Bit


El bit, la unidad básica de información digital. Algo tan sencillo, a la vez tan importante y necesario de entender por todo su potencial. Todo el mundo tendría que entender la base de la tecnología actual, pues vivimos en un mundo digital y no comprenderlo correctamente es como no saber sumar.

Podríamos querer traducir del inglés al español “bit” como “pedacito”, pero caeríamos en el primer error, pues las letras de “bit” son siglas de “Binary Digit” que sí podemos traducir como “Dígito Binario” (cuando hables por ahí mejor utiliza “bit”, que es como te entenderán tanto hispanohablantes -pues ya está aceptada en la RAE la palabra como tal “bit” en español– como otras personas que hablen otras lenguas).

El bit se suele representar como un “1” o un “0”. Te podría decir que 1 significa lo típico: “Sí”, “Verdadero”, “Encendido”, etc; y que 0 significa lo contrario: “No”, “Falso”, “Apagado”, entre otros. Realmente es parcialmente así, pues no es que signifique eso, realmente es el significado que le queramos dar a cada estado de algo (por ejemplo, 1 podría significar “amor” y 0 significa “odio”; o ni si quiera cosas contrapuestas como los colores, 1 podría significar “azul” y 0 podría significar “rojo”, o incluso 1 “manzana” y 0 “edificio”).

Pese a que el bit se representa habitualmente como 1 ó 0, no es un número. Realmente representa dos estados de algo, como por ejemplo una botella “con líquido” o “sin líquido” (o si te gusta la física cuántica, sería como el gato de Schrödinger, que puede estar el gato “vivo” o “muerto” en el momento en el que se observa). Cualquier cosa tiene estados, hasta tú mismo, por ejemplo, tu estado completo actual podría ser: “feliz, sin nada de hambre, pero con algo de sed, al fresco de la sombra de un árbol y relajado”, o cualquier otro que te imagines.

Que en 1 bit solo se representen dos estados se llamaba “sistema binario”, y cada estado excluye al otro (si uno existe el otro no; por ejemplo, es excluyente que una bombilla esté encendida o apagada, si está encendida no puede estar apagada; un sistema de dos estados no excluyentes puede ser por ejemplo un grifo donde se puede mezclar el agua caliente y el agua fría, sin embargo, cuando el agua tenga 100 grados excluye que tenga 30 grados pues los dos estados no pueden existir a la vez). Pues solo podremos escribir o bien un “1 binario” o un “0 binario” (no los confundas con 1 decimal o un 0 decimal, entenderás por qué al leer más). Por otro lado, en un “sistema binario” nunca podrá existir un “2 binario”, ya sería un “sistema ternario” y no un “sistema binario” (permite 3 números, el 0, el 1 y el 2); y como extensión tampoco otro número (Si, por ejemplo, existiese desde el 0 hasta el 9, sería el “sistema decimal” que estamos acostumbrados a utilizar en el día a día).

Cuando se inventó el ordenador queríamos representar estados -pues absolutamente todo el universo tiene estados- y saber no solo representarlos, sino controlarlos a voluntad; es lo que hace que podamos avanzar más rápido con casi todo lo que se pueda plantear en el mundo, y todo gracias a los estados digitales.

Para entender esta idea (de que no tiene por qué haber algo “encendido” o “apagado”), te voy a mostrar cómo se guardaba lo que era un 0 o un 1 en binario en un ordenador hace ya algunos años (hasta 1970, y te puedo decir que era tan común que se pensaba que iba a ser para siempre así, pero al final evolucionó a algo más complejo; por ello voy a empezar explicándote lo sencillo antes de lo complejo):

Núcleo Magnético de Ferrita para guardar un bit

¿Un anillo, un aro o una arandela? Bueno sí, más concretamente es un toroide (la forma de “toroide” es la forma de anillo que has visto en la imagen), que podía medir menos de un milímetro (había de varios tamaños y grosores), y se fabricaba con ferrita. Era lo que se conocía vulgarmente como “Núcleo de ferrita”, y tenía la cualidad de guardar o un “0” o un “1” tal cual lo ves en la imagen anterior.

¿Y este “Núcleo de ferrita” cómo guardaba un “0” o un “1”? Pues mediante el magnetismo, pues era un imán.

¿Un imán puede guardar algo? Sí y es bastante sencillo (tan sencillo como el objeto inanimado que es un imán; inanimado, pero con particularidades físicas). Imagina el típico imán que atrae otros metales (otros “metales ferromagnéticos” concretamente, no todos los metales son atraídos o empujados por un imán) o que los repele por el lado contrario.

Iman

 

Nota sobre las letras “N” o “S”:

“N” o “S” podrían significar Norte o Sur respectivamente, pero realmente no significan nada más que uno es el contrario al otro (uno atrae al otro, sin embargo, así mismo se repele), podríamos haberlo representado un polo con “+” y otro con “-”; o directamente haber escrito en un polo “soy Paco, quiero juntarme con Alicia, pero rechazo a otros Pacos” y en el opuesto “soy Alicia, quiero juntarme con Paco, pero rechazo a otras Alicias”.

 

Vale, todo esto está muy bien, pero ¿Cómo guardamos en un imán algo? Si un imán por un lado atrae y por el otro repele, si se cambia el magnetismo del imán (se cambia la polaridad, por el lado que repelía ahora atrae y viceversa), podemos representar o un “0” o un “1”, y por tanto guardarlo. Veamos cómo.

 

Nota sobre el magnetismo

Aquí no pretendemos dar un curso avanzado sobre magnetismo, solo entender lo básico para comprender el funcionamiento del Hardware más básico. Simplificamos con “atrae” o “repele” a un objeto de ejemplo que suponemos es mono polo magnético (un solo polo) inventado para simplificar. Todos los materiales ferromagnéticos tienen dos polos; cada polo atrae al polo contrario (El “N” atrae al “S”), y repele al mismo polo (El “N” repele al “N”).

Si hay que pintar las líneas magnéticas podemos decir que por un polo salen y por el otro entran (es decir, algo que es repelido por un polo, es empujado hacia el que atrae y tirado por éste).

Líneas de campo magnético en barras ferromagnéticas

En las siguientes imágenes representaré el magnetismo con líneas moradas, y cuando cambie el magnetismo las representaré un poco más claras para que se vea la diferencia.

Por cierto, aunque aquí el magnetismo lo hemos descrito de manera amena y sin fórmulas, pero basado en hechos demostrados; que sepas que no hace falta que te lo aprendas para entender cómo funciona un ordenador de manera lógica, solo tener un conocimiento general para ofrecerte una visión más amplia que te voy a explicar con decenas de imágenes, y en términos simples pero completos. De esta manera, si hay algo que ya sabes, lo puedes pasar rápido hasta que leas algo que no conozcas; y si no lo sabías, ahora lo vas a entender enseguida.

 

Si a un imán le pintamos una marca (en la imagen de abajo la marca es una estrella dorada) en uno de sus polos sin conocer la polaridad de cada polo.

Iman sin conocer la polaridad con una marca en uno de sus polos

Ahora descubrimos la polaridad de cada polo con un signo (“N” y “S”).

Iman conociendo la polaridad con la marca en uno de sus polos

Nosotros entenderemos, por ejemplo, que significa “1” (significa “1” el conjunto de todo el imán, en su estado actual que es con la “N” a la izquierda y la “S” a la derecha). Si cambiamos su polaridad -donde la marca ahora está el polo contrario- significará “0” (significa “1” o “0” porque queremos, si decimos que uno es un número el otro será el contrario).

El mismo imán cambiado de polaridad al que le hemos pintado la marca (la estrella) en uno de los polos; por lo que cualquier estado puede representar un “1” y el otro estado un “0”

Voy a dedicar este párrafo a un inciso para reflexionar mentalmente. Si este imán lo fabricamos en nuestra casa para guardar estados con el cambio de polaridad, puede significar lo que realmente deseemos, como “marca y atrae” significa “manazas”, o “marca y repele” significa “plátanos”. En informática nos interesa que representen “0s” y “1s”, más que nada para poder escribirlos en una hoja de papel de manera sencilla y rápida; además, para que sea independiente que guardemos el estado con imanes, o con pelotas de colores (por ejemplo, podríamos colocar una pelota “verde” sobre una caja que signifique “1”, y si la sustituimos de la caja por otra “marrón” podría significar “0”; todo depende de nuestra imaginación, aunque para un ordenador nos interesa que sea algo eléctrico, que sea automático, sin piezas móviles, muy rápido y cuanto más pequeño mejor).

 

Núcleos magnéticos

Con los toroides magnéticos (los “Núcleos magnéticos”) el funcionamiento es parecido. Salvo que los polos magnéticos (“N” y “S”) se distribuyen a lo largo de todo el aro (imagina que retorcemos los anteriores imanes rectangulares, hasta juntar el “N” con el “S”, desde ese momento ya no hay “N” o “S” como tal pues lo es todo; es como si hubiera infinitos “N” o “S” uno tras otro).

El magnetismo de un toroide recorre toda el área del anillo en una dirección o en la contraria, dependiendo, si -como vimos anteriormente- le hemos cambiado el magnetismo o no.

Dirección del campo magnético en toroides hacia un lado y hacia el otro

Por ello el nombre más común de estos toroides era el de “Núcleo magnético de ferrita” (fabricados con ferrita mayoritariamente, aunque también con otros materiales; por lo que se suele llamar simplemente “Núcleo magnético”). Son “magnéticos” al ser fabricados con “ferrita” (como ya se dijo es un material ferromagnético), y “núcleo” porque la materia de la que está formado el toroide es muy buena formando campos magnéticos (lo que en física se llamada “Permeabilidad magnética”).

Para conseguir el cambio de polaridad tenemos que hacer pasar una corriente eléctrica por el medio de lo que es el toroide (por el agujero del aro). En la siguiente imagen pasamos un cable verde por el medio.

Núcleo Magnético de Ferrita atravesado por un cable

Hay un hecho físico que conocemos que descubrieron científicos hace ya unos años (concretamente se lo debemos a Hans Christian que lo descubrió en 1820, si tienes interés hay más historia sobre magnetismo en https://es.wikipedia.org/wiki/Magnetismo). Y es que, si posicionamos al toroide horizontalmente, si la corriente eléctrica viene de abajo pasa por el medio del aro y continua hacia arriba, el campo magnético girará en una dirección; y si pasa de arriba hacia abajo, girará en la dirección contraria. Después de haber hecho unos cuantos experimentos y descubrir esto, podemos utilizar esta propiedad de la naturaleza para guardar información. De este modo, si el magnetismo gira hacia un lado queremos que represente al “1” binario y si gira hacia el lado contrario al “0” binario (en la siguiente imagen el 1 y el 0 los he colocado aleatoriamente donde he querido, en todos los ejemplos siguientes mantengo la misma representación; esto es como lo harían los fabricantes de los dispositivos con núcleos magnéticos, y seguramente no coincidieran entre dos compañías diferentes).

Campo magnético en toroides dependiendo de por donde se aplique la carga electrica

 

Curiosidad sobre la dirección del campo magnético provocado por una corriente eléctrica

La dirección de giro del campo magnético siempre es en la misma dirección dependiendo de hacia dónde circule la electricidad (hacia arriba o hacia abajo, si el campo magnético es horizontal). Podemos obtener la dirección de giro del campo magnético con el truco de regla de la “mano derecha”. Siendo a donde apunta el dedo gordo de la mano derecha la dirección de la corriente eléctrica, y el resto de los dedos ligeramente curvados apuntan hacia dónde siempre gira el campo magnético.

Truco de la mano derecha para determinar el giro del magnetismo respecto la corriente eléctrica, donde el dedo gordo es la dirección de la electricidad y el resto hacia donde gira el campo magnético en toroides

 

Escribir valores en los núcleos magnéticos

Saber almacenar 1 bit está bien, aunque con un único bit no hacemos demasiado, nos interesa almacenar la mayor cantidad de bits posibles (y leerlos). Por lo que si, por ejemplo, ponemos 2 núcleos magnéticos podremos almacenar más información (2 bits, lo que es un bit por “núcleo magnético”).

Dos núcleos magnéticos de ferrita atravesados por un único cable

Pero hay un problema ¿Cómo guardamos en cada núcleo magnético un valor distinto si el cable que atraviesa a ambos “núcleos magnéticos” es el mismo (cambiaría a ambos a la vez)? Con otra propiedad de la física.

El conocimiento humano es amplio y sabemos que los imanes tienen una característica especial en cuanto a la electricidad: si conectamos un cable a un imán y poco a poco vamos incrementando la corriente eléctrica, al principio no pasará nada; pero en cierto momento, por encima de cierta cantidad de corriente, el imán cambia de polaridad (lo que antes atraía ahora repele y viceversa) y aunque dejemos de electrocutar al imán, este se queda con la nueva polaridad (este efecto físico se llama “Histéresis magnética”, más información en https://es.wikipedia.org/wiki/Hist%C3%A9resis).

Para guardar información en un núcleo magnético nos viene perfecta esta propiedad física, pues podemos dirigir en cuál toroide queremos cambiar de polaridad. Imaginemos que empezamos con el “núcleo magnético” en el siguiente estado:

Presentación del ejemplo de Histeresis magnética en núcleo de ferrita

Y queremos cambiar su estado. Si aplicamos poca electricidad al cable que pasa por el medio, su estado no cambia (si te fijas en el anterior cuadro de nota llamado “Curiosidad sobre la dirección del campo magnético provocado por una corriente eléctrica”, el siguiente dibujo no cumple la regla de la “mano derecha”, pues no ha cambiado el campo magnético que recorre al toroide).

Ejemplo de Histeresis magnética en núcleo de ferrita, al apicar poca corriente no cambia el campo magnético

Pero si hacemos pasar suficiente electricidad su estado cambia (la electricidad necesaria depende de algunos factores, como el tamaño del “núcleo magnético” o del material en el que está fabricado), que es lo que queríamos (la siguiente imagen ya cumple con la regla de la “mano derecha”). Por lo que hemos cambiado de un “1” a un “0”. Y para volver al estado anterior, bastaría hacerlo al revés (hacer pasar por el aro de abajo hacia arriba suficiente electricidad).

Ejemplo de Histeresis magnética en núcleo de ferrita, al apicar suficiente corriente cambia el campo magnético

Esto es lo mismo que tener dos cables y que por cada uno corra electricidad en la misma dirección (y cuya suma provoque el cambio magnético). En la siguiente imagen hemos hecho traspasar un nuevo cable de color marrón por dentro del núcleo magnético (aunque he pintado el cable aparentemente cruzado para representarlo; si te fijas bien, realmente pasa por el agujero del aro al igual que el cable verde; así que no es que esté el cable verde encima del marrón, sino que en la realidad veríamos ambos como cables paralelos al pasar por el interior del toroide).

Ejemplo de Histeresis magnética en núcleo de ferrita con dos cables electrocutados en la misma dirección cambia de polaridad

Si enchufamos a la corriente eléctrica un único cable, no hará cambiar la polaridad del núcleo magnético; pero dos cables cargados sí que lo cambiará. Veamos que utilidad tiene esto (aunque puede que veas ya por dónde van los tiros, sino sigue leyendo y te daré más pistas).

Sabiendo cómo funciona el magnetismo de un toroide que le atraviesa una corriente eléctrica, podemos crear una matriz de toroides para poder guardar muchos bits. Recuerda, 1 toroide almacena 1 bit, por lo que N toroides almacenarán N bits ¿Cuántos bits quieres almacenar? Pues necesitarás tantos núcleos magnéticos como bits queramos almacenar.

Veamos un ejemplo más complejo (que no quiere decir “difícil”, pues es bastante fácil; es lo mismo que antes, pero con más núcleos magnéticos), queremos crear un “disco duro” con una capacidad para almacenar 4 bits (¿En 4 bits cabe una película en alta definición? Ni de lejos, necesitamos millones de núcleos magnéticos más, digamos que no cabe ni una imagen pequeña de mala calidad, casi ni una letra, aunque esto es relativo).

Fíjate en la imagen de a continuación. Hemos colocado como una matriz de 2×2 núcleos magnéticos (parece algo complejo porque tiene muchas cosas a simple vista, pero enseguida averiguarás que realmente son unas pocas cosas y luego es todo lo mismo multiplicado por la cantidad de toroides que queramos). Por cada agujero de cada núcleo magnético hemos hecho traspasar dos cables (en la imagen puedes ver como a cada toroide corresponde un cable X y un cable Y), y todos los toroides los hemos inicializado con la misma dirección del campo magnético que hemos dicho que será la representación del “0 binario”.

Ejemplo de matriz de 2 por 2 de núcleos magnéticos que les atraviesan dos cables a cada uno, cada uno con un cable x y uno Y, y compartidos entre sí

Entonces, si queremos poner un “1 binario” (cambiar el magnetismo) en el toroide de arriba a la izquierda, sin modificar ningún otro, será tan sencillo como hacer pasar electricidad por los dos cables que están enhebrados en su agujero (en la imagen el X1 y el Y1), en la dirección de la corriente eléctrica que haga cambiar el campo magnético (siguiendo la regla de la “mano derecha”). De este modo, no pasa suficiente corriente eléctrica por el interior de los otros núcleos magnéticos (por tanto, no se modifica la dirección de su campo magnético y seguirán representando el “0 binario”), y sí por el que queríamos modificar (en el que se modificará el campo magnético a “1 binario”). Por lo que, tenemos el valor que queríamos (en este caso el “1 binario”) en el toroide donde intersectan los cables electrocutados en la misma dirección.

Ejemplo de funcionamiento de matriz de núcleos magnéticos al aplicar electricidad a dos cables en la misma dirección, cambia un único núcleo magnético de polaridad

Si queremos cambiar el valor de cualquier otro núcleo magnético haríamos lo mismo, pero con los cables que pasaran por su agujero. La siguiente imagen es la continuación del ejemplo, pero cambiando el valor del núcleo magnético de abajo a la derecha (haciendo pasar electricidad en la dirección deseada por los cables X2 y Y2).

Ejemplo de funcionamiento de matriz de núcleos magnéticos al aplicar electricidad a dos cables en la misma dirección, cambia otro único núcleo magnético de polaridad

Y lo mismo, pero al revés. Por ejemplo, si queremos volver a escribir un “0 binario” en el núcleo magnético de arriba a la derecha, sin afectar a otros núcleos magnéticos, simplemente aplicamos corriente eléctrica en la dirección opuesta en los cables que pasan por su agujero (en la imagen X1 e Y1).

Ejemplo de funcionamiento de matriz de núcleos magnéticos al aplicar electricidad a dos cables en dirección contraria al primer núcleo, cambia el primer núcleo magnético de polaridad a la que tenía de inicio

Leer valores de los núcleos magnéticos

Hasta aquí hemos escrito en nuestro disco duro información. Pero ¿Cómo la leemos?

Para leer el dato guardado en un núcleo magnético, la idea seleccionarlo entre todos los demás y luego tener algo que “vea” si hay guardado un “1 binario” o un “0 binario”. Esto que “ve” el bit es otro cable más a través del agujero del toroide llamado “Cable de sentido” (Del inglés “Sense”), y este nombre viene porque es el cable encargado de sentir (de “ver”) si hay un “1 binario” o un “0 binario” en el núcleo magnético que seleccionemos.

Ejemplo de lectura de núcleos magnéticos con otro cable más llamado cable de sentido

¿Pero cómo funciona esto? ¿Cómo seleccionamos un núcleo magnético entre todo el resto? A la segunda pregunta te diré de pista: igual que guardamos en el núcleo magnético deseado (con los cables X e Y). Y paso a explicarte la primera pregunta.

La idea es intentar cambiar el campo magnético y detectar este cambio. Así que con los cables X e Y intentaremos cambiar el campo magnético al correspondiente con el “0 binario”, y si el campo magnético cambia, significará que había un “1 binario”, y si no cambia es que había un “0 binario” ¿Esto no pone los “1s” a “0”? Sí, por ello una vez detectado que era un “1” lo bueno es volver a cambiar el campo magnético a “1” (si había un “0” no hace falta pues nada habrá cambiado) para que el núcleo magnético vuelva a guardar el valor correcto.

Para detectar el cambio del campo magnético utilizamos otra propiedad de la física, que dice simplemente que un cambio de un campo magnético genera un campo eléctrico (En física se llama a esta propiedad “voltaje inducido”, para la explicación no necesitamos que entiendas más de lo que te he contado, si sientes curiosidad tienes más información en  https://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_electromotriz).

Y aquí es donde entra en juego el nuevo “Cable de sentido”, si en un núcleo magnético intentamos poner un “0 binario” (con le “cable X” y el “cable Y” correspondientes al núcleo magnético) y el campo magnético cambia, se generará un campo eléctrico por el “Cable de sentido”. Por lo que detectaremos que había un “1 binario” en ese núcleo magnético (en este caso tocaría después volver a escribir el “1 binario” en el núcleo magnético, pues al leerlo lo hemos cambiado a “0 binario”).

Ejemplo de lectura de núcleos magnéticos con cable de sentido detectando el cambio magnético

Sin embargo, si intentamos escribir un “0 binario” en el núcleo magnético y el campo magnético NO cambia, entonces no recorrerá electricidad alguna por el “Cable de sentido” (realmente sí que recorre algo de electricidad, muy poca, no lo suficiente como para interpretarse como un cambio real de sentido magnético; aquí por simplificar los estados diré que sí corre electricidad o no corre nada por el “cable de sentido”) y deduciremos que había un “0 binario”.

Ejemplo de lectura de núcleos magnéticos con cable de sentido sin detectar el cambio magnético

En conjunto con otros núcleos magnéticos, nos valdría un único “cable de sentido” para interpretar el valor de cualquier núcleo magnético.

Ejemplo de matriz de 2 por 2 para lectura de núcleos magnéticos con cable de sentido que atraviesa a todos los núcleos magnéticos

Y por terminar con esta parte, un ejemplo rápido si queremos saber un valor de un núcleo magnético cualquiera; como el núcleo magnético donde coinciden los cables X1 e Y1 (fíjate un segundo en la imagen anterior). Forzamos a guardar un “0 binario”, tenga el valor que tenga previamente el “núcleo magnético” (da igual el valor fuera un “0 binario” o un “1 binario”), donde coinciden los cables X1 e Y1. En caso de haber un “1 binario” detectaremos carga eléctrica por el “cable de sentido”, en caso de haber un “0 binario” no se detectará carga eléctrica.

Como puedes ver en la siguiente imagen hay un “1 binario”. Entonces, por el “cable de sentido” recibiremos una corriente eléctrica, y sabremos que el núcleo magnético en el que coinciden los cables X1 e Y1 había un “1 binario”. En este caso, había realmente un “1 binario” y lo hemos sustituido por un “0 binario”; como sabemos que había un “1 binario” lo volveríamos a guardar para cuando tengamos que volver a leer este valor en un futuro.

Ejemplo de matriz de 2 por 2 para lectura de núcleos magnéticos con cable de sentido que atraviesa a todos los núcleos magnéticos, detectando el cambio en el núcleo magnético que se a señalado

 

Nota sobre el cuarto cable no explicado en los ejemplos

Aquí he simplificado en los dos cables “Cable X” y el “Cable Y” para escribir los valores en los núcleos magnéticos, y el cable de “Cable de sentido” para leer los bits guardados en los núcleos magnéticos.

No quiero esconderte información, así que te tengo que indicar que para aprovechar el espacio y de materiales de fabricación, el cableado era un poco más complejo (y la dirección de los campos magnéticos permutaba de unos a otros). Era un lío de cables (con sentido lógico, aunque así visto de primeras era una maraña de cables) y como pasaba la misma corriente en la misma dirección por varios núcleos magnéticos (provocando que se pudiera cambiar la dirección magnética de varios campos a la vez, y lo que se quería era que cambiara el de un núcleo de magnético en concreto para guardar el estado del bit), se utilizaba un cuarto cable llamado “Cable Inhibidor” (Del inglés “Inhibit”) que también pasaba por el interior de los núcleos magnéticos. Y servía para que otros núcleos magnéticos no cambiaran la dirección del campo magnético (inhibía el cambio magnético, de ahí el nombre de “Cable Inhibidor”). Lo que hacía este “Cable Inhibidor” era hacer circular la misma cantidad de corriente eléctrica que los dos cables “Cable X” y el “Cable Y” en dirección contraria, para que se anulara y no provocara el cambio magnético en los núcleos magnéticos que no queríamos cambiar de valor.

En muchos diseños el “Cable Inhibidor” se unió al “Cable de sentido”, pues el “Cable Inhibidor” se utilizaba a la hora de escribir y el “Cable de sentido” a la hora de leer.

Para que fuera sencillo de entender el artículo, y al no tener el “Cable Inhibidor” un sentido explicativo más profundo para lo que es el “bit”, no lo añadía a las imágenes (para no liar, nunca mejor dicho 😉 ); así que le dedico esta nota.

La siguiente imagen de la Wikipedia define bien el lío de cables, aunque con lógica (no hace falta que te lo aprendas, solo lo pongo como curiosidad):

Ejemplo de matriz núcleos magnéticos que les atraviesan a cada núcleo magnético cuatro cables, el X, el Y, el de sentido y el hinibidor

 

Hemos aprendido mucho en poco tiempo, si te das cuenta no son conceptos físicos tan complicados de entender de primeras (puede que el artículo requiera de un par de lecturas, y ya si nos metemos con fórmulas es otra historia; aquí con lo explicado vale para entender la idea del “bit” a nivel de Hardware). Has descubierto como se guarda en el Hardware un dato (aunque sea la manera antigua, que es muy parecida a la nueva). Quise explicar la manera obsoleta porque expresa muy bien que es un “0 binario” y un “1 binario” en contra de la percepción más común y directa de “encendido” y “apagado” (aquí son campos magnéticos que giran en una dirección o en la contraria ¿A qué ni te lo habías imaginado? 😛 ). Aclara muchas ideas y da una visión mucho más amplia, además de realista.

Por otro lado, otros sistemas de almacenamiento más moderno las ideas son parecidas: necesitamos algo que escriba en una posición donde queremos, y luego leer lo que haya en la posición que nosotros queramos.

Acontinuación expongo un resumen rápido de lo que hay y como están fabricados. Extenderemos el funcionamiento en futuros artículos.

 

Otros sistemas de almacenamiento de bits

Existen (o existían) otras cosas donde podemos guardar los bits, diferentes y más modernos que la tecnología de “núcleos magnéticos” (Seguro que se te vienen a la cabeza unas cuantas cosas).

Nota: Aquí expongo un resumen rápido de lo que hay y como están fabricados. Extenderemos el funcionamiento en futuros artículos.

Podríamos guardar bits en papel como en:

Imagne de tarjeta perforada, código de barras y código QR

  • Tarjetas perforadas: Como entenderás ya están obsoletas (almacenaban poco para el tamaño que tenían, había que gastar árboles para hacer el papel, y hoy día tenemos mejores tecnologías para guardar la información). Se perforaban posiciones del papel que hacía la tarjeta, para que sin perforar representara por ejemplo a un “0 binario” y perforada “1 binario”, o al revés. Lo interesante era que estuviera o no perforada, que era lo que guardaba la información. Luego se leía cada agujero mecánicamente (semejante a las muescas de una cerradura que leen una llave), haciendo pasar electricidad (solo podía pasar electricidad por donde había agujeros), o con sensores ópticos.
  • Códigos de barras: Los solemos ver en los productos de cualquier mercado y los leen en las cajas registradoras al ir a pagar. La gracia es que si hay una barra representa, por ejemplo, un “1 binario” y sin barra “0 binario” (o lo contrario, recuerda que no es importante si es “0 binario” o “1 binario” sino que guarde información como nosotros queremos representarla y luego leerla; sin ir más lejos, en el código de barras de la siguiente imagen las barras más largas del código de barras no representan “0 binario” o “1 binario”, sino que podríamos decir que representan “inicio”, “medio” y “fin”, sirven para que la máquina que lee los códigos de barras sepa por dónde empezar y terminar de leer)
  • Códigos QR: Más modernos, lo solemos ver sobre todos en publicidad de los transportes públicos o en revistas, para poder leerlos con las cámaras de nuestros móviles o Tablets. Como puedes ver en la imagen siguiente, el código QR si hay un punto puede representar “1 binario” y si no hay punto podría ser un “0 binario” (los cuadrados grandes de las esquinas, al igual que el código de barras, sirven para que quien los lee lo coloque en una posición correcta, para conocer por dónde empezar y terminar).

O, en tecnologías digitales no volátiles (“No volátiles” para guardar información de manera permanente, por lo menos hasta que se le indique lo contrario; salvo algunos que solo podían ser escritos una única vez) como:

Imagen de Disco duro HDD, disco duro SDD, disquete, CD, DVD, Blu-ray, tarjeta de memoria

  • Unidad de disco duro de disco (HDD): Guarda magnéticamente los bits (semejante a los núcleos magnéticos) en varios discos superpuestos
  • Unidad de disco duro de estado sólido (SDD): Guarda en memoria flash (en celdas de memoria, en cada celda cabe 1 bit)
  • Tarjetas de memoria (como las populares tarjetas SD): Guarda en memoria flash
  • Disquetes: Guardaban magnéticamente los bits (Obsoletos, ya no se fabrican)
  • CDs, DVDs, Blu-Ray: Guardan ópticamente (con un láser se quema para formar surcos en el disco y se leen dichos surcos; que haya surco o no correspondía a un 1 binario o un 0 binario). La diferencia entre CD, DVD o Blu-Ray era el tamaño de los surcos; cuanto más pequeños seamos capaces de crear surcos y leerlos, más capacidad de almacenamiento cabe. Solo se pueden escribir una vez (Existía una variedad de discos reescribibles, por ejemplo los llamados CD-RW, que utilizaban un tipo de policristal en su superficie; este policristal tenía la peculiaridad de, si queríamos grabar en el CD con el láser un "0" en un punto, se calentaba a unos 700º ese un punto para que perdiera la reflexión, y si queríamos escribir un "1" se calentaba a unos 200º el punto para que recuperara la reflexión; para leer bastaba con utilizar una temperatura del láser menor que 200º y así no se modificaba el valor guardado).

 

También digitalmente en memorias de estado volátil (volátil porque mientras tenga energía eléctrica guardará información, si se desenchufa de la electricidad lo que tenga guardado se pierde) como (depende de la tecnología se parecen bastante):

Ejemplo de memoria RAM, memoria caché y registro de memoria de un procesador

  • Memoria RAM (Random-acces memory, o en español memoria de acceso aleatorio): Guarda en celdas de memoria (en cada celda cabe 1 bit)
  • Memoria Caché: Guarda en biestables (circuito que genera ondas periódicas que puede permanecer en dos estados, para guardar un “1 binario” o un “0 binario”), conocido como SRAM (Static RAM, RAM estática).
  • Memoria de Registros del procesador: Guarda cada bit en un condensador que se complementan con circuitos integrados, más conocido como DRAM (Dynamic RAM, RAM dinámica)

 

Si quieres más, te recomiendo que continues con el artículo de "Unidades de Medida de la Información" haciendo click aquí.

 

Curiosidad de mi universidad

Como curiosidad, mi universidad (La Escuela Universitaria de Informática de la Universidad Politécnica de Madrid), tanto el logo antiguo (el de la izquierda) como el moderno (el de la derecha) utilizan el núcleo magnético como logo con los cuatro cables (X, Y, sentido e inhibidor).

Logos de la universidad EUI UPM

Me imagino a quien diseñó el logo (un diseño cuidado y muy respetable) pensando en “algo” sobre la informática que durara para siempre, “algo” que no evolucionara, “algo” no se perdiera con el tiempo, “algo” eterno. “Algo” como un “avión” para la universidad de aeronáutica, un “ancla” para las de marina, o alguna “planta” para las de agricultura; cosas que podríamos decir que son eternas o que se espera que duren bastantes años. Pero ese “algo” no existe, al menos todavía, en informática; pues la informática es muy nueva y demasiado cambiante. Tanto que, como dijimos, en 1970 ya se dejaron de utilizar los núcleos magnéticos.

 

Agradecimientos

  • A Guillermo Invarato por las correcciones referentes a la física (de electricidad y magnetismo)

 

Atribuciones

 

Referencias

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