Unidades de medida.
Una unidad de medida es una cantidad estandarizada de una determinada magnitud física. En general toma su valor de un patrón definido de manera arbitraria, el cual puede tener unidades derivadas tanto fraccionadas como multiplicadas, mismas que dependen del sistema numérico que estemos usando como base
Representación de la información.
Una computadora es una máquina que procesa información y ejecuta programas.
Para que una computadora ejecute un programa es necesario darle dos tipos de información: instrucciones y datos con los que debe operar el programa.
Todas las computadoras que utilizan el diseño estándar de Von Neumann toman una entrada, la procesan y generan una salida (información útil), en muchas ocasiones esa misma salida es reutilizado por las computadoras para refinar los resultados del proceso.
Tipos de datos
En la actualidad los datos se representan de diferentes maneras, por ejemplo números, textos, imágenes, audio y vídeo. Las personas necesitan procesar todos estos tipos de datos. Antiguamente los datos no solian mezclarse, pero en la actualidad se ha hecho común que estos tipos de datos convivan en las aplicaciones de los usuarios simultáneamente, a esta confluencia de los datos se le denomina multimedia
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| Tipos de datos elementales comunes en programación. Fuente: Elaboración propia. |
Si bien, a nivel representacional (lógico) los datos parecen distintos en realidad al entrar en el ordenador todos se almacenan de la misma forma: como números binarios (0,1), y es la lógica de la programación lo que termina interpretarlos para el usuario en forma de números, textos, imágenes, audio y vídeo cuando los perciben en los dispositivos de salida o los capturan mediante el uso de los dispositivos de entrada.
A este modo de almacenamiento de datos se le denomina patrón de bits, es decir la sucesión finita de valores binarios que de acuerdo a las convenciones establecidas en el diseño del equipo se interpretan como cualquiera de los 5 tipos de datos antes mencionados.
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| Fuente: www.tel.uva.es/josdie/fprog/material, Tema 2 representación de datos |
Tipos de Sistemas:
Existen así mismo, 2 tipos de sistemas: los analógicos y los digitales; los sistemas analógicos son aquellos que representan valores continuos; mientras que los sistemas digitales son aquellos que representan información de manera discreta en forma de dígitos de precisión limitada, ya que estas cantidades son más fáciles de manejar, las magnitudes analógicas pueden convertirse en magnitudes digitales mediante un muestreo, pero en esta conversión siempre se pierde parte de esa información.
La mayoría de las computadoras digitales actuales son binarias, es decir solo manejan dos valores posibles: cero y uno. Estos ceros y unos se denominan bits. El bit es la unidad mínima de información de las computadoras binarias.
Estos bits por sí solos no podrían representar información, para ayudar a que los mismos puedan representar más que solo dos valores se les agrupa lógicamente en bytes, que es la unión de bits (originalmente 8 bits conforman un byte, y las computadoras pueden tener arquitecturas de 8, 16, 24, 32, 64 bits [tamaño de palabra]).
Los sistemas numéricos difieren en cuanto a la disposición y el tipo de símbolos que utilizan, las personas utilizamos el sistema decimal es decir 10 símbolos numéricos (0 a 9), mientras que las computadoras usan el binario (0 a 1). Cada sistema numérico puede representar hasta n-1 cantidades, así el sistema decimal puede representar 9 cantidades (incluido el cero), el binario puede representar solo 1, y cualquier valor que supere este límite de datos pasa a la siguiente potencia.
Así en sistema decimal 11 representa 10ˆ1 + 1ˆ0 es decir 10 + 1, mientras que 11 en sistema binario representa 2ˆ1 + 2ˆ0 es decir 2 + 1.
El sistema binario fue elegido como el ideal para desarrollar las computadoras digitales debido a su sencillez y al hecho de que posee mayor fiabilidad, además de la sencillez para construir la lógica necesaria.
El bit de mayor peso se denomina MSB y el de menor peso LSB, todos los valores enteros son potencias positivas de derecha a izquierda, mientras que todos los valores fraccionarios son potencias negativas de 2.
Para convertir valores decimales a binarios, se debe dividir la cantidad entre 2 hasta llegar al menor número, los restos obtenidos se leen de derecha a izquierda, si existe una parte fraccionaria, se multiplicará por 2 tantas veces como precisión se desee obtener, para tomar el valor decimal en binario, tomaremos la parte entera de cada operación a como vayan resultando.
Ejemplo:
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| Ejemplo de conversión de un número decimal a binario. Fuente: elaboración propia. |
Del ejemplo anterior podemos notar que si continuamos nuestras operaciones de multiplicación de la parte fraccionaria al aumentar el número de bits de la parte fraccionaria tenemos mayor posibilidad de obtener el número exacto (no siempre es posible debido a las limitaciones del diseño de las computadoras, mayor precisión, mayor costo).
Para la mayoría de las situaciones cotidianas una precisión de milésimas es realmente considerada exacta, para cuestiones de ingeniería la precisión manejada generalmente es de centésimas. Este manejo discrecional de la precisión, es lo que permite que, las computadoras digitales sean utilizadas cotidianamente para casi todas nuestras actividades, con la seguridad de que sus cálculos son, para fines prácticos, realmente confiables.
Para convertir un número binario en decimal, solo tenemos que invertir el proceso y multiplicar cada posición por su equivalente en potencia de 2.
Ejemplo:
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| Ejemplo de conversión de un número con decimales a binario, con hasta 6 posiciones de precisión, como puede verse no logramos obtener el número original a menos que sigamos calculando. Fuente: elaboración propia. |
Como puede observarse, la conversión del sistema decimal a binario, no conlleva mayor esfuerzo y es algo sencillo y rutinario.
Tal como sucede en el sistema decimal, en el sistema binario, es posible realizar operaciones matemáticas como adición, sustracción, multiplicación y división. Con la salvedad de que solo existen dos dígitos para realizar cada una de las operaciones: el cero y el uno.
Existen varias formas de realizar las operaciones que dependen básicamente del diseño que el fabricante del equipo haya definido y que determina en ocasiones cuántos bits se destinan a la parte entera, cuantos a la parte fraccionaria y la posición (izquierda o derecha) que ocupa el bit que representa el signo del número en cuestión (por lo general el cero es positivo y el uno negativo).
La representación numérica en las computadoras está sujeta a las siguientes restricciones:
- Los registros tienen tamaño fijo.
- Pueden presentarse desbordamientos.
- Los números negativos pueden generar problemas.
Es por ello que se hace necesario introducir nuevas formas de numeración basadas en la representación binaria, estas representaciones se conocen como aritmética binaria, y se divide en representación de números enteros y representación de números reales.
Representación numérica
En la mayoría de las computadoras, la cantidad de memoria disponible para guardar números se fija en el momento de su diseño, con un poco de esfuerzo el programador puede llegar a representar números 2 o tres veces más grandes, pero el problema raíz sigue allí, la cantidad de dígitos disponibles siempre será fija, a esto se le conoce como números de precisión finita.
Para los enteros sin signo no hace falta codificación, Para los enteros con signo es necesario destinar un bit para el signo.
Números de coma fija destinan cierta cantidad de bits a la parte entera y el resto a la parte fraccionaria.
Números de coma flotante la posición de la coma la determina el exponente, destina dos campos para el valor de la mantisa y el valor del exponente, en la mantisa siempre está contenido el signo.
Códigos.
Se denomina así al conjunto de valores que sirven para representar símbolos, uno de los códigos más comunes es ASCII, el cual se integra de un conjunto de 255 símbolos alfabético y numéricos que representan todos los símbolos posibles del idioma inglés, y de muchos otros idiomas como el español, el portugués, el francés, etc. los primeros 128 símbolos son los que se corresponden a las máquinas de escribir, los 128 restantes constituyen el ASCII ampliado que contiene símbolos propios de las computadoras.
Existen también el código EBCDIC y el UNICODE los cuales igualmente sirven para representar los símbolos que utilizamos para escribir.
Actualmente el más utilizado es el UNICODE, en el cual, está incluida la compatibilidad con los códigos ASCII que se usaban con anterioridad.
Los códigos para representar textos más usados son los siguientes:
ASCII: Código norteamericano de estándares para intercambio de información. Utiliza 7 bits para cada símbolo, 2ˆ7 (128) símbolos distintos que pueden definirse mediante este código.
ASCII extendido utiliza 8 bits para cada símbolo permitiendo un total de 256 símbolos distintos.
EBCDIC: Código extendido de intercambio decimal codificado en binario, desarrollado por IBM al principio de la era de las computadoras. Utiliza patrones de 8 bits, de manera que puede representar 256 símbolos. Solo es utilizado en computadoras Mainframe de IBM.
UNICODE: Ante las necesidades de un código de mayores capacidades, una coalición de fabricantes de hardware y software desarrollo un código que utiliza 16 bits y puede representar 65,536 (2ˆ16) símbolos de distintos idiomas del mundo.
ISO: La organización internacional para la estandarización, ha diseñado un código que utiliza patrones de 32 bits. Este código representa hasta 4,294,967,296 (2ˆ32) símbolos, definitivamente lo suficiente para representar cualquier símbolo en el mundo actual.
La representación de números por lo general se hace directamente en binario, mediante un patrón de bits que representa un número.
La representación de imágenes se hace mediante dos métodos: gráfico de mapas de bits o gráficos de vectores, los mapas de bits son mallas de bits de n*m que guardan información sobre el color que debe tener cada punto en la imagen, a la cantidad de puntos que componen la imagen se le conoce como resolución; por otra parte las imágenes vectoriales se basan en cálculos matemáticos que dibujan figuras geométricas que componen la imagen, este método tiene la ventaja que siempre las imágenes son de la mayor resolución que el dispositivo de salida y las capacidades del equipos permitan.
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| Fuente: www.uv.mx/herencia-de-ciencias |
La representación de audio por lo general se hace en patrones de bits continuos que representan las diferentes frecuencias de sonido que habrán de componer el audio completo.
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| Fuente: www.uv.mx/herencia-de-ciencias |
El vídeo es la representación de series de imágenes fijas que se reproducen en una sucesión lo suficientemente rápida en el dispositivo de salida como para dar la sensación de movimiento continuo.
Campo
Un campo es la unidad básica de entrada de datos en un registro. Para definir un nuevo campo, en primer lugar debemos darle nombre, y a continuación definir las distintas opciones para interpretar, introducir, calcular, almacenar o mostrar los datos que deberá contener, suele confundirse el concepto de campo con el de tipo de datos, por lo intrínseco de su función, la diferencia esta en el ámbito en el cual se utilizan, los datos son la información almacenada y organizada en el almacenamiento físico de una computadora, con independencia de que aplicación las utilice o las cree, el tipo de dato siempre se almacena en un medio físico, el campo es el lugar donde se introduce el tipo de dato que se necesita almacenar por parte del usuario, por ejemplo, en una página web como Google la casilla donde escribimos las palabras de lo que deseamos buscar en el campo, el tipo de datos que acepta esa casilla denominada campo sería alfanumérico, cuando realizamos búsquedas de imágenes el campo adonde arrastramos la imagen que deseamos buscar es de tipo imagen, pero el lugar donde se introducen los datos se llama igual "campo" y sirve para almacenar tipos de datos específicos. Por lo general los campos están ligados al almacenamiento de datos, y el almacenamiento de datos es por lo general realizado en bases de datos que organizan la información en registros formados por campos de diferentes o iguales tipos de datos.
Después de definir un campo, es posible fijar las opciones de validación que deberá cumplir y los requisitos para su almacenamiento; los campos pueden ser de cualquiera de los tipos de datos válidos que acepte el sistema.
Registro
En informática un registro representa un conjunto de campos, que constituyen una tupla o fila, un registro puede contener "n" cantidad de campos, que pueden ser de igual tipo de datos o de distintos tipos de datos, e incluso de tipos de datos compuestos, todos los registros comparten las mismas características, no puede haber registros distintos formando parte de una misma estructura, por lo general uno o más de los campos de cada registro sirven como identificador único para acceder al mismo. Por lo general los registros suelen organizarse en tablas.
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| Relación entre campo, registro y archivo (tabla), como puede verse el tipo de datos se almacena en el campo, varios campos forman un registro, y varios registros constituyen un archivo (tabla) y varias tablas o archivos constituyen una base de datos. Fuente: Wikipedia y modificaciones realizadas por autor del artículo. |
Base de datos.
Una base de datos es un conjunto de datos pertenecientes a un mismo contexto, almacenados sistemáticamente para su posterior uso. En este sentido, una biblioteca puede considerarse una base de datos compuesta por documentos y textos impresos en papel e indexados para su consulta.
En la actualidad la mayoría de las bases de datos están en formato digital, el cual ofrece un amplio rango de soluciones al almacenar datos.
En la actualidad la mayoría de las bases de datos están en formato digital, el cual ofrece un amplio rango de soluciones al almacenar datos.
Existen programas denominados gestores de bases de datos (DBMS) los cuales son un tipo de aplicaciones específicos para servir de interfaz entre la base de datos, el usuario y las aplicaciones que utilizan. La función de los DBMS es la de manejar de forma clara, ordenada y sencilla el conjunto de datos que se convertirá en información para una organización.
Conceptos generales fundamentales
Base de Datos: Conjuntos de datos interrelacionados entre sí y su fin es servir a uno o varios usuarios, sin redundancias perjudiciales e innecesarias, es independiente de la aplicación que la utilice y tiene operaciones específicas.
Sistema de Gestión de Bases de Datos (DBMS): Son software que dirigen y controlan todas las gestiones que realiza las BD.
Administrador de la BD: Es el encargado de diseñar la organización, elegir el software que se va a utilizar, dar mantenimiento y administrar los usuarios.
Entidad: Objeto del mundo real de la cual existe información descriptiva y de interés.
Instancia: Es la información contenida en un momento determinado.
Atributos: Son los que describen la entidad.
Clave Primaria: Es la que permite la identificación única de una instancia.
Relación: Es el vínculo que permite establecer nexos entre las diferentes entidades mediante sus atributos comunes.
Bibliografía
https://es.slideshare.net/mobile/odessaaranda/proy4-aranda-representacioninfo-36776278 , Representación de la información en la computadora: Sistemas de numeración. Odessa Aranda.
https://www.filemaker.com/es/help/html/create_db.8.6.html, Filemaker Pro, Diseñar y crear bases de datos.
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Registro_(base_de_datos), Registro (base de datos).
https://www.ecured.cu/Base_de_datos, EcuRed Conocimiento con todos y para todos.www.tel.uva.es/josdie/fprog/material , Tema 2 representación de datos. https://www.uv.mx/herencia-de-ciencias , Representación de datos.
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