Agenda

• Analógico / Digital
• Bases numéricas
  • Base 2, 10, 16...
  • bits y bytes
• Hardware
  • Partes principales
  • Chips y transistores
• Software
  • Sistema operativo
  • Programas
  • Codificación de caracteres, MIME type

La tecnología no es buena
ni mala,
ni tampoco neutral»

Melvin Kranzberg

¿Qué es una señal digital?

Discretizar para manipular

Continuo

¿Continuo?

¿Discreto?

Compartir es bueno,
y con tecnología digital, compartir es fácil.

Richard Stallman

¿Por qué se digitaliza?

Isaac Asimov (1956). La última pregunta.

¿Cómo se digitaliza?

Frecuencia de muestreo

Señal analógica

Muestras digitales

t

Resolución

2 bits por muestra

3 bits por muestra

No puede ser, pero es. El número de páginas de este libro es exactamente infinito

Borges, "El libro de arena"

El propósito de la computación es el entendimiento, no números

Richard Stallman

Binario

Solo hay 10 clases de personas,
las que saben binario y las que no​.

bit

Byte

Conjunto ordenado de 8 bits

Medida de datos

Se utiliza el byte y sus múltiplos para medir cantidad de datos

1000 vs 1024

Velocidad de transferencia

Estoy fascinado con la idea de que la genética es digital. Un gen es una larga secuencia de letras codificadas, como la información de la computadora. La biología moderna se está convirtiendo en una rama de la tecnología de la información.

Richard Dawkins

Hexadecimal

Base64

Utilizada para realizar codificación de binario a texto, representado con 64 caracteres ASCII.

Ejemplo: Un correo por dentro

https://www.asciitohex.com/

https://gchq.github.io/CyberChef/

Ejercicios

Responda si es verdadero o falso

1. Existen números naturales que pueden ser representados en un sistema numérico (una base) pero no en otro.
2. El uso de la representación hexadecimal es muy infrecuente en las tecnologías de información.
3. Solo se puede pasar a binario las potencias de 2 (4, 8, 16...).
4. No toda forma de representación numérica es alguna variante de la notación posicional.
5. La menor medida de dato posible es el byte.
6. La velocidad de datos generalmente se mide en bits por segundo y el tamaño se mide en bytes

1. ¿Cuántos números puedo representar si dispongo de 1 bit? ¿Y con 2? ¿Con 3? ¿Con n?
2. Escriba en decimal y en binario los siguientes números representados en hexadecimal.
   1. 0x00FF00
   2. 0x0A
   3. 0xFF
   4. 0xFFFF

Problemas

Las 4 partes básicas de una computadora

• Entrada: Inputs
• CPU: Central Processing Unit
• Memoria
• Salida: Output

Inputs

Conversión analógico-digital

• micrófono
• pantalla táctil
• cámara
• mouse
• teclado
• acelerómetro y giróscopo
• ...

Central Processing Unit

• Unidad de control (CU)
  controla el movimiento de datos
• Unidad aritmético-lógica (ALU)
  calculadora
• Registros del procesador
  memoria interna muy rápida

<- con tapa

sin tapa ->

por dentro 
|
v

Moderno sistema
multiprocesador multinúcleo

Memoria

• Volátil: rápida, de corto plazo, requiere alimentación
  • registros del procesador
  • memoria caché (KASH)
  • memoria RAM principal
  • buffer (amortiguador): normalmente entre periféricos
• No volátil: más lenta, de largo plazo, no requiere alimentación
  • ROM/flash
  • disco rígido
  • pendrive

8 GB vs 8 B

Memoria caché

Jerarquía de memoria

Outputs

Conversión digital-analógica

• interfaz de video → pantalla
• interfaz de sonido → parlantes
• ...

El hardware eventualmente falla,
el software eventualmente funciona

Michael Hartung

Otras partes

• Motherboard
• Slots de expansión y puertos
  (USB, HDMI, de SD)
• Fuente de poder (PSU)

Motherboard

Fuente de poder

Power Supply Unit (PSU)

Alimentación de
dispositivos

Ejercicios

1. La computadora tiene 3 partes básicas.
2. Toda computadora tiene una pantalla.
3. Existen computadoras sin memoria caché.
4. Los celulares tienen una arquitectura esencialmente distinta a una computadora de escritorio.
5. La memoria virtual es parte de la memoria principal.

• Pruebe instalar alguna app que le muestre los valores de hardware y valores de sus periféricos de entrada.
• Si tiene acceso una computadora de escritorio a la cual puede sacarle la tapa, hágalo. Trate de identificar cada una de las partes.
• ¿Cuántas partes puede identificar en la siguiente imagen?

Software

Corriendo por las venas de la computadora

Debajo de la superficie de la máquina, el programa se mueve. Sin esfuerzo, se expande y contrae. En gran armonía, los electrones se separan y reagrupan. Las formas en el monitor no son más que ondas en el agua. La escencia permanece invisible debajo.

Master Yuan-Ma, The Book of Programming

Proceso de arranque

Bootstrapping: Desde que encendemos la computadora hasta que podemos utilizarla suceden varias cosas

1. UEFI/BIOS (un firmware)

   • POST (Power On Self Test): Software de bajo nivel que inicializa y verifica que esté todo bien.

   • Busca dispositivo iniciable (booteable)

   • Le pasa el manejo al sistema operativo

2. Bootloader (por ej GRUB)

3. Sistema operativo → Kernel

Hardware

Partición y
sistemas de archivo

Sistema operativo

Capas de abstracción

Directorios y archivos

• Particiones: Contenedor de archivos y directorios
• Directorios: Contenedor de archivos
• Archivos: Conjunto ordenado de bytes
  • Binarios
  • De texto plano

Tipos de archivo

• Binarios
  • Ej: DOC (.doc, docx), MPEG Layer 3 (.mp3), JPEG (.jpg), ZIP...
• De texto plano: 
  • Contienen únicamente texto legible por humanos
  • Utilizan necesariamente una codificación de caracteres (por ej. ASCII, UTF-8 e ISO-8859-1).
  • Algunos editores de texto plano son Atom.io y Visual Studio Code.
  • Ej: XML, HTML, JSON, YAML, Markdown...

Metadatos de archivo

  File: 'manejar.py'
  Size: 140             Blocks: 32         IO Block: 4096   regular file
Device: 34h/52d Inode: 1179711
Access: (0664/-rw-rw-r--)
Access: 2018-03-30 22:45:05.297124216 -0300
Modify: 2018-03-30 22:38:13.999571917 -0300
Change: 2018-03-30 22:45:05.289124184 -0300
 Birth: -

Virtualización

Codificaci�n de caracteres

1. ASCII
   de American Standard Code for Information Interchange
   1. Code Page 850: CP850
      
      
      
       
2. Latin 1 (también conocida como ISO 8859-1)
3. UTF-8
   1. Utiliza Unicode
   2. Ejemplos: U+1F600 😀       , U+1F632 😲

Tabla ASCII

Editor hexadecimal en línea

La palabra "Wikipedia" representada en binario y luego en código ASCII. Cada uno de los 9 caracteres utiliza 1 Byte (totalizando 72 bits).

¿Fin de línea?

Unicode

Mapeo entre símbolos y números (básicamente)

• Administrado por el Unicode Consortium
• También conocido como
  Universal Coded Character Set (UCS)
• Estándar ISO 10646
• Áreas para caracteres latinos, cirílicos, árabes, hebreos, chinos, japoneses, lenguas muertas, etc.

UTF-8

Unicode Transformation Format

Código URI

percent-encoding, URL encoding

MIME type

Multipurpose Internet Mail Extensions

Se compone de un tipo, un subtipo

y cero o más parámetros opcionales.

• text es el tipo

• html es el subtipo

• charset = UTF-8 es un parámetro opcional que indica la codificación del caracteres.

Algunos de los tipos más usados

Programación

Esencialmente un programador escribe archivos de texto plano. Estos luego se traducirán en archivos binarios con instrucciones que la computadora puede entender (código de máquina).

El Tao engendró al lenguaje de máquina. El lenguaje de máquina engendró al ensamblador.
El ensamblador engendró al compilador. Ahora existen diez mil lenguajes.
Cada lenguaje tiene su propósito, aunque sea humilde. Cada lenguaje expresa el Yin y el Yang del software. Cada lenguaje tiene su lugar dentro del Tao.
Pero no programes en COBOL si puedes evitarlo.

Geoffrey James (1987). El tao de la programación

¿Cómo se comunica entre sí los programas?

Capas en software

Cinco capas de software:

Esta es una de las formas de esquematizar en capas
el software, datos y su interacción con el usuario,
con Internet como contexto.

Ejercicios

Responda si es verdadero o falso: I

1. Es posible guardar archivos en una unidad de disco sin formato.
2. En las computadoras modernas la pila de la configuración CMOS sigue siendo necesaria.
3. Es posible el proceso de inicio de una computadora sin la utilización de una memoria no volátil.
4. El usuario interactúa directamente con el kernel del sistema operativo.
5. Un archivo de Microsoft Word (.doc o .docx) es de texto plano.

Responda si es verdadero o falso: II

1. Sólo es posible virtualizar sistemas operativos huésped del mismo tipo que el anfitrión.
2. Existen archivos de texto plano que no requieren ser interpretados con una codificación de caracteres.
3. Siendo estrictos todos los archivos son binarios, dado que contienen datos binarios.

1. Utilizando ASCII, ¿cuál será el tamaño de un archivo que contiene la palabra "HOLA"?
2. En la puerta del departamento de Bender figura el número en binario 0010 0100. Expreselo en decimal y hexadecimal. ¿Qué caracter ASCII le corresponde? ¿Qué código URI?

1. Abra su editor de texto plano favorito. Escriba unas palabras usando caracteres no pertenecientes a la tabla ASCII estándar. Guarde el archivo utilizando diferentes codificaciones, como ser ISO-8859-1 (alias latin1), CP850 y UTF-8.
   Abra estos mismos archivos indicándole al editor de texto plano una codificación distinta de la utilizada al guardar. ¿Qué caracteres se visualizan correctamente? ¿Cuales no? ¿Por qué cree sucede esto? ¿Por qué algunos caracteres se ven siempre correctamente?

Problemas: II

Bibliografía y recursos

• Adrian Paenza, "Números binarios"
• Javier Santaolalla, "Hoy sí vas a entender la entropía"
• Bettina Bair; "Inside your computer: Subtítulos en español
• John L. Hennessy, David A. Patterson; "Arquitectura de Computadores: Un enfoque cuantitativo", McGraw-Hill. Capítulos 1, 8.1 y 9.1.
• Quiroga, Patricia; "Arquitectura de computadoras", Alfaomega
• Proakis, John G.; "Procesamiento digital de señales", Pearson Prentice Hall. Capítulo 1.
• W3C, "Character encodings for beginners"
• W3C, "Codificación de caracteres: conceptos básicos"

• Lightbot : Code Hour: Aprender a programar jugando

• Componentes del ordenador explicados

Ejercicios: Respuestas

• Analógico / Digital
  • V/F
    • F, F, F, V
• Bases numéricas
  • V/F
    • F, F, V, F, V
  • Problemas
    • 2, 4, 8, 2ⁿ
    • 0x00FF00==65280₁₀==1111 1111 0000 0000₂
    • 0x0A==10₁₀==1010₂
    • 0xFF==255₁₀==1111 1111₂
    • 0xFFFF==65535₁₀==1111 1111 1111 1111₂

• Hardware
  • ​V/F
    • F, F, V, F, F
• Software
  • V/F I
    • F, V, V, F, F
  • V/F II
    • F, F, V
  • Problemas
    • 0x4B, 24₁₀, "$", %24