Tutorial de unidades de medida en Informática

Autor: Albert Buendia

Fecha entrada: Octubre 4 2010

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Tags:  artículos  tutorial 

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En las próximas semanas se publicarán algunos artículos sobre streaming  con Lotus Domino. Para la correcta asimilación de éstos, hay que tener muy claro el concepto de unidades de medida. Con demasiada frecuencia se suelen confundir las unidades de medida que se utilizan en Tecnologías de la Información. Sin duda, las campañas de mercadotecnia que bombardean los medios de comunicación contribuyen a este hecho. Estas campañas publicitarias están repletas de trampas lingüísticas en las que caemos irremediablemente la mayoría. Es por ello que hemos escrito este artículo con el ánimo de clarificar las confusiones más habituales.

línea ADSL



Sistemas de numeración



Los sistemas de numeración son conjuntos de dígitos usados para representar cantidades. Así se tienen los sistemas de numeración decimal, binario, octal, hexadecimal, romano, etc. Los cuatro primeros se caracterizan por tener una base (número de dígitos diferentes: diez, dos, ocho, dieciséis respectivamente) mientras que el sistema romano no posee base y resulta más complicado su manejo tanto con números, así como en las operaciones básicas.

El sistema de numeración decimal es el más usado, tiene como base el número 10, o sea que posee 10 dígitos o símbolos diferentes (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9). El sistema de numeración decimal fue desarrollado por los hindúes, posteriormente lo introducen los árabes en Europa, donde recibe el nombre de sistema de numeración decimal o arábigo. Sin embargo hay ciertas técnicas, como por ejemplo en la informática, donde se utilizan sistemas de numeración adaptados al método de trabajo como el binario o el hexadecimal.

Codificación de la información



Mientras que en el sistema de numeración decimal se usan diez dígitos, en el binario se usan sólo dos dígitos, el 0 y el 1. Un bit – binary digit -  o dígito binario puede representar uno de esos dos valores, 0 ó 1 y es un dígito del sistema de numeración binario. Con un bit podemos representar solamente dos valores, que suelen representarse como 0, 1. Para representar o codificar más información en un dispositivo digital, necesitamos una mayor cantidad de bits. Si usamos dos bits, tendremos cuatro combinaciones posibles:

0 0 - Los dos están "apagados"
0 1 - El primero (de derecha a izquierda) está "encendido" y el segundo "apagado"
1 0 - El primero (de derecha a izquierda) está "apagado" y el segundo "encendido"
1 1 - Los dos están "encendidos"

Con estas cuatro combinaciones podemos representar hasta cuatro valores diferentes, como por ejemplo, los colores rojo, verde, azul y negro.

A través de secuencias de bits, se puede codificar cualquier valor discreto como números, palabras, e imágenes. Cuatro bits pueden representar hasta 2 elevado a 4 = 16 valores diferentes; ocho bits forman un octeto, y se pueden representar hasta 2 elevado a 8 = 256 valores diferentes. En general, con un número de bits pueden representarse hasta 2 elevado a n valores diferentes.

Nota: Un byte y un octeto no son la misma cosa. Mientras que un octeto siempre tiene 8 bits, un byte contiene un número fijo de bits, que no necesariamente son 8. En los computadores antiguos, el byte podría estar conformado por 6, 7, 8 ó 9 bits. Hoy en día, en la inmensa mayoría de los computadores, y en la mayoría de los campos, un byte tiene 8 bits, siendo equivalente al octeto, pero hay excepciones.

En general en las TI se suelen utilizar métodos de compresión de la información para ahorrar espacio, tiempo y por lo tanto, dinero. Ejemplos prácticos son los famosos códecs (codificadores – decodificadores) utilizados en la compresión de audio y vídeo, los formatos de compresión de imágenes con o sin pérdidas (JPEG, TIFF, PNG,...) que no son más que métodos o algoritmos de compresión más o menos óptimos, módems (moduladores – demoduladores) u otras características ampliamente utilizadas en los sistemas de TI actuales.


Conversión de unidades



En muchas situaciones corrientes tenemos que realizar operaciones con magnitudes que vienen expresadas en unidades que no son homogéneas. Para que los cálculos que realicemos sean correctos, debemos transformar las unidades de forma que se cumpla el principio de homogeneidad. Esto nos obliga a transformar una de las dos unidades, de forma que ambas sean la misma, para no violar el principio de homogeneidad y que el cálculo sea correcto.

Para realizar la transformación utilizamos los factores de conversión. Llamamos factor de conversión a la relación de equivalencia entre dos unidades de la misma magnitud, es decir, un cociente que nos indica los valores numéricos de equivalencia entre ambas unidades. Como ejemplo, los antiguos módems de 56K podían alcanzar una velocidad de descarga de:

conversión


Como 1 MB corresponden a 1024 KB podíamos disponer de una “fabulosa” velocidad de descarga de 0,0068 MB/seg. Recordaremos las equivalencias de las unidades de medida más comunes.

1 Byte = 8 bits
1 KByte (KB) = 1024 Bytes
1 MByte (MB) = 1024 KB
1 GByte (GB) = 1024 MB
1 TByte (TB) =  1024 GB

Por ejemplo, un disco duro de  160 GB de una computadora corriente puede alojar 163.840 MB o 167.772.160 KB. Si tomamos como referencia un 1 CD cuya capacidad estándar es 700 MB de datos, entonces el disco duro mencionado podría albergar aproximadamente 234 discos CD-ROM.

Ejemplo práctico. Interpretación de medidas



Los gestores de archivos de los sistemas operativos utilizan estas unidades de medida para cuantificar el tamaño o "peso" de un archivo. En Windows, el Explorador de archivos utiliza como unidad estándar de medida el KiloByte (KB). Por ejemplo, si accedemos al contenido de una tarjeta de memoria SD de una cámara fotográfica digital podríamos ver algo parecido a ésto:

Explorador de archivos

Para facilitar la lectura, redondeando se puede decir que por cada 1.000 KB tenemos 1 MB de datos. Recordemos que 1 CD puede albergar 700 MB. Algunos gestores de archivos de sistemas operativos basados en UNIX como el Finder de Mac son más eficientes y muestran KB o MB según el tamaño del fichero sobrepase o no 1 MB.

Finder en Mac


Medición de líneas de comunicaciones



Después de introducir los sistemas de numeración y las unidades de medida ya estamos en condiciones de descifrar con mayores garantías las ofertas de los operadores de telecomunicaciones y abordar una contratación de una línea ADSL. Empezando por una línea de “medio mega” o 512 Kbps y llegando hasta una línea de 50 “megas” ó 51.200 kbps, desglosamos los KB de velocidad máxima. Observamos que para descargar a más de 1 MB por segundo necesitaremos en la práctica una línea de 10 “megas” o sea de 10.240 Kbps.

Conversiones


Ejemplo práctico. Descarga de ficheros



Los navegadores actuales (Mozilla Firefox, Chrome,...) suelen mostrar la velocidad de bajada en KB/seg. o en MB/seg.

Conversiones

Si nos fijamos en la imagen, Firefox reporta una velocidad de descarga de 101 KB/seg. Por lo que podemos calcular fácilmente el tiempo total necesario para descargar el fichero.

Conversiones

El tiempo necesario será de aproximadamente algo más de un minuto si la velocidad de descarga se mantiene más o menos estable.

Tabla de velocidades



Es interesante y práctico disponer de una tabla práctica para calcular a cuantos “megas” reales – MB/seg - descargaremos ficheros de Internet en nuestra computadora según la capacidad de la línea ADSL contratada.

Conversiones

Tabla de velocidades de descarga  o download  según línea contratada (sentido Internet - usuario)

De igual forma, podemos realizar una tabla para calcular las velocidades de carga o subida (sentido usuario – Internet).

Conversiones


Observaciones
  • Con una línea de 4 “megas” (megabits/seg) podremos alcanzar en el mejor de los casos 512 KB/seg., o sea medio MB por segundo. Para descargar a más de un megabyte por segundo será necesario disponer de como mínimo una línea de 10 “megas” con la que alcanzaremos velocidades de descarga pico de 1,25 MB/seg. Con la línea de 20 “megas” alcanzaremos como pico máximo de descarga 2,5 MB/seg. Y así sucesivamente.
  • Con una línea de 512 kbps de subida tenemos una velocidad máxima de subida de 0,06 MB/seg. Por lo tanto, para subir un fichero de 1 MB a Internet necesitaremos:


Conversiones

                       
Así pues, subir una foto de un tamaño de 4 MB (4096 KB) a Internet nos cuesta 66,68 seg para esa velocidad de línea. O sea más de 1 minuto. Está claro que si tenemos que subir un álbum completo el tiempo se agrava. Ni que decir tiene que trabajando con clips de vídeo se nos puede acabar la paciencia (!).
 
  • En la práctica las velocidades reales de las anteriores tablas suelen ser ligeramente inferiores debido a que las líneas telefónicas están expuestas a ruidos, interferencias de señal, etc. que repercuten en una velocidad inestable y variable. Además, el protocolo TCP/IP utiliza una parte del caudal de la línea para señalización y compresión de datos por lo que la velocidad real práctica suele ser un poco inferior.
  • La velocidad en sentido de red Internet - usuario se suele conocer conocer en lenguaje popular como velocidad de “bajada”, traducción del pueblo del término anglosajón download  o descarga.
  • La velocidad en sentido usuario - red Internet se suele conocer conocer en lenguaje popular como velocidad de “subida”, traducción del pueblo del término anglosajón upload  o carga. En realidad, la información ni sube ni baja sino que se transfiere entre redes porque la “nube” digital no está encima de nuestras cabezas (!).
  • Es importante señalar que las velocidades de las tablas son para un único usuario operando sobre la línea. En el caso de redes empresariales en las que varios usuarios operen simultáneamente sobre la misma línea, las velocidades se repartirán o multiplexarán entre los diferentes usuarios.
  • Antes de hacer un planteamiento de trabajar “en la nube” hay que estudiar detalladamente si la capacidad de la línea – especialmente en sentido usuario Internet – es apta para cargar ficheros de una manera eficiente con muchos usuarios trabajando simultáneamente.


Aplicaciones prácticas



Las líneas de comunicaciones "normales” se suelen medir con los acrónimos Kbps (Kilobits por segundo) o en Mbps (Megabits por segundo). A continuación mostraremos dos ejemplos prácticos.

Ejemplo 1. Medición de velocidad de línea



La página http://www.adsl4ever.com/test/11 ofrece un servicio gratuito de medición de las velocidades de descarga o "bajada" (download ) y carga o "subida" (upload ) de una línea de Internet.

Conversiones

Podemos comprobar otro servicio de medición de la capacidad de la línea de Internet en  http://www.adslayuda.com/test-de-velocidad/

Conversiones

Este servicio podemos ver que a diferencia del servicio de asdsl4ever, éste:
  • Nos ofrece la medición de velocidades en Mbps en vez de en Kbps o en KB/seg.
  • Nos indica la dirección ip pública
  • Nos da una medida de ping instantáneo (tiempo de eco de ida y vuelta).

Ejemplo 2. Medición de tiempo de descarga



Se requiere calcular el tiempo expresado en minutos necesario para descargar un fichero de 700 MB (capacidad típica de 1 CD-R) según la velocidad de la línea ADSL contratada. Tomar como referencia los caudales medidos de la línea del ejemplo 1.

Resolución


Para la resolución del problema planteado utilizaremos los factores de conversión explicados anteriormente. Tomando como referencia el valor de descarga medido por ADSL4EVER que es de 2.365 Kbps y utilizando convenientemente los factores de conversión obtenemos el siguiente resultado.

Conversiones

Si tomamos como referencia el valor de descarga medido por ADSLAYUDA que es de 2,56 Mbps y utilizando convenientemente los factores de conversión obtenemos el siguiente resultado.

Conversiones

Podemos observar que obtenemos resultados diferentes. Existe una diferencia de 3,96 minutos. Esto es debido a que las velocidades medidas por los “bitómetros” son caudales instantáneos y no valores medios. Fijémosnos que adsl4ever.com arrojaba una medición de 2.365 Kbps mientras que adslayuda.com nos ofrecía una medición de:


Conversiones

Esta diferencia en la medición instantánea de 2.365 Kbps versus 2.621 Kbps es el motivo de la pequeña diferencia de tiempos obtenidos.


Ejemplo 3. Medición de tiempo de carga



Se necesita colocar un fichero de 700 MB en un servidor FTP remoto para habilitarlo para su descarga. Se desea averiguar el tiempo en minutos estimado necesario para cargar dicho fichero de 700 MB según la medición más optimista de la línea ADSL del ejemplo 1.


Resolución


Dado que tenemos que cargar un fichero en un servidor remoto cotejaremos los valores medidos por los “bitómetros” y nos quedaremos con el valor mayor (medición más optimista) según versa el enunciado. Los valores de carga o "subida" medidos son:

servicio adsl4ever.com ------->   405 Kbps

servicio adslayuda.com  ----->   389 Kbps

Hemos convertido los 0,38 Mbps medidos por adslayuda de la siguiente forma:

Conversiones

El valor más optimista de carga medido es pues 405 Kbps que es con el que operaremos.

Conversiones

Obtenemos, siendo optimistas, un valor de 236 minutos o lo que es los mismo casi 4 horas para alojar el fichero en el servidor FTP remoto por lo que .... deberemos empezar a buscar una línea más eficiente ...... si es posible (!).


Comprobación de resultados


Como que podríamos razonablemente dudar de nuestros cálculos vamos a comprobar que son acertados y habemus  aprobado el examen. Acudimos a otro servicio de medición de línea con mayores características aquí y cotejaremos los resultados.

Conversiones

Si repasamos los cálculos manuales realizados en el ejemplo 2 obteníamos un tiempo estimado de 40 minutos para 700 MB. Si rehacemos los cálculos para 800 MB obtendríamos unos 46 minutos aproximadamente que cuadra con los 44 minutos medidos por speedtest.net

Conversiones


Corolario

En este artículo hemos repasado los siguientes conceptos:
  • El sistema binario es un sistema numérico en base 2 que se utiliza actualmente en sistemas de computación.
  • Los algoritmos matemáticos nos ayudan a implementar y codificar la información generando diferentes sistemas de codificación (códecs), sistemas de compresión, formatos de imágenes, etc.
  • Los factores de conversión nos ayudan a realizar transformaciones de unidades no homogéneas de una manera sencilla.
  • Los caudales de Internet se suelen medir en Mbps - megabits por segundo - o en Kbps, kilobits por segundo, dependiendo del ancho de banda de la línea.
  • Los “megas” que ofertan los operadores de telecomunicaciones se refieren a Mbps y nunca a “megabytes”, siendo ésta la velocidad teórica máxima de descarga.
  • La velocidad de carga (upload) suele ser muy inferior a la velocidad de descarga (download) debido a las asimetrías de la mayoría de líneas de comunicaciones. Siempre habrá que solicitar este dato al contratar una línea de Internet pues cada vez cobra mayor importancia.
  • Interpretación de caudales de Internet y cálculo del tiempo necesario para cargar / descargar un fichero según la capacidad de la línea disponible.
  • Diferentes servicios o "bitómetros" para medir los parámetros de línea básicos de líneas ADSL.

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