Estructura Logica De La Computadora

Capítulo 3

Estructura lógica de la computadora

1. Se denomina como estructura lógica de la computadora a todos aquellos programas que se requieren para el funcionamiento del sistema de cómputo; desde los programas del BIOS, que permiten configurar la computadora cada vez que se enciende o reinicializa, hasta los sistemas operativos o de control, los controladores de dispositivos, y las aplicaciones de propósito específico como procesadores de texto, manejadores de hojas de cálculo y bases de datos, programas de creación y edición de gráficos, etc.

2. Los números constituyen la base del software, ya que la comunicación más elemental con cualquier computadora se realiza mediante el sistema numérico denominado binario. A partir de los unos y ceros del sistema binario se codifican y decodifican de diversas maneras los números para producir, utilizando el álgebra de Boole y operadores lógicos y matemáticos, las instrucciones que son capaces de entender las computadoras.

3. Sistema de numeración es el conjunto de reglas que permiten representar conceptos matemáticos abstractos mediante una serie bien definida de símbolos denominados números. Los números representan una cierta cantidad de unidades.

4. Los sistemas de numeración pueden dividirse según distintos criterios, por ejemplo si son posicionales o no, y también con respecto al número tomado como base del sistema, es decir, la cantidad de símbolos diferentes que utilizan. Los posicionales son aquellos en que cada dígito adopta un valor diferente conforme a la posición que ocupa. El cambio de valor es tantas veces mayor como lo es el valor de la base del sistema. Los no posicionales son los que para cada dígito asignan un valor intrínseco, como en las numeraciones egipcia o romana. Respecto a la base, existen sistemas fundados en el 2 (binario), el 8 (octal), el 16 (hexadecimal), y otros que ya no se utilizan mucho como los que se basan en el 12 (duodecimal) o en el 60 (sexagesimal).

5. El hombre primitivo tuvo la necesidad de realizar cuentas y algunas operaciones aritméticas utilizando sus dedos, piedras o palos, relacionando estos objetos con cabras, ganado o cualquier otra de sus pertenencias. Esta y otras necesidades de aquellos hombres nómadas que dejaban de serlo para convertirse en sedentarios cazadores, pescadores, agricultores y finalmente comerciantes, los llevaron a desarrollar instrumentos auxiliares para realizar cálculos.

6. El invento más sobresaliente de la antigüedad se da en el Oriente Medio, y es el ábaco, palabra que significa tabla lisa cubierta de arena. Este primer instrumento de cálculo se compone de una tablilla que contiene varias sartas de cuentas, que representan las unidades, decenas, etc., y permite realizar fácilmente, con una velocidad adecuada, operaciones aritméticas sencillas.

7. El uso del ábaco se extendió con el tiempo a otras culturas; los romanos lo utilizaron ampliamente. El ábaco romano consistía en cuentas de piedra caliza o mármol (del latín calx) que se deslizaban sobre ranuras en una superficie plana; a estas pequeñas cuentas se les llamó calculi, plural de calculus, de donde proviene el término cálculo.

8. Entre los sistemas numéricos más destacados de la antigüedad cabe mencionar los de las culturas sumeria, egipcia, hindú, griega, romana y maya. No todos ellos estaban basados en el número 10, como el maya, que tenía como base el número 20. A la cultura griega debemos muchos de los nombres de los números, y a la árabe, la grafía actual de ellos, por lo cual se les llama números arábigos.

9. La civilización egipcia se desarrolló sorprendentemente en el delta del río Nilo hace aproximadamente 4 500 años, época en la cual construyeron las pirámides, obras de ingeniería que requirieron avanzados conocimientos de matemáticas. Los egipcios utilizaron el sistema duodecimal para la medición del tiempo, y el decimal, basado en jeroglíficos, para las cifras del uno al diez, cien, mil, diez mil, cien mil y un millón.

10. Los mayas emplearon un sistema de numeración sobresaliente en muchos aspectos, ya que aparte de emplear la notación posicional descubrieron el cero mucho tiempo antes de que se conociera en Europa. La base de su sistema fue el 20, por lo que necesitaban veinte signos diferentes para expresar las distintas cantidades.

11. Los romanos utilizaron un sistema de numeración basado en siete letras del alfabeto latino: I = uno, V = cinco, X = diez, L = cincuenta, C = cien, D = quinientos y M = mil. El valor de las letras está bien determinado y no depende de su posición, únicamente se deben tomar en cuenta unas cuantas reglas para su correcta escritura.

12. El sistema de numeración más utilizado en la actualidad es el decimal, que se caracteriza por ser básicamente posicional. En los números decimales cada posición puede interpretarse como un subconjunto de diez elementos, y cuando una posición se satura, se desplaza el elemento restante a la siguiente posición de la izquierda.

13. El sistema binario es un sistema numérico de base 2 que utiliza solamente dos símbolos para representar números y se maneja con reglas mucho más sencillas que las del sistema decimal.

14. Tan importante en computación como el sistema binario es el hexadecimal, llamado así porque tiene como base el número 16 y utiliza como símbolos los diez números del sistema decimal (del 0 al 9) y las seis primeras letras del alfabeto latino: A, B, C, D, E y F.

15. El uso de los sistemas de numeración binario y hexadecimal en las computadoras “facilita” la comunicación y el proceso de datos para la computadora, pero indudablemente, complica el proceso de comunicación entre el usuario y la máquina, ya que cualquier persona debería tener la capacidad de entender y manipular enormes cantidades de datos numéricos binarios para poder realizar una pequeña cantidad de cálculos simples.

16. La siguiente tabla muestra los primeros dieciséis números (del 0 al 15) de los sistemas de numeración hexadecimal, binario y decimal.

Tabla Sistema hexadecimal y sus equivalentes en binario y decimal.

hexadecimal Binario Decimal

0 0000 0

1 0001 1

2 0010 2

3 0011 3

4 0100 4

5 0101 5

6 0110 6

7 0111 7

8 1000 8

9 1001 9

A 1010 10

...