Abstracción Digital

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Abstracción Digital

Sistemas Númericos

Números Binarios

Los bits representan uno de dos valores, 0 o 1, y se unen para formar números binarios. Cada columna de un número binario tiene el doble de peso de la columna anterior, por lo que los números binarios son base 2.

Números Decimales

Los números decimales se conocen como base 10. La base se indica con un subíndice después del número para evitar confusiones cuando trabajando en más de una base.

La Abstracción Digital

George Boole desarrolló un sistema de lógica que opera sobre variables binarias que ahora se conoce como lógica booleana. Cada una de las variables de Boole podría ser Verdadero o falso. Las computadoras electrónicas comúnmente usan un voltaje positivo para representar '1' y cero voltios para representar '0'.

La belleza de la abstracción digital es que los diseñadores digitales pueden concentrarse en 1 y 0, ignorando si las variables booleanas están representadas físicamente con voltajes específicos, engranajes giratorios o incluso niveles de fluido hidráulico.

El arte de gestionar la complejidad

El enfoque sistemático para gestionar la complejidad es un rasgo característico de los ingenieros TI y a la vez un desafío para entender cómo construir un microprocesador sin tener que sumirse en un pantano de detalles.

Las tres Y´s

Los diseñadores utilizan las tres "y" para gestionar la complejidad: jerarquía, modularidad y regularidad. Estos principios se aplican tanto a sistemas de software como de hardware.

Regularidad

Busca la uniformidad entre los módulos. Módulos comunes se reutilizan muchas veces, reduciendo el número de módulos distintos que debe ser diseñado.

Modularidad

Establece que los módulos tienen funciones bien definidas e interfaces, de modo que se conecten entre sí fácilmente sin imprevistos efectos secundarios.

Jerarquía

Implica dividir un sistema en módulos y luego subdividirlo cada uno de estos módulos hasta que las piezas sean fáciles de entender.

Disciplina

es el acto de restringir intencionalmente sus opciones de diseño para que puede trabajar de forma más productiva a un nivel más alto de abstracción. Utilizando las partes intercambiables es una aplicación familiar de la disciplina

Los circuitos digitales son un subconjunto de los circuitos analógicos. y en cierto sentido debe ser capaz de menos que la clase más amplia de analógicos circuitos. Sin embargo, los circuitos digitales son mucho más sencillos de diseñar.

Por ejemplo, televisores digitales, compactos discos (CD) y teléfonos móviles están reemplazando a sus predecesores analógicos.

Abstracción

Es la técnica fundamental para gestionar la complejidad: "Un sistema puede verse desde diferentes niveles de abstracción"

Niveles de abstracción para un sistema informático electrónico

Física (Electrones)

Dispositivos (Transistores, Diodos)

Circuitos Analógicos (Amplificadores, Filtros)

Entran y salen de forma continua rango de voltajes

Circuitos Digitales (Compuertas AND, NOT)

restringen los voltajes a rangos discretos, que usaremos para indicar 0 y 1

Lógica (Sumadores, Memorias)

Se construyen estructuras más complejas

Micro-arquitectura (Rutas de datos, controladores)

vincula los niveles de abstracción de la lógica y la arquitectura

Arquitectura (Instrucciones, Registros)

Describe una computadora desde la perspectiva del programador

Sistemas Operativos (Dispositivos, Drivers)

Maneja los niveles bajos detalles como acceder a un disco duro o administrar la memoria

Software de aplicación (Programas)

Utiliza estas funciones proporcionadas por el sistema operativo para resolver un problema para el usuario.

El plan de Juego

Los microprocesadores han revolucionado nuestro mundo durante las últimas tres décadas.

Una gran ventaja de los sistemas digitales es que los componentes básicos son bastante simple: solo unos y ceros. No requieren matemáticas sucias o un profundo conocimiento de la física.

Los avances en microprocesadores han hecho que los teléfonos móviles e Internet sean una realidad.

Hoy en día, una computadora portátil tiene mucha más capacidad que una del tamaño de una habitación.

Un automóvil de lujo contiene alrededor de 100 microprocesadores