Per Andreu Castells i Sergi Martínez

NOTÍCIA: Pas decisiu en la computació quàntica
http://noticiasdelaciencia.com/not/6347/paso_decisivo_en_la_computacion_cuantica/

S’ha descobert un nou sistema per observar l’informació quàntica sense distorisonar-la. Aquesta informació s’emmagatzema en bits quàntics anomenats qubits, que a diferència dels convencionals poden representar simultànimanet 1 i 0, accelerant notablement qualsevol operació que efectua l’ordinador.

ELS SISTEMES DE REPRESENTACIÓ NUMÈRICA
Un sistema de representació numèrica és un mètode que ens permet representar una quantitat de unitats en forma escrita.
El més utilitzat és el de base 10 (el que utilitzem habitualment) i l’utilitzat pels ordinadors és el de base 2.

Representació en base 10
Agrupem les unitats en potències de 10 i comptem els grups que obtenim. D’aquesta manera si tenim 38 unitats es comptarien tres grups de deu i un grup de vuit unitats.

Representació en base 2
Agrupem les unitats en potències de 2 i, com abans, comptem els grups que obtenim. Prenent l’exemple anterior com a referència, en aquest cas contaríem un grup de 32 unitats, un de 4 i un de 2, que ens donaria com a resultat la codificació 100110.

Mètode pràctic
Am aquest mètode es pot traduir qualsevol número decimal en base 10 al sistema de representació que volguéssim. El procediment consisteix en dividir el nombre per la base al què el volem traduir fins a que el quocient sigui 0.

Degut a que la base 2 genera nombres molt llargs, es tradueixen a numeració hexadecimal, composta per setze símbols: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E i F, on les lletres representen agrupaments de 10 (A són 10 unitats, B són 11…). Així, el nombre 38 es representaria com a 26.

Cada dígit d’un nombre binari s’anomena bit. Els bits s’agrupen en grups de quatre, anomenats nibble i, al mateix temps, dos nibbles constitueixen un byte.

LES XARXES DE COMMUTACIÓ
El primer telèfon va ser construit per Antonio Meucci, no tenia prous diners per a patentar-lo, llavors, ho va fer Alexander Graham Bell anys després.
Per a poder conectar els telèfons entre ells, es fa servir un sistema de commutació que abans consistía en una sèrie de treballadores (operadores) que el que fèien era conectar els dos telèfons que estaven a la trucada mitjançant un cable connectat a una central que tenien “al mig” dels dos telèfons. Això, després, es va modernitzar i van aparèixer les primeres centrals de comunicació (centraletes) amb que el procès era electromecànic. A causa d’això van ser connectats més telèfons alhora, cosa que va fer l’expansió de la red de cables amb el nom de multiplexació.

LA CONVERSIÓ D’ANALÒGIC A DIGITAL
Els senyals analògics són els que varien d’una manera contínua amb el temps i prenen infinits valors. Els senyals digitals ténen la mateixa variació que els analògics però van discontinuadament i perden una part d’informació en el procés de digitalització que consisteix en:
1. Mostratge, prenem mostres del senyal analògic en determinats intervals de temps, la qual cosa fa que es perdi el missatge una mica perquè no s’agafarà tot.
2. La quantificació: consisteix a dividir els valors en intervals, en aquest cas en multiples de 10 més proper a cada valor del mostratge. (S’agafa información cada 10 segons i, per tant, això fa que es perdi el missatge a trossos.
La información resultant s’ha de pasar a zeros i uns, el llengüatge de l’ordinador, el llengüatge de la codificació binària, en que cada dígit es un bit.

ELS MÒDEMS. LES XARXES DE COMMUTACIÓ DE PAQUETS
Aquestes xarxes no van evolucionar fins als anys 60 i 70, quan van aparèixer els primers aparells capaços d’adaptar la informació digital a la senyal analògica. Aquests aparells s’anomenen mòdems.
Actualment, per a transmetre dades disposem de xarxes de commutació de paquets. Aquestes xarxes agrupen els bits en paquets que alhora són enviats a la central més propera, que també l’envia a la central més propera successivament fins arribar al destinatari.
Actualment, les centrals s’utilitzen tant per a transmissió de dades com per a transmissió de veu.

LES XARXES D’ÀREA LOCAL
Prenent com a referència les xarxes de commutació, s’han creat les xarxes d’àrea local. En aquestes xarxes el paquet és enviat a tots els ordinadors, però només l’accepta l’ordinador a qui van dirigits els paquets, això s’anomena difusió en medi compartit.
Degut a d’universalització de les comunicacions, s’han establert un conjunt de protocols per a controlar els conflictes originats en:
• La manera en què s’agrupen els paquets.
• Els cables, els connectors, els senyals, etc.
• La identificació correcta de l’ordinador receptor.
Actualment, es segueixen dos protocols, Ethernet per a xarxes locals i el protocol TCP/IP per a l’Internet.

Ethernet
En una xarxa Ethernet hem de distingir entre:
• L’equip terminal de dades, encarregats de generar o rebre dades (ordenadors, per exemple)
• L’equip de comunicació de dades, encarregats de transmetre dades (un mòdem)

Els diferents elements en aquestes xarxes són:
• Targeta de xarxa (NIC): permet connectar un equip a la xarxa local. Conté l’adreça MAC de l’equip.
• Repetidor (repeater): transmet i amplifica l’informació.
• Concentrador (hub): permet interconnectar més de dos equips.
• Pont (bridge): interconnecta dos segments de la xarxa mitjançant una taula d’adreces MAC. Envia el paquet a tots el equips.
• Commutador (switch): Interconnecta més de dos segments d’una xarxa. Només envia el paquet al destinatari.
• Encaminador (router): interconnecta dues xarxes diferents.
• Servidor (server): ordinador encarregat de dur a terme una o més tasques dins la xarxa. Per exemple fer de servidor d’impressores.
• Tallafocs (firewall): controla el trànsit d’entrada i sortida de la xarxa.
• Ordinador personal (PC): ordinador no destinat a tasques. Consta com a estació de treball

L’ORDINADOR
Estem, des de l’any 1971, a la quarta generació d’ordinadors (PC: “Personal Computer”).
S’han convertit tant ràpidament en una dependència nostra perquè es poden programar i canviar el seu propòsit per a utilitzar-los de la manera que vulguem: dissenyar un edifici, portar una comptabilitat, navegar per Internet, etc… A la vegada que poden conectar-se en altres màquines i, així, augmentar la potència.

El disseny lògic de l’ordinador:
Consta de quatre nivells: el d’usuari, el de programació, sistema operatiu i físic.
Aquests quatre nivells están per orientar-se una mica, hi ha que son lògics com el d’usuari que ens diu que aquest l’únic que vol es utilitzar el programari de l’ordinador que necessitarà saber d’abans per a fer-ho.
El de programació, en canvi, ja ens diu que abans de poder utilitzar els programes, hi ha programadors que ténen la feina de programar l’ordinador en el seu llenguatge: codi binari.
A continuació, al sistema operatiu hi ha un conjunt de programes que el que fan es procesar el codi de l’ordinador i la programació de l’usuari pconjuntament amb el nivel físic per a fer funciar tot.
I per últim, el nivel físic és aquell que conté l’arquitectura, els materials i objectes que l’ordinador utilitza per a poder funcionar amb el seu codi binari.

El disseny físic de l’ordinador:
Aquesta estructura básica conté tres mòduls:
1. El procesador (CPU: “central processor unit”), s’encarrega d’executar els programes i s’estructura en:
• La unitat de procés (UP): executa programes.
• La unitat de protocol (UP): governa la unitat de procés.
2. La memòria: desa els programes mentre s’executen.
3. La unitat d’entrada/sortida (E/S): la que mitjançant dispositius perifèrics permet conectar a l’usuari amb l’ordinador (teclat, pantalla, ratolí, altaveus…).
Els mòduls, utilitzen els busos per a comunicar-se:
1. El bus de dades: transferencia de les dades entre els tres mòduls i de les instruccions des de la memòria cap al procesador.
2. El bus d’adreçes: el procesador indica a la memòria (o a la unitat d’E/S) quina part vol llegar (obtenir-ne el valor) o escriure (modificar-ne el valor).
3. El bus de control: es transmeten els senyals de rellotge que possibiliten que els tres mòduls actuïn de manera coordinada.

Així, el funcionament d’un ordinador és:
1. La unitat d’entrada/sortida carrega el programa a la memòria volàtil (la que s’esbrorra en tallar el corrent elèctric) des de la memòria no volàtil (unitat de disc, cinta, etc..).
2. Les instruccions del programa es transmeten d’una en una de la memòria al processador.
3. El processador les examina i activa els circuits apropiats per dur a terme les operacions indicades en cada instrucció.
4. Les dades que resulten de l’execució dels programes es passen del processador a la memòria.
5. La unitat d’entrada/sortida recull les dades de la memòria i les passa als dispositius perifèrics.