domingo, 1 de julio de 2018


INFORMÁTICA   BÁSICA
ÍNDICE DE TEMAS
0 - INTRODUCCIÓN 

0 - 1 Equipo informático
0 - 2 Esquema del equipo 

1 - SISTEMA DE NUMERACIÓN BINARIO 
2 - PUERTAS LÓGICAS 

2 - 1 Interruptores automáticos
2 - 2 Puerta NOT inversora
2 - 3 Puerta AND
2 - 4 Puerta OR
2 - 5 Puerta OR exclusiva XOR
2 - 6 Puertas con inversor
2 - 7 Interconexión de puertas lógicas
2 - 8 Puertas controladas por los impulsos de un reloj 

3 -  MEMORIAS 

3 - 1 Memoria RAM
3 - 2 Discos CD ROM 

4 - TRANSMISIÓN Y RECEPCIÓN: MULTIPLEXORES Y DESMULTIPLEXORES



5 - CONVERSIÓN DE CUALQUIER INFORMACIÓN AL CÓDIGO BINARIO 

5 - 1 Conversión binaria de textos
5 - 2 Conversión binaria de sonidos
5 - 3 Transmisión y recepción analógica
5 - 4 Conversores analógico – digitales y viceversa
5 - 5 Funcionamiento interno del conversor analógico – digital
5 - 6 Funcionamiento interno del conversor digital – analógico
5 - 7 Calidad de las transmisiones digitales
5 - 8 Proceso informático del sonido
5 - 9 Conversión binaria de imágenes
5 - 10 Propagación de la luz
5 - 11 Cámara de video digital
5 - 12 Monitor de ordenador o televisor digital
5 - 13 Imágenes en color
5 - 14 Proceso informático de las imágenes 

6 - UNIDAD CENTRAL DE PROCESO C. P. U. 

6 - 1 Autómata programable
6 - 2 C.P.U. de un ordenador
6 - 3 Microprocesador 

7 - PROGRAMAS INFORMÁTICOS 

7 - 1 Programas escritos en código máquina
7 - 2 Lenguaje ensamblador
7 - 3 Lenguajes de alto nivel
7 - 4 Programa en BASIC 

8 -  FUTURO DE LA INFORMÁTICA

0 –INTRODUCCIÓN


En este capítulo pretendemos explicar el funcionamiento básico de un ordenador y la “filosofía” de la informática.
Conviene conocer esta técnica por dos motivos: para emplear uno de inventos más útiles y, lo que es más importante, para entender el proceso de nuestro pensamiento racional.

¿ En qué se parece un ordenador a un cerebro ? Un  programa de información puede ser procesado por una máquina o por un cerebro, la lógica que se emplea es igual en ambos casos. La tecnología del ordenador tiene muy poco que ver con la anatomía y fisiología del cerebro, aunque los dos actúan mediante leyes físicas. Un ordenador, por mucho que avance la técnica, jamás podrá sentir, ni siquiera podrá ser consciente de su existencia, seguirá siendo una máquina. Los vaticinios de las novelas y películas de ciencia ficción jamás se cumplirán  Solo los seres vivos podemos sentir o padecer.
El proceso artificial de la información se denomina informática, palabra formada  por la unión de infor-mación y
 auto-mática : infor-mática.  Un ordenador es una máquina capaz de efectuar operaciones lógicas siguiendo las instrucciones de un programa. La información procesada puede ser comunicada a una persona o servir para controlar una máquina.
En todo proceso automático de información hay que seguir tres pasos, como indica la figura :


1º - Elaborar un programa: una secuencia de instrucciones adecuada al los resultados que queremos conseguir. Se utiliza un  “lenguaje” de programación donde cada palabra o signo tecleado activa una operación aritmética o lógica, preparada previamente en un código adecuado a los dispositivos internos del ordenador. Por ejemplo: queremos archivar por orden alfabético el nombre y la dirección de todos los abonados a una operadora telefónica en una ciudad.
El procedimiento lógico es el siguiente :

                1-Introducir nombre, apellidos , domicilio y número de teléfono,
                2-Asignar a cada letra del alfabeto un número.
                3-Comparar todos los números para localizar el mayor.           
.               4-Archivar el número mayor en primer lugar.
                5-Repetir la instrucción número 3 hasta comparar todos los números.
.               6-Introducir el nombre para buscar el teléfono.
                7-Repetir la función número 2.
                8-Comparar el nombre, convertido en cifras, con todos los demás hasta encontrar otro igual.
                9-Imprimir el nombre asignado a ese número y su teléfono.    

Este ejemplo serviría para explicar el método de programación; pero no podría funcionar en un ordenador, porque no está escrito en un “lenguaje” de programación.

2º - El programa se introduce utilizando el teclado, aunque también se puede grabar para cargarlo en otro ordenador. Los datos  se pueden introducir desde el teclado o  pueden  llegar a través de la red.

3º - Los resultados, la información procesada, se puede ver en el monitor, imprimir sobre papel,  grabar en cualquier tipo de memoria o transmitir a otros ordenadores.

Toda información  (textos, imágenes, sonidos, etcétera) tiene que ser traducida a un “ lenguaje” adecuado a los dispositivos de una máquina, tiene que convertirse  en  números binarios : el cero y el uno. Los ordenadores funcionan mediante las conexiones y desconexiones automáticas de multitud de diminutos interruptores, denominados puertas lógicas.   El numero 1 corresponde al estado conectado de un interruptor eléctrico, permitiendo el paso de la corriente, y el número 0 corresponde al estado desconectado.  Para evitar ambigüedades, solo pueden emplearse estos dos estados, de otro modo no podría funcionar.

Para comprender las señales eléctricas que circulan por los conductos informáticos, es necesario recurrir a los gráficos, a los ejes de coordenadas que ideó el gran matemático y filósofo René Descartes. Sobre dos rectas perpendiculares graduadas, se representan los puntos donde coincide dos números en la posición vertical y horizontal. Uniendo los puntos de las coordenadas se forma una línea que puede representar cualquier variación de una cantidad con relación a otra; trazando líneas entre los puntos se forma cualquier figura. Descartes consiguió unir la aritmética con la geometría, de este modo podemos “ver” lo que representan los números.


 
Todos los dispositivos de un ordenador funcionan con impulsos de  tensión eléctrica iguales durante periodos de tiempo también iguales. Si hay  tensión, durante el periodo, se determina por convención que la señal corresponde al número uno, cuando no la hay se asigna el cero.

 
En el ejemplo del grafico  se ve que la tensión sube o baja de cero a dos voltios  coincidiendo con los periodos de dos microsegundos. Esta variación de dos valores ( denominada BIT ) es la unidad de información más pequeña que se puede comunicar  (equivale a la respuesta a una pregunta contestando si o no) Normalmente se trabaja con  conjuntos de 8 BIT, denominados BYTE. En los múltiplos de estas unidades se emplean potencias de dos, porque los BIT  son  binarios. Son los siguientes:

BYTE = 8 BIT
.
                      KILOBYT ( KB )    = 2¹º =               1.024 BYTS
                      MEGABYT ( MB ) = 2²º =        1.048.579 BYTS
                      GIGABYT ( GB )    = 2³º = 1.073.741.824 BYTS

 La velocidad de un ordenador es el número de BIT que se puede procesar en un tiempo determinado, se expresa en ciclos  por segundo, denominados hercios. Los múltiplos son:

                         KILOHERCIO ( KH ) =               1.000 HERCIOS
                         MEGAHERCIO ( MH ) =      1.000.000 HERCIOS
                         GIGAHERCIO ( GH ) =  1.000.000.000 HERCIOS

Par orientarse, antes de  profundizar en el tema, conviene tener una idea general de todos los aparatos que intervienen en los procesos; después conoceremos cada uno de ellos por separado.

0 – 1 EQUIPO INFORMÁTICO

El equipo está formado por todos los aparatos que se emplean para introducir programas y datos, procesar la información y extraer los resultados. Los componentes más usuales son:

PERIFÉRICOS DE ENTRADA Y SALIDA

Los periféricos de entrada introducen  programas o datos en el ordenador. Ejemplos: teclado, ratón, lector de discos.., también lo son los aparatos receptores conectados a las redes informáticas, como Internet. Cuando el ordenador controla una máquina, los periféricos de entrada pueden ser interruptores activados por piezas en movimiento, termómetros, barómetros, cédulas fotoeléctricas, cámaras de video, micrófonos; o cualquier dispositivo que capte información.
Los periféricos de salida extraen la información procesada : los resultados. Ejemplos : monitor, altavoz, impresora…; también lo son los transmisores conectados a las redes. Cuando se controla una máquina, los periféricos de salida pueden ser interruptores que conecten o desconecten motores, llaves  que abran o cierren el paso de fluidos; o  cualquier dispositivo que varíe su funcionamiento.


UNIDADES DE ENTRADA Y SALIDA : INTERFACES

Las unidades de entrada  convierten la información proporcionada por los periféricos en impulsos eléctricos, que corresponden a los números binarios, para poder ser procesada por un ordenador.
Las unidades de salida efectúan la función opuesta : convierten los números binarios en textos, imágenes o sonidos, en información que puede entender el usuario.


MEMORIAS CENTRALES ROM Y RAM

La memoria  ROM solo permite leer su contenido, no se puede borrar y volver a grabar; se emplea para guardar los programas de instrucciones que siempre se necesitan para el funcionamiento interno del ordenador.
La  memoria RAM  si se puede borrar y grabar, puesto que se emplea para retener los programas que se procesan en cada ocasión y los datos que entran y salen. Normalmente programas y datos se guardan en compartimentos separados.


UNIDAD CENTRAL DE PROCESO : C.P.U

.
La C.P.U. efectúa todas las operaciones lógicas para procesar los datos, las demás unidades están a servicio. Recibe el nombre de microprocesador cuando sus componentes están integrados en una pieza compacta : el chip. La C.P.U, contiene memorias independientes que permiten acceder a cada dato e instrucción por separado.


RELOJ DIGITAL

El reloj genera unos impulsos periódicos, abriendo y cerrando un interruptor continuamente, para sincronizar todo el sistema.


LINEAS DE INTERCONEXIÓN : BUS

Los bus son  conjuntos de cables que conectan todas las unidades del equipo. El numero de cables paralelos de cada bus determina la cantidad de bits que circulan simultáneamente, pueden ser  8, 16, 32 o más (siempre se emplean múltiplos  de dos)
El bus de direcciones envía la los bits  (números binarios)  correspondientes  al lugar de la memoria en el que deseamos leer o escribir. Si la memoria fuese un libro, por ejemplo, indicaría el número de la página y la línea.
El bus de datos sirve para que circulen los datos o instrucciones seleccionados por el bus de direcciones. En el ejemplo del libro: escribiría o leería en la página y la línea seleccionada.
El bus de control se encarga de enviar un conjunto de señales para coordinar todos los elementos del equipo, tales como: órdenes de escritura o lectura, y activación o desactivación de dispositivos. Siguiendo con el mismo ejemplo, indicaría si hay que leer, escribir o borrar un dato o una instrucción.

0 – 2  ESQUEMA DE UN EQUIPO INFORMÁTICO


Después de esta breve introducción, pasaremos a conocer las ideas y los inventos que han hecho posible esta tecnología. 

1º - Sistema de numeración binario.

Con dos números: el cero y el uno, se pueden representar todas las cantidades y efectuar todas las operaciones matemáticas y lógicas.

2º - Puertas lógicas.

Método para conectar interruptores automáticos efectuando operaciones lógicas.

3º - Las memorias ROM y RAM.

Grabación de programas datos y resultados.

4º - Transmisión y recepción de BIT.

Técnica para enviar información a cualquier lugar.

5ª – Conversores analógico digitales y viceversa.

Procedimiento para transformar textos escritos, sonidos e imágenes en BIT, y lo contrario : convertir los BIT en textos, sonidos e imágenes.

6º - Unidad central de proceso CPU.

Centro de control del ordenador, puesto que todos los demás dispositivos están a su servicio.

7º - Programas informáticos.

Diferentes lenguajes de programación, desde el más básico ( el código máquina ) hasta los de alto nivel.

          8º - Futuro de la informática.

          Los avances que se vislumbran.


1 -  SISTEMA   DE  NUMERACIÓN  BINARIO  



( Para comprender mejor este tema, llamaremos cifra al signo que representa un conjunto de unidades,
 y denominaremos número al conjunto de cifras unidos para expresar una cantidad mayor. )
Mediante las cifras 0 y 1 se puede representar cualquier cantidad, empleando  un sistema de numeración basado en el mismo método que el decimal, el que usamos normalmente.    En este sistema, como todos sabemos desde niños, se emplean 10 signos o cifras : 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 . Las cifras tienen dos valores : el absoluto y el posicional.

    El valor absoluto es la cantidad de unidades que indica cada signo o cifra: el 1 representa un conjunto de una unidad, el 2 un conjunto de dos unidades, el 3 tres unidades, el 4 cuatro unidades y así sucesivamente hasta llegar al 9. El valor posicional o relativo de una cifra está determinado por la posición que ocupa dicha cifra dentro del número, cotándolos de derecha a  izquierda; se halla multiplicándolo por la potencia de  10 que le corresponda:  el primero por 10º, el segundo por 10¹, el tercero por10², el cuarto por 10³, y así sucesivamente.    El resultado de estas potencias es: 1,10,100,1000… se denominan: unidades, decenas, centenas, millares…
Ejemplo: El número 1803 en un sistema de numeración posicionad de base 10, el decimal, se halla así :

3 x       1 =       3
0 x     10 =       0
8 x   100 =   800
1 x 1000 = 1000

1000 + 800 + 0 + 3 = 1803

El primer sistema de numeración posicionad que se ideó fue el decimal, porque estamos acostumbrados a contar con los dedos ( las manos fueron nuestra primera “calculadora” ) auque se puede establecer cualquier base – número de  signos – igual o mayor que dos. Todos los sistemas de este tipo tienen algo en común : necesitan la cifra cero, sea cual sea el signo que utilicen.  La mente se resiste a establecer un signo como el cero, que no represente cantidad alguna, parece absurdo  (por eso tardaron los matemáticos tanto tiempo  en descubrirlo) pero es necesario para asignar un valor posicionad a otras cifras. El descubrimiento de el humilde cero dio el mayor impulso al avance de las matemáticas.   Imaginemos lo difícil que resultaría resolver raíces cuadradas empleando         directamente los números romanos.
 
En un sistema de numeración binario se emplean únicamente las cifras 0 y 1.  El valor absoluto del  0 es cero, y el del 1 es la unidad. ¡ Más fácil es imposible ! El valor posicional o relativo de una cifra está determinado por la posición que ocupa dicho cifra dentro del número, contando de derecha izquierda; se halla multiplicándolo  por la potencia de 2 que le corresponda : el primero por 2º, el segundo por 2¹, el tercero por 2², el cuarto por 2³, y así sucesivamente.  El resultado ascendente de estas potencias es: 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512…se denominan: unidades, pares, cuartetos… La equivalencia entre los dos sistemas en las primeras cifras es :
1 = 1   -   2 = 10    -   3 = 11   -   4 = 100   -   5 = 101   -   6 = 110   -   7 = 111   -   8 = 1000   -   9  = 1001   -   10 = 1010
Ejemplo: El número binario 11100001011 se convierte en decimal así:
La primera columna de cifras representa el numero binario leído de derecha a izquierda y escrito de abajo a arriba.
En la segunda están las sucesivas potencias de 2.
En la tercera columna se encuentra el producto de la primera  por la segunda.

 
Sumando todos los productos obtenemos :
1 + 2 + 0 + 8 + 0 + 0 + 0 + 0  + 256 + 512 + 1024  =  1803.
El número binario 11100001011 es igual al número decimal 1803.

El mismo método se puede emplear para cualquier sistema de numeración posicional , cambiando las sucesivas potencias de 2 por las de la base del nuevo sistema.


Cuando el sistema  tiene una base superior a 10  -  como sucede con el hexadecimal, que tiene una base de 16 , las cifras superiores al  9 se representan con letras, siguiendo el orden alfabético. El método es el siguiente :

  10=A , 11=B,  12=C,  13=D,  14=E y 15=F 

Para convertir una cifra decimal en binaria se efectúa las operaciones contrarias : sucesivas divisiones enteras, sin decimales.  Leyendo todos los restos de cada división, de abajo a arriba, obtenemos la cifra binaria.
Ejemplo: la cifra decimal  1 803 se convierte en binaria así: 
En la columna primera escribimos el dividendo, en la segunda el divisor, en la tercera el resultado, que después pasa a la primera, y en la cuarta el resto de cada división.
   
El número decimal  1803 es igual al binario 11100001011.

El mismo método se puede emplear para cualquier sistema de numeración posicional, sustituyendo el divisor 2 por el que corresponda a la base del sistema. Todas las operaciones aritméticas se pueden hacer con cualquier sistema de numeración, siguiendo el mismo método que utilizamos con los números decimales.

El sistema binario es necesario para los procesos informáticos, pero tiene un inconveniente : los numeros que resultan son muy largos,  como puede verse en el ejemplo anterior. La solución consiste en combinar dos sistemas de numeración: el binario y el hexadecimal; cuatro cifras binarios forman una cifra hexadecimal.

HEXADECIMAL
    C
   5
   9
   F
BINARIO
1100
0101
1001
1111


En el ejemplo de la tabla, el número hexadecimal C59F se representa con los números binarios
 1100   0101  1001  1111

Después de conocer la numeración binaria,  se puede pasar al tema más importante : las puertas lógicas, los elementos que procesan este tipo de información.

2 -  PUERTAS  LÓGICAS

Las puertas lógicas -  formadas por interruptores automáticos – son los elementos que procesan la información . Si pudiera compararse el cerebro con la unidad central de proceso ( CPU), las puertas lógicas serían equivalentes a las neuronas.

2 -1  INTERRUPTORES  AUTOMÁTICOS

Actualmente se emplean para esta función dos tipos de interruptores automáticos: los relés y los transistores.
Los relés  cumplen la misma función que los simples interruptores que empleamos para encender y apagar la luz. La diferencia consiste en que no se conectan manualmente , se activan con una corriente eléctrica que llega a ellos desde el exterior a través de un cable.  Están compuestos por un electroimán y uno o varios contactos mecánicos. El electroimán, formado por una bobina de hilo de cobre con una barra de hierro en su interior, atrae, cuando recibe tensión,  a una armadura basculante que conecta  un contacto y desconecta el otro.
Las dos figuras representan a un relé activado y desactivado.
La figura representa los esquemas de los relés en los dos estados : desactivado y activado. Cuando el  electroimán recibe tensión, el contacto móvil desconecta el punto B y conecta el C. La corriente, procedente de una batería u otra fuente de alimentación, siempre circula  desde el polo negativo al positivo.
Este interruptor automático, funcionando en solitario, tiene dos aplicaciones : conectar o desconectar a distancia cualquier aparato y abrir o cerrar el paso a una corriente o tensión alta con  otra corriente o tensión baja, la que se aplica al electroimán  (en este segundo caso el interruptor se denomina contactor.) La corriente que entra en el electroimán se llama señal, es la orden que controla el interruptor. Conectando varios relés de diferentes modos, se forman las puertas lógicas para controlar las maniobras de las máquinas sencillas, como veremos en el capitulo siguiente.

Un ordenador  podría, en teoría, procesar la información empleando millones de relés, pero tendría tres grandes inconvenientes :

1º -  Ocuparía el volumen de un edificio de 10 pisos con la superficie de un campo de fútbol.

2º -  Sumando el tiempo que tardan los contactos en abrirse y cerrarse, tardaría años en efectuar  operaciones largas.

3º -  Costaría millones de euros.

Estos tres inconvenientes se han superado gracias al invento de un dispositivo electrónico que tiene, entre otras aplicaciones, la de funcionar como un interruptor pequeño, rápido y barato : el transistor. 
El transistor, como indica la figura, tiene tres terminales de conexión: emisor, base y colector. La base controla la resistencia al paso de la corriente que circula entre el emisor y el colector. Este componente electrónico está formado normalmente por tres cristales de silicio: los semiconductores. Unos cristales son eléctricamente negativos por tener incrustados átomos de elementos que, como el fósforo, tienen en su capa externa cinco electrones, uno  más que el silicio; otros son positivos por contener átomos con tres electrones exteriores, como el boro. Su funcionamiento se basa en las leyes físicas de atracción y repulsión entre las cargas eléctricas.  Cambiando la polaridad de los cristales obtenemos dos tipos de transistores: con base negativa entre dos cristales positivos o, de modo inverso, con base positiva entre dos negativos.
Un transistor puede funcionar como amplificador o  interruptor. En un amplificador, una pequeña variación de la corriente de la base causa una gran variación de la corriente entre el emisor y el colector, puede multiplicar por cien su valor manteniendo siempre la proporción. Actuando como interruptor, que es el caso más frecuente en informática, la corriente de la base puede cortar totalmente la que circula entre el emisor y el colector, o permitir la mayor intensidad. En este último caso la base de un transistor funciona igual que el electroimán de un relé, como muestra la figura.
El transistor es el componente más abundante en todos los aparatos electrónicos, se emplea en ordenadores, televisores, DVD, teléfonos móviles… Su tamaño puede llegar a ser microscópico y su precio muy bajo, puesto que su principal componente, el silicio, es el material más abundante  en Tierra.  Fue inventado en el año 1948 por Shockley, como resultado de los trabajos efectuados anteriormente por Bardeen y Brattain sobre fenómenos eléctricos  en la superficie de semiconductores. Los tres científicos recibieron el premio Nobel de física en el año 1956. Gracias a ellos el ordenador cabe en nuestra casa.
Los relés, como ya se ha comentado, no se usan en los ordenadores; aunque los utilizaremos para explicar fácilmente el funcionamiento de las puertas lógicas.
  

A continuación conoceremos las cuatro puertas lógicas elementales que existen. Todas las funciones que realizan los ordenadores se efectúan combinando estas cuatro puertas




2 – 2  PUERTA  NOT  ( INVERSORA )



Esta puerta sirve para invertir la señal o información de entrada: si hay corriente en la entrada, desaparece en la salida; si no hay corriente en la entrada, aparece en la salida; si entra cero, sale uno; si entra uno, sale cero. Auque parezca absurdo, muchas veces hay que efectuar una operación cuando algo no sucede.



En el esquema superior  no entra corriente en el electroimán, su contacto permanece  en reposo permitiendo el paso de corriente. En el esquema inferior el electroimán está activado, cortando el paso de la corriente. La tabla de funcionamiento es muy simple: entra 1 y sale 0, entra 0 y sale 1.



2 – 3   PUERTA  AND



AND significa en inglés lo mismo que la conjunción “Y” en español. Esta puerta tiene dos o más entradas, y una salida. Sólo permite el paso de la corriente cuanto todas las entradas están conectadas (uno binario) Dicho de otro modo: se tiene que cumplir una condición y otra para actuar  (  por eso se llama “Y” )   Ejemplo :  Las puertas automáticas de un tren conectan unos interruptores al cerrarse. Para evitar accidentes, todos los interruptorestienenque estar conectados ( las puertas cerradas ) antes de arrancar el tren.

 En el esquema se ve claramente que tienen que estar los dos interruptores conectados para que salga la corriente.

 


La puerta AND  sirve también para multiplicar; puesto que, como se ve en la tabla, 0 x 0 = 0,  0 x 1 = 0

 1 x 0 = 0 y 1 x 1 = 1. La función AND también se llama producto.





2- 4 PUERTA OR

OR equivale en ingles a la conjunción española “O”. Esta puerta tiene también dos o mas entradas y una salida.
La corriente sale cuando cualquier contacto está conectado, como se ve claramente en el esquema. Tiene que cumplirse una condición “o” otra para que salga la corriente. Ejemplo: Cada vagón de un tren dispone de un interruptor de parada en caso de emergencia. Los frenos se activan conectando cualquier interruptor de emergencia.
La función OR se denomina también suma,  por efectuar esta operación, añadiendo un cero a la suma 1 + 1 = 1






2 - 5  PUERTA XOR

En esta puerta la corriente sale cuando cualquiera de los dos interruptores está activado ( igual que ocurre con la puerta OR) pero no sale cuando están activados los dos; actúa exclusivamente  cuando solo recibe tensión uno cualquiera de ellos. Siguiendo con los ejemplos : El conductor del tren puede abrir las puertas o poner en marcha la locomotora, pero no puede hacer las dos cosas simultáneamente, este dispositivo lo impediría.
Para efectuar esta maniobra, cada electroimán mueve dos contactos simultáneamente,  conectando uno y desconectando el otro. Los cuatro esquemas  representan todas las operaciones que se pueden hacer con una puerta OR EXCLUSIVA, también conocida como XOR.


2 – 6   PUERTAS  CON  INVERSOR

Si se coloca un inversor en la salida de cualquier puerta, efectuará las funciones opuesta : los ceros que salen pasan a ser unos y viceversa; así, una puerta AND se convierte en una NAND, una OR en NOR y una XOR en XNOR   (la N que añadimos al nombre significa negación )
La figura representa los símbolos normalizados de todas las puertas que existen  . El nombre de la puerta se escribe dentro del rectángulo y el circulito de la salida representa al inversor incorporado.

TABLA   DE  OPERACIONES  CON  TODAS  LAS  PUERTAS


Combinando las funciones descritas en la tabla se puede efectuar cualquier operación lógica que podamos imaginar, aunque parezca increíble. Todos los ordenadores, incluyendo los más avanzados, funcionan con estas operaciones elementales. También parecía increíble, al principio, que con solo dos números se pueda representar cualquier cantidad. y realizar todas las operaciones aritméticas. En el tema siguiente se explicará brevemente el método para conectar puertas obteniendo los resultados deseados.

2 – 7   INTERCONEXIÓN  DE PUERTAS LÓGICAS

El método para interconectar puertas lógicas se denomina álgebra de Boole, en honor a su autor, George Boole, el precursor de la informática.  Este matemático y filósofo, a mediados del siglo XIX, tubo la genial idea de reducir los conceptos lógicos a sus elementos básicos : las puertas lógicas.
George  Boole
El proceso a seguir para obtener el resultado deseado, después de plantear el problema concreto, se compone de cuatro fases :

1º fase - Formar una  tabla con todos los  datos, tanto de entrada como de salida, escribiendo todas las combinaciones posibles.  El procedimiento para escribir las tablas es el mismo que hemos utilizado para explicar el funcionamiento de cada tipo de puerta.

2º fase - Seleccionar las puertas adecuadas para las combinaciones binarias que deben actuar en la tabla, y escribir la ecuación resultante. Las entradas se escriben con las primeras letras mayúsculas del alfabeto, situándolas entre las conjunciones en ingles que denominan el tipo de puerta. El signo menos ( – ) encima de una letra indica que esa entrada tiene conectado un inversor. Ejemplos:


 
Indica que una puerta AND tiene dos entradas denominadas A  y  B. 
 Significa que una puerta  OR tiene  también dos entradas denominadas C y D, con un inversor conectado en la entrada D. 
 Significa que la entrada E de una puerta XOR está invertida. 

También se pueden emplear los signos matemáticos de la multiplicación  y la suma para las puertas AND  y  OR, pero no los usaremos para evitar confusiones.

3º fase - Simplificar la ecuación obtenida, si es posible, para ahorrar tiempo y costes; aunque puede funcionar tal como ha resultado al principio. El método para simplificar ecuaciones lógicas es similar al que se emplea en las ecuaciones aritméticas, puesto que las matemáticas son una parte derivada de la lógica general; se basa  en axiomas y teoremas. No explicaremos los procedimientos para no extendernos demasiado, puesto que solo se pretende entender la esencia de la informática. Se puede encontrar esta información en multitud de páginas de Internet. Actualmente se pueden emplear programas informáticos para simplificar ecuaciones.

4º fase - Dibujar el esquema de las conexiones empleando los símbolos de las puertas. También hay programas que dibujan el esquema partiendo de la ecuación lógica y, los más avanzados, simulan su funcionamiento para detectar errores.
Estas cuatro fases se entenderán fácilmente con el ejemplo de la página siguiente.
  
 En una máquina  que dispone de tres motores : A, B y C, por motivos de seguridad, solo debe funcionar cuando están conectados exclusivamente dos motores,  el A y el B o el B y el C. Debemos hacer un circuito de control que desconecte el interruptor general cuando no se cumplan estas condiciones.


1º fase – Escribimos la tabla con todas las combinaciones posibles.


2º fase – Elegimos las puertas adecuadas para las combinaciones binarias que actúan en la salida  ( las señaladas por las flechas en la tabla ) y escribimos las ecuaciones.

 Tenemos dos casos : si  A = 0,   B =1  y   C = 1  sale 1; y si  A =1,  B =1  y   C=0,  también sale 1. Los demás casos no se consideran porque no actúan, sus salidas son siempre ceros.

El primer caso se resuelve empleando una puerta AND de tres entradas y colocando un inversor en la entrada A
( el signo menos colocado sobre una letra indica que tiene conectado un inversor ). De este modo saldrá corriente si A= 0, B =1  y  C =1, puesto que la entrada A se convierte en uno cuando es cero. La ecuación es :
        


         
                          
El segundo caso se soluciona empleando también una puerta AND y colocando un inversor en la entrada C. La ecuación es :
                                                                





Las dos ecuaciones anteriores tienen que estar unidas por una puerta XOR ( OR EXCLUSIVA ) puesto que el enunciado del problema dice que tiene que actuar en cada caso exclusivamente, no debe tener salida si coinciden los  dos casos. Al final, la ecuación resultante es :





















































































































































































































     


3º fase – Simplificación de la ecuación anterior: Sacando factor común a la entrada B y  se obtiene la ecuación :


4º fase – Esquema de las conexiones del circuito lógico :
 
Los cuadros de texto indican la función que hace cada puerta.

2 – 8   PUERTAS CONTROLADAS POR LOS IMPULSOS DE UN RELOJ

Los circuitos lógicos que efectúan muchas operaciones continuamente, necesitan un reloj especial que active cada puerta cuando entra un bit y , después de efectuar su función, vuelva al estado inicial para actuar con el siguiente bit.
EL reloj  funciona con las oscilaciones de un cristal de cuarzo; igual que un reloj mecánico funciona con las oscilaciones de un péndulo. El cuarzo tiene un efecto denominado piezoeléctrico : después de recibir tensión eléctrica durante un momento, produce ondulaciones mecánicas y  oscilaciones  decrecientes de tensión eléctrica durante periodos exactamente iguales. El reloj que se emplea en estos casos se compone de cuatro unidades :
1º - Oscilador de cuarzo.
2º - Dispositivo electrónico que restituye la energía que pierde el oscilador en cada ciclo, para que no se pare.
3º - Contador de ciclos de oscilación..
4º - Interruptor  que se conecta y desconecta periódicamente, controlado por el oscilador y el contador, para generar ciclos con   forma cuadrada.
El gráfico muestra los ciclos de un reloj digital. 
Esta figura representa una puerta AND, controlada por un reloj, y los bits que entran y salen.

Como se ve claramente, tienen que coincidir simultáneamente dos bits en las  entradas de la puerta para que salga un bits. La frecuencia del reloj, el número de ciclos por segundo, determina la velocidad del ordenador, que depende del tiempo que tarden en conectarse y desconectarse los interruptores. 

En  las puertas que se han presentado antes, los bits que salen dependen únicamente de los que  entran al mismo tiempo, efectúan operaciones lógicas denominadas combinacionales. Las salidas de los circuitos formados por puertas lógicas pueden depender de los bits que entran en un momento y los que han entrado antes, son circuitos con memoria, denominados secuenciales.   En el siguiente capítulo, dedicado a las memorias, trataremos detenidamente este tema.

3 -  MEMORIAS


En la naturaleza coexisten tres tipos de memoria: genética, inmunológica y neurológica. Cada especie tiene grabado su programa genético para reproducirse. El sistema inmunológico graba las señas de identidad de los microbios nocivos, para detectarlos y destruirlos. En el cerebro se graban los instintos antes de nacer y , a lo largo de la vida, se retienen los acontecimientos más importantes. 

Antes de procesar una información es necesario grabar el programa , durante su ejecución hay que guardar los datos y, por último, suele ser conveniente archivar los resultados. Entre las muchas técnicas que se emplean para estas funciones, presentamos los dos más usuales: la memoria RAM de la CPU  y los discos CDROM.

3 – 1   MEMORIA RAM

Los elementos que forman estos dispositivos pueden ser relés que permanecen conectados indefinidamente, después de recibir corriente durante un tiempo, “ recuerdan” que durante  un momento fueron conectados (uno binario) o no lo fueron (cero binario).  Esta función se consigue suministrando corriente al electroimán a través de su contacto.
El esquema 1º representa al elemento de memoria inactivo. En el esquema 2º se ha conectado el  electroimán durante un periodo de tiempo, el suficiente para que se junten los contactos.  Durante un instante el electroimán recibe la corriente por dos caminos : desde el  polo negativo del contacto y desde el polo negativo del electroimán; después permanecerá conectado indefinidamente a través de la corriente que circula por el contacto  desde su polo negativo, como muestra el esquema 3ª. Cuando se corte la corriente de todo el  circuito, el relé volverá a la posición inicial.
  


Las funciones de los elementos de memoria se pueden mejorar utilizando un circuito formado por dos puertas  lógicas  NOR. Conectando la entrada de una con la salida de otra, como muestra el esquema. Se consigue el mismo efecto con una ventaja : se pude borrar el bit retenido enviando otro bit con este propósito.
  


El circuito tiene dos entradas : la de grabación y la de borrado, y dos salidas : la directa, donde se obtiene el bit grabado, y la inversa, donde  sale el bit contrario, que puede ser útil en algunos casos. Cuando entra un bit para grabar queda retenido indefinidamente por el retorno que une las puertas, igual que ocurría con el relé de los esquemas anterior. En cambio, cuando entra un bit de borrado se produce el efecto contrario : se borra  el anterior y la salida invertida pasa de cero a uno. Es  importante evitar que  entren al mismo tiempo los bit de grabación y borrado, pues, en este caso,  los bits de las salidas serían indeterminados.
Este elemento básico de memoria se compara con una báscula, denominándose  así en ingles, porque cuando se pasa la carga de un platillo al otro, sube el que tiene menos peso.


Para  preparar circuitos lógicos con  memorias, hay que anotar en la tabla los números binarios que entran y los que han quedado retenidos en la memoria: los que ya han pasado. Durante el proceso se separar las operaciones por fases, siguiendo el orden cronológico. Cuando termina una fase, se borra la memoria para iniciar la  siguiente.
Cada elemento de memoria forma un registro elemental de información binaria: retiene un cero o un uno. La memoria RAM que emplea la CPU se compone de miles o millones de registros numerados para ser localizados. En el dibujo solo se han representado 64 para que sirvan de muestra. Este tipo de memoria permite acceder directamente a cualquier registro para efectuar las operaciones  - escribir, leer o borrar datos binarios -  siguiendo las instrucciones del programa.

Los buses  ( líneas de interconexión en inglés ) tienen las siguientes funciones:

El bus de direcciones indica el lugar, el número de registro donde hay que leer, escribir o borrar.

El bus de control determina si hay que leer, escribir o borrar.

El bus de datos lee o escribe los datos o instrucciones.
    
La potencia de un ordenador será mayor si tiene más registros de  memoria RAM y si el tiempo que tarda en procesar cada bit, determinado por la frecuencia del reloj, es más corto.
 
3 – 2   DISCOS  CD ROM

                Estos discos tienen gran capacidad para almacenar información binaria, gracias a que el rayo láser que utiliza para grabar y reproducir concentra su energía en un punto muy pequeño. 

El grabador se compone de una capsula emisora de rayos láser que se desplaza sobre un radio  de un disco  giratorio; la suma de los dos movimientos forma una trayectoria espiral que recorre toda la  superficie. El disco tiene una cara cubierta de una capa que refleja la luz, como un espejo; en la otra cara se pueden escribir  o imprimir los títulos del contenido. El emisor de láser, cuando recibe la corriente de un bit, quema un punto del disco y, en caso contrario, deja intacta la superficie reflexiva. Los puntos quemados representan los ceros y  los intactos, los unos.
 El reproductor dispone de una cápsula, compuesta de un emisor de rayos láser y una célula fotoeléctrica receptora. La célula  convierte en tensión eléctrica los rayos láser reflejados por  la superficie del disco. Si el rayo láser pasa sobre un punto intacto del disco se refleja y genera tensión eléctrica en la célula, si pasa por un punto quemado no se refleja y no genera  tensión. La presencia o ausencia de tensión corresponde a los bits  binarios.

Esta técnica puede guardar mucha información y no necesita tensión eléctrica para mantenerse, pero no permite acceder directamente a cada dato registrado, como sucede en la memoria RAM.


       

4 -  TRANSMISIÓN  Y RECRCIÓN  DE  INFORMACIÓN
MULTIPLEXORES  Y  DESMULTIPLEXORES

En  informática se utiliza el mismo conducto (cable, fibra óptica  o canal de radio ) para transmitir toda la información; si empleásemos un conducto para cada  bit ( para cada cero o uno )  harían falta millones de conductos para un solo ordenador. Los multiplexores  son dispositivos que reciben varias señales o bits al mismo tiempo y los envían secuencialmente, uno tras otro, por el mismo conducto. Los desmultiplexores efectúan la función opuesta : reciben bits o señales secuencialmente y los graban en registros de memoria, para que puedan actuar al mismo tiempo.
El esquema de la figura inferior explica las funciones de este dispositivo. El contacto móvil del multiplexor se desplaza cada segundo conectando secuencialmente las tensiones de 5, 3, 2 y 5 voltios. El contacto del desmultiplexor se mueve al mismo tiempo conectando las mismas tensiones. El gráfico inferior muestra las variaciones de tensión que circulan por el conductor de unión.

En este caso se transmiten señales de tensión variable, aunque normalmente se emplean tensiones fijas : los bits cero y uno.

 En los esquemas simplificados se explica el funcionamiento automático. Entran simultáneamente  cuatro bits : 1010, procedentes de la memoria, y salen ordenadamente, de uno en uno , cuando se conectan los interruptores controlados por los impulsos del reloj. Para facilitar la comprensión, se han representado los gráficos de las tensiones  en las entradas y las salidas.

. Los desmultiplexores efectúan la función opuesta : entran secuencialmente los bits y quedan retenidos en la memoria, como muestra el esquema inferior.

 
A continuación conoceremos la técnica para convertir  textos, imágenes y sonidos en bits que pueden ser procesados por un ordenador.

5 -  CONVERSIÓN  DE CUALQUIER  INFORMACIÓN  AL  CÓDIGO  BINARIO

Como hemos explicado anteriormente, cualquier información  (textos, sonidos, imágenes…) para ser procesada tiene que traducirse al código binario, al denominado código máquina.  Un ordenador solo “entiende” de unos y ceros.


5 – 1   CONVERSIÓN  BINARIA  DE  TEXTOS

La primera tecnología para transmitir textos empleando dos señales : el telégrafo, fue inventada a comienzos del siglo XIX por Isaac Morse. La idea se le ocurrió cuando se enteró de la muerte de su mujer una semana después, el tiempo que tardó en recibir la carta. La técnica del telégrafo consistió originalmente en enviar por cables dos  tipos de impulsos eléctricos : uno corto y otro largo, para imprimir con electroimanes  puntos y  líneas sobre un rodillo de papel giratorio. Combinando estos dos signos, Morse estableció un código que lleva su nombre. Ejemplo : La llamada de socorro, SOS  en este código se escribe así  . . . - - - …

En la técnica informática, los números, las letras y los demás signos de escritura, se convierten en bits binarios siguiendo un código establecido. Los 10 primeros números decimales se convierten en los bit binarios iguales.
0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, y  9  =  0000, 0001, 0010, 0011, 0100, 0101, 0110, 0111, 1000 y 1001
De este modo, el procesador efectúa cualquier operación aritmética previamente programada en el código máquina. Cundo se pulsa una tecla de números, automáticamente entra en el procesador el número binario correspondiente, y después se traduce en decimal para salir en la pantalla o impresora.

Con las letras y los demás signos de escritura pasa lo mismo: se asigna un número binario a cada letra, por orden alfabético,  reservando los 10 primeros números binarios para los 10 decimales.  Con este método el ordenador archiva las palabras en la memoria por orden alfabético y puede buscarlas fácilmente.
Actualmente, se emplea un código normalizado denominado ASCII , las siglas en ingles de Código Americano Estándar para el Intercambio de Información. Compuesto de 95 caracteres imprescindibles:

5 – 2   CONVERSIÓN  BINARIA  DE  SONIDOS



Antes de entrar en este tema, conviene conocer el modo de propagación del sonido y la tecnología elemental de  sus aparatos : micrófonos, amplificadores y altavoces.

 Las vibraciones de cualquier objeto se propagan por el aire formando ondas esféricas con diferente presión, del mismo modo que una piedra lanzada sobre un estanque de agua produce ondas circulares con diferente nivel. 

Un micrófono convierte las variaciones de presión de las ondas sonoras en variaciones de tensión eléctrica: transforma la energía mecánica en energía eléctrica. Se compone de una membrana elástica unida a una bobina de hilo de cobre alojada en el hueco de un imán permanente, como se ve en la figura. Su funcionamiento se basa en una ley física descubierta experimentalmente por Faraday :
    Todo cable que se mueve en entre los polos de un imán, en dirección perpendicular , genera tensión eléctrica.”
Para aumentar la potencia eléctrica generada,  se forma la bobina enrollando hilo de cobre, cubierto con una fina capa de esmalte aislante, sobre un cilindro de hierro. Cada vuelta de la bobina incrementa la tensión eléctrica generada, ( actúa como el cable mencionado en la ley física ). El cilindro de hierro sirve para concentrar la fuerza magnética en la bobina. Las ondas sonoras inciden sobre la membrana moviendo lateralmente la bobina entre los dos polos del imán permanente.


Un altavoz efectúa la función opuesta al micrófono : convierte las oscilaciones eléctricas en vibraciones sonoras.
 Se compone de un cono de cartón unido a una bobina colocada en el interior de un imán permanente.
 .Su funcionamiento se basa también en una ley física descubierta  por Faraday, aunque en este caso se aplica inversamente :


“ La corriente que circula por un cable genera un campo magnético”

La bobina, cuando recibe corriente, se convierte en un imán eléctrico, que es atraído o repelido por el imán permanente       ( dependiendo del sentido de circulación de la corriente ), y transmite las vibraciones al cono para propagarlas por el aire.
ondas sonoras.  Para oír el sonido captado hay que intercalar un amplificador entre el micrófono y el altavoz.
 
En la página dedicada al transistor se ha explicado el funcionamiento del amplificador.

5 – 3   TRANMISIÓN  Y RECEPCIÓN  ANALÓGICA

En los gráficos inferiores comparamos las variaciones de presión de las ondas sonoras que llegan al micrófono, con las variaciones de tensión que recibe el altavoz. Como se puede observar, las curvas son iguales : son análogas.
La técnica de información que convierte las variaciones de cualquier magnitud en variaciones de tensión y corriente eléctrica iguales o proporcionales, se denomina analógica. En este caso se transforma la energía mecánica de las ondas sonoras en energía eléctrica; lo mismo se puede hacer con la luz , la temperatura, el tiempo o cualquier magnitud.

 5 - 4 CONVERSORSE ANALÓGICO- DIGITALES Y VICEVERSA


Toda la información que perciben nuestros sentidos, por ser analógica, tiene que convertirse en números  (dígitos ) tiene que transformase en  digital para ser procesada por un ordenador, igual que los sentidos, a través de los nervios,  mandan impulsos electroquímicos codificados al cerebro, para conocer el exterior.
En el conversor analógico digital entra una tensión eléctrica variable y salen  bits  que representan, en impulsos binarios, sus valores en cada en cada momento. El gráfico izquierdo de la figura superior  representa  las variaciones de la tensión que entran en el conversor: 2, 3 y 5 voltios. En el gráfico derecho se ven los bits que salen, equivalentes a estas cantidades en números binarios : 010 = 2,  011 = 3 y 101 = 5.

El conversor digital analógico efectúa la función opuesta : entran bits  y salen las variaciones de tensión correspondientes.
5 – 5   FUNCIONAMIENTO  INTERNO  DEL CONVERSOR  ANALÓGICO  DIGITAL

Uno de los muchos tipos de conversores, el más rápido, funciona comparando  las tensiones analógicas con otras tensiones, graduadas en unidades de medida, proporcionadas por resistencias.
.
Las resistencias son componentes eléctricos ajustados para limitar la corriente y la tensión. La corriente que circula por un circuito es directamente proporcional a la tensión e inversamente proporcional a la resistencia.
Conectando varias resistencias en la misma línea ( en serie ) la misma intensidad de corriente circulara por todas. En cambio, la tensión en cada resistencia será el resultado de multiplicar  la intensidad de corriente por el valor de la resistencia.
.
Ejemplo: Aplicando una tensión de 4 voltios ( 4 V ) a cuatro resistencias iguales, conectadas en serie, se obtiene una tensión de  1 voltio en  cada una; pero la tensión  entre dos resistencias será de 2 voltios, entre tres: 3 voltios y entre las cuatro: 4 voltios, la misma que hay entre los polos positivo y negativo
 Los comparadores se componen de dos  transistores que actúan como interruptores inversores, controlados por dos tensiones ; si  las dos  son iguales, no habrá diferencia de potencial (no hay tensión resultante) y el interruptor permanece conectado, si son diferentes, ocurrirá lo contrario.

 El esquema representa un conversor analógico digital que funciona con 15 resistencias y otros tantos comparadores, pero solo se representan 4 para facilitar su comprensión. El proceso de funcionamiento, simplificando mucho,  es el siguiente :
  
1 º - Un interruptor, controlado por un reloj, se conecta durante intervalos regulares para tomar muestras de la tensión analógica y enviarla a todos los comparadores al mismo tiempo.

2 º - Cada comparador recibe dos tensiones: la analógica, procedente del interruptor, y la que sale de su resistencia; dando paso sólo cuando son iguales.

3 º - Las unidades de memoria retienen las tensiones que envían los comparadores durante un tiempo controlado por el reloj. Cada comparador envía su corriente al lugar que corresponde según el orden de las cifras binarias: unidades, pares, cuartetos, octetos… Ejemplos: 1V va al registro de las unidades, 2V  a al de los pares; 3V va a dos registros, el de los pares y el de las unidades, puesto que el número 3 en binario es igual al 11 ( un par y una unidad.

4 º - El multiplexor, como se ha explicado anteriormente, trasmite secuencialmente el contenido de la memoria. 

5 – 6   FUNCIONAMIENTO  INTERNO DEL  CONVERSOR  DIGITAL  ANALÓGICO

Este tipo de conversor funciona con cuatro resistencias  unidas, a través de interruptores, al polo positivo y conectadas el polo negativo con otra resistencia . Los  valores de las cuatro resistencias aumentan multiplicándose por las potencias de base 2, es decir, por 1, 2 ,4  y 8.
 
Los valores de las tensiones en la resistencia colocada en serie dependerán de la tensión que alimenta todo el circuito  y de los interruptores que estén conectados.   Calculando la  tensión de alimentación  y los valores de todas las resistencias, se pueden obtener : 1V Voltio conectando el interruptor D, 2 Voltios conectando el C, 4 Voltios conectando el B y 8 Voltios conectando el A.


Según los interruptores que estén conectados, se obtiene una gama de 16 tensiones diferentes, como muestra la tabla y el gráfico.
Esquema de un conversor digital analógico completo.

El proceso de funcionamiento es el siguiente:
  
1º -  El desmultiplexor, controlado por el reloj, recibe secuencialmente los bits y los envía a los registros de memoria, siguiendo el orden de llegada.

2º - Los registros son interruptores que, cuando reciben los bits, permanecen conectados durante un tiempo, controlado por el mismo reloj, y envían simultáneamente la corriente a las resistencias correspondientes.

3º - Las resistencias suman las corrientes y tensiones para obtener en la salida, en cada momento,  las variaciones eléctricas analógicas.

5 – 7   CALIDAD  DE LA TRANSMISIÓN  DIGITAL




En el gráfico inferior se representa la reconversión de una variación digital en analógica. Como puede verse, no se parecen mucho : una línea curva se convierte en otra escalonada. Se puede mejorar el parecido de dos modos:

1º -  Colocando más comparadores, registros y resistencias en los conversores, con lo que se obtienen más variaciones de tensión en la salida, más escalones para que se aproximen las dos líneas.

2º -  Conectando un filtro ( formado por una bobina y un condensador ) se atenúan las pequeñas variaciones escalonadas.  La bobina genera tensión cuando baja la corriente y el condensador es un componente eléctrico  que retiene la tensión cuando sube.



 En el gráfico inferior puede verse como se aproximan las líneas del conversor empleando  el doble de muestras de la variación analógica.


Este gráfico muestra el efecto del filtro instalado en la salida del conversor digital analógico. Mediante estos dos procedimientos se puede alcanzar la calidad deseada, llegando a conseguir que no se pueda percibir la diferencia entre la señal original y la reconvertida.


La transmisión de información digital tiene una gran ventaja : admite un margen de error muy alto

( por ejemplo entre un 100 % superior al normal y un 50 % inferior ). Con este amplio margen de error siguen funcionando igual los interruptores, de modo que los unos  siguen siendo unos y los ceros, ceros. En la figura inferior se ve una transmisión irregular, con muchas interferencias, que no llega a alterar los datos por estar dentro de los márgenes de error descritos.


En una transmisión analógica con los mismos márgenes de error anteriores, las interferencias producirían un ruido insoportable, como muestra el gráfico.


5 – 8   PROCESO  INFORMÁTICO  DEL  SONIDO



La técnica digital puede procesar el sonido igual que cualquier información, siguiendo el orden indicado en el esquema. Los ejemplos más conocidos son los ordenadores que interpretan las palabras en las llamadas telefónicas de algunas organizaciones. También hay ordenadores programados para  leer que  pronuncian automáticamente las palabras de un texto. 

5 – 9    CONVERSIÓN  DIGITAL  DE IMÁGENES



Para entender cómo pueden traducirse las imágenes en números binarios , en señales digitales, es necesario conocer el funcionamiento de las cámaras y las pantallas que se usan para los ordenadores.



5 - 10    PROPAGACIÓN  DE  LA LUZ



El funcionamiento de las cámaras de video, igual que las de fotos y cine, se basa en una ley física : la luz se propaga en todas las direcciones  en línea recta. Este fenómeno se ha observado desde los tiempos más remotos. Si se cubren los cristales de la ventana en  una habitación, dejando pasar la luz exterior solo  por un agujero de medio centímetro de diámetro, se  proyecta la imagen de los objetos del exterior en la pared opuesta, como si fuese la pantalla de un cine, pero invirtiendo la imagen de arriba abajo y de izquierda a derecha. La explicación es sencilla :  los objetos reflejan la luz en todos los puntos y direcciones, pero sólo los rayos de luz que pasan por el agujero ( el objetivo ) se proyectan en la pared.  Los rayos de luz se pueden concentrar en el  centro de una lente convexa, colocada en el agujero de la cámara, para mejorar la nitidez de la imagen.


Siguiendo las líneas de luz que refleja el objeto del dibujo, una figura con forma de L, se observa el cambio de posición de su imagen proyectada en la pantalla  de la cámara.



5 – 11   CÁMARA  DE  VIDEO  DIGITAL





Proceso de funcionamiento:


1º - Los rayos de luz que pasan por el objetivo se proyectan sobre un mosaico formado por miles de células fotoeléctricas : dispositivos capaces de convertir la luz en tensión eléctrica. En el dibujo solo se han representado 110 para que sirvan de muestra, aunque una cámara puede tener más de 500 000. La nitidez de la imagen será mayor si la cámara tiene más células.



2º -  La tensión eléctrica que genera cada cédula,  proporcional a la intensidad de luz que recibe, se envía al multiplexor a través de un conductor.



3º -  El multiplexor recibe simultáneamente todas las tensiones que generan las células y las envía secuencialmente, una tras otra, al conversor analógico digital. Como se ha explicado anteriormente, el multiplexor dispone de un interruptor para cada dato (en este caso para cada célula ) que se conectará cuando le llegue su turno.

4º - El conversor analógico digital transforma las magnitudes de tensión, procedentes del multiplexor, en los bits binarios  correspondientes..



En el dibujo se ve la figura con la forma de la letra L que ha captado la cámara.


Los gráficos sirven de ejemplo para explicar el funcionamiento del conversor analógico digital.

La primera célula, cuando recibe luz, genera 5 micro voltios de tensión; la segunda, por recibir menos luz, genera  solo 3 ; y la tercera, que recibe mucho más, produce 9.



El conversor transforma las cantidades de tensión : 5, 3 y 9 en los bits que corresponden a estos números en el sistema binario, en  0101, 0011 y 1001.





5 – 12   MONITOR  DE ORDENADOR    O  TELEVISOR DIGITAL

.

La pantalla está formado por diminutas lámparas eléctricas o emisores de luz blanca, denominados píxel,

  tan pequeños que solo pueden observarse a través de una lupa . Un televisor de alta definición tiene más de un millón de píxels.



Un monitor o televisor, para reproducir la imagen , tiene que efectuar el proceso contrario al que se ha seguido para captar la imagen en la cámara:



1º - Entran los bits procedentes de la cámara directamente o grabados en  un  DVD, CDROM o cualquier otro sistema.



2º - El conversor digital analógico transforma los bits en las tensiones que corresponden a cada píxel, según han sido  generadas por las células fotoeléctricas de la cámara. Es muy importante que los bits del monitor estén sincronizados con los de la cámara; cada píxel del monitor tiene que recibir la misma tensión que ha generado cada célula de la cámara.



  - El desmultiplexor envía a cada píxel la tensión que la corresponde para convertirse en  luz, formando la imagen. Los buenos monitores son capaces de reproducir la imagen de toda la pantalla 100 veces por segundo.




5 - 13    IMÁGENES  EN  COLOR



Los colores son percepciones subjetivas, formadas  por el cerebro. En realidad, lo que perciben los ojos, la luz visible, es una pequeña parte de las frecuencias de las ondas electromagnéticas.  Las frecuencia superiores  ( los rayos ultravioleta , X, gamma y cósmicos ) y las inferiores ( los rayos infrarrojos, las ondas de radio y el calor por inducción ) no se ven.  A cada color corresponde una frecuencia de las ondas electromagnéticas. Las diferencias entre  un color y otro son cuantitativas ( mayor o menor  de frecuencia ), aunque nos parezcan cualitativas. Ejemplo: el color rojo es diferente al verde, pero las ondas electromagnéticas de estos colores son iguales, solo se diferencian  en la frecuencia, en el número de oscilaciones por segundo.



La cámara es similar al ojo: la pupila es equivalente al objetivo;  la esfera ocular tiene la misma función que la cámara oscura; la pupila es el objetivo; el iris es similar diafragma, regula la entrada de luz.  La retina, donde se proyecta la imagen, esta formada por miles células que transforman los puntos luz en impulsos electroquímicos para enviarlos al cerebro a través de los nervios. Los colores se perciben  gracias  miles de conjuntos de tres células que captan, cada una de las tres, una frecuencia de las onda electromagnética. El cerebro asigna una sensación diferente a cada una de las tres células. Toda la inmensa variedad de colores  se consiguen mezclando los tres fundamentales en diferentes proporciones.



Para grabar y reproducir imágenes en color, es necesario cambiar las células fotoeléctricas de la cámara y los píxeles del monitor o televisor.



Cada célula foto eléctrica de la cámara tiene un filtro delante para dejar pasar solo la  luz de uno de los  colores fundamentales: azul, verde o rojo; formando conjuntos de tres. El multiplexor de las cámaras de banco y negro recibía una sola tensión por cada punto de luz. El multiplexor de las cámaras de color recibe tres tensiones proporcionales a las cantidades de luz roja, verde y azul que llega a cada punto.



Cada píxel del monitor estará formado por emisores de luz azul, roja y verde. Los colores de cada píxel se combinan, obteniendo el matiz adecuado cuando se mira la pantalla desde una distancia conveniente.







5 – 14    PROCESO  INFORMÁTICO  DE LAS  IMÁGENES



La técnica digital es capaz de procesar las imágenes, igual que los sonidos o cualquier tipo de información, siguiendo el orden indicado en el esquema.  Los programas informáticos pueden identificar y modificar las imágenes captadas en la cámara.



Esta técnica sirve también para dibujar todo tipo de figuras en dos o tres dimensiones, como se ven en los juegos que tanto gustan a los niños y a los que no lo son.  Para efectuar estas operaciones, el monitor dispone de una memoria, donde cada registro guarda los bits de un píxel. Las coordenadas verticales y horizontales sitúan los datos en su lugar. Cada píxel necesita, por tanto, cinco datos : coordenada vertical, coordenada horizontal, y las cantidades de luz correspondientes a los tres colores.



La figura inferior muestra  100 pixels observados con una lupa. El píxel del ejemplo está situado en la coordenada vertical 5 y en la horizontal 4, el emisor de luz azul recibe una tensión de 15 voltios, el verde recibe 4 voltios y el rojo 5.
Esta técnica sirve también para dibujar todo tipo de figuras en dos o tres dimensiones, como se ven en los juegos que tanto gustan a los niños y a los que no lo son.  Para efectuar estas operaciones, el monitor dispone de una memoria, donde cada registro guarda los bits de un píxel. Las coordenadas verticales y horizontales sitúan los datos en su lugar. Cada píxel necesita, por tanto, cinco datos : coordenada vertical, coordenada horizontal, y las cantidades de luz correspondientes a los tres colores.

La figura inferior muestra  100 pixels observados con una lupa. El píxel del ejemplo está situado en la coordenada vertical 5 y en la horizontal 4, el emisor de luz azul recibe una tensión de 15 voltios, el verde recibe 4 voltios y el rojo 5.
       En el siguiente capítulo presentaremos el centro de control de los equipos informáticos, la unidad central de proceso CPU.

6 -  UNIDAD  CENTRAL  DE PROCESO

MICROPROCESADOR

Los primeros procesadores programables se utilizaban para controlar máquinas; después, gracias a los avances de la tecnología y los métodos de programación, se utilizaron para procesar información dirigida a las personas.

Los autómatas son procesadores que  se pueden programar para controlar o variar las maniobras de las máquinas; efectúan automáticamente las funciones descritas en el capítulo dedicado a las puertas lógicas, sin necesidad de formar circuitos conectando cables manualmente. Loa autómatas se componen básicamente de decodificadores de
programas, memorias y puertas lógicas controladas por un reloj.

El programa se introduce, siguiendo las instrucciones del fabricante , mediante un teclado provisto de una pantalla, o conectando un PC.

El decodificador traduce las instrucciones tecleadas al código binario del procesador, siguiendo la instrucciones grabadas en una memoria ROM.

 Las señales de entrada proceden de interruptores que se activan  por piezas en movimiento, flotadores, reguladores de presión, células fotoeléctricas, reguladores de temperatura o cualquier tipo de detector.

Las señales de salida conectan o desconectan mototes, resistencias de caldeo; abren o cierran llaves de paso  de fluidos, encienden o apagan luces, etcétera.

Las memorias retienen las señales que entran para ser procesadas, las órdenes que salen para ser ejecutadas y el programa de operaciones establecido para cada ocasión.

Las puertas lógicas  se conectan o desconectan para efectuar las funciones programadas.

El reloj tiene dos funciones : sincronizar las puertas lógicas y determinar la duración de las maniobras de la máquina.

6 – 1   C.P.U.  DE   UN   ORDENADOR

La C.P.U. se encarga de procesar información dirigida a personas, auque también se puede emplear para controlar máquinas. Se compone básicamente, simplificando mucho, de decodificador, registros de memoria RAM, unidad de control y unidad aritmético lógica. Todas las unidades están interconectadas a través de los bus de datos, direcciones y control.

El decodificador convierte las instrucciones que recibe en órdenes elementales binarias. Dispone de un contador de programa que indica en que posición de la memoria se encuentra la próxima instrucción que tiene que ejecutar.

La memoria ROM contiene todas las instrucciones necesarias para programar en el código de la máquina.

Los registros de memoria retienen los datos y las instrucciones que se están procesando en cada momento, permitiendo acceder directamente a cualquiera de ellos.

La unidas de control envía señales de conexión y desconexión a todas las unidades del equipo informático y también decide si hay que leer, escribir o borrar datos, indicando el lugar de la memoria donde deben efectuarse estas operaciones.

La unidad aritmético lógica efectúa las operaciones matemáticas básicas: sumas y restas ( todas las demás se pueden programar  con estas operaciones). Las funciones lógicas consisten básicamente en comparar números binarios, determinar si son iguales, mayores o menores que un número dado, y efectuar las operaciones previstas para cada caso. Las operaciones lógicas elementales se efectúan con las puertas AND, OR, XOR y NOT o inversores.

El reloj pone en marcha todas las puertas lógicas cuando entran los bis, para sincronizar el proceso.

6 – 3   MICROPROCESADORES

Las C.P.U. que tienen todos sus componentes integrados en una pieza compacta , en un chip, se denominan microprocesadores por su pequeño tamaño, aunque su potencia operativa es grande. Los chips son circuitos integrados, construidos con semiconductores de silicio, que pueden contener millones de transistores en una superficie de unos 10 centímetros cuadrados. Cuando más pequeños son los transistores, mayor es su velocidad para conectarse y desconectarse. En este caso el tamaño sí importa, pero inversamente.  Se tiende a construir transistores de tamaño molecular en el futuro.
La fotografía representa un microprocesador que trabaja con 64 bits simultáneamente. Su tamaño es de unos 16 centímetros cuadrados. También pueden verse otos componentes mencionados en capítulos anteriores : condensadores, resistencias y bobinas.

En el siguiente capítulo conoceremos un tema más practico : la programación de ordenadores.

7 -  PROGRAMAS   INFORMÁTICOS


Antes de explicar los diferentes procedimientos para programar, conviene conocer las funciones básicas que efectúan todas las C.P.U. Se clasifican  en tres tipos :

1º Introducir y desplazar datos.

-          Introducir datos desde el teclado.

-          Mover datos desde una posición de memoria a un registro o viceversa.

-          Sustituir un dato por otro en el mismo registro.

2º Efectuar operaciones lógicas.

-          Sumar, restar, multiplicar o dividir los valores de dos registros, colocando el resultado en uno de ellos o en otro  nuevo. ( Antes todas las operaciones se resolvían mediante sumas y restas, ahora las CPU efectúan directamente estas cuatro operaciones ).

-          Efectuar las operaciones binarias elementales :  AND, OR, XOR y NOT.  Siempre hay que disponer de estas operaciones para efectuar funciones que no están previstas en la CPU.

-          Comparar los números de dos registros, determinando si uno es mayor, menor o igual que otro.

3º Modificar el curso del programa.

-          Saltar a otra posición del programa  y ejecutar la instrucción allí.  No siempre el programa debe seguir el orden correlativo de las instrucciones, como veremos más adelante en un ejemplo práctico.

-          Saltar  a otra instrucción si se cumplen ciertas condiciones después de comparar los números de dos registros.

-          Repetir una o varias operaciones, modificando los números de un registro hasta que se cumpla una condición dada.


7 – 1   PROGRAMAS ESCRITOS EN CÓDIGO MÁQUINA

Como ya sabemos, la CPU solo puede trabajar con bits binarios, con unos y ceros, tanto para las instrucciones como para los datos. Cada línea del programa contiene un número que la identifica, una instrucción para efectuar cualquiera de las funciones descritas anteriormente,  y , si es necesario, un dato que puede representar números decimales, letras, palabras o cualquier signo. Cada fabricante de microprocesadores determina los códigos, aunque se tiende a unificar las normas para que todos los programas sirvan para todos los microprocesadores. Ejemplo :

El programa del ejemplo puede tener miles o millones de líneas. Este tipo de lenguaje es el único que puede procesar un ordenador; pero es muy difícil que una persona, el programador, pueda seguir su proceso sin cometer errores. Los códigos que se utilizan normalmente para programar se denominan lenguajes, porque están compuestos de palabras, números y signos, igual que los idiomas.


7 – 2   LENGUAJE  ENSAMBLADOR


En los programas escritos en este lenguaje se sigue un procedimiento mas fácil de interpretar por el programador :

 - Todas las instrucciones del microprocesador se escriben con las letras iniciales de su nombre en ingles, siguiendo el código que ha determinado el fabricante del microprocesador.

-  Se emplean números  hexadecimales ( el sistema de base 16 ) en lugar de los binarios.

-  Se puede asignar un nombre cualquiera  a la dirección de la memoria donde se encuentra una instrucción, para ejecutarla después, cuando sea necesario.


Ejemplo : para un determinado microprocesador, la operación :

Asignar el valor hexadecimal 61 ( 97 decimal ) al registro de memoria AL

 En código máquina sería :

1011000001  01100001

En lenguaje ensamblador se escribiría :

MOV  AL, 061 h.

En este caso, MOV es la abreviatura de “move” en inglés; significa mover un dato de un registro de memoria a otro. AL son las letras que se han empleado para identificar el registro; se pueden utilizar las letras o los números que quiera el programador. La letra “h”, después del número 061, significa que dicho numero es hexadecimal.

Los programas escritos en lenguaje ensamblador necesitan, para ser procesados, un programa traductor que los convierta al código máquina.
Las instrucciones en código máquina y lenguaje ensamblador efectúan solo las operaciones aritméticas y lógicas más  elementales. Las instrucciones más avanzadas pertenecen a los denominados lenguajes de
 alto nivel.


7 – 3   LENGUAJES  DE  ALTO  NIVEL

Son códigos de programación más cercanos al usuario y, por consiguiente, más alejados del código máquina. Cada palabra o signo representa una instrucción ya programada, igual que cada palabra de un idioma representa en la mente un concepto ya definido.

 Del mismo modo que un idioma necesita un diccionario y una gramática para ser comprendido, los lenguajes de alto nivel requiere un programa traductor al código máquina. La programación en  lenguajes de alto nivel no depende directamente de las funciones del microprocesador.
- como sucede en el lenguaje ensamblador y el código máquina - depende de las instrucciones del programa traductor. No es necesario entender el funcionamiento del microprocesador para programar, basta con conocer a fondo las instrucciones del lenguaje. Los lenguajes de alto nivel son más fáciles de comprender que los de bajo nivel, aunque su nombre parezca indicar lo contrario.

Las instrucciones en estos lenguajes  pueden hacer las operaciones matemáticas y lógicas más elementales y las más avanzadas, evitando mucho trabajo al programador. Pero no todo son ventajas, estos lenguajes tardan más en procesar la información y necesitan ocupar más espacio en memoria; aunque estos inconvenientes pueden evitarse escribiendo directamente en código máquina  las operaciones que más se repiten : las subrutinas.
Hay muchos lenguajes de programación, cada uno de ellos puede ser más útil que otros para trabajos concretos, como cálculos matemáticos, gestión administrativa, gráficos, control de máquinas   u otras aplicaciones; los más conocidos son JAVA,  COBOL, FORTRAN, PASCAL BASIC, C, VISUAL BASIC. Algunos lenguajes, muy pocos, tienen las instrucciones en español, como LOGO Y LÉXICO, no todos emplean el inglés. A continuación presentamos las instrucciones y un programa  escrito en uno de los lenguajes de alto nivel más sencillos : el BASIC

7 – 4   PROGRAMACIÓN   EN  BASIC

En este lenguaje, el programa consiste es una lista de operaciones e instrucciones, donde cada línea  se compone de un número de orden, una  o varias instrucción escritas en ingles y, cuando es necesario, un dato o una operación matemática.  Durante el proceso, las operaciones siguen el orden indicado por el número de las líneas hasta que encuentran una instrucción para cambiar su curso, pasando entonces a la otra línea indicada si se cumplen unas condiciones determinadas.

En la siguiente página se encuentran las principales instrucciones.

PRINCIPALES   INSTRUCCIONES   BASIC

REM :  Introduce comentarios en el listado del programa. El texto que sigue a esta instrucción no interviene en el proceso. Ejemplo : REM “ Programa para convertir números decimales en binarios “

PRINT : . Imprime en la pantalla un texto escrito desde el teclado  o el contenido de un registro de la memoria  denominado con una letra. Ejemplos:   PRINT “ introduzca el número” imprime la frase entrecomillada.  PRINT  N,  imprime la información guardada en el registro denominado N.

INPUT :  Introduce datos tecleados en un registro señalado por una o varias letras. Ejemplo : IMPUT  N guarda en el registro denominado N los datos que se han introducido.

LET : Efectúa  la operación aritmética o lógica escrita a continuación. Ejemplo : LET  N = N + 1 ( Esta operación parece absurda, puesto que si N vale 1 no puede ser igual a 1 + 1, pero el ordenador la efectúa   ¡y se queda tan campante ! En realidad lo que hace es cambiar el dato que tenía en el registro N :  antes era  uno y después será  dos. Esta instrucción también sirve para asignar un valor a un registro denominado por letras. Ejemplo: LET  X = 30 asigna este numero al registro denominado X.

GOTO :  Sirve para que el curso del programa continué en la línea indicada a continuación. Ejemplo :
120  GOTO 40 quiere decir que el proceso del programa pasa de la línea 120 a la  40.

IF : Determina una condición, escrita a continuación, para efectuar una operación o una instrucción. 
Ejemplo : 40  IF  N => 2  THEN  GOTO 170 .  Si en la línea 40 del programa, el dato denominado N  es igual o mayor que 2, el orden del proceso pasa a las instrucciones contenidas en la  línea 170.

 THEN :  Sirve para efectuar una operación condicionada por la instrucción IF  Ejemplo :
IF  A = B THEN  LET  B = 100 . Si el contenido del registro A es igual que el B se introduce el número 100 en el registro B.

GOSUB : Se emplea para pasar a una parte del programa escrito en código máquina, normalmente se programan en este código las operaciones que más se repiten, para ganar tiempo.

RETURN :  Retorna al lenguaje BASIC para continuar el programa en este lenguaje.

AT : Señala la posición de la coordenada vertical donde se desea escribir en la pantalla.

X : Señala la coordenada horizontal para escribir. Ejemplo : PRINT N AT 18 , X 20, quiere decir que el contenido de N hay que escribirlo en la línea 18 y la posición horizontal 20 de la pantalla .Cuando no aparecen estos datos se escribe automáticamente todo seguido.
.
CLS : Borra todo lo escrito o dibujado en la pantalla.

LOAD : Carga el programa desde el disco a la memoria RAM del ordenador.

SAVE : Graba el programa desde la memoria RAM a un disco.

LIST :  Imprime todo el programa en la pantalla o impresora.

RUN : Pone en marcha el proceso del programa.

END : Ultima instrucción, indica el final del programa.


También el lenguaje BASIC tiene instrucciones para dibujar en la pantalla utilizando coordenadas, pero no las explicaremos para no extendernos demasiado. Este lenguaje tiene muchas variantes; aquí solo se presentan las funciones básicas para conocer el funcionamiento esencial.

 Después de escribir cada línea, el traductor BASIC la convierte al código máquina. Si alguna instrucción no está bien escrita o se ha cometido una falta de sintaxis, el programa traductor lo indica.

A continuación presentamos un programa de ejemplo, con su esquema para facilitar su comprensión.


PROGRAMA EN BASIC

CONVERTIDOR  DE  NÚMEROS  DEL  SISTEMA  DECIMAL   AL  BINARIO

En el primer capítulo explicamos el método para pasar las cifras de un sistema de numeración posicional a otro, ahora ofrecemos un programa que hace lo mismo. El procedimiento consiste en dividir la cifra entre 2 sucesivamente, colocando los restos de cada división en sentido inverso al orden de salida. Tenemos que solucionar un problema : el lenguaje de Basic no tiene instrucciones para dividir  sin decimales.

El programa efectúa las divisiones mediante sucesivas restas del número 2, hasta llegar al resto, que puede ser cero o uno. ( Del mismo modo que una multiplicación es una suma abreviada, unja división es una resta abreviada ). Contando el número de veces que restamos el 2, obteneos el resultado de la división.

 Ejemplo,  11 : 2 = 11 – 2  – 2  – 2  – 2 – 2 ; se ha restado el divisor 5 veces, luego 11 : 2 = 5 y sobra 1.

 Después de leer el programa y ver el esquema, explicaremos el proceso línea a línea.

PROGRAMA :

 1  PRINT  “ Convertidor de números del sistema decimal al binario”

 2  PRINT   “ Escriba un número mayor que la unidad “

 3  INPUT  N

4  LET  H = 30 

5  LET  C = 0

6  LET  N = N – 2

 7  LET  C = C + 1

 8  IF  N =  0  THEN LET  H = H – 1  PRINT  N  ;  AT  10  ;  X  H

9  IF  N = > 2  THEN  GOTO 6

10  IF  N = 1  THEN  PRINT  N ;  AT 10  ;  X  H

11 LET  N = C

12  IF N = 1 THEN  LET  H = H – 1   PRINT  N ;  AT 10  ;  X  H

13 IF  N = > 2  THEN GOTO 5

14  PRINT  “ ¿ Desea  seguir ?  Conteste :  SI o NO.”

15  INPUT  R

16  IF  R = SI  THEN  CLS  GOTO 1

17  END



En la página siguiente se encuentra el organigrama de este programa: un esquema indicador del curso del proceso. A continuación se explican todas las operaciones de cada línea.

OPERACIONES  DEL  PROGRAMA

Las líneas con flechas indican el curso que sigue el proceso, representan tanto las bifurcaciones que dependen de las condiciones determinadas,  como las entradas y salidas de datos.


1 – PRINT. Título del programa que aparece en la pantalla.

2 – PRINT.  Solicita al usuario que introduzca el número para convertirlo en binario.

3 – INPUT  N. Guarda en el registro o archivo denominado N el número que ha introducido el usuario.

4 – LET  H = 30. Retiene este numero inicial en el registro H, para imprimir después los resultados, que salen secuencialmente en el lugar de la pantalla que le corresponde.

5 – LET  C = 0. Graba en el registro C este número inicial. Después se utilizara el mismo registro para contar el número de restas, obteniendo así el resultado de la división.

6 – LET  N = N –  2.  Resta 2 al numero que ha introducido el usuario las veces que sean necesarias para efectuar la división mediante restas..

7 – LET  C = C + 1.  Cuenta las veces que se resta el número 2, para hallar el resultado de la división.

8 – IF  N  =  0  THEN  LET  H = H – 1  PRINT  N  AT ; 10 ; X H . Si el resultado de la primera resta es cero, tenemos el primer número binario. Se imprimirá en la línea 10 de la pantalla y la posición horizontal H, que se desplaza hacia la izquierda en cada paso con la instrucción LET  N = N – 2.  Cuando el registro N no sea igual a cero, el curso del proceso continua en la línea siguiente y no efectuará ninguna operación.

9 –  IF  N = > 2 GTO 6. Si el número N es igual o mayor que 2, continúa el curso del proceso en la línea 6
Las restas se repiten hasta que su resultado final sea  cero o uno.

10 – IF  N = 1  THEN  LET  H = H – 1  PRINT  N  AT ; 10 ; X H. Estas instrucciones hacen lo mismo que las de la línea 8, cuando han terminado todas las restas del numero N. 

11 – LET  N = C.  Convierte el resultado de la división en un nuevo dividendo para continuar con el proceso de divisiones.

12 – IF  N = 1 THEN  LET H = H – 1  PRINT N  AT 10 ; X H. Estas instrucciones hacen lo mismo que las de las líneas 8 y 10, cuando ha terminado una división.

13 -  IF  N = > 2  THEN  GOTO 5. Si el dividendo es igual o mayor que 2, continua el proceso de divisiones del nuevo dividendo; en caso contrario pasa a la línea siguiente para finalizar el programa.

14 - PRINT    ¿ Desea continuar  ? Conteste : SI o  NO “. Pregunta al usuario si quiere convertir en binario otro número.

15 -  INPUT R . Introduce la respuesta del usuario a la pregunta anterior.

16 – IF  R = SI  THEN  CLS  GOTO 1. Cuando la respuesta a la pregunta anterior es SI, la instrucción CLS  borra todos los textos escritos en la pantalla. Después, la instrucción GOTO 1 comienza de nuevo todo el programa desde el principio, en la línea 1..

17 – END. Cuando no se responde afirmativamente a la pregunta de la línea 14, el programa finaliza con esta instrucción.

Este programa es solo un sencillo ejemplo  de las infinitas posibilidades que ofrece un ordenador, todas las que los programadores puedan imaginar.

8 - FUTURO DE LA INFORMÁTICA


En las novelas y películas de ciencia ficción, los ordenadores imaginan, sienten y controlan robots que actúan como las personas. ¿ Será posible en el futuro?

El proceso artificial de información, como hemos explicado, consiste en conectar y desconectar  interruptores, por consiguiente un ordenador nunca podrá sentir; sería absurdo atribuir sentimientos a los interruptores. Los programas más avanzados podrán simular sentimientos, pero no conseguirán que un ordenador sienta,  ni siquiera que sea consciente de su existencia: seguirá siendo una máquina.

Hasta ahora, un ordenador solo es capaz de efectuar las funciones que una persona ha programado, carece totalmente de imaginación: no es capaz de autoprogramarse. En el futuro, es posible que un ordenador elabore nuevos programas siguiendo las instrucciones y los métodos, previamente programados, y observando las leyes lógicas que siguen los fenómenos físicos  naturales.

  El cerebro humano inventa siguiendo los deseos y las instrucciones, previamente programados en los genes, y observando las leyes lógicas de la naturaleza. Está claro que un ordenador no es un cerebro electrónico, ni un cerebro es un ordenador biológico; pocas similitudes hay entre la fisiología del cerebro y la tecnología de un microprocesador. Los métodos lógicos sí son iguales: un programa puede ser procesado por una máquina o por un cerebro. El programador, de hecho, traspasa sus métodos  al ordenador.

 Los programas más avanzados, comparados  con los que la naturaleza ha grabado en los genes que forman el cerebro, resultan tan simples como un juego para niños.
Neuronas transmitiendo impulsos electroquímicos.
 ( Dibujo simulado )




***

Antono del Álamo

Otoño de 20011.