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1 | | -status: DRAFT |
2 | | -responsable: Nombre del docente |
3 | | -ultima_actualizacion: 2026-01-01 |
| 1 | +status: REVIEW |
| 2 | +responsable: @pilasguru |
| 3 | +ultima_actualizacion: 2026-03-19 |
4 | 4 |
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5 | 5 | # Sistemas de numeración |
6 | 6 |
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| 7 | +## Introducción |
| 8 | + |
| 9 | +Las computadoras trabajan exclusivamente con información digital. |
| 10 | +Sin embargo, para comprender cómo lo hacen, primero es necesario entender cómo se representan los números. |
| 11 | + |
| 12 | +Este capítulo sigue una idea central: |
| 13 | + |
| 14 | +> toda la información en una computadora se representa como números, y esos números se expresan en binario. |
| 15 | +
|
| 16 | +Para llegar a esa conclusión, recorreremos tres pasos: |
| 17 | + |
| 18 | +1. Cómo se representan los números |
| 19 | +2. Cómo se representa la información |
| 20 | +3. Cómo operan las computadoras con esos valores |
| 21 | + |
| 22 | +--- |
| 23 | + |
| 24 | +## 1. Representación de números |
| 25 | + |
| 26 | +### El sistema decimal |
| 27 | + |
| 28 | +El sistema decimal es el que utilizamos habitualmente. |
| 29 | + |
| 30 | +Está basado en diez símbolos: 0 al 9. |
| 31 | + |
| 32 | +Su característica principal es que es **posicional**: el valor de cada dígito depende de su posición dentro del número. |
| 33 | + |
| 34 | +Por ejemplo: |
| 35 | + |
| 36 | +``` |
| 37 | +9240 = 9×10³ + 2×10² + 4×10¹ + 0×10⁰ |
| 38 | +``` |
| 39 | + |
| 40 | +Esto significa que cada dígito “pesa” según una potencia de 10. |
| 41 | + |
| 42 | +Esta idea —el valor posicional— es la base de todos los sistemas de numeración. |
| 43 | + |
| 44 | +--- |
| 45 | + |
| 46 | +### Generalización: sistemas en base B |
| 47 | + |
| 48 | +El sistema decimal no es el único posible. |
| 49 | +Podemos construir sistemas con cualquier base. |
| 50 | + |
| 51 | +Un sistema en base B tiene: |
| 52 | + |
| 53 | +- dígitos desde 0 hasta B-1 |
| 54 | +- posiciones con pesos de potencias de B |
| 55 | + |
| 56 | +En general, cualquier número puede escribirse como: |
| 57 | + |
| 58 | +> suma de (dígito × potencia de la base) |
| 59 | +
|
| 60 | +Esta forma de pensar permite entender todos los sistemas de numeración de manera unificada. |
| 61 | + |
| 62 | +--- |
| 63 | + |
| 64 | +### El sistema binario |
| 65 | + |
| 66 | +El sistema binario es el más importante en computación. |
| 67 | + |
| 68 | +- Base: 2 |
| 69 | +- Dígitos: 0 y 1 |
| 70 | + |
| 71 | +Ejemplo: |
| 72 | + |
| 73 | +``` |
| 74 | +101₂ = 1×2² + 0×2¹ + 1×2⁰ = 5₁₀ |
| 75 | +``` |
| 76 | + |
| 77 | +Aquí no hay nada “mágico”: es exactamente el mismo mecanismo que en decimal, pero con base 2. |
| 78 | + |
| 79 | +La razón por la cual las computadoras utilizan binario es física: |
| 80 | +los circuitos electrónicos pueden representar fácilmente dos estados (por ejemplo, encendido y apagado). |
| 81 | + |
| 82 | +--- |
| 83 | + |
| 84 | +### Conversión entre decimal y binario |
| 85 | + |
| 86 | +Para convertir un número decimal a binario se utiliza un procedimiento mecánico: |
| 87 | + |
| 88 | +- dividir sucesivamente por 2 |
| 89 | +- anotar los restos |
| 90 | +- leerlos de abajo hacia arriba |
| 91 | + |
| 92 | +Ejemplo: |
| 93 | + |
| 94 | +``` |
| 95 | +12 → 1100₂ |
| 96 | +``` |
| 97 | + |
| 98 | +Este método no es un truco: refleja cómo se descompone el número en potencias de 2. |
| 99 | + |
| 100 | +Para fracciones, el proceso es el inverso: |
| 101 | + |
| 102 | +- multiplicar por 2 |
| 103 | +- tomar la parte entera |
| 104 | +- repetir |
| 105 | + |
| 106 | +--- |
| 107 | + |
| 108 | +### Idea clave del bloque |
| 109 | + |
| 110 | +Hasta aquí, lo importante es comprender que: |
| 111 | + |
| 112 | +> los números no dependen del sistema, sino de cómo se representan |
| 113 | +
|
| 114 | +--- |
| 115 | + |
| 116 | +## 2. Representación de información |
| 117 | + |
| 118 | +Hasta ahora hemos trabajado con números. |
| 119 | +Pero las computadoras también manejan texto, símbolos, imágenes y sonidos. |
| 120 | + |
| 121 | +La idea fundamental es: |
| 122 | + |
| 123 | +> toda la información se representa como números |
| 124 | +
|
| 125 | +--- |
| 126 | + |
| 127 | +### El problema del binario |
| 128 | + |
| 129 | +El binario es adecuado para las computadoras, pero poco práctico para las personas: |
| 130 | + |
| 131 | +``` |
| 132 | +110010101011 |
| 133 | +``` |
| 134 | + |
| 135 | +Este tipo de representación es difícil de leer y manipular. |
| 136 | + |
| 137 | +Para simplificarlo, se utiliza el sistema hexadecimal. |
| 138 | + |
| 139 | +--- |
| 140 | + |
| 141 | +### Sistema hexadecimal |
| 142 | + |
| 143 | +El sistema hexadecimal tiene: |
| 144 | + |
| 145 | +- Base: 16 |
| 146 | +- Dígitos: 0–9 y A–F |
| 147 | + |
| 148 | +A = 10, B = 11, ..., F = 15 |
| 149 | + |
| 150 | +Su ventaja principal es su relación directa con el binario: |
| 151 | + |
| 152 | +> 1 dígito hexadecimal representa exactamente 4 bits |
| 153 | +
|
| 154 | +Ejemplo: |
| 155 | + |
| 156 | +``` |
| 157 | +1010₂ = A₁₆ |
| 158 | +1111₂ = F₁₆ |
| 159 | +``` |
| 160 | + |
| 161 | +Esto permite escribir números binarios de forma más compacta y legible. |
| 162 | + |
| 163 | +--- |
| 164 | + |
| 165 | +### Representación de texto: ASCII |
| 166 | + |
| 167 | +Una computadora no “entiende” letras. |
| 168 | +Para representar texto, se utiliza un código que asigna un número a cada carácter. |
| 169 | + |
| 170 | +Uno de los primeros estándares es ASCII. |
| 171 | + |
| 172 | +Ejemplo: |
| 173 | + |
| 174 | +``` |
| 175 | +'A' = 65 |
| 176 | +'d' = 100 |
| 177 | +'@' = 64 |
| 178 | +``` |
| 179 | + |
| 180 | +Estos números luego se representan en binario. |
| 181 | + |
| 182 | +Por lo tanto: |
| 183 | + |
| 184 | +> un texto es, en realidad, una secuencia de números |
| 185 | +
|
| 186 | +--- |
| 187 | + |
| 188 | +### Bits y bytes |
| 189 | + |
| 190 | +La unidad mínima de información es el **bit**: |
| 191 | + |
| 192 | +- puede valer 0 o 1 |
| 193 | + |
| 194 | +Un conjunto de 8 bits forma un **byte**: |
| 195 | + |
| 196 | +``` |
| 197 | +1 byte = 8 bits |
| 198 | +``` |
| 199 | + |
| 200 | +En muchos sistemas, un carácter ocupa un byte. |
| 201 | + |
| 202 | +Por ejemplo: |
| 203 | + |
| 204 | +- "Hola" → 4 caracteres → 4 bytes |
| 205 | + |
| 206 | +--- |
| 207 | + |
| 208 | +### Unidades de almacenamiento |
| 209 | + |
| 210 | +Para medir cantidades mayores de información se utilizan múltiplos del byte: |
| 211 | + |
| 212 | +- 1 KB = 1024 bytes |
| 213 | +- 1 MB = 1024 KB |
| 214 | +- 1 GB = 1024 MB |
| 215 | + |
| 216 | +Estas unidades permiten cuantificar la información que se almacena o transmite. |
| 217 | + |
| 218 | +--- |
| 219 | + |
| 220 | +### Idea clave del bloque |
| 221 | + |
| 222 | +Aquí ocurre un cambio importante: |
| 223 | + |
| 224 | +> las computadoras no manejan “cosas”, sino representaciones numéricas de esas cosas |
| 225 | +
|
| 226 | +--- |
| 227 | + |
| 228 | +## 3. Operaciones en sistema binario |
| 229 | + |
| 230 | +Una vez que la información está representada, la computadora puede operar sobre ella. |
| 231 | + |
| 232 | +--- |
| 233 | + |
| 234 | +### Suma binaria |
| 235 | + |
| 236 | +Las reglas son simples: |
| 237 | + |
| 238 | +- 0 + 0 = 0 |
| 239 | +- 0 + 1 = 1 |
| 240 | +- 1 + 1 = 10 (acarreo) |
| 241 | + |
| 242 | +Ejemplo: |
| 243 | + |
| 244 | +``` |
| 245 | + 1011 |
| 246 | + * 0110 |
| 247 | + --- |
| 248 | + 10001 |
| 249 | +``` |
| 250 | + |
| 251 | +La lógica es la misma que en decimal, pero con base 2. |
| 252 | + |
| 253 | +--- |
| 254 | + |
| 255 | +### Limitaciones: overflow |
| 256 | + |
| 257 | +Las computadoras trabajan con una cantidad fija de bits (por ejemplo, 8, 16 o 32 bits). |
| 258 | + |
| 259 | +Esto implica un límite en los valores que pueden representarse. |
| 260 | + |
| 261 | +Cuando el resultado de una operación supera ese límite ocurre un **desbordamiento (overflow)**. |
| 262 | + |
| 263 | +Ejemplo conceptual: |
| 264 | + |
| 265 | +``` |
| 266 | +1111 + 1 → 0000 |
| 267 | +``` |
| 268 | + |
| 269 | +El resultado “vuelve a cero” porque no hay más espacio para representarlo. |
| 270 | + |
| 271 | +--- |
| 272 | + |
| 273 | +### Representación de números negativos |
| 274 | + |
| 275 | +A diferencia del sistema decimal, en binario no existe un signo “-” natural. |
| 276 | + |
| 277 | +Se necesitan estrategias para representar números negativos. |
| 278 | + |
| 279 | +Existen varios métodos: |
| 280 | + |
| 281 | +- signo-magnitud |
| 282 | +- complemento a 1 |
| 283 | +- complemento a 2 |
| 284 | + |
| 285 | +--- |
| 286 | + |
| 287 | +### Complemento a 2 |
| 288 | + |
| 289 | +El método más utilizado es el complemento a 2. |
| 290 | + |
| 291 | +Para obtener el negativo de un número: |
| 292 | + |
| 293 | +1. invertir los bits |
| 294 | +2. sumar 1 |
| 295 | + |
| 296 | +Ejemplo: |
| 297 | + |
| 298 | +``` |
| 299 | +0001 → 1110 → 1111 |
| 300 | +``` |
| 301 | + |
| 302 | +Este sistema tiene una gran ventaja: |
| 303 | + |
| 304 | +> permite realizar restas utilizando sumas |
| 305 | +
|
| 306 | +--- |
| 307 | + |
| 308 | +### Idea clave del bloque |
| 309 | + |
| 310 | +Las computadoras simplifican las operaciones: |
| 311 | + |
| 312 | +> en el nivel más bajo, todo se reduce a operaciones con bits |
| 313 | +
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| 314 | +--- |
| 315 | + |
| 316 | +## Conclusión |
| 317 | + |
| 318 | +A lo largo de este sección vemos tres ideas fundamentales: |
| 319 | + |
| 320 | +- los números se representan mediante sistemas de base |
| 321 | +- la información se codifica como números |
| 322 | +- las computadoras operan sobre esas representaciones |
| 323 | + |
| 324 | +La idea central que unifica todo es: |
| 325 | + |
| 326 | +> todo en una computadora —números, texto o imágenes— se reduce a bits |
| 327 | +
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| 328 | +Comprender este modelo es esencial para avanzar en el estudio de programación y sistemas. |
| 329 | + |
| 330 | + |
7 | 331 | [🔙 Inicio de la unidad](../readme.md) |
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