La sociedad de la información y el conocimiento

Tema 15
El món petit: la societat
de la informació i el
coneixement.
Laura Sureda Cànaves
1er BATX D
08/03/2011
Índex.
1. Els sistemes de representació numèrica.
p. 3-4
1.1 Representació en base 10
1.2 Representació en base 2
1.3 Mètode pràctic
1.4 Canvi de representació d'una base a una altra, diferents de 10
2. Les xarxes de commutació.
p. 5
3. La conversió d'analògic a digital.
p. 6
4. Els mòdems. Les xarxes de commutació de paquets.
p. 6-7
5. Les xarxes d'àrea local.
5.1 Ethernet
p. 7-8
6. L'ordinador.
6.1 El disseny lògic de l'ordinador
6.2 El disseny físic de l'ordinador
p. 9-10
p.2
1. Els sistemes de representació numèrica.
Els ordinadors i la resta de dispositius digitals utilitzen un sistema de numeració
binari. Els circuits que els componen només poden diferenciar dos estats diferents: el
valor 1 (tenen corrent) i el valor 0 (no tenen corrent).
· Un sistema de representació numèrica fixa és aquell en el que la base ens indica de
quant en quant feim agrupaments (desena, unitats, milers...). El més habitual és el de
base 10, en el que s'agrupen de deu en deu.
1.1. Representació en base 10.
Es pot fer la representació en base 10 de qualsevol nombre sencer, i s'escriuen com a
suma de potències de deu.
1.2. Representació en base 2.
Encara que els nombres sencers es poden representar en qualsevol base, n'hi han que
no són gaire utilitzades, però a causa del desenvolupament dels ordinadors en els
darrers anys, els nombres sencers representats en base 2 tenen gran importància avui
en dia.
Per poden passar un nombre de base 10 a base 2 hi han una sèrie de passes per a
seguir:
– S'ha de dividir el nombre representat en base 10 i es divideix entre dos, i si el
resultat és 0, és el primer dígit de la esquerra, en canvi, si el resultat es 1, és el
primer dígit de la dreta.
– Es fa el mateix amb quocient de la divisió anterior per poder trobar el segon
dígit de la base 2.
– S'ha de fer el mateix amb tots els quocients fins a acabar.
1.3. Mètode pràctic.
Per a la pràctica de bases hi ha un mètode o algorisme que serveix per poder
transformar qualsevol nombre decimal a qualsevol base dividint el nombre representat
en base 10 per la base a la que volem passar el nombre, fins que el quocient arribi a 0.
Els residus que hagin sortit successivament de les divisions seran el resultat.
El problema que té la base 2 és que pot arribar a fer nombres molt llargs que no
representen quantitats molt elevades, per aquest motiu s'utilitza més el sistema
hexadecimal, que compta amb setze símbols, així permet comprimir més els nombres
(per aquest motiu és bastant utilitzada en informàtica).
p.3
· El bit: és cada dígit d'un nombre binari i la unitat d'informació mínima utilitzada en
la informàtica. Pot tenir dos estats (0 i 1). Bit és una contracció de dues paraules
angleses: binary digit, que signifiquen xifra binari. Cada agrupació de quatre dígits rep
el nom de nibble o quartet, i dos nibbles representen un byte o octet. Així, podem dir
que un byte és un nombre de vuit bits (es representa amb una B majúscula).
· El byte: és pot definir com una sèrie contigua d'un nombre de bits. El nom de byte ve
de binary term, que significa terme binari. S'utilitza sobretot a informàtica. Els
ordinadors més antics treballaven amb bytes de 6, 7 o 9 bits, però s'ha decidit que
ara funcionin amb bytes de 8, ja que un byte de 8 bits emmagatzemava una gran
quantitat d'informació (28 = 256 valors possibles). També es podria definir el byte
com el mínim conjunt d'informació que utilitzen els ordinadors per treballar. El byte
principalment designa la quantitat de memòria de l'ordinador i dels seus sistemes
d'emmagatzematge.
1.4.Canvi de representació d'una base a una altra diferents de 10.
Si l'objectiu és canviar d'una base a una altra que no sigui desde la base 10 el que s'ha
de fer és passar el nombre a base 10, i tot seguit es passa el valor obtingut en base 10
a la nova base utilitzant el mètode pràctic (1.3.).
p.4
2. Les xarxes de commutació
· El telèfon: el primer telèfon el va crear Antonio Meucci a l'any 1857 a Estats Units
per poder comunicar-se fàcilment des de la seva oficina amb el segon pis, on estava la
seva dona malalta de reuma. El seu nom original era teletròfon, però pels seus
problemes econòmics no el va poder patentar i va ser Alexander Graham Bell que el va
patentar amb el nom de telèfon a l'any 1876. Però a l'any 2002 el congrés dels Estats
Units va reconèixer a Antonio Meucci la paternitat del telèfon, ja que l'havia inventat
abans que Graham i va presentar una descripció de la patent, però, segons els
informes, va donar la documentació detallada al vicepresident del Telègraf, que va
perdre la documentació al laboratori de treball de Graham.
La interconnexió dels primers telèfons va dur a terme la primera xarxa de
telecomunicacions, i la seva connexió consistia en un fil que unia cada telèfon amb tots
els altres (connexió “tots amb tots”), però es va fer inviable perquè cada vegada hi
havien més usuaris. Aquest problema el van solucionar les primeres companyies que
tenien un servei de commutació (consistia en què les operadores connectaven el cable
que unia els dos telèfons que es volien comunicar).
Aquest servei es va anar automatitzant amb el pas del temps gràcies a mecanismes
electromecànics de commutació de circuits (així van aparèixer les primeres centrals
de commutació, també anomenades centraletes).
Cada telèfon comptava amb un número identificatiu que l'abonat marcava girant un
disc central i la centraleta establia connexió amb l'adient.
Aquesta interconnexió va crear una xarxa cada vegada més extensa, i el problema va
ser el nombre de fils que s'havien d'utilitzar (els usuaris havien d'esperar molt de
temps per poder telefonar, la línia estava sempre ocupada o en situació de bloqueig i,
com més temps durava la telefonada, més temps es bloquejava la línia pels altres
usuaris i més cara era la comunicació). Aquest sistema funciona amb un nombre
d'usuaris relativament baix, en canvi, amb un nombre elevat d'usuaris, es va recórrer
al sistema de la multiplexació, que consistia en poder permetre el pas de més d'una
comunicació pel mateix fil. Al principi els enllaços entre les centrals es feien amb
senyals analògics amb canals multiplexats que recorrien grans distàncies. La pèrdua
del senyal es corregia amb amplificadors de senyal, però aquests tenien un problema,
augmentaven els defectes de la transmissió i així augmentaven les interferències en
recepció i el senyal que rebien era d'una qualitat bastant baixa. Actualment, el senyal
enviat es transforma d'analògic a digital.
p. 5
3. La conversió d'analògic a digital.
· Senyals analògics: són aquells que presenten una variació en amb el temps i poden
prendre infinits valors.
· Senyals digitals: prenen un grup finit de valors i perden una part de la informació en
el procés de digitalització, que es basa en dues passes:
– Mostratge: consisteix en obtenir mostres en temps o en espai
d'un senyal analògic. Pren les mostres a intervals irregulars
amb una pèrdua d'informació del senyal.
– Quantificació: consisteix en dividir els valors en intervals
arrodonint-los al més proper (també provoca una pèrdua
d'informació del senyal).
D'aquesta manera podem obtenir un conjunt de dades digitals de la freqüència del so
en hertzs (la unitat de freqüència en el sistema internacional, és diu així en honor al
físic Heinrich Rudolf Hertz qui va fer contribucions importants a la ciència,
representa el nombre de cops que es repeteix un succés per segon).
Tot això és necessari convertir-ho en zeros i uns perquè ho pugui processar un
ordinador (es converteix amb el procés anomenat codificació binària, cada dígit
representa un bit). Per poder fer-ho s'han d'ordenar les freqüències de la més petita
a la més gran i s'assigna el valor 0001 a la més petita, el valor 0010 a la següent i així
fins arribar a la freqüència més alta. Així obtenim una codificació binària del nostre
so.
4. Els mòdems. Les xarxes de commutació de paquets.
Les xarxes de commutació no van evolucionar fins que sorgiren els primers ordinador
comercials i els aparells que adaptaven la informació digital dels ordinadors al senyal
analògic de la xarxa telefònica (mòdems).
· El mòdem: és un aparell electrònic capaç de convertir una senyal digital en una
analògica que pugui ser transmesa per un canal dissenyat per a senyals analògiques. les
seves dues principals funcions són la modulació i demodulació d'un conjunt de dades
(d'aquí ve el seu nom). Els més actuals inclouen funcions addicionals (marcatge
automàtic, mètodes de compressió i correcció de dades, etc).
p. 6
En connectar dos ordinadors amb dos mòdems hi han moments en què no s'utilitza la
connexió i altres moments en què hi han intercanvis continus de dades. Així sorgeix la
necessitat de cobrar per la connexió a l'ús real de la xarxa (bits transmesos) i no per
la seva durada. Per solucionar aquest problema s'han desenvolupat xarxes per a la
transmissió de dades (xarxes de commutació de paquets). Els bits per transmetre
s'empaqueten i s'envien a la central més propera perquè els enviï a la següent fins que
arriba al seu destí. Compten amb mecanismes de control per evitar que les dades es
perdin). Si la xarxa està ocupada, el paquet es col·loca en una cua d'espera fins que
l'enllaç està lliure.
Les centraletes més modernes treballen amb bits i les electromecàniques s'han
substituït per ordinadors.
5. Les xarxes d'àrea local.
La commutació de paquets ha estat utilitzada en les xarxes d'àrea local entre
ordinadors (s'envia cada paquet a tots els ordinadors de la xarxa i només l'accepta
l'ordinador a que va dirigida la informació, els altres l'ignoren). Això rep el nom de
difusió en medi compartit.
A causa de l'universalitzat de les comunicacions, s'han establert uns protocols per
resoldre els problemes d'intercanvi d'informació:
– Qüestions físiques (cables, senyals...).
– Manera d'agrupar els bits dins paquets i de controlar
errors de transmissió.
– Identificació correcta de l'ordinador de destinació del
paquet transmès.
5.1. Ethernet.
En aquest tipus de xarxes cal distingir dos tipus d'elements cablejats entre si:
– Equip terminal de dades: dispositius que generen i reben dades
(impressores). Es considera un equip terminal de dades a qualsevol equip
informàtic receptor o emissor de dades.
– Equip de comunicació de les dades: són els dispositius de xarxa
intermediaris que reben i retransmeten les dades dins de la xarxa
(commutadors).
p. 7
El cablatge és de vuit fils amb un codi de colors i amb un connectar RJ45
Connector RJ45
Els diferents elements d'aquesta xarxa són:
– Targeta de xarxa (NIC): permet que un equip pugui connectar-se a una
xarxa local. S'identifica amb un codi identificatiu únic per a cada un en
tot el món introduït pel fabricant (adreça MAC).
– Repetidor (repeater): retransmet i amplifica la informació entre dos
nodes de la xarxa. La seva funció es pot aplicar a l'amplificació a més
distància de la xarxa wi-fi pròpia.
– Concentrador (hub): és un tipus especial de repetidor que permet
interconnectar més de dos nodes. La seva funció es podria comparar amb
el què fa un lladre pels endolls.
– Pont (bridge): interconnecta dos segments de la xarxa utilitzant una
taula d'adreces MAC.
– Commutador (switch): és com el pont però més sofisticat. Permet la
interconnexió de més de dos segments de la xarxa. Només envia el
paquet a l'equip de comunicació de dades de destinació segons la taula de
MAC (el concentrador l'envia a tots el nodes que estan units menys al que
l'envia).
– Encaminador (router): interconnecta xarxes diferents seguint un
protocol d'encaminament (el més estès és el routing information
protocol).
– Servidor (server): és un ordinador dedicat a tasques concretes de la
xarxa (fer de servidor d'impressores, de correu...).
– Tallafocs (firewall): és un ordinador dedicat només a controlar el trànsit
d'entrada i sortida de la xarxa, autoritzant segons unes regles
programables.
– Ordinador personal (personal computer): és un ordinador destinat a
tasques no específiques dins la xarxa. És qualsevol ordinador amb un
preu, mida, i característiques que el fan útil per a persones individuals.
Està pensat per ser utilitzat per l'usuari, sense intervenció de cap
operador/a.
p. 8
6. L'ordinador.
· L'ordinador: és una màquina electrònica que rep i processa dades per a convertir-les
en informació útil. Els primers es van construir a partir de l'any 1938, pesaven tones
de pes i pràcticament s'usaven per efectuar càlculs matemàtics repetitius. Els
ordinadors es poden programar i es pot canviar el seu propòsit, a més, es capaç de
treballar amb altres màquines, augmentant la seva potència, per això s'han fet
imprescindibles tan aviat.
6.1. El disseny lògic de l'ordinador.
Al que fa referència al nivell lògic, es pot dividir en quatre nivells:
– Nivell d'usuari: només és una màquina que pot utilitzar, així que només
necessita saber com funcionen els dispositius, conèixer els programes i
per a què serveixen i com utilitzar-los.
– Nivell de programació: es refereix al programador, a la persona que ha
creat un determinat programa, amb un determinat llenguatge de
programació d'alt nivell per poden fer que l'ordinador sigui útil.
– Nivell del sistema operatiu: és el conjunt de programes de nivell més baix
que fan possible la seva execució. Funciona com un intermediari entre el
nivell de programació i el nivell físic (windows, ubuntu...).
– Nivell físic: són els circuits que defineixen l'arquitectura de l'ordinador.
Aquest nivell executa els programes quan s'han traduït a un codi de nivell
més baix que la màquina pot entendre.
6.2. El disseny físic de l'ordinador.
El disseny físic es basa en una estructura que consta de tres mòduls:
– Processador (CPU): executa els programes i es pot dividir en dos
blocs:
· Unitat de procés (UP): conjunt de dispositius electrònics que
es necessiten per poder executar els programes.
· Unitat de control (UC): és el circuit que governa la unitat de
procés.
– Memòria: guarda els programes mentre que s'executen.
– Unitat d'entrada/sortida (E/S): és tot allò que permet que
l'ordinador i l'usuari es comuniquin mitjançant dispositius (teclat).
p. 9
Aquests mòduls es comuniquen amb l'ajuda d'un rellotge intern, mitjançant tres
connexions:
– Bus de dades: permet la transferència de dades entre els tres
mòduls i de les instruccions des de la memòria al processador.
– Bus d'adreces: permet que el processador indiqui a la memòria
quina part vol modificar o vol llegir.
– Bus de control: es transmeten els senyals de rellotge que fan
que els mòduls actuïn coordinadament.
p. 10