represente esta situación. Ir al kiosco Si (hay caramelos de menta) Llevar caramelos de menta Sino Llevar de cualquier otro tipo Pagar 1 peso REPETICIÓN Un componente esencial de los algoritmos es la repetición. La computadora, a diferencia de los humanos, posee una alta velocidad de procesamiento. A través de ella, es posible ejecutar, de manera repetitiva, algunos pasos elementales de un algoritmo. Esto puede considerarse una extensión natural de la secuencia. Pág. 3132 La repetición es la estructura de control que permite al algoritmo ejecutar un conjunto de instrucciones un número de veces fijo y conocido de antemano. La notación a utilizar es la siguiente: repetirn Acción o acciones a realizar N veces. Ejemplo: En el ejemplo del niño que debe subir 5 escalones, es muy simple porque la cantidad es un número pequeño. Pero imagine que el niño debe subir 100 escalones. Esto podría resolverse de la siguiente manera. repetir 100 Subir escalón Ejemplo: Escriba un algoritmo que permita poner 4 litros de agua en un balde utilizando un vaso de 50 cc. Se observa que hay dos pasos básicos: llenar el vaso con agua y vaciarlo en el balde. Para completar los cuatro litros es necesario repetir estas dos operaciones ochenta veces. Suponga que se dispone de un vaso, un balde y una canilla para cargar el vaso con agua. Tomar el vaso y el balde repetir80 Llenar el vaso de agua. Vaciar el vaso en el balde. Dejar el vaso y el balde. Nótese que, la instrucción Dejar el vaso y el balde no pertenece a la repetición. Esto queda indicado por la sangría o indentación utilizada para cada instrucción. Por lo tanto, se repetirán 80 veces las instrucciones de Llenar el vaso de agua y Vaciar el vaso en el balde. ITERACIÓN Existen situaciones en las que se desconoce el número de veces que debe repetirse un conjunto de acciones. Por ejemplo, si se quiere llenar una zanja con arena utilizando una pala, será difícil indicar exactamente cuántas paladas de arena serán necesarias para realizar esta tarea. Sin embargo, se trata claramente de un proceso iterativo que consiste en cargar la pala y vaciarla en la zanja. Por lo tanto, dentro de una iteración, además de una serie de pasos elementales que se repiten; es necesario contar con un mecanismo que lo detenga. La iteración es una estructura de control que permite al algoritmo ejecutar en forma repetitiva un conjunto de acciones utilizando una condición para indicar su finalización. El esquema iterativo es de la forma: mientras(condición) Acción o acciones a realizar en caso de que la condición sea verdadera. Las acciones contenidas en la iteración serán ejecutadas mientras la condición sea verdadera. Es importante notar que, la primera vez, antes de ejecutar alguna de las acciones de la iteración, lo primero que se realiza es la evaluación de la condición. Sólo luego de comprobar que es verdadera se procede a ejecutar el conjunto de acciones pertenecientes al mientras. Pág. 3233 Si inicialmente la condición resultara falsa, el contenido del mientras no se ejecutará ni siquiera una sola vez. Es importante que las acciones realizadas en el interior de la iteración modifiquen el valor de verdad de la condición a fin de garantizar que la iteración terminará en algún momento. Ejemplo : Escriba un algoritmo que permita volcar un montículo de arena en una zanja utilizando una pala. Tomar la pala. Ubicarse frente a la zanja. mientras(no esté vacío el montículo de arena) cargar la pala con arena volcar la arena en la zanja Dejar la pala. La iteración indica que, mientras no se vacíe el montículo, se seguirá incorporando arena en la zanja. Cuando el montículo esté vacío, la condición será falsa y la iteración terminará. Es importante destacar, que si el montículo inicialmente estaba vacío, Condición Acciones a repetir ninguna palada de arena será tomada del montículo ni incorporada a la zanja. Es decir, la condición se verifica ANTES de comenzar la iteración. CONCLUSIÓN El uso de algoritmos permite expresar, de una forma clara, la manera en que un problema debe ser resuelto. Los elementos que lo componen son característicos de la resolución de problemas con computadora. La ejercitación es la única herramienta para poder comprender y descubrir la verdadera potencialidad de las estructuras de control. Resulta fundamental alcanzar un total entendimiento del funcionamiento de estas estructuras para poder lograr expresar soluciones más complejas que los ejemplos aquí planteados. Pág. 3334 INTRODUCCIÓN A LAS REDES DE COMPUTADORAS QUÉ ES UNA RED? El término genérico "red" hace referencia a un conjunto de entidades (objetos,personas, etc.) conectadas entre sí. Por lo tanto, una red permite que circulenelementos materiales o inmateriales entre estas entidades, según reglas biendefinidas. Unaredse define como un conjunto de equipos y dispositivos periféricos conectados entre sí. Se debetener en cuenta que la red más pequeña posible está conformada por dosequipos conectados. Las redescomprenden la implementación de herramientas y tareas para conectar equipos demanera que puedan compartir recursos en la red. Según el tipo de entidad involucrada, el término utilizado variará: red de transporte: conjunto de infraestructuras y vehículos usados paratransportar personas y bienes entre diferentes áreas geográficas. red telefónica: infraestructura usada para transportar señales de voz desde unaestación telefónica a otra. red neural: conjunto de neuronas conectadas entre sí. red criminal: conjunto de estafadores complotados (donde hay un estafador,por lo general hay otro). red informática: conjunto de equipos conectados entre sí mediante líneasfísicas que intercambian información bajo la forma de datos digitales (valoresbinarios, es decir valores codificados como una señal que puede representar 0ó 1). Obviamente, en nuestras carreras trataremos las redesinformáticas. No existe un sólo tipo de red, ya que históricamente han existido diferentes tipos deequipos que se han comunicado en varios lenguajes diferentes. La necesidad de contarcon múltiples tipos de redes también surge de la heterogeneidad de los medios físicosde transmisión que las une, ya sea que los datos se transfieran de la misma manera(por pulsos eléctricos, haces de luz u ondas electromagnéticas) o que utilicen el mismotipo de medio físico (como un cable coaxial, pares trenzados o líneas de fibra óptica). POR QUÉ LAS REDES SON IMPORTANTES? Un equipo es una máquina que se usa para manipular datos. Los seres humanos, comoseres comunicativos, comprendieron rápidamente porqué sería útil conectar equiposentre sí para intercambiar información. Una red informática puede tener diversos propósitos: Intercambio de recursos (archivos, aplicaciones o hardware, una conexión ainternet, etc.) Comunicación entre personas (correo electrónico, debates en vivo, etc.) Comunicación entre procesos (por ejemplo, entre equipos industriales) Garantía de acceso único y universal a la información (bases de datos en red) Videojuegos de varios jugadores Las redes también se usan para estandarizar aplicaciones. El término Groupware se usageneralmente para referirse a las herramientas que permiten que varias Pág. 34 35 personastrabajen en una red. Por ejemplo, las agendas grupales y el correo electrónico sepueden usar para comunicar de manera más rápida y eficaz. A continuación sepresenta una breve descripción de las ventajas de dichos sistemas: Costos más bajos gracias al uso compartido de datos y de periféricos Estandarización de aplicaciones Acceso a los datos a tiempo Comunicación y organización más eficaces Actualmente, gracias a Internet, presenciamos una unificación de las redes. Por lo tanto, las ventajas de instalar una red son múltiples, ya sea para un comercio o parauso particular. QUÉ SIGNIFICA "TOPOLOGÍA"? Una red informática está compuesta por equipos que están conectados entre símediante líneas de comunicación (cables de red, etc.) y elementos de hardware(adaptadores de red y otros equipos que garantizan que los datos viajencorrectamente). La configuración física, es decir la configuración espacial de la red, se denominatopología física. Los diferentes tipos de topología son: Topología de bus Topología de estrella Topología en anillo Topología de árbol Topología de malla La topología lógica, a diferencia de la topología física, es la manera en que los datosviajan por las líneas de comunicación. Las topologías lógicas más comunes sonethernet, Red en anillo y FDDI. TOPOLOGÍA DE BUS La topología de bus es la manera más simple en la que se puede organizar una red. Enla topología de bus, todos los equipos están conectados a la misma línea detransmisión mediante un cable, generalmente coaxial. La palabra "bus" hace referencia a la línea física que une todos los equipos de la red. La ventaja de esta topología es su facilidad de implementación y funcionamiento. Sinembargo, esta topología es altamente vulnerable, ya que si una de las conexiones esdefectuosa, esto afecta a toda la red. TOPOLOGÍA DE ESTRELLA Pág. 3536 En la topología de estrella, los equipos de la red están conectados a un hardwaredenominado concentrador. Es una caja que contiene un cierto número de sockets a loscuales se pueden conectar los cables de los equipos. Su función es garantizar lacomunicación entre esos sockets. A diferencia de las redes construidas con la topología de bus, las redes que usan latopología de estrella son mucho menos vulnerables, ya que se puede eliminar una delas conexiones fácilmente desconectándola del concentrador sin paralizar el resto de lared. El punto crítico en esta red es el concentrador, ya que la ausencia del mismoimposibilita la comunicación entre los equipos de la red. TOPOLOGÍA EN ANILLO En una red con topología en anillo, los equipos se comunican por turnos y se crea unbucle de equipos en el cual cada uno "tiene su turno para hablar" después del otro. En realidad, las redes con topología en anillo no están conectadas en bucles. Estánconectadas a un distribuidor (denominado MAU, Unidad de acceso multiestación) queadministra la comunicación entre los equipos conectados a él, lo que le da tiempo acada uno para "hablar". Pág. 3637 Las dos topologías lógicas principales que usan esta topología física son la red en anilloy la FDDI (interfaz de datos distribuidos por fibra). DIFERENTES TIPOS DE REDES Se distinguen diferentes tipos de redes (privadas) según su tamaño (en cuanto a lacantidad de equipos), su velocidad de transferencia de datos y su alcance. Las redesprivadas pertenecen a una misma organización. Generalmente se dice que existen trescategorías de redes: LAN (Red de área local) MAN (Red de área metropolitana) WAN (Red de área extensa) Existen otros dos tipos de redes: TAN (Red de área diminuta), igual que la LAN peromás pequeña (de 2 a 3 equipos), y CAN (Red de campus), igual que la MAN (con anchode banda limitado entre cada una de las LAN de la red). LAN LANsignifica Red de área local. Es un conjunto de equipos que pertenecen a la mismaorganización y están conectados dentro de un área geográfica pequeña mediante unared, generalmente con la misma tecnología (la más utilizada es Ethernet). Una red de área local es una red en su versión más simple. La velocidad detransferencia de datos en una red de área local puede alcanzar hasta 10 Mbps (por ejemplo, en una red Ethernet) y 1 Gbps (por ejemplo, en FDDI o Gigabit Ethernet). Unared de área local puede contener 100, o incluso 1000, usuarios. Al extender la definición de una LAN con los servicios que proporciona, se puedendefinir dos modos operativos diferentes: En una red "de igual a igual", la comunicación se lleva a cabo de un equipo aotro sin un equipo central y cada equipo tiene la misma función. En un entorno "cliente/servidor", un equipo central brinda servicios de red paralos usuarios. MAN Una MAN (Red de área metropolitana) conecta diversas LAN cercanasgeográficamente (en un área de alrededor de cincuenta kilómetros) entre sí a altavelocidad. Por lo tanto, una MAN permite que dos nodos remotos se comuniquencomo si fueran parte de la misma red de área local. Una MAN está compuesta porconmutadores o routers conectados entre sí mediante conexiones de alta velocidad(generalmente cables de fibra óptica). WAN Una WAN (Red de área extensa) conecta múltiples LAN entre sí a través de grandesdistancias geográficas. La velocidad disponible en una WAN varía según el costo de lasconexiones (que aumenta con la distancia) y puede ser baja. Las WAN funcionan con routers, que pueden "elegir" la ruta más apropiada para quelos datos lleguen a un nodo de la red. La WAN más conocida es Internet. Pág. 3738 INTRODUCCIÓN AL DISEÑO WEB INTERNET En muy pocos años Internet ha pasado de ser un sistema para técnicos informáticos a convertirse en un medio habitual de comunicación y distribución de información. El correo electrónico ha sustituido rápidamente al correo tradicional, por sus ventajas económicas y de inmediatez. Internet es el lugar donde buscamos información en primera instancia. Todas las empresas tienen que introducir su información en la red, para no contar con una desventaja frente a sus competidores. La nueva disciplina del diseño web ha trastocado el mundo profesional del diseño gráfico, por las complicaciones técnicas que se suman a la problemática tradicional del diseño y la comunicación visual. El medio se ha transformado rápidamente, desde unos años iniciales de balbuceos y tremenda confusión, hasta alcanzar una relativa madurez, con normas implícitas de diseño que facilitan el uso universal. El sistema de Internet se concibió en círculos muy especializados, para un uso militar primero, y luego para el intercambio de información científica. Dentro de DARPA (institución de defensa americana) se creó la primera red con intercambio de paquetes, la tecnología que utilizamos en la actualidad. En el CERN (centro de investigación suizo) se inventó el modelo de páginas web interrelacionadas, que es la base de nuestros navegadores actuales. Este origen tan técnico, no pensado para un uso generalizado, por personas sin una base adecuada, ha determinado la forma en que funciona la red actual, con sus complicaciones y limitaciones. Internet no se concibió para servir de medio de comunicación masivo, con distribución de contenidos de todo tipo, por lo que ha tenido que adaptarse a la fuerza a este cometido, a menudo empleando trucos y mal utilizando la tecnología existente. El diseño de páginas web ha sufrido una transformación vertiginosa, desde unos primeros balbuceos que trataban de obtener algún resultado aceptable dentro de los límites técnicos, pasando por una etapa de explosión gráfica, hasta los sistemas actuales, muy automatizados y estandarizados. Aún así, todavía hay un lugar importante para un diseño gráfico maduro, adaptado a las necesidades particulares de cada proyecto. LA TECNOLOGÍA DE LA RED Internet está basado en la tecnología TCP/IP, que permite transmitir información de una computadora a otra, troceada en forma de pequeños paquetes. Estos paquetes pueden circular por la red, por diversas computadoras, hasta encontrar su punto de destino. Este sistema permite redes complejas, que no tienen que ser prediseñadas al milímetro, sino que pueden crecer libremente. Así la tecnología ha crecido hasta incorporarse a la mayoría de las computadoras existente. Otra ventaja es que podemos utilizar este sistema de transferencia de paquetes para adaptarlo a distintas necesidades. De este modo, se crean distintos protocolos, que permiten enviar correo electrónico (POP), visualizar páginas web (WWW), transferir archivos (FTP), distribuir radio o video, o incluso hablar por teléfono a través de la red. Cada protocolo permite manejar la información de forma diferente, y este sistema hace que Internet haya crecido, creando nuevos servicios cuando aparecen las necesidades específicas. Otros protocolos como Finger, Gopher o Wais ya no se utilizan, al haber encontrado métodos más eficaces para resolver esas funciones de búsqueda y distribución de información. Pág. 3839 HTML: ORIGEN Y FUNCIÓN Lo que conocemos como la web (World Wide Web) está basado en el lenguaje HTML. Se trata de un lenguaje que permite escribir páginas de texto, con formato, incluyendo algunos elementos como imágenes añadidas. No es un lenguaje de programación, sino un lenguaje de descripción de página, parecido al EPS, que utiliza ciertas marcas (tags) para definir la apariencia de cada elemento. Además de definir la apariencia, permite establecer enlaces (links) entre unas páginas y otras, permitiendo la navegación entre contenidos relacionados. Este concepto de hipertexto se había experimentado con anterioridad, en distintos sistemas y programas, notablemente con HyperCard, pero el concepto no había llegado a cuajar suficientemente. La combinación de la red y el HTML permitió que toda la información científica, hasta el momento confinada a los archivos de cada laboratorio o universidad, pudiera, de repente, conectarse, facilitando la difusión de publicaciones y resultados de experimentos. El lenguaje HTML está concebido como sistema para definir la importancia de los contenidos, con marcas para el título de un trabajo y los encabezamientos más importantes, así como citas y bibliografía. Éstas marcas, que destacan la relevancia del contenido, para facilitar el trabajo de búsqueda y organización de la información, conviven con otras marcas que solo tienen efectos cosméticos, como indicar si la tipografía es mayor o menor. Cuando los diseñadores comienzan a crear páginas utilizando HTML, descartan las marcas de importancia del contenido y se centran en el uso y el abuso de las marcas cosméticas, que les permiten controlar mejor el aspecto visual de la página. De este modo, se desvirtúa el lenguaje HTML, y empieza a utilizarse para algo para lo que no se inventó, o sea para el diseño gráfico. Recientemente se intenta introducir la tecnología XHTML que recupera ese enfoque original, marcando la información por su significado e importancia, y separando los de su aspecto visual. A modo de introducción y con el propósito de unificar terminología a continuación se describe el significado de algunos términos muy utilizados en el diseño web: World Wide Web (WWW) Es el sistema de presentación de la información más utilizado en Internet. Sus principales características son: Hipertexto: Es texto o imagen que se muestra en la pantalla vinculada a otras páginas del mismo sitio o de sitios ajenos. Al situar el puntero del ratón sobre él, éste toma el aspecto de una mano. Al hacer clic se mostrará la página vinculada al mismo. Multimedia: En la pantalla aparece texto, imágenes, videos, audios, animaciones, etc. Universalidad: Se puede acceder desde cualquier tipo de equipo o sistema operativo (Windows, Linux, Mac), usando cualquier navegador y desde cualquier parte del mundo. Pública: Toda su información está distribuida en miles de ordenadores (servidores) que ofrecen su espacio para almacenarla. Es información pública y normalmente accesible por cualquier usuario. Dinámica: Mucha información, aunque está almacenada, puede ser actualizada por el público que la consulta sin que el usuario necesite conocer detalles técnicos de su mantenimiento. Son las páginas activas Navegador Es el programa que se utiliza para acceder a los contenidos de Internet. Debe ser capaz de comunicarse con un servidor y comprender el lenguaje de todas las Pág. 3940 herramientas que manejan la información de Web. Los navegadores más populares son Chrome, Internet Explorer, Mozilla Firefox, Opera, Safari, etc. Servidor Es el ordenador encargado de proporcionar al navegador del cliente los documentos y medios que éste solicita. HTTP (HyperText Transfer Protocol) Es el protocolo de comunicación utilizado para transmitir las peticiones y archivos a través de Internet entre el servidor y el navegador. El protocolo se indica en el inicio de la dirección. Si no se teclea este prefijo, el navegador lo añade de forma automática. URL (Universal ResourceLocator) Es la dirección donde se encuentra un recurso en Internet. Ejemplo: Si no se indica página html, el servidor enviará la página índice (index) o bien por defecto (default). Durante la navegación por Internet El usuario, situado en el equipo cliente, teclea la URL en la casilla dirección del navegador y pulsa la tecla <enter>. La petición se dirige a los servidores DNS que traducen esta URL a una dirección IP. Por ejemplo: Es posible situar en el navegador esta dirección aunque resulte más complicada e ininteligible. La petición llega al servidor que tiene esa IP. El servidor devuelve la página solicitada. El archivo HTML y los multimedia referenciados se almacenan en la carpeta caché del navegador (disco duro del equipo cliente). Cuando se han descargado estos activos entonces el usuario visualiza la página y todos sus elementos. CONCEPTOS BÁSICOS DE IMAGEN DIGITAL Antes de estudiar los procedimientos más habituales de optimización y tratamiento de imágenes es conveniente repasar algunas ideas clave relacionadas con la imagen digital. EL PÍXEL El píxel es la unidad mínima de visualización de una imagen digital. Si aplicamos el zoom sobre ella observaremos que está formada por una parrilla de puntos o píxeles. Las cámaras digitales y los escáneres capturan las imágenes en forma de cuadrícula de píxeles. Pág. 4041 LA IMAGEN DIGITAL Vivimos una era en la que todas las formas de la información están sufriendo un proceso de digitalización. Las imágenes, por supuesto, no han podido escapar a este proceso. La fotografía, el cine, la televisión, el diseño gráfico e, incluso, el diseño industrial producen miles de imágenes digitales, que son almacenadas en algún soporte físico, enviadas por un medio de transmisión electrónico, presentadas en una pantalla o impresas en papel en algún dispositivo. Muchas personas, cuando se quieren comprar una cámara de vídeo o un escáner, escuchan atentamente los consejos del vendedor pero no entienden bien lo que les dice: megapíxeles, puntos por pulgada, profundidad de color de 32 bit. Vaya un lío. Qué lejos están las películas fotográficas de 35 milímetros y el positivado en papel fotográfico! Cuando producimos imágenes, tomando fotos o escaneando un documento, por ejemplo, tenemos que tomar algunas decisiones para alcanzar un compromiso entre la calidad de la imagen y el tamaño del archivo. Para tomar bien esas decisiones hay que tener claros algunos conceptos básicos y con ese objetivo he redactado estos apuntes. La primera decisión que debemos tomar es si queremos producir una imagen vectorial o una imagen bitmap. Cada uno de estos tipos de imagen se produce y edita con programas diferentes y tiene aplicaciones diferentes. Conviene comprender bien en qué se diferencian y cuáles son las ventajas e inconvenientes de cada una. IMÁGENES VECTORIALES Las imágenes vectoriales están compuestas por entidades geométricas simples: segmentos y polígonos básicamente (de hecho, una curva se reduce a una sucesión de segmentos). Cada una de estas entidades está definida matemáticamente por un grupo de parámetros (coordenadas inicial y final, grosor y color del contorno, color del relleno, etc.) Por compleja que pueda parecer una imagen, puede reducirse a una colección de entidades geométricas simples. La imagen siguiente es una imagen vectorial: Al estar compuestas por entidades geométricas simples, las imágenes vectoriales se pueden cambiar de escala, para ampliarlas o reducirlas, sin que la imagen pierda calidad. Observa, por ejemplo la imagen siguiente, obtenida haciendo zoom sobre la imagen anterior: sin perder calidad en los bordes de la imagen tenemos mucho más detalle sobre el sistema de fijación de la cruceta al eje del grifo. Esta es su gran ventaja, porque proporcionan siempre imágenes de colores planos con contornos limpios, sin importar el tamaño al que se muestran. De entre los programas utilizados para realizar esta clase de imágenes hay que destacar Corel Draw, todo un clásico, e Illustrator, que forma parte del producto Creative Suite de la empresa Adobe, el preferido por los profesionales del diseño gráfico. Existe una prometedora Pág. 4142 alternativa, en el mundo del software libre, para la creación de imágenes vectoriales: se llama inkscape. IMÁGENES BITMAP Las imágenes de mapa de bits están construidas mediante una gran cantidad de cuadraditos, llamados pixel. Cada uno de estos cuadraditos está relleno de un color uniforme, pero la sensación obtenida es el resultado de integrar visualmente, en la retina, las variaciones de color y luminosidad entre píxeles vecinos. Las imágenes de mapa de bits, también llamadas bitmap, son la alternativa ideal para reproducir objetos sutilmente iluminados y escenas con gran variación tonal. De hecho, es el tipo de imagen utilizado para la fotografía y el cine. Obviamente, la calidad de la imagen dependerá de la cantidad de píxeles utilizados para representarla. Las imágenes bitmap no permiten el cambio de escala. Observa, en la imagen siguiente, lo que pasa al hacer zoom sobre las flores de la imagen anterior: los píxeles son evidentes y la representación es totalmente irreal. Este efecto, que se conoce con el nombre de pixelado se hace más evidente en las líneas curvas y en las zonas en las que hay cambios bruscos de luminosidad. Los programas más utilizados para generar, o editar, este tipo de imágenes bitmap son el famoso Photoshop de Adobe y el Photopaint de Corel. Afortunadamente, existe una alternativa de software libre llamada TheGimp, un programa excelente, potente y profesional, que tiene muy poco que envidiar al costoso Photoshop. Así pues, resumiendo, antes de crear una imagen hay que elegir una de las dos tecnologías de imagen digital: vectorial o bitmap. Cada una de ellas tiene unas aplicaciones y su producción exige unos requisitos que hay que conocer. Las imágenes vectoriales son ideales para cartelería, diseño de envases, imagen corporativa, logotipos etc., es decir en todas aquellas situaciones en las que una misma imagen, hecha con una gama reducida de tintas planas, debe ser reproducida en distintos soportes y a distintos tamaños. Las imágenes en mapa de bits, en cambio, son perfectas cuando la gama de colores cambia sutilmente. En este caso, la imagen debe generarse teniendo muy en cuenta dónde y cómo va a mostrarse, con una cantidad de píxeles y una gama de colores adaptados al soporte en el que va a reproducirse. RESOLUCIÓN DE IMAGEN Pág. 42 43 Es el grado de detalle o calidad de una imagen digital ya sea escaneada, fotografiada o impresa. Este valor se expresa en ppp (píxeles por pulgada) o en inglés dpi (dots per inch). Cuantos más píxeles contenga una imagen por pulgada lineal, mayor calidad tendrá. La resolución de un monitor se refiere al número de píxeles por pulgada que es capaz de mostrar. La resolución de una pantalla de ordenador PC es de 72 ppp. En una impresora se habla del número de puntos por pulgada que puede imprimir: 600, 1200,etc. Algunos escáneres suelen producir imágenes con una resolución por defecto de 200 ppp. Las cámaras digitales prestan una calidad que se expresa en MegaPíxels. Así por ejemplo una cámara de 8 MP es aquella capaz de tomar una fotografía con 8 millones de píxeles. PROFUNDIDAD DE COLOR La profundidad de color se refiere al número de bits necesarios para codificar y guardar la información de color de cada píxel en una imagen. Un bit es una posición de memoria que puede tener el valor 0 ó 1. Cuanto mayor sea la profundidad de color en bits, la imagen dispondrá de una paleta de colores más amplia. Se utiliza 1-bit para imágenes en blanco/negro, sin grises (0=color negro, 1= color blanco), 2-bits = 4 colores (00=color negro, 01=color X, 10=color Y, 11=color blanco), 3-bits = 8 colores,..., 8-bits = 256 colores,..., 24-bits = 16.7 millones de colores. 1 bit (2 1) = 2 tonos 8 bits (2 8) = 256 tonos 2 bits (2 2 ) = 4 tonos 16 bits (2 16) = tonos 3 bits (2 3) = 8 tonos 24 bits (2 24) = 16,7 millones de tonos 4 bits (2 4) = 16 tonos 8 bits (2 8) = 256 tonos Llamamos MODO DE COLOR al sistema de coordenadas que nos permiten describir el color de cada píxel utilizando valores numéricos. Los modos de color más utilizados son: Modo monocromático. Se corresponde con una profundidad de color de 1 bit. La imagen está formada por píxeles blancos o píxeles negros puros. Modo Escala de Grises. Maneja el canal negro y permite 256 tonos de gris entre el blanco y negro puros. Pág. 4344 Modo Color indexado. Utiliza un canal de color indexado de 8 bits pudiendo obtener con ello hasta un máximo de 256 colores (28). Modo RGB. Cada color se forma por combinación de tres canales. Cada canal se corresponde con un color primario: Red (rojo), Green (verde), y Blue (azul). Asigna un valor de intensidad a cada color que oscila entre 0 y 255. De la combinación surgen hasta 16,7 millones de colores. Ejemplo: El valor R:255, G:0, B:0 representa al color rojo puro. Sistema de colores usado en monitores. (Colores luz) Modo CMYK. Cada color se forma por combinación de cuatro canales. Cada canal se corresponde con un color primario de impresión: Cyan (Ciano), Magent (Magenta), Yellow (Amarillo) y BlacK(Negro). Cada canal puede tener como valor entre 0 y 100. Se trata de imágenes con una profundidad de color de 32 bits. Sistema de colores usado en impresoras. COMPRESIÓN DE ARCHIVOS Una vez creada nuestra imagen, ya sea capturada con la cámara o creada a mano, la guardamos en un archivo. El archivo, con un nombre y una extensión, no sólo contiene la información de cada pixel. Tiene también una cabecera en la que se guarda información destinada al programa encargado de abrir la imagen y mostrarla en el monitor. Aunque, por regla general, los archivos vectoriales tienen tamaños mucho menores que los archivos bitmap, todos los archivos gráficos suelen tener tamaños muy grandes. Este gran consumo de espacio en disco hizo necesario el desarrollo de tecnologías capaces de comprimir archivos gráficos. Cada sistema de compresión utiliza un algoritmo matemático propio para reducir la cantidad de bits necesarios para describir la imagen, y marca el archivo resultante con una extensión característica: bmp, wmf, jpg, gif, png, etcétera. Algunos de estos algoritmos están patentados, son propiedad de una empresa, y hay que pagar por utilizarlos. Otros algoritmos, en cambio, son de dominio público y pueden utilizarse libremente. También se distinguen entre si por las pérdidas producidas en la información de la imagen durante el proceso de compresión. Así pues hay algoritmos con pérdidas y sin pérdidas. Veamos algunos de los formatos de compresión más utilizados: FORMATOS DE IMAGEN Las imágenes digitales se pueden guardar en distintos formatos. Cada uno se corresponde con una extensión específica del archivo que lo contiene. Los más utilizados en la actualidad son: BMP, GIF, JPG, TIF y PNG. BMP (Bitmap = Mapa de bits) Pág. 4445 Ha sido muy utilizado porque fue desarrollado para aplicaciones Windows. La imagen se forma mediante una parrilla de píxeles. El formato BMP no sufre pérdidas de calidad y por tanto resulta adecuado para guardar imágenes que se desean manipular posteriormente. Ventaja: Guarda gran cantidad de información de la imagen. Inconveniente: El archivo tiene un tamaño muy grande. GIF (GraphicsInterchangeFormat = Formato de Intercambio Gráfico). Ha sido diseñado específicamente para comprimir imágenes digitales. Reduce la paleta de colores a 256 colores como máximo (profundidad de color de 8 bits). Admite gamas de menor número de colores y esto permite optimizar el tamaño del archivo que contiene la imagen. Ventaja: Es un formato idóneo para publicar dibujos en la web. Inconveniente: No es recomendable para fotografías de cierta calidad ni originales ya que el color real o verdadero utiliza una paleta de más de 256 colores. JPG-JPEG (JointPhotographicExpertsGroup = Grupo de Expertos Fotográficos Unidos). A diferencia del formato GIF, admite una paleta de hasta 16 millones de colores. Es el formato más común junto con el GIF para publicar imágenes en la web. La compresión JPEG puede suponer cierta pérdida de calidad en la imagen. En la mayoría de los casos esta pérdida se puede asumir porque permite reducir el tamaño del archivo y su visualización es aceptable. Es recomendable utilizar una calidad del % del original. Cada vez que se modifica y guarda un archivo JPEG, se puede perder algo de su calidad si se define cierto factor de compresión. Las cámaras digitales suelen almacenar directamente las imágenes en formato JPEG con máxima calidad y sin compresión. Ventaja: Es ideal para publicar fotografías en la web siempre y cuando se configuren adecuadamente dimensiones y compresión. Inconveniente: Si se define un factor de compresión se pierde calidad. Por este motivo no es recomendable para archivar originales. TIF-TIFF (TaggedImage File Format = Formato de Archivo de Imagen Etiquetada). Almacena imágenes de una calidad excelente. Utiliza cualquier profundidad de color de 1 a 32 bits. Es el formato ideal para editar o imprimir una imagen. Ventaja: Es ideal para archivar archivos originales. Inconveniente: Produce archivos muy grandes. PNG (Portable Network Graphic = Gráfico portable para la red). Pág. 45 46 Es un formato de reciente difusión alternativo al GIF. Tiene una tasa de compresión superior al formato GIF (+10%) Admite la posibilidad de emplear un número de colores superior a los 256 que impone el GIF. Debido a su reciente aparición sólo es soportado en navegadores modernos como IE 4 o superior. En la siguiente tabla se recogen las características diferenciales más significativas de los tres formatos de imagen recomendados para publicar una imagen en la web. CONSEJOS PARA LA OPTIMIZACIÓN DE IMÁGENES En este apartado se exponen algunos consejos sobre el tratamiento de imágenes para el diseño web: 1. Al crear una página web interesa que los archivos que contienen las imágenes sean lo menos pesados posibles para agilizar su descarga y visualización por Internet. 2. El tamaño de un archivo gráfico viene determinado por las dimensiones de la imagen, su resolución, el número de colores y el formato (JPG, GIF, PNG). 3. Crea y guarda imágenes en resolución no superior a 72 ppp. Es la resolución que se suele usar en las pantallas de computadora. No merece la pena optar por valores mayores ya que aumenta considerablemente el peso del archivo a descargar y el usuario no lo aprecia. Si la imagen se diseña para imprimir entonces debemos optar por una resolución entre ppp. 4. En ocasiones puede interesar reducir el número de colores de la paleta porque ello supone reducir el tamaño del archivo. 5. Conviene utilizar un programa de edición gráfica para definir las dimensiones concretas de la imagen antes de insertarla en la página web. Pág. 46 Mostrar más
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