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Fundamentos de Computación, Representación de Datos y Multimedia

Informática10,02 KB

1. Representación de Datos y Sistemas Numéricos

Unidades de Información

  • Bit: Unidad mínima de información (valores 0 o 1).
  • Nibble: Bloque de 4 bits.
  • Byte: Bloque de 8 bits.
  • Múltiplos: Kb o KB (210 = 1024 bytes), expandiéndose a Mega (M), Giga (G), Tera (T), Peta (P), Exa (E), etc.
  • Equivalencias directas: 3 bits corresponden a 1 dígito octal (3 bin = 1 oct); 4 bits corresponden a 1 dígito hexadecimal (4 bin = 1 hex).

Conversión y Formulación Polinómica

Fórmula polinómica decimal: an · bn + an-1 · bn-1 + … + a0 · b0.

Conversión Decimal a Binario (DEC to BIN): Divisiones sucesivas calculando desde a0 hasta llegar al bit más significativo an cuando el cociente sea 0.

Enteros y Complemento a Dos

  • 8 bits sin signo: Rango de 0 a 255.
  • 8 bits con signo: Rango de -128 a +127 (-0 se interpreta matemáticamente como -128).
  • Complemento a 2: Mecanismo de representación con signo diseñado para que la ALU (Unidad Aritmético Lógica) opere realizando únicamente sumas.

Números Reales en Binario

Representación por resolución fija: n · T, donde T = 1 / 2n.

  • Ejemplo: 0.0112 = 0.37510 (como 0112 = 310 y T = 1 / 23 = 0.125, se multiplica 3 · 0.125 = 0.375).
  • Precisión: 1 bit = 0.5; 2 bits = 0.25, etc.
  • Binario a Decimal fraccionario (BIN to DEC): a-1 · 2-1 + a-2 · 2-2 + … + a-n · 2-n.
  • Decimal a Binario fraccionario (DEC to BIN): Multiplicaciones sucesivas por 2. Por ejemplo, con 0.141:
    • 0.141 · 2 = 0.282 ⇒ a-1 = 0
    • 0.282 · 2 = 0.564 ⇒ a-2 = 0
    • 0.564 · 2 = 1.128 ⇒ a-3 = 1

Coma Flotante y Estándares de Codificación

  • Coma flotante (Notación científica - IEEE 754 / IEEE): Distribución de 32 bits: 1 bit de signo (±), 8 bits de exponente y 23 bits de mantisa (se omite el 1 entero implícito y la base; para representar el 0 se establece exponente = 0 y mantisa = 0).
  • BCD (Binary-Coded Decimal): Empleado en electrónica y telecomunicaciones; codifica cada dígito del 0 al 9 en cuartetos de 4 bits.
  • Codificación de texto:
    • ASCII: 7 bits (128 caracteres, sin letra ñ).
    • ASCII extendido: 8 bits (256 caracteres, estructurado por tablas según el país/región).
    • Unicode: Estándar universal que facilita la interoperabilidad entre múltiples idiomas.

2. Lógica y Desarrollo de Software

Operaciones Lógicas Básicas

  • AND: 0001
  • OR: 0111
  • NOT: 10
  • NAND: 1110
  • NOR: 1000
  • XOR: 0110

Fundamentos de Programación

  • Lenguaje de desarrollo: Conjunto de reglas, símbolos (sintaxis) y significados (semántica).
  • Algoritmo: Secuencia de pasos ordenados para resolver un problema (el analizador léxico valida la sintaxis hasta llegar a código comprensible por la máquina).
  • Código fuente: Instrucciones que resuelven el algoritmo. Se compila para generar código objeto (cercano al código máquina, ejecutado directamente o sobre máquinas virtuales como Java o .NET).

Fases de Construcción

  1. Compilación: Genera el código objeto intermedio.
  2. Enlazado (Linkado): Vinculación de funciones. Puede ser temprano (inmediatamente tras la compilación) o tardío (en tiempo de ejecución para optimizar la sobrecarga de memoria).

Paradigmas de Programación

  • Imperativo / Iterativo: Estructurado mediante órdenes e instrucciones secuenciales (ej. Lenguaje C).
  • Declarativo: Basado en formulación matemática, reglas, lógica e IA (ej. LISP; computacionalmente más pesados/lentos).
  • Orientado a Objetos (POO): Modelo mixto articulado en torno a clases y métodos.

3. Interacción Persona-Ordenador (IPO) y Diseño de Interfaces

Principios de Usabilidad e Interacción

La IPO abarca relaciones sociológicas, desarrollo, ergonomía, percepción, diseño e inteligencia artificial.

  • Usabilidad: Facilidad de aprendizaje y uso. Reduce costes operativos, aumenta consistencia, flexibilidad, integridad, robustez, recuperabilidad y tiempos de respuesta, disminuyendo la complejidad del código.
  • Técnicas de interacción en interfaz: Posicionamiento, selección, introducción de valor, entrada de texto y arrastre (drag-and-drop).

Leyes de Disposición Visual (Gestalt y Maquetación)

  • Similitud: Agrupación por apariencia semejante.
  • Proximidad: Agrupación por cercanía espacial.
  • Cierre: Completitud de figuras en el layout.
  • Continuidad: Guía del orden natural de lectura.
  • Balanceada: Distribución proporcionada de elementos entre ejes.
  • Simetría: Correspondencia formal sobre un eje.
  • Regularidad: Organización estructurada en filas y columnas.
  • Alineación: Ajuste preciso a líneas, ejes o sección áurea.
  • Enrejillado (Grid): Delimitación y ordenación del espacio visual.

Estilos de Sangrado y Formato de Código

  • K&R: Sangrado de estilo Kernighan & Ritchie (llave de apertura en la misma línea).
  • Allman: Estilo con llave en línea independiente (típico de Visual Studio).
  • GNU: Sangrado con llaves desplazadas en posición intermedia.
  • Ofuscado: Código desprovisto de formato para dificultar su lectura deliberadamente.

4. Imagen, Color y Contenido Multimedia

Física de la Luz y Espectro Electromagnético

La luz es radiación periódica definida por su periodo (T = ciclo) y su frecuencia (F = 1/T).

  • Espectro no ionizante: Ondas de radio, microondas, infrarrojos (IR) y espectro visible.
  • Espectro ionizante: Radiación ultravioleta (UVA, UVB, UVC), rayos X, rayos gamma, nuclear y radiación cósmica.

Modelos de Color

  • RGB (Síntesis Aditiva): Utilizado en pantallas. La componente gamma define desde 0 (opaco) hasta los valores más luminosos/transparentes.
  • Colores Primarios Sustractivos (CMY/CMYK): Utilizados en técnicas de impresión.
  • Contraste cromático: Ángulos de 90º en el círculo cromático resaltan elementos; el exceso genera fatiga visual, mientras que tonos excesivamente cercanos resultan difíciles de distinguir.

Formatos Gráficos y Tipografía

  • Mapa de bits: Dependiente de una resolución y profundidad de color concretas. Formatos: BMP, TGA, TIFF, JPG (con pérdida para reducir tamaño), GIF (sin pérdida pero limitado).
  • Gráficos vectoriales: Basados en entidades geométricas escalables: DXF, CDR, AI, PDF, SWF, PS (un archivo PNG representa un mapa de bits contenido en esquemas vectoriales o con canal alfa).
  • Texto y Tipografía:
    • Estructura técnica: Fuentes de mapa de bits (bitmap) vs. vectoriales (TrueType).
    • Clasificación visual: Con serifa (ej. Times New Roman) y sin serifa (ej. Arial).
    • Espaciado: Proporcional frente a monoespaciado (ej. Courier).

Audio Digital

  • Física del sonido: Compuesto por un armónico fundamental acompañado de sobretonos o armónicos secundarios.
  • Teorema de Muestreo (Nyquist): La frecuencia de muestreo mínima debe ser el doble de la frecuencia máxima de la señal. El umbral auditivo humano alcanza los 20 kHz, por lo que el estándar de CD a 44.1 kHz cubre hasta 22 kHz.
  • Cálculo de flujo de datos en CD (1 segundo estéreo): 44.100 muestras × 16 bits = 88 KB por canal × 2 canales = 176 KB/s.
  • Formatos de audio:
    • WAV: Almacenamiento de onda completa y sonido sin compresión.
    • MP3: Compresión psicoacústica que elimina frecuencias difícilmente perceptibles para reducir drásticamente el tamaño.
    • MIDI: Formato equivalente a instrucciones vectoriales que almacena eventos musicales en lugar de audio digitalizado.

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