IGCSE Ciencias de la Computación

Un ordenador solo puede funcionar con dos estados: encendido y apagado. Se escriben como 1 y 0. Un sistema que utiliza solo dos dígitos se llama binario (base 2).

Cada tipo de dato —números, texto, sonido e imágenes— debe convertirse a binario antes de que un ordenador pueda usarlo. El ordenador procesa este binario utilizando puertas lógicas, y lo almacena en registros (pequeños y rápidos depósitos dentro del procesador).

Un sistema numérico es una forma de escribir números usando un conjunto fijo de dígitos. Necesitas conocer tres de ellos.

• decimal es el sistema de conteo normal (también llamado decimal).
• binario usa solo 0 y 1.
• hexadecimal usa dieciséis dígitos: 0–9, luego A, B, C, D, E, F equivalen a 10, 11, 12, 13, 14, 15.

La base te dice cuántos dígitos diferentes usa un sistema.

Valor posicional

Cada columna de un número tiene un valor posicional. En binario, los valores se duplican de derecha a izquierda. Para un número de 8 bits son:

128  64  32  16  8  4  2  1

Un bit es un único 0 o 1. Ocho bits forman un byte. Cuatro bits (la mitad de un byte) son un nibble.

Conversión entre sistemas numéricos

Decimal → binario. Escribe los valores posicionales. Coloca un 1 debajo de cada valor que necesites para que sumen tu número; coloca 0 debajo del resto.

Ejemplo: cambia el decimal 150 a binario. $150 = 128 + 16 + 4 + 2$.

128 64 32 16 8 4 2 1
  1  0  0  1 0 1 1 0

Entonces $150$ = 10010110.

Binario → decimal. Suma los valores posicionales donde hay un 1. 10010110 $= 128 + 16 + 4 + 2 = 150$.

Hexadecimal → binario. Cambia cada dígito hexadecimal por su propio grupo de 4 bits (un nibble).

Ejemplo: hex F08. $F = 1111$, $0 = 0000$, $8 = 1000$, así que F08 = 1111 0000 1000.

Binario → hexadecimal. Agrupa los bits en nibbles de 4, comenzando desde la derecha. Convierte cada nibble a un dígito hexadecimal.

Decimal → hexadecimal. La forma fácil es cambiar primero a binario, luego binario a hex.

Esta tabla ayuda con las letras hex:

Las preguntas de Cambridge usan números binarios de hasta 16 bits de largo.

Ejercicio resuelto. Convierte el decimal 100 a binario de 8 bits, luego a hexadecimal.

$100 = 64 + 32 + 4$, así que el binario es 01100100. Al dividirlo en nibbles, 0110 0100 $= 6$ y $4$, así que el hexadecimal es 64.

Por qué se usa hexadecimal

El hex es más corto que el binario y más fácil de leer y escribir para las personas. Un dígito hex reemplaza a 4 dígitos binarios, así que cometes menos errores. El valor no cambia —el hex es simplemente una forma más corta de mostrar el mismo binario.

Los científicos de la computación usan hex para:

• Direcciones MAC y direcciones IPv6
• Códigos de color en HTML (por ejemplo #FF0000 es rojo)
• direcciones de memoria y códigos de error
• Mostrar el contenido de la memoria (un "volcado de memoria")

Puedes sumar dos números binarios de 8 bits, columna por columna desde la derecha, igual que en decimal. Las reglas para una columna son:

Cuando también entra un acarreo, $1 + 1 + 1 = 1$ con un acarreo de 1.

Ejemplo: suma 01110110 (118) y 00110000 (48).

  0 1 1 1 0 1 1 0    (118)
+ 0 0 1 1 0 0 0 0    (48)
-------------------
  1 0 1 0 0 1 1 0    (166)

Desbordamiento

Un registro de 8 bits solo puede contener valores decimales de 0 a 255. Si una suma da un resultado superior a 255, la respuesta necesita un 9º bit. El registro no puede guardar este bit extra, así que se pierde. Esto se llama desbordamiento (un error de desbordamiento). Ocurre cuando un valor sale fuera del límite que el registro puede almacenar.

Ejemplo: 11001000 (200) $+$ 01001000 (72) $= 272$. En binario eso es 1 00010000, que necesita 9 bits. El 1 inicial no cabrá en 8 bits, así que la respuesta almacenada es incorrecta.

Un corrimiento binario lógico mueve todos los bits a la izquierda o a la derecha un cierto número de posiciones.

• Los bits que se mueven fuera del extremo del registro se pierden.
• Se añaden ceros en el extremo vacío.

Un corrimiento a la izquierda multiplica el número por 2 por cada posición movida. Un corrimiento a la derecha lo divide por 2 por cada posición; los bits más a la derecha (los bits menos significativos) se pierden.

Ejemplo: corrimiento a la izquierda de 00110101 (53) en 2 posiciones.

start:         0 0 1 1 0 1 0 1
left shift 2:  1 1 0 1 0 1 0 0

El resultado es 11010100 (212), que es $53 \times 4$. Los dos bits más a la izquierda se perdieron y dos ceros entraron por la derecha. Si se empuja un 1 fuera del extremo, esa información se pierde para siempre.

Hasta ahora los números eran positivos. El complemento a dos permite que un registro de 8 bits contenga también números negativos.

En complemento a dos, el bit más a la izquierda (el bit más significativo, o MSB) tiene un valor posicional negativo:

-128  64  32  16  8  4  2  1

• Si el MSB es 0, el número es positivo.
• Si el MSB es 1, el número es negativo.

Para hacer un número positivo negativo: escribe el binario positivo, invierte cada bit (0↔1), luego añade 1.

Ejemplo: haz $-40$.

• $+40$ = 00101000
• invierte los bits = 11010111
• añade 1 = 11011000

Entonces $-40$ = 11011000. Verifica sumando los valores posicionales: $-128 + 64 + 16 + 8 = -40$.

Para leer un número en complemento a dos negativo, simplemente suma los valores posicionales (el MSB cuenta como $-128$). El rango de un número en complemento a dos de 8 bits es $-128$ a $+127$.

Los ordenadores almacenan el texto asignando un número a cada carácter, luego almacenando ese número en binario. El conjunto de caracteres que un ordenador puede usar, junto con sus números, es un conjunto de caracteres.

• ASCII usa 7 bits por carácter, así que tiene 128 caracteres diferentes. Esto es suficiente para letras inglesas, dígitos y símbolos comunes.
• Unicode usa más bits por carácter. Puede representar muchos más caracteres —muchos idiomas, además de símbolos y emojis.

Como Unicode tiene más caracteres, necesita más bits por carácter que ASCII, así que el mismo texto ocupa más almacenamiento.

Una onda sonora es suave y siempre changing. Para almacenarla, el ordenador mide la altura de la onda en momentos regulares. Esto se llama muestreo, y cada medición es una muestra.

• frecuencia de muestreo es el número de muestras tomadas cada segundo (medido en Hz).
• resolución de muestreo es el número de bits usados para cada muestra. La altura de la onda en un punto de muestra es su amplitud.

Una frecuencia de muestreo más alta y una resolución de muestreo más alta dan una grabación más precisa, pero un archivo más grande.

Una imagen de ordenador está hecha de una cuadrícula de puntos pequeños llamados píxeles.

• resolución es el número de píxeles en la imagen (por ejemplo $1920 \times 1080$).
• profundidad de color es el número de bits usados para almacenar el color de cada píxel.

Una resolución más alta y una profundidad de color más alta dan una imagen de mejor calidad, pero un archivo más grande.

El almacenamiento de datos se mide en las unidades siguientes. Un nibble son 4 bits y un byte son 8 bits; desde el kibibyte hacia arriba, cada unidad es 1024 veces la anterior (porque $1024 = 2^{10}$, lo cual encaja con el binario).

Tamaño de archivo de imagen (en bits) $=$ resolución $\times$ profundidad de color $=$ ancho $\times$ alto $\times$ profundidad de color.

Ejemplo: una imagen es de $1024 \times 1024$ píxeles con una profundidad de color de 2 bytes ($= 16$ bits).

• bits $= 1024 \times 1024 \times 16 = 16\,777\,216$ bits
• bytes $= \div 8 = 2\,097\,152$ bytes
• KiB $= \div 1024 = 2048$ KiB
• MiB $= \div 1024 = 2$ MiB

Tamaño de archivo de sonido (en bits) $=$ frecuencia de muestreo $\times$ resolución de muestreo $\times$ longitud en segundos.

Siempre divide por 1024 (no por 1000) para cambiar a KiB, MiB, etc. Da tu respuesta en la unidad que pida la pregunta.

Ejercicio resuelto. Un sonido se graba durante 30 segundos a una frecuencia de muestreo de 8,000 Hz con una resolución de muestreo de 16 bits. Encuentra el tamaño del archivo en kibibytes (KiB).

• bits $= 8\,000 \times 16 \times 30 = 3\,840\,000$ bits
• bytes $= 3\,840\,000 \div 8 = 480\,000$ bytes
• KiB $= 480\,000 \div 1024 \approx 469$ KiB

La compresión hace que un archivo sea más pequeño. Un archivo más pequeño:

• usa menos espacio de almacenamiento,
• necesita menos ancho de banda (la cantidad de datos que una conexión puede transportar),
• tarda menos tiempo en enviarse (un tiempo de transmisión más corto).

Hay dos tipos.

Compresión sin pérdida

La compresión sin pérdida hace que el archivo sea más pequeño con ninguna pérdida permanente de datos. El archivo original se puede reconstruir exactamente.

Un método es el codificación por recurrencia (RLE). Reemplaza una secuencia de valores repetidos con una copia del valor y un conteo de cuántas veces se repite. Por ejemplo WWWWWWWW (8 blancos) se almacena como "8 W". Esto funciona bien cuando los datos tienen muchas repeticiones.

Compresión con pérdida

La compresión con pérdida hace que el archivo sea mucho más pequeño al eliminar permanentemente algunos datos. Los datos eliminados no se pueden recuperar. Por ejemplo:

• reducir la resolución o la profundidad de color de una imagen,
• reducir la frecuencia de muestreo o la resolución de muestreo de un sonido.

Usa compresión sin pérdida cuando debas mantener cada detalle (archivos de texto y programas). Usa compresión con pérdida para fotos, música y video, donde una pequeña pérdida de calidad vale un archivo mucho más pequeño.

• Convierte decimal → binario restando los valores posicionales (128, 64, 32…); binario → decimal sumando los valores posicionales que contienen un 1.
• Para convertir a hex, agrupa el binario en nibbles de 4 bits desde la derecha; cada nibble es exactamente un dígito hex.
• El desbordamiento ocurre cuando un resultado necesita más bits de los que tiene el registro (un registro de 8 bits solo guarda 0–255), así que el bit extra se pierde.
• Tamaño de archivo en bits: para una imagen, ancho × alto × profundidad de color; para sonido, frecuencia de muestreo × resolución × segundos. Divide por 8 para bytes, luego por 1024 para cada unidad mayor.
• La compresión sin pérdida conserva cada bit (texto; codificación por recurrencia); la compresión con pérdida elimina datos permanentemente (fotos, música) para un archivo mucho más pequeño.

Transmisión de datos 数据传输 means moving data from one place to another — for example from your computer to a website, or from a phone to a printer.

Los datos a menudo viajan por un cable. Dos comunes se muestran a continuación.

Antes de ser enviado, los datos se dividen en piezas pequeñas y de tamaño igual llamadas paquetes 数据包. Cada paquete viaja por separado y se vuelven a ensamblar en el otro extremo.

Using packets has benefits:

• si se pierde o daña un paquete, solo ese paquete se envía de nuevo, no todo el archivo;
• los paquetes pueden tomar rutas diferentes, por lo que se puede evitar una ruta congestionada o rota;
• muchos usuarios pueden compartir la misma conexión al mismo tiempo.

Every packet has three parts.

El packet header holds:

• la dirección IP del remitente 地址 (de dónde proviene el paquete),
• la dirección IP del receptor (a dónde va),
• el número de paquete (para que los paquetes puedan ser ordenados correctamente).

Conmutación de paquetes 数据包交换 es la forma en que se envían los paquetes a través de una red.

• Dispositivos especiales llamados routers 路由器 leen la cabecera de cada paquete y eligen la mejor ruta para él.
• Cada paquete puede tomar su propia ruta, por lo que los paquetes pueden viajar por caminos diferentes.
• Packets may arrive out of order.
• Cuando el último paquete ha llegado, los paquetes se reordenan utilizando sus números de paquete.

Serial y paralelo

Serial envía un bit tras otro a lo largo de un único cable. Paralelo envía varios bits al mismo tiempo a lo largo de varios cables, por lo que es más rápido en distancias cortas.

Simplex, semidúplex y dúplex completo

These describe the direction data can travel.

Elección de un método

La elección depende de la distancia, la velocidad necesaria, el costo y si los datos deben viajar en ambas direcciones al mismo tiempo.

El bus serie universal (USB) es una interfaz común (un punto de conexión) para conectar dispositivos a un ordenador.

Benefits:

• el mismo conector es utilizado por muchos dispositivos (un único estándar);
• el dispositivo se detecta automáticamente y se carga el controlador correcto;
• transporta energía, por lo que puede cargar o alimentar un dispositivo;
• el conector solo encaja en una dirección, por lo que es difícil enchufarlo incorrectamente.

Drawbacks:

• el cable tiene una longitud limitada (unos pocos metros);
• older USB versions are slower than newer ones;
• las velocidades de transferencia pueden ser inferiores a las de otros tipos de conexión.

Mientras viajan los datos, la interferencia puede alterarlos. Pueden ocurrir tres errores:

• data loss — some bits do not arrive;
• data gain — extra bits are added;
• data change — some bits are flipped.

Por lo tanto, el receptor verifica si los datos llegaron correctamente.

Verificación de paridad

Una comprobación de paridad añade un bit extra, el bit de paridad, a cada byte. Existen dos tipos:

• paridad par — el número total de 1s en el byte (incluyendo el bit de paridad) debe ser par;
• paridad impar — el número total de 1s debe ser impar.

Ejemplo (paridad par): los datos 1011001 tienen cuatro 1s, que ya es par, por lo que el bit de paridad es 0:

parity bit + data
    0        1011001

Para detectar un error: el receptor cuenta los 1s. Si se acordó paridad par, pero llega un byte con un número impar de 1s, ha ocurrido un error durante la transmisión.

Una comprobación de paridad no puede encontrar todos los errores. Si dos bits cambian, el conteo podría seguir pareciendo correcto.

Ejemplo resuelto. Un bit de paridad indica que se produjo un error, pero no dónde. Un bloque de paridad 奇偶校验块 puede localizar el bit exacto. Se envían varios bytes juntos, cada uno con un bit de paridad de fila, y un byte de paridad 奇偶校验字节 adicional en la parte inferior contiene un bit de paridad para cada columna. A continuación se utiliza paridad par y se invirtió un bit durante la transmisión. Encuéntralo.

          b1 b2 b3 b4 b5 | parity
 byte 1    1  0  1  1  0 |   1
 byte 2    0  1  1  0  1 |   1
 byte 3    1  1  1  1  0 |   1    <- row: odd number of 1s
 byte 4    0  0  1  1  0 |   0
 ------------------------------
 parity    0  0  1  1  1 |   1
                 ^ column b3: odd number of 1s

La fila byte 3 rompe la paridad par, y la columna b3 rompe la paridad par. El bit invertido está donde se cruzan: byte 3, bit b3. Cambiarlo de nuevo de 1 a 0 repara los datos. Un único bit de paridad solo indica que ocurrió un error; un bloque de paridad indica exactamente dónde, por lo que el receptor incluso puede repararlo.

Suma de verificación

Una suma de verificación es un valor calculado a partir de todos los datos antes del envío. El receptor vuelve a calcular la suma de verificación a partir de los datos recibidos. Si los dos valores no coinciden, ha ocurrido un error y se reenvían los datos.

Verificación por eco

En una comprobación por eco, el receptor envía los datos de vuelta al remitente. El remitente los compara con los originales. Si difieren, ocurrió un error. (Esto requiere que los datos se envíen dos veces, por lo que es lento.)

Petición automática de retransmisión (ARQ)

Automatic Repeat reQuest 自动重传请求 (ARQ) uses messages called acknowledgements 确认.

• El receptor envía un acuse de recibo positivo si un paquete llegó correctamente, o un acuse de recibo negativo si no lo hizo.
• El remitente inicia un temporizador de tiempo de espera. Si no llega una confirmación positiva a tiempo, el remitente vuelve a enviar el paquete.

Dígito de control

Un dígito de control es un dígito extra colocado al final de un número, calculado a partir de los demás dígitos. Se utiliza para detectar errores cuando un número se introduce manualmente.

Cuando se introduce el número, se vuelve a calcular el dígito de control y se compara. Puede detectar:

• an incorrect digit entered,
• un error de transposición (dos dígitos intercambiados, p. ej., 21 escrito como 12),
• un dígito omitido o un dígito extra añadido,
• un error fonético (un dígito que suena similar, p. ej., 13 y 30).

Los dígitos de control se utilizan en códigos de barras e ISBNs (números de libro).

Por qué necesitamos cifrado

La cifrado enmaraña los datos para que no puedan entenderse si son interceptados por la persona equivocada. Los datos legibles se denominan texto claro; después del cifrado se convierten en texto cifrado.

El cifrado no evita que los datos sean interceptados. Solo evita que los datos sean comprendidos.

Cifrado simétrico

El cifrado simétrico utiliza una única clave para cifrar y descifrar los datos. El remitente y el receptor deben compartir esta misma clave secreta. El riesgo es que la clave en sí pueda ser robada durante el intercambio.

Cifrado asimétrico

Cifrado asimétrico 非对称加密 uses two different keys:

• una clave pública que cualquiera puede tener, utilizada para cifrar;
• una clave privada que se mantiene en secreto, utilizada para descifrar.

Los datos cifrados con la clave pública solo pueden descifrarse con la clave privada correspondiente, por lo que la clave nunca tiene que compartirse. Esto es más seguro que compartir una única clave secreta.

• Los datos se envían en paquetes (una cabecera con las direcciones y el número de paquete, una carga útil y un trailer). Los paquetes pueden tomar rutas diferentes y llegar fuera de orden, luego se reordenan según sus números de paquete.
• Relacionar los tipos de transmisión: serie (un bit a la vez, bueno para largas distancias) frente a paralelo (varios bits a la vez, cortas distancias); simplex / semidúplex / dúplex completo describen la dirección.
• Un único bit de paridad solo indica que ocurrió un error; un bloque de paridad localiza el bit exacto incorrecto: la fila y la columna que fallan ambas.
• Aprende los métodos de detección de errores y qué hace cada uno: comprobación de paridad, suma de verificación, comprobación por eco, ARQ y dígito de control (para números introducidos manualmente).
• El cifrado simétrico utiliza una única clave compartida; el asimétrico utiliza una clave pública para cifrar y una privada para descifrar, por lo que nunca se comparte una clave secreta.

La unidad central de procesamiento 中央处理器 (CPU) es la parte del ordenador que procesa datos y ejecuta instrucciones 指令. Ejecuta programas repitiendo un ciclo, millones de veces por segundo.

Partes de la CPU

Las partes están unidas por buses 总线 — conjuntos de cables que transportan información:

• el bus de direcciones 地址总线 transporta direcciones de memoria (en una sola dirección);
• el bus de datos 数据总线 transporta datos e instrucciones (en ambas direcciones);
• el bus de control 控制总线 transporta señales de control.

Registros especiales

Estos registros se utilizan durante el ciclo de búsqueda-ejecución.

El ciclo de búsqueda-ejecución

El ciclo de búsqueda-ejecución 取指执行周期 tiene tres etapas, que se repiten una y otra vez:

1. Búsqueda — la instrucción se copia desde la memoria 内存 hacia la CPU (usando el PC, MAR y MDR). A continuación, el PC aumenta en 1.
2. Decodificación — la unidad de control determina lo que significa la instrucción.
3. Ejecución — se lleva a cabo la instrucción (la ALU puede realizar un cálculo, con el resultado yéndose al acumulador).

Memoria caché

La cache 高速缓存 es una pequeña cantidad de memoria muy rápida dentro o cerca de la CPU. Almacena datos e instrucciones que la CPU utiliza frecuentemente. La CPU puede leer de la caché mucho más rápido que de la memoria principal, por lo que el ordenador funciona más rápido.

Factores que afectan al rendimiento de la CPU

Ejemplo resuelto. Dos ordenadores son idénticos excepto que A tiene una CPU mononúcleo de 3.0 GHz con 2 MB de caché, y B tiene una CPU de cuatro núcleos de 2.4 GHz con 8 MB de caché. ¿Cuál es mejor para la edición de vídeo y por qué? La edición de vídeo se divide en muchas tareas que pueden ejecutarse simultáneamente, por lo que los cuatro núcleos de B pueden procesar varios flujos en paralelo mientras que A solo puede trabajar en uno a la vez. Además, la caché más grande de B mantiene los datos de uso frecuente más cerca de la CPU, por lo que necesita buscar en la RAM con menor frecuencia. B es la mejor opción, aunque A tenga una velocidad de reloj mayor. Nunca respondas basándote únicamente en la velocidad de reloj: pondera núcleos, caché y velocidad de reloj juntos, y vincula cada uno a la tarea que se está realizando.

Sistemas embebidos

Un sistema embebido 嵌入式系统 es una computadora pequeña construida dentro de un dispositivo más grande para realizar una tarea fija. Está dedicado a esa tarea, suele ser pequeño y de bajo costo, y no tiene sistema operativo general. Ejemplos: una lavadora, un microondas, un decodificador.

Un dispositivo de entrada envía datos hacia adentro del ordenador.

Una pantalla táctil puede funcionar de tres formas:

• resistiva 电阻式 — dos capas se presionan juntas donde tocas;
• capacitiva 电容式 — detecta la carga eléctrica diminuta de tu dedo;
• infrarroja 红外线 — tu dedo interrumpe una rejilla de haces de luz.

Un dispositivo de salida envía datos hacia afuera del ordenador hacia el usuario.

El almacenamiento primario 主存储器 es la memoria que la CPU puede usar directamente. Hay dos tipos.

Ambos son necesarios: la ROM le dice al ordenador cómo arrancar, y luego la RAM guarda los programas que ejecutas.

El almacenamiento secundario 辅助存储器 mantiene los datos permanentemente, incluso cuando la energía está apagada. Es no volátil y se usa para almacenamiento a largo plazo. Hay tres tipos.

Cuando la RAM se llena, el ordenador puede usar parte del almacenamiento secundario como RAM extra ficticia. Esto se llama memoria virtual 虚拟内存.

Los datos que no se necesitan en este momento se mueven fuera de la RAM hacia el disco, lo que libera espacio en la RAM para otros programas. Esto permite ejecutar más programas de los que la RAM sola podría contener. Es más lento, porque el almacenamiento secundario es mucho más lento que la RAM.

El almacenamiento en la nube 云存储 guarda tus datos en servidores físicos remotos, accesibles a través de internet, en lugar de en tu propio dispositivo.

• Ventajas: acceso desde cualquier lugar y cualquier dispositivo; no hay necesidad de comprar ni mantener hardware de almacenamiento local; fácil compartir archivos y realizar copias de seguridad automáticamente.
• Desventajas: requiere una conexión a internet funcional; coste de suscripción continuo; la seguridad y la privacidad dependen del proveedor; dependes de que ese proveedor permanezca disponible y en operación.

Tarjeta de interfaz de red (NIC)

Una tarjeta de interfaz de red 网络接口卡 (NIC) es el hardware que permite a un dispositivo unirse a una red y enviar y recibir datos. Cada NIC tiene una dirección MAC incorporada.

Dirección MAC e IP

• Una dirección MAC (media access control 介质访问 control address) es un número que identifica un dispositivo físico. Lo establece el fabricante y normalmente no cambia. Se escribe en hexadecimal.
• Una dirección IP (internet protocol 网际协议 address) es un número que identifica un dispositivo en una red. La asigna la red y puede cambiar.

Por lo tanto, una dirección MAC permanece con el dispositivo, mientras que una dirección IP depende de la red que esté utilizando el dispositivo.

Existen dos versiones de dirección IP. IPv4 es de 32 bits, escrito como cuatro números decimales 0–255 (por ejemplo 192.168.0.1); el más reciente IPv6 es de 128 bits, escrito como ocho grupos de hexadecimales separados por dos puntos, permitiendo una cantidad enorme de direcciones. Una dirección también puede ser estática 静态 (fija, establecida manualmente y que nunca cambia) o dinámica 动态 (asignada por el router/red cada vez que el dispositivo se conecta, por lo que puede cambiar).

Enrutador (Router)

Un enrutador 路由器 conecta diferentes redes entre sí — por ejemplo, tu red doméstica con internet. Lee la dirección IP de cada paquete y lo reenvía hacia la red correcta.

• Aprende el ciclo de búsqueda-decodificación-ejecución y los registros especiales: el contador de programa guarda la dirección de la siguiente instrucción, el MAR/MDR transportan la dirección/datos, y el acumulador guarda el resultado de la ALU.
• El rendimiento de la CPU mejora con más núcleos, una caché más grande y una velocidad de reloj mayor.
• La RAM es volátil (pierde sus datos sin energía) y guarda programas en uso; la ROM es no volátil y de solo lectura (las instrucciones de arranque).
• Asocia los tipos de almacenamiento secundario: magnético (HDD, cinta), óptico (CD/DVD, leído por láser), estado sólido (SSD, USB, flash — sin piezas móviles).
• Una dirección MAC identifica el dispositivo físico y no cambia normalmente; una dirección IP es asignada por la red y puede cambiar.

Un sistema informático está formado por dos partes que trabajan juntas.

• Hardware 硬件 es la parte física 物理的 del ordenador — las partes que se pueden tocar. Ejemplos: la CPU, la memoria, el teclado, la pantalla y el disco duro.
• Software 软件 es el conjunto de programas 程序 que controlan el ordenador y dicen al hardware qué hacer.

El hardware no puede hacer nada útil por sí solo. El software necesita hardware para ejecutarse. Ambos son necesarios.

El software se divide en dos tipos.

Software de sistema

El software de sistema 系统 software controla el propio ordenador y proporciona una base sobre la cual ejecutar otros programas. Ejemplos:

• sistema operativo 操作系统 (ver más abajo);
• compilador 编译器 y enlazador 链接器 (herramientas que convierten los programas en un formato que el ordenador puede ejecutar);
• controlador de dispositivo 设备驱动程序 — software que permite al sistema operativo controlar un componente de hardware;
• software de utilidad 实用程序 — herramientas pequeñas que cuidan del ordenador (por ejemplo, antivirus, copias de seguridad, limpieza de discos).

Debajo del sistema operativo se encuentra el firmware 固件 — software almacenado permanentemente en ROM o flash que se ejecuta en el momento en que el ordenador se enciende. El BIOS y el bootloader 引导 program son firmware: comprueban el hardware y luego cargan el sistema operativo. Por lo tanto, las capas se apilan hardware → firmware → sistema operativo → software de aplicación, cada una ejecutándose sobre la capa inferior.

Software de aplicación

El software de aplicación 应用软件 permite al usuario realizar una tarea útil. Ejemplos:

• software de procesamiento de textos 文字处理 (escritura de documentos);
• software de hoja de cálculo 电子表格 (trabajo con números en una cuadrícula);
• sistema de gestión de bases de datos 数据库管理系统 (almacenamiento y búsqueda de datos);
• navegador web 网页浏览器 (visualización de páginas web).

Un sistema operativo (SO) es el principal software de sistema. Controla todo el ordenador y permite que el hardware, el software de aplicación y el usuario trabajen juntos. Sin un SO, el ordenador es muy difícil de usar.

El OS tiene muchos roles:

• gestión de archivos — guardar, abrir, nombrar, mover y eliminar archivos;
• manejo de interrupciones (ver más abajo);
• proporcionar una interfaz de usuario 用户界面 para que el usuario pueda controlar el ordenador;
• gestión de la memoria — decidir qué se mantiene en RAM y dónde;
• gestión de periféricos 外围设备和 sus controladores — controlar dispositivos como impresoras;
• gestión de la multitarea 多任务处理 — permitir que varios programas se ejecuten simultáneamente;
• proporcionar una plataforma 平台 para ejecutar software de aplicación;
• gestión de la seguridad — cuentas de usuario, contraseñas y permisos de acceso.

Una interrupción 中断 es una señal enviada al procesador 处理器 para indicarle que algo necesita atención inmediata.

Una interrupción puede provenir de tres fuentes:

• hardware — por ejemplo, se presiona una tecla, o una impresora se queda sin papel;
• software — por ejemplo, un programa intenta dividir por cero;
• el usuario — por ejemplo, el usuario presiona una tecla "cancelar".

Cuando llega una interrupción, el procesador detiene lo que está haciendo, guarda su posición y atendiendo (resolviendo) la interrupción. Cuando esto está hecho, vuelve a lo que estaba haciendo antes. Esto permite que el ordenador reaccione rápidamente a eventos importantes.

Todos los ordenadores procesan datos utilizando la unidad central de procesamiento 中央处理器 (CPU). Para hacer que la CPU realice trabajo, las personas escriben programas en un lenguaje de programación 编程语言. Hay dos clases.

Lenguajes de alto nivel

Un lenguaje de alto nivel 高级语言 se escribe en palabras que se parecen un poco al inglés (por ejemplo Python). Es:

• fácil para las personas leer, escribir y corregir;
• independiente del ordenador — el mismo programa puede ejecutarse en diferentes tipos de ordenadores.

Lenguajes de bajo nivel

Un lenguaje de bajo nivel 低级语言 está cerca de lo que el hardware utiliza realmente. Incluye:

• código máquina 机器码 — instrucciones escritas en binario (0s y 1s), que la CPU ejecuta directamente;
• lenguaje ensamblador 汇编语言 — código máquina escrito con códigos de palabras cortas (mnemotecnias) en lugar de binario.

Un lenguaje de bajo nivel se relaciona con el tipo específico 特定的 de CPU, por lo que un programa escrito para una CPU puede no ejecutarse en otra. Se utiliza cuando el programador necesita control total del hardware o código muy rápido y pequeño.

La CPU solo puede ejecutar código máquina. Un programa de alto nivel debe convertirse primero en código máquina. El software que hace esto es un traductor 翻译程序. Hay tres tipos: un compilador y un intérprete (para código de alto nivel), y un ensamblador (para código de bajo nivel).

Compilador

Un compilador traduce el entero programa en código máquina antes de ser ejecutado. Después de traducirse, el código máquina puede ejecutarse muchas veces sin necesidad de volver a traducirlo.

• la traducción ocurre una sola vez, en su totalidad;
• informa de todos los errores juntos, al final de la traducción;
• el programa terminado se ejecuta rápido y no necesita el compilador para correr.

Intérprete

Un intérprete 解释器 traduce y ejecuta el programa una línea a la vez.

• se detiene en el primer error que encuentra, lo cual ayuda durante las pruebas;
• el programa se ejecuta más lento, porque se traduce cada vez que corre;
• el intérprete debe estar presente cada vez que el programa se ejecuta.

Utilice un compilador cuando desee compartir un programa finalizado y rápido. Utilice un intérprete cuando esté escribiendo y probando un programa y desee encontrar errores fácilmente.

Ensamblador

Un ensamblador 汇编器 traduce un programa de lenguaje ensamblador de bajo nivel (escrito en mnemotecnias como LDA, ADD) en código máquina. Cada mnemotecnia se convierte en una instrucción de máquina — una traducción directa uno a uno, a diferencia de un compilador o intérprete, que trabajan con código de alto nivel.

Ejemplo resuelto. Un equipo está escribiendo un programa. Durante su desarrollo quieren encontrar y corregir errores rápidamente; cuando lo lancen, quieren que los clientes lo ejecuten rápido sin ver el código fuente. ¿Qué traductor se adapta a cada etapa? Durante el desarrollo, use un intérprete: traduce y ejecuta una línea a la vez y se detiene en el primer error, por lo que es fácil localizar un mistake. Para lanzarlo, use un compilador: traduce el programa entero una vez en código máquina, que luego se ejecuta rápidamente sin ningún traductor presente, y el cliente recibe solo el ejecutable en lugar del código fuente. Los dos no son rivales - nombre la etapa y dé la razón, ya que "un compilador es más rápido" por sí solo no otorga puntos.

Un entorno de desarrollo integrado 集成开发环境 (IDE) es un software que le ayuda a escribir programas. Reúne muchas herramientas útiles en un solo lugar:

• un editor de código 代码编辑器 — para escribir su programa;
• un entorno de ejecución 运行时环境 — para ejecutar el programa y probarlo;
• un traductor — un compilador o intérprete para convertir su código en código máquina;
• diagnóstico de errores 错误诊断 — mensajes que ayudan a encontrar y comprender los errores;
• autocompletado 自动补全 y autocorrección 自动纠错 — el IDE completa o corrige el código mientras escribe;
• impresión formateada 美化打印 — presentación del código de forma ordenada con colores e indentación para que sea fácil de leer.

• El hardware son las partes físicas; el software son los programas. El software de sistema hace funcionar el ordenador (SO, controladores, utilidades); el software de aplicación realiza una tarea para el usuario.
• Un compilador traduce el programa completo de una vez (el programa finalizado se ejecuta rápido y todos los errores se reportan al final); un intérprete traduce línea por línea (se detiene en el primer error, se ejecuta más lento y es necesario cada vez).
• Los lenguajes de alto nivel están cerca del inglés y se ejecutan en cualquier ordenador; los lenguajes de bajo nivel (ensamblador, código máquina) están vinculados a un tipo específico de CPU.
• Una interrupción es una señal que hace que la CPU se detenga, guarde su posición, atienda el evento y luego continúe desde donde lo dejó.
• Aprenda los roles del sistema operativo: gestión de archivos, memoria, periféricos, multitarea, seguridad e interfaz de usuario.

A menudo se confunden estos dos términos, pero no son lo mismo.

• El internet 互联网 es la infraestructura 基础设施 — la enorme red mundial de computadoras y los cables, enrutadores y conexiones que las unen.
• La World Wide Web (WWW) 万维网 es una colección de sitios web 网站 y páginas web que visualizas utilizando internet.

Así que el internet es la red; la web es una de las cosas que usas sobre esa red.

Un uniform resource locator 统一资源定位符 (URL) es una dirección basada en texto para una página web. La escribes en un navegador web 网页浏览器 para visitar una página, por ejemplo https://www.example.com/index.html.

Un navegador web es el programa que utilizas para ver páginas web. Sus funciones incluyen:

• renderizar 渲染 el lenguaje de marcado de hipertexto 超文本标记语言 (HTML) — convertir el código de la página en lo que ves;
• mostrar páginas web en la pantalla;
• gestionar cómo se presenta una página web — su diseño, texto e imágenes.

Cuando escribes una URL y presionas Enter, ocurren varios pasos:

1. El navegador necesita la dirección IP 网际协议地址 del sitio web, pero una URL usa un nombre, no un número.
2. El navegador consulta un servicio de nombres de dominio 域名服务 (DNS) — un sistema que almacena la dirección IP para cada dirección web.
3. El DNS encuentra la dirección IP coincidente y la devuelve al navegador.
4. El navegador usa la dirección IP para contactar al servidor web 网页服务器 que almacena la página.
5. El servidor web devuelve el HTML de la página al navegador.
6. El navegador convierte el HTML en la página y la muestra.

Si el DNS no tiene la dirección, consulta otro servidor DNS hasta encontrarla.

Ejemplo resuelto. Desglosa la URL https://www.example.com/books/index.html. https es el protocolo, el conjunto de reglas utilizado para transferir la página (la s significa que la transferencia está cifrada). www.example.com es el nombre de dominio, que identifica al servidor web y que un servidor DNS convierte en una dirección IP. /books/index.html es la ruta de archivo y nombre de archivo del recurso almacenado en ese servidor. Nombra cada parte junto con su función: una respuesta que diga "la primera parte" y "la última parte" describe la URL sin explicarla nunca.

Una cookie es un pequeño archivo de texto que un sitio web almacena en tu dispositivo. Permite que el sitio web recuerde cosas sobre ti. Hay dos tipos.

Las cookies se utilizan para:

• guardar datos personales para que no tengas que escribirlos nuevamente (como inicio de sesión o dirección);
• rastrear preferencias de usuario 用户偏好, como tu idioma o las cosas que te gustan, para que el sitio pueda sugerir contenido.

Una moneda digital 数字货币 es dinero que existe solo en forma electrónica 电子形式. No hay monedas ni billetes. Se almacena y transfiere entre personas usando computadoras, y puede usarse para pagar cosas en línea.

Un problema con el dinero digital es la confianza: ¿cómo evitas que alguien gaste el mismo dinero dos veces, o cambie los registros? Blockchain soluciona esto.

Un blockchain 区块链 es un libro mayor digital 数字账本 — un registro compartido de cada transacción 交易. El registro se copia en muchas computadoras, por lo que ninguna persona individual lo controla y es muy difícil de modificar.

Las transacciones se mantienen en bloques unidos en una cadena. Cada bloque contiene:

• los datos de la transacción (quién pagó a quién, y cuánto);
• una marca temporal 时间戳 (la fecha y la hora);
• un valor hash 哈希值 — un código especial calculado a partir del contenido del bloque.

Cada bloque también almacena el hash del bloque anterior. Si alguien cambia un bloque antiguo, su hash cambia, por lo que ya no coincide con el siguiente bloque. Esto rompe la cadena y el cambio se detecta de inmediato. Así es como blockchain rastrea las transacciones de forma segura.

Ciberseguridad 网络安全 significa mantener computadoras, redes y datos seguros contra ataques. Debes conocer estas amenazas.

Tipos de malware

El malware es cualquier software diseñado para dañar una computadora. Los principales tipos son:

Impacto de las amenazas

Estos ataques pueden robar datos personales, eliminar o modificar archivos, detener el funcionamiento de un servicio, costar dinero y hacer que los usuarios pierdan la confianza en una empresa. Por ejemplo, un ataque DDoS puede hacer que una tienda en línea sea inutilizable, perdiendo ventas.

Puedes proteger los datos usando estos métodos.

• niveles de acceso 访问权限 — cada usuario solo puede ver o cambiar los datos que necesita, nada más.
• software anti-malware 反恶意软件, incluido antivirus 杀毒软件 y anti-spyware 反间谍软件 — escanea y elimina software dañino.
• autenticación 身份验证 — demostrar quién eres antes de obtener acceso. Los métodos incluyen:
  • biometría 生物识别 (huella dactilar o rostro),
  • una contraseña 密码,
  • verificación en dos pasos 两步验证 (un código enviado a tu teléfono además de una contraseña).
• automatización de actualizaciones de software — las actualizaciones corrigen puntos débiles (errores) en el software automáticamente.
• revisar la ortografía y el tono de los mensajes — mala ortografía o un tono extraño y urgente pueden indicar que un mensaje es falso (phishing).
• revisar la URL asociada a un enlace — una dirección web incorrecta o extraña te advierte que el enlace no es seguro.
• firewall 防火墙 — revisa los datos que entran y salen de una red y bloquea lo que no esté permitido.
• configuraciones de privacidad 隐私设置 — controlan quién puede ver tu información en línea.

• servidor proxy 代理服务器 — se sitúa entre el usuario e internet, ocultando la dirección IP del usuario y filtrando contenido inseguro.

• El internet es la red mundial (la infraestructura); la World Wide Web son las páginas que visualizas sobre ella — no los confundas.
• Aprende cómo se carga una página: el navegador consulta a un DNS la dirección IP del sitio, luego solicita la página al servidor web, que devuelve el HTML.
• Asocia los tipos de malware: virus (se adhiere a un archivo), gusano (se extiende solo por la red), caballo de Troya (finge ser útil), spyware, ransomware.
• Asocia cada amenaza con su defensa: phishing/pharming → revisar la URL; fuerza bruta → contraseñas fuertes + verificación en dos pasos; intercepción → cifrado; hacking/DDoS → un firewall.
• Una cookie session se elimina al cerrar el navegador; una cookie persistent se guarda para recordarte entre visitas.

Un sistema automatizado es una combinación de software y hardware que detecta y responde a datos en su entorno, sin necesidad de intervención humana. En otras palabras, funciona por sí solo.

Ejemplos de sistemas automatizados:

• un sistema de calefacción central;
• un proceso químico en una fábrica;
• un invernadero (para el cultivo de plantas);
• una barrera de aparcamiento.

Sensores, microprocesadores y actuadores

Tres componentes trabajan conjuntamente en un sistema automatizado.

El ciclo funciona de la siguiente manera:

1. El sensor envía datos al microprocesador.
2. El microprocesador compara estos datos con valores almacenados y toma una decisión.
3. El microprocesador envía señales a los actuadores para que tomen acción.

Por ejemplo, en un invernadero: un sensor de temperatura lee el calor; el microprocesador lo compara con el valor deseado; si hace demasiado calor, el microprocesador activa un actuador para abrir una ventana.

El programa denomina a muchos tipos de sensores, cada uno midiendo una magnitud física específica —por ejemplo, un acelerómetro (movimiento o inclinación), un sensor de humedad (agua en el aire) y un sensor de proximidad (un objeto cercano):

Para elegir un sensor para un escenario, seleccione aquel que mida la magnitud física correcta: un acuario necesita sensores de pH y temperatura; una puerta automática necesita un sensor infrarrojo/de proximidad.

Ventajas e inconvenientes

Los sistemas automatizados se utilizan en muchas situaciones, como la industria, el transporte, la agricultura (cultivo), meteorología (recopilación de datos), videojuegos e iluminación.

Ejemplo resuelto. Describa cómo un invernadero automático mantiene la temperatura a 25 °C. Un sensor de temperatura mide continuamente la temperatura y envía su lectura, convertida a digital por un conversor analógico-digital (ADC), al microprocesador. El microprocesador compara la lectura con el valor almacenado de 25 °C. Si la temperatura está por encima, el microprocesador activa un actuador para abrir una ventana o encender un ventilador; si está por debajo, enciende un calentador. Todo el ciclo se repite continuamente. Dos puntos casi siempre se asignan a las frases "compara con un valor almacenado (preestablecido)" y "el proceso se repite"; una descripción que se detiene en "el sensor le dice a la computadora" deja esos puntos fuera.

La robótica es la rama de la tecnología que se ocupa del diseño, construcción y funcionamiento de los robots.

Un robot tiene estas características:

• una estructura física (un cuerpo mecánico, como brazos robóticos);
• componentes eléctricos (motores, sensores y cableado);
• instrucciones programables — sigue un programa que puede modificarse.

Lo que hacen los robots

Los robots pueden desempeñar múltiples funciones, por ejemplo:

• equipos de fábrica — construcción de automóviles, soldadura, manipulación de piezas pesadas;
• electrodomésticos — como una aspiradora robótica.

Un límite clave de los robots es que no pueden pensar por sí mismos. No pueden tomar sus propias decisiones cuando ocurre algo inesperado.

La inteligencia artificial (IA) es la simulación de la inteligencia humana mediante sistemas informáticos. Esto significa que una computadora realiza tareas que normalmente requieren pensamiento humano.

Características de la IA

Los sistemas de IA suelen tener estas características:

• recopilan datos y las reglas para utilizar esos datos;
• tienen la capacidad de razonar (deducir utilizando las reglas);
• tienen la capacidad de extraer conclusiones, que pueden ser aproximadas (una mejor suposición) o definitivas (seguras);
• tienen la capacidad de aprender de los datos;
• tienen la capacidad de adaptarse — cambiar su comportamiento a medida que reciben nuevos datos.

Ejemplos de IA

• sistemas expertos — software que da consejos como un experto humano (por ejemplo, ayudando a un médico con un diagnóstico);
• procesamiento del lenguaje natural — comprensión del habla o texto humano;
• coches autónomos.

Dentro de un sistema experto

Un sistema experto almacena el conocimiento humano y razona a partir de él. Tiene cuatro partes:

• una base de conocimientos – los hechos almacenados sobre el tema;
• una base de reglas – las reglas "si... entonces..." que aplicaría un experto humano;
• un motor de inferencia – aplica las reglas a los hechos para llegar a una conclusión;
• una interfaz de usuario – hace preguntas al usuario y muestra el resultado.

La interfaz recopila datos del usuario; el motor de inferencia ejecuta la base de reglas contra la base de conocimientos; y el sistema produce un diagnóstico o una probabilidad, como se utiliza para ayudar a un médico a diagnosticar una enfermedad o encontrar una falla en un automóvil.

Aprendizaje automático

El aprendizaje automático es un programa que mejora su propio rendimiento gracias a la experiencia, sin necesidad de ser reprogramado explícitamente. Encuentra patrones en los datos y se adapta: un buscador mejora en clasificar resultados, un asistente de voz reconoce comandos hablados con mayor precisión, y una aspiradora robótica aprende gradualmente la distribución de una habitación.

IA estrecha, general y fuerte

• Aprenda el bucle de control: un sensor mide una magnitud → el microprocesador la compara con un valor almacenado → un actuador toma acción; luego el ciclo se repite.
• No confunda los componentes: un sensor envía datos hacia adentro; un actuador provoca movimiento hacia afuera.
• Un robot sigue instrucciones programables y no puede tomar sus propias decisiones cuando ocurre algo inesperado.
• La IA simula el pensamiento humano: recopila datos y reglas, razona, extrae conclusiones y puede aprender y adaptarse.
• Conozca los niveles de IA: estrecha (una tarea; toda la IA actual), general (cualquier tarea humana), fuerte (consciente de sí misma; aún no existe).

El ciclo de vida del desarrollo de programas (程序开发生命周期) es el conjunto de etapas utilizadas para crear un programa. Existen cuatro etapas.

Análisis

En el análisis se comprende el problema. Dos habilidades clave ayudan:

• abstracción 抽象 — conservar solo los detalles importantes e ignorar el resto;
• descomposición 分解 — dividir un problema grande en partes más pequeñas y fáciles.

Diseño

En el diseño se planifica la solución, utilizando a menudo la descomposición. Se pueden mostrar las partes como sub-sistemas 子系统 en un diagrama de estructura 结构图 (un gráfico que divide un sistema en cajas más pequeñas).

Codificación y pruebas

En la codificación se escribe el código del programa. Se utiliza la prueba iterativa 迭代测试 — probar pequeñas partes repetidamente a medida que se construyen. En las pruebas se ejecuta todo el programa con datos de prueba 测试数据 para verificar que funcione.

Se puede planificar una solución de tres formas principales.

• un diagrama de estructura — muestra las partes de un sistema y cómo se integran;
• un diagrama de flujo 流程图 — un diagrama que usa cajas y flechas para mostrar los pasos en orden;
• pseudocódigo 伪代码 — pasos escritos en inglés simple similar al código (no un lenguaje real).

Un algoritmo 算法 es un conjunto de pasos, en el orden correcto, que resuelve un problema. Todo algoritmo se puede dividir en tres partes:

• entrada 输入 — los datos que entran;
• procesamiento 处理 — el trabajo realizado sobre los datos;
• salida 输出 — el resultado que sale.

Esto se llama descomposición en entradas, procesos y salidas. Por ejemplo, para "encontrar el promedio de tres notas": las entradas son las tres notas; el procesamiento es sumarlas y dividirlas entre 3; la salida es el promedio.

Cuando se ingresan datos, se verifican para reducir errores.

La validación 验证 verifica que los datos sean lógicos y sigan las reglas. No puede verificar que los datos sean verdaderos, solo que estén permitidos.

La verificación 核实 verifica que los datos fueron copiados o ingresados correctamente (sin errores mientras se tecleaban). Dos métodos:

• verificación visual 目视检查 — una persona compara los datos tecleados con el original;
• doble entrada 双重输入 — los datos se ingresan dos veces y se comparan las dos copias.

Una tabla de trazado 追踪表 registra el valor de cada variable a medida que un algoritmo se ejecuta, paso a paso. Ayuda a:

• verificar que un algoritmo funciona correctamente;
• averiguar qué hace un algoritmo siguiéndolo con datos dados.

Ejemplo: tracee este algoritmo con la entrada 5.

INPUT N
Total ← 0
FOR I ← 1 TO N
    Total ← Total + I
NEXT I
OUTPUT Total

El trazado muestra que el algoritmo suma del 1 a n. Con la entrada 5, la salida es 15.

Ejemplo resuelto. Tracee este algoritmo y dé la salida.

X ← 20
Count ← 0
WHILE X > 1
    X ← DIV(X, 2)
    Count ← Count + 1
ENDWHILE
OUTPUT Count

DIV devuelve solo la parte de número entero de una división. Tome una fila por pasada: x se convierte en 10 (count 1), luego 5 (count 2), luego 2 (count 3), luego 1 (count 4). Ahora x > 1 es falso, así que el bucle se detiene y la salida es 4. Dos hábitos protegen estas calificaciones: probar la condición antes de cada pasada en lugar de después, y escribir una nueva fila para cada pasada — intentar retener los valores en su cabeza es lo que hace que los trazados fallen.

Los datos de prueba 测试数据 son los datos que usa para probar un programa. Hay cuatro tipos que debe conocer.

Debe conocer estos algoritmos comunes.

Búsqueda lineal

Una búsqueda lineal 线性查找 revisa cada elemento de una lista, uno por uno, hasta que encuentra el valor deseado o llega al final.

Found ← FALSE
FOR I ← 0 TO 9
    IF List[I] = SearchValue
      THEN
        Found ← TRUE
    ENDIF
NEXT I
OUTPUT Found

Ordenamiento burbuja

Un ordenamiento burbuja 冒泡排序 coloca una lista en orden. Compara cada par de elementos adyacentes y los intercambia si están en el orden incorrecto. Repite esto hasta que no se necesiten más intercambios.

FOR I ← 0 TO 8
    IF List[I] > List[I + 1]
      THEN
        Temp ← List[I]
        List[I] ← List[I + 1]
        List[I + 1] ← Temp
    ENDIF
NEXT I

Sumatoria y conteo

• sumatoria 求和 — seguir sumando valores a un total acumulado (Total ← Total + Value).
• conteo 计数 — sumar 1 a un contador cada vez que ocurre algo (Count ← Count + 1).

Máximo, mínimo y promedio

• para encontrar el máximo 最大值: guardar el valor más grande visto hasta ahora.
• para encontrar el mínimo 最小值: guardar el valor más pequeño visto hasta ahora.
• para encontrar el promedio 平均值: dividir el total por cuántos valores hay.

Total ← 0
FOR I ← 0 TO 9
    Total ← Total + List[I]
NEXT I
Average ← Total / 10
OUTPUT Average

• Aprenda las cuatro etapas del ciclo de vida: análisis → diseño → codificación → pruebas. La abstracción conserva solo los detalles importantes; la descomposición divide un problema en partes más pequeñas.
• La validación verifica que los datos sean lógicos (verificaciones de rango, longitud, tipo, presencia, formato); la verificación verifica que fueron copiados correctamente (una verificación visual o doble entrada).
• Aprenda los cuatro tipos de datos de prueba: normal (aceptado), anormal (rechazado), extremo (el más grande/más pequeño aún permitido), límite/borde (los valores a ambos lados de un límite).
• Para averiguar qué hace un algoritmo, complete una tabla de trazado — anote el valor de cada variable en cada paso.
• Conozca los algoritmos estándar: búsqueda lineal (revisar cada elemento por turno) y ordenamiento burbuja (intercambiar pares adyacentes hasta que no se necesiten más intercambios).

Una variable 变量 es un almacén con nombre que contiene un valor que puede cambiar mientras se ejecuta el programa. Una constante 常量 es un almacén con nombre cuyo valor está fijado y no cambia.

Debes declararlas 声明 antes de usarlas (decir su nombre y tipo):

DECLARE Score : INTEGER
DECLARE Name : STRING
CONSTANT Pi ← 3.142

Utiliza una constante para un valor que nunca cambia (como Pi), para que se defina en un solo lugar y sea fácil de leer.

Un tipo de dato 数据类型 indica qué tipo de valor contiene una variable. Debes conocer cinco tipos básicos.

La entrada 输入 lee un valor del usuario. La salida 输出 muestra un valor en la pantalla.

OUTPUT "What is your name?"
INPUT Name
OUTPUT "Hello ", Name

Todo programa se construye a partir de tres estructuras de control.

Secuencia

La secuencia 顺序 significa que los pasos se ejecutan uno tras otro, en orden, de arriba hacia abajo.

INPUT Length
INPUT Width
Area ← Length * Width
OUTPUT Area

Selección

La selección 选择 decide qué pasos ejecutar, basándose en una condición. Usa una instrucción IF, o una instrucción CASE cuando hay muchas opciones.

IF Score >= 50
  THEN
    OUTPUT "Pass"
  ELSE
    OUTPUT "Fail"
ENDIF

CASE OF Grade
    'A' : OUTPUT "Excellent"
    'B' : OUTPUT "Good"
    OTHERWISE OUTPUT "Keep trying"
ENDCASE

Iteración

La iteración 迭代 (un bucle 循环) repite pasos. Hay tres tipos.

Un bucle controlado por contador 计数循环 repite un número fijo de veces:

FOR I ← 1 TO 5
    OUTPUT "Hello"
NEXT I

Un bucle de precondición 前测循环 verifica la condición antes de cada repetición, por lo que puede ejecutarse cero veces:

WHILE Answer <> "stop" DO
    INPUT Answer
ENDWHILE

Un bucle de poscondición 后测循环 verifica la condición después de cada repetición, por lo que siempre se ejecuta al menos una vez:

REPEAT
    INPUT Password
UNTIL Password = "secret"

• Sumatoria 求和 — seguir sumando valores a un total acumulado: Total ← Total + Value.
• Conteo 计数 — sumar 1 a un contador cada vez: Count ← Count + 1.

Total ← 0
FOR I ← 1 TO 10
    INPUT Mark
    Total ← Total + Mark
NEXT I
OUTPUT Total

Ejemplo resuelto. Un programa debe leer 5 notas, luego mostrar el total y el promedio.

Total ← 0
FOR I ← 1 TO 5
    INPUT Mark
    Total ← Total + Mark
NEXT I
Average ← Total / 5
OUTPUT Total, Average

Dos líneas manejan las notas. Total ← 0 debe estar antes del bucle: si se coloca dentro, el total se reinicia en cada pasada, por lo que el programa solo mostrará la última nota. Y Average ← Total / 5 debe estar después del bucle, porque el total no está completo hasta que se haya añadido cada nota. Inicializar antes, calcular después: ese orden es lo que realmente está probando la pregunta.

Operadores aritméticos

Por ejemplo, 17 MOD 5 es 2, y 17 DIV 5 es 3.

Operadores relacionales

Comparan dos valores y dan como resultado un Booleano: =, <, <=, >, >= y <> (diferente de).

Operadores lógicos

Conectan condiciones: AND (ambas deben ser verdaderas), OR (al menos una debe ser verdadera), NOT (invierte verdadero/falso).

IF Age >= 13 AND Age <= 19
  THEN
    OUTPUT "Teenager"
ENDIF

Una cadena está formada por caracteres. Operaciones útiles:

• longitud 长度 — el número de caracteres en la cadena;
• subcadena 子串 — una parte más pequeña extraída de la cadena;
• mayúsculas 大写 — cambiar letras a mayúsculas;
• minúsculas 小写 — cambiar letras a minúsculas.

name ← "Computer"
OUTPUT LENGTH(name)          // 8
OUTPUT SUBSTRING(name, 1, 4) // "Comp"
OUTPUT UCASE(name)           // "COMPUTER"
OUTPUT LCASE(name)           // "computer"

(El primer carácter puede contarse como posición 0 o posición 1, dependiendo del lenguaje).