Usuari:Sergi/Temari/Tema 1 Representación y comunicación de la Información

De Acacha

Dreceres ràpides: navegació, cerca

Contingut

La informació

En sentit general, la informació és un conjunt organitzat de dades processades que constitueixen un missatge sobre un determinat fenomen. Actualment el processament de la informació, gràcies a la evolució de la informàtica i les noves tecnologies ha esdevingut un dels puntals més importants de la nostra societat fins al punt parlar de Societat de la informació i comparar el canvi que ha experimentat la nostra societat amb la incorporació dels ordinadors i l'expansió de les xarxes de comunicacions a tots els àmbits de la vida. Les TIC (Tecnologies de la Informació i de les Comunicacions) constitueixen avui el mateix factor de transformació que en el seu moment van tenir la impremta o la màquina de vapor durant la Revolució Industrial.

De fet una de les industries actuals més importants és la Indústria de la comunicació de dades i tot lo associat a les TIC és un sector econòmic molt important en l'actualitat.

Recursos:

Estructura d'un sistema elemental d'informació

Imatge:SistemaComunicacions.png

Perquè hi hagi comunicació són necessaris els tres elements següents:

  • Emissor
  • Receptor
  • Missatge: Entre l’emissor i el receptor han d’utilitzar un llenguatge i una forma d'actuar que sigui entès per les dues parts. Al llenguatge se l'anomena codi i a la forma d'actuar en la transmissió d'informació s'anomena protocol.
  • canal de transmissió: de canals hi ha de molts tipus sent un dels més importants l'aire però també sistemes com cables de coure, fibra òptica, canal IDE, canal SATA, buffer de memòria, canal de radiofreqüència, etc...

Canal i soroll

  • Canal: El canal de transmissió es el medi físic a través del qual es transporta la informació i pot ésser per línia (cable de parell trenat, coaxial, fibra óptica) o per medi d’ones terrestres i ones via satèl·lit.
  • soroll: El concepte d'informació és subjectiu i relatiu als coneixements del receptor. Per exemple el soroll dels radiotelescopis no era cap informació fins a meitat del s.XX, que es fa demostrar que eren restes del BIG BANG i aleshores aquests soroll va esdevenir un font d'informació molt important. Aquesta "soroll" mai serà informació per a un mico. Quelcom similar passa quan sentim un idioma que no coneixem

Hi han diferents tipus de soroll:

  • Soroll intrínsec: el seu origen està en el propi sistema de comunicació (introduït pel canal)
  • Soroll extrínsec o interferència: el seu origen està fora del sistema de comunicació

I així mateix hi ha diferents tipus de soroll segons les seves característiques freqüencials. Aquest diferents tipus de soroll són classificats per colors, essent el més conegut el soroll blanc gaussià (l'exemple més clar el podem trobar en un canal de televisió que no esta sintonitzat, el que s'anomena la "neu").

La transmissió de la informació pot ésser simplex quan la comunicació s’efectua en un sentit, semi-duplex quan s’efectua en els dos sentits però no de forma simultània i full-duplex quan hi ha comunicació en els dos sentits de forma simultània.

Recursos:

Alfabet i codi

Terminologia dels codis:

  • Alfabet origen: conjunt de símbols de la font d'informació que s'ha de codificar.
  • Alfabet imatge (paraules codi): conjunt de símbols utilitzats per representar l'alfabet origen.
  • Codi: relació normalitzada entre l'alfabet origen i l'alfabet imatge.

En els següents apartat veurem els codis més utilitzats en informàtica (codi binaris i derivats com l'octal o l'hexadecimal) i codis alfanúmerics (ASCII, unicode)

Informàtica i informació

Consulteu la secció Informàtica i informació del Tema 10.

Introducció a la teoria matemàtica de la informació

Teoria de la informació

Reserva elemental d'un codi

Codis amb caràcters equiprobables

Codis amb caràcters no equiprobables

Entropia

Codificació de la informació

Tota la informació que utilitzen els ordinadors es pot representar mitjançant dos nombres l’1 i el 0 que representen dos estats elèctrics (tensió o no tensió). L’ordinador pot representar símbols numèrics, alfabètics, gràfics ... etc.

Es coneix com a codificació de la informació a la correspondència que hi ha entre els símbols que és capaç de representar l’ordinador i la parella de símbols que utilitzen els ordinadors ( 1 i 0 ) i al procés invers es coneix com descodificació de la informació. La codificació de la informació en alguns casos esta estandarditzada, com es el cas dels codis alfanumèrics ASCII i EBCDIC i les operacions aritmètiques s’utilitzen codis basats en el sistema binari, octal i hexadecimal.


Concepte de codi

Classificació dels codis

Codis de canal

Codis de protecció de la informació

Codis de seguretat (codis criptogràfics)

Sistema binari

El sistema binari o de base dos utilitza només dos símbols, el 0 i l’1, cada un d’ells es diu que és un bit o la unitat més petita d’informació. És un sistema de numeració posicional i el bit de més a l’esquerra es el que es coneix com bit més significatiu i el de la dreta com a bit menys significatiu. La quantitat de nombres que es poden representar en sistema binari és de 2 elevat al nombre de bits que s’utilitzen per la seva representació. En el sistema binari els grups de bits reben els següents noms: quan tenen quatre bits es denominen nibble, vuit bits byte, 16 bits mitja paraula, 32 bits paraula i 64 bits doble paraula. Els múltiples del byte són:

Recursos:

Breu història

El antiguo matemático hindú Pingala presentó la primera descripción que se conoce de un sistema de numeración binario en el siglo tercero antes de nuestra era, lo cual coincidió con su descubrimiento del concepto del número cero.

Una serie completa de 8 trigramas y 64 hexagramas, análogos a 3 bit y números binarios de 6 bit, eran conocidos en la antigua china en el texto clásico del I Ching. Series similares de combinaciones binarias también han sido utilizados en sistemas de adivinación tradicionales africanos como el Ifá, así como en la geomancia medieval occidental.

Un arreglo binario ordenado de los hexagramas del I Ching, representando la secuencia decimal de 0 a 63, y un método para generar el mismo, fue desarrollado por el erudito y filósofo Chino Shao Yong en el siglo XI. Sin embargo, no hay ninguna prueba de que Shao entendió el cómputo binario.

En 1605 Francis Bacon habló de un sistema por el cual las letras del alfabeto podrían reducirse a secuencias de dígitos binarios, la cuales podrían ser codificados como variaciones apenas visibles en la fuente de cualquier texto arbitrario.

El sistema binario moderno fue documentado en su totalidad por Leibniz, en el siglo diecisiete, en su artículo "Explication de l'Arithmétique Binaire". En él se mencionan los símbolos binarios usados por matemáticos chinos. Leibniz usó el 0 y el 1, al igual que el sistema de numeración binario actual.

En 1854, el matemático británico George Boole, publicó un artículo que marcó un antes y un después, detallando un sistema de lógica que terminaría denominándose Álgebra de Boole. Dicho sistema jugaría un papel fundamental en el desarrollo del sistema binario actual, particularmente en el desarrollo de circuitos electrónicos.

En 1937, Claude Shannon realizó su tesis doctoral en el MIT, en la cual implementaba el Álgebra de Boole y aritmética binaria utilizando relés y conmutadores por primera vez en la historia. Titulada Un Análisis Simbólico de Circuitos Conmutadores y Relés, la tesis de Shannon básicamente fundó el diseño práctico de circuitos digitales.

En noviembre de 1937, George Stibitz, trabajando por aquel entonces en los Laboratorios Bell, construyó un ordenador basado en relés - al cual apodó "Modelo K" (porque lo construyó en una cocina, en inglés "kitchen")- que utilizaba la suma binaria para realizar los cálculos.

Unitats de dades binaries

  • 1 Kilobyte = 1 KB = 1024 bytes
  • 1 Megabyte = 1MB = 10242 bytes
  • 1 Gigabyte = 1 GB = 10243 bytes
  • 1 Terabyte = 1 TB = 10244 bytes
  • 1 Petabyte = 1 PB = 10245 bytes

Operacions

Suma:

0 + 0 = 0
0 + 1 = 1
1 + 0 = 1
1 + 1 = 0 (i en portem 1)

Resta

0 – 0 = 0
0 – 1 = 1 ( i en portem 1)
1 – 0 = 1
1 – 1 = 0

Multiplicació

0 * 0 = 0
0 * 1 = 0
1 * 0 = 0
1 * 1 = 1

Transformacions de binari a decimal. Canvis de base

Sistema octal i sistema hexadecimal

El sistema octal utilitza 7 símbols per representar els nombres {0,1.,2,...,7}. L’avantatge d’aquest sistema de numeració esta en la facilitat que es pot passar un nombre octal a binari i de binari a octal. Per passar d’octal a binari només cal representar cada xifra octal amb tres bits en binari i per passar de binari a octal agrupem els bits del nombre binari de tres en tres començant per la dreta i traduint directament cada grup de tres bits a una xifra octal.

Exemple d’octal a binari

47 (8 = 100111

de binari a octal

1101110 (2 = 156 (8

El sistema hexadecimal utilitza 16 simbols per representar els nombres, aquests símbols són { 0, 1, 2, 3, 4, 5, ....,9, A, B, C, D, E, F}. Al igual que en el sistema octal podem passar un nombre hexadecimal a binari i al revés de forma directa. En aquest cas utilitzarem 4 bits per representar en sistema binari les xifres hexadecimals o per passar de binari a hexadecimal també es fan grups de quatre bits començant per la dreta. Exemples:

D'hexadecimal a binari:

3F1(16 = 0011 1111 0001

De binari a hexadecimal:

10110100110 =0101 1010 0110 = 5A6

Codificació alfanumèrica

Avui en dia els més utilitzats són els de vuit bits com EBCDIC o ASCII extés i per poder representar els codis corresponent a diversos idiomes a la vegada s’utilitza el codi UNICODE, de 16 bits, que pot representar fins 65536 símbols.

Codi ASCII

És un codi alfanumèric que permet representar nombres, lletres majúscules i minúscules així com caràcters especials. Utilitza set bits i normalment se n’inclou un altre de paritat. Aquests bits estan repartits en tres bits de zona i quatre de posició. Un exemple de com funciona és el següent : a les lletres de la A a la O els hi corresponen els bits de zona: 100 i de posició els que van del 0000 al 1111. Així, per exemple, l’A seria 100 0001.

Codi EBCDIC o ASCII de 8 bits

És una codificació que utilitza 8 bits per representar xifres, lletres o caràcters especials. Aquests bits es divideixen en dos grups de quatre, els quatre de la dreta són els de posició i els quatre de l’esquerra els bits de zona. Així per exemple el dos primers bits de zona quan estan a u representen lletres majúscules i nombres, els dos bits següents quan estan a 0 representen les lletres de l’A a la I indicant en el bit de posició de quina es tracta, així, per exemple l’A és la 0001.

UNICODE

Codificació en presència de soroll

El soroll i els seus efectes en les transmissions de dades

Adaptació al canal o al medi físic d'emmagatzemament. Codis de línia

Recursos:

Línies de transmissió

Senyal RF

Senyal òptic=

Codi de paper (codi de barres)

Emmagatzemament magnètic (disc dur) o òptic (pits, CD)

NRZ (No Retorn a Zero)

Manchester

4B5B, MLT-3

http://en.wikipedia.org/wiki/Fast_Ethernet

Estratègies per a la protecció de dades mitjançant la codificació

Bits de redundància

Bit de paritat

Distància de Hamming

Comprovació de paritat

Codis cíclics (CRC)

Codis de Hamming

Evolució històrica del processament de la informació

Temes relacionats

Codis de seguretat

Criptografia clàssica

Codis de translació

Codi del Cesar

Codis de transformació de símbols

Funcions criptogràfiques de HASH

Sumes MD5.

Criptografia moderna

Criptografia simètrica

MD5, DES, 3-DES, SHA

Criptogràfica asimètrica

CriptioDiffie-Hellman RSA i DSA

Cicles Formatius, mòduls, crèdits i unitats didàctiques on s'aplica aquest tema

  • Mòdul: Redes de Àrea Local
  • Crèdit: Xarxes d'Àrea Local
  • Cicle Formatiu: Administració de Sistemes Informàtics
  • Especialitat: Professor de Secundària.
Eines de l'usuari