Información digital - Digital data

Reloj digital . La hora mostrada por los dígitos en la cara en cualquier instante son datos digitales. La hora exacta real son datos analógicos.

Los datos digitales , en la teoría de la información y los sistemas de información , son información representada como una cadena de símbolos discretos, cada uno de los cuales puede tomar uno de los valores de un número finito de algún alfabeto , como letras o dígitos . Un ejemplo es un documento de texto , que consta de una cadena de caracteres alfanuméricos . La forma más común de datos digitales en los sistemas de información modernos son los datos binarios , que están representados por una cadena de dígitos binarios (bits), cada uno de los cuales puede tener uno de dos valores, 0 o 1.

Los datos digitales se pueden contrastar con los datos analógicos , que se representan mediante un valor de un rango continuo de números reales . Los datos analógicos se transmiten mediante una señal analógica , que no solo adquiere valores continuos, sino que puede variar continuamente con el tiempo, una función continua del tiempo con valores reales . Un ejemplo es la variación de la presión del aire en una onda de sonido .

La palabra digital proviene de la misma fuente que las palabras digit y digitus (la palabra latina para dedo ), ya que los dedos se usan a menudo para contar. El matemático George Stibitz de Bell Telephone Laboratories usó la palabra digital en referencia a los rápidos pulsos eléctricos emitidos por un dispositivo diseñado para apuntar y disparar armas antiaéreas en 1942. El término se usa más comúnmente en computación y electrónica , especialmente en el mundo real. la información se convierte a forma numérica binaria como en el audio digital y la fotografía digital .

Símbolo a conversión digital

Dado que los símbolos (por ejemplo, caracteres alfanuméricos ) no son continuos, representar símbolos digitalmente es bastante más simple que la conversión de información continua o analógica a digital. En lugar de muestreo y cuantificación como en la conversión de analógico a digital , se utilizan técnicas como sondeo y codificación .

Un dispositivo de entrada de símbolos generalmente consta de un grupo de interruptores que se sondean a intervalos regulares para ver qué interruptores se activan. Los datos se perderán si, dentro de un único intervalo de sondeo, se presionan dos interruptores, o se presiona, suelta y vuelve a presionar un interruptor. Este sondeo lo puede realizar un procesador especializado en el dispositivo para evitar sobrecargar la CPU principal . Cuando se ingresa un nuevo símbolo, el dispositivo generalmente envía una interrupción , en un formato especializado, para que la CPU pueda leerlo.

Para dispositivos con solo unos pocos interruptores (como los botones de un joystick ), el estado de cada uno se puede codificar como bits (generalmente 0 para liberados y 1 para presionados) en una sola palabra. Esto es útil cuando las combinaciones de pulsaciones de teclas son significativas y, a veces, se utiliza para pasar el estado de las teclas modificadoras en un teclado (como shift y control). Pero no se escala para admitir más claves que la cantidad de bits en un solo byte o palabra.

Los dispositivos con muchos interruptores (como un teclado de computadora ) generalmente colocan estos interruptores en una matriz de exploración, con los interruptores individuales en las intersecciones de las líneas xey. Cuando se presiona un interruptor, conecta las líneas xey correspondientes juntas. El sondeo (a menudo llamado escaneo en este caso) se realiza activando cada línea x en secuencia y detectando qué líneas y tienen una señal , por lo tanto, qué teclas se presionan. Cuando el procesador del teclado detecta que una tecla ha cambiado de estado, envía una señal a la CPU indicando el código de exploración de la tecla y su nuevo estado. Luego, el símbolo se codifica o se convierte en un número según el estado de las teclas modificadoras y la codificación de caracteres deseada .

Se puede utilizar una codificación personalizada para una aplicación específica sin pérdida de datos. Sin embargo, usar una codificación estándar como ASCII es problemático si un símbolo como 'ß' necesita convertirse pero no está en el estándar.

Se estima que en el año 1986 menos del 1% de la capacidad tecnológica mundial para almacenar información era digital y en 2007 ya era del 94%. Se supone que 2002 será el año en que la humanidad pudo almacenar más información en formato digital que en formato analógico (el "comienzo de la era digital ").

Estados

Los datos digitales vienen en estos tres estados: datos en reposo , datos en tránsito y datos en uso . La confidencialidad, integridad y disponibilidad deben gestionarse durante todo el ciclo de vida, desde el "nacimiento" hasta la destrucción de los datos.

Propiedades de la información digital

Toda la información digital posee propiedades comunes que la distinguen de los datos analógicos con respecto a las comunicaciones:

  • Sincronización: dado que la información digital se transmite mediante la secuencia en la que se ordenan los símbolos, todos los esquemas digitales tienen algún método para determinar el comienzo de una secuencia. En los lenguajes humanos escritos o hablados, la sincronización generalmente se proporciona mediante pausas (espacios), mayúsculas y puntuación . Las comunicaciones de la máquina suelen utilizar secuencias de sincronización especiales .
  • Lenguaje: Toda comunicación digital requiere de un lenguaje formal , que en este contexto consiste en toda la información que tanto el remitente como el receptor de la comunicación digital deben poseer, de antemano, para que la comunicación sea exitosa. Los lenguajes son generalmente arbitrarios y especifican el significado que se asignará a secuencias de símbolos particulares, el rango permitido de valores, los métodos que se utilizarán para la sincronización, etc.
  • Errores: las perturbaciones ( ruido ) en las comunicaciones analógicas introducen invariablemente alguna desviación o error, generalmente pequeña, entre la comunicación prevista y la real. Las perturbaciones en la comunicación digital no dan lugar a errores a menos que la perturbación sea tan grande como para que un símbolo se malinterprete como otro símbolo o altere la secuencia de símbolos. Por lo tanto, generalmente es posible tener una comunicación digital completamente libre de errores . Además, se pueden utilizar técnicas como los códigos de verificación para detectar errores y garantizar comunicaciones sin errores mediante redundancia o retransmisión. Los errores en las comunicaciones digitales pueden tomar la forma de errores de sustitución en los que un símbolo se reemplaza por otro símbolo, o errores de inserción / eliminación en los que se inserta o elimina un símbolo adicional incorrecto en un mensaje digital. Los errores no corregidos en las comunicaciones digitales tienen un impacto impredecible y generalmente grande en el contenido de información de la comunicación.
  • Copia : debido a la inevitable presencia de ruido, no es factible realizar muchas copias sucesivas de una comunicación analógica porque cada generación aumenta el ruido. Debido a que las comunicaciones digitales generalmente están libres de errores, las copias de las copias se pueden hacer indefinidamente.
  • Granularidad : la representación digital de un valor analógico continuamente variable generalmente implica una selección del número de símbolos que se asignarán a ese valor. El número de símbolos determina la precisión o resolución del dato resultante. La diferencia entre el valor analógico real y la representación digital se conoce como error de cuantificación . Por ejemplo, si la temperatura real es 23.234456544453 grados, pero si solo se asignan dos dígitos (23) a este parámetro en una representación digital particular, el error de cuantificación es: 0.234456544453. Esta propiedad de la comunicación digital se conoce como granularidad .
  • Comprimible : Según Miller, "los datos digitales sin comprimir son muy grandes y, en su forma sin procesar, en realidad producirían una señal más grande (por lo tanto, sería más difícil de transferir) que los datos analógicos. Sin embargo, los datos digitales se pueden comprimir. La compresión reduce el cantidad de espacio de ancho de banda necesario para enviar información. Los datos se pueden comprimir, enviar y luego descomprimir en el sitio de consumo. Esto hace posible enviar mucha más información y dar como resultado, por ejemplo,señales de televisión digital que ofrecen más espacio en el espectro de ondas de radio. para más canales de televisión ".

Sistemas digitales históricos

Aunque las señales digitales se asocian generalmente con los sistemas digitales electrónicos binarios utilizados en la electrónica y la informática modernas, los sistemas digitales son en realidad antiguos y no tienen por qué ser binarios o electrónicos.

  • El código genético del ADN es una forma natural de almacenamiento de datos digitales.
  • Texto escrito (debido al conjunto de caracteres limitado y al uso de símbolos discretos, el alfabeto en la mayoría de los casos)
  • El ábaco se creó en algún momento entre 1000 a. C. y 500 a. C., más tarde se convirtió en una forma de cálculo de frecuencia. Hoy en día se puede utilizar como una calculadora digital muy avanzada pero básica que usa cuentas en filas para representar números. Las cuentas solo tienen significado en estados discretos hacia arriba y hacia abajo, no en estados analógicos intermedios.
  • Una baliza es quizás la señal digital no electrónica más simple, con solo dos estados (encendido y apagado). En particular, las señales de humo son uno de los ejemplos más antiguos de una señal digital, donde un "portador" analógico (humo) se modula con una manta para generar una señal digital (bocanadas) que transmite información.
  • El código Morse utiliza seis estados digitales: punto, guión, espacio entre caracteres (entre cada punto o guión), espacio corto (entre cada letra), espacio medio (entre palabras) y espacio largo (entre oraciones), para enviar mensajes a través de una variedad de portadores potenciales tales como electricidad o luz, por ejemplo usando un telégrafo eléctrico o una luz intermitente.
  • El Braille utiliza un código de seis bits representado como patrones de puntos.
  • El semáforo de bandera usa varillas o banderas colocadas en posiciones particulares para enviar mensajes al receptor que los observa a cierta distancia.
  • Las banderas de señales marítimas internacionales tienen marcas distintivas que representan letras del alfabeto para permitir que los barcos se envíen mensajes entre sí.
  • Inventado más recientemente, un módem modula una señal "portadora" analógica (como el sonido) para codificar información digital eléctrica binaria, como una serie de pulsos de sonido digitales binarios. Una versión ligeramente anterior, sorprendentemente confiable, del mismo concepto consistía en agrupar una secuencia de información de "señal" digital de audio y "sin señal" (es decir, "sonido" y "silencio") en una cinta magnética para usar con las primeras computadoras domésticas .

Ver también

Referencias

Otras lecturas

  • Tocci, R. 2006. Sistemas digitales: principios y aplicaciones (décima edición). Prentice Hall. ISBN  0-13-172579-3