Computación: Introducción e historia

Transcripción

1 Computación: Introducción e historia Marcelo Arroyo Dpto de Computación FCEFQyN - Universidad Nacional de Río Cuarto Argentina 2017

2 Contenidos 1 Historia Necesidad de calcular Máquinas de calcular 2 Máquinas y matemáticas Ciencia e ingeniería 3 Aplicaciones Áreas 4 Profesión Carreras y planes de estudio Actividad profesional

3 Necesidad de calcular Aritmética El ábaco Usados para realizar operaciones aritméticas (sumas, restas). Usados desde los años 2500 A.C. por los sumerios (sistema sexagesimal). Casi todas las culturas usaron algún tipo de ábaco. Ábaco chino Yupana Inca

4 Necesidad de calcular Astronomía El mecanismo Antikythera Descubierto en 1900 en la isla de Antikythera, Grecia. Se estima que fue construido en los años A.C. Usado para calcular la posición del sol y la luna en una fecha dada. Reconstrucción

5 Necesidad de calcular Tablas de Nappier El Escocés John Napier ( ) Inventor de los logaritmos: log b (a) = c b c = a Permite reducir los cálculos enormemente Ej: log b (x y) = log b (x) + log b (y) Una multiplicación se simplifica a búsquedas en tablas y una suma. Tablas (de huesos)

6 Máquinas de calcular Máquinas mecánicas Regla de cálculo (1620s) Pascalina (1642)

7 Máquinas de calcular Mecanismos: contador decimal

8 Máquinas de calcular Sumador binario de madera con bolitas

9 Manufactura Telar de Jacquard Telar mecánico inventado en Una de las primeras máquinas mecánicas programables. Usaba tarjetas perforadas para tejer diferentes diseños.

10 Las primeras computadoras Analytical Engine Charles Babbage (1833) El padre de la computadora. Programas y datos se ingresaban en tarjetas perforadas. Usó aritmática decimal en punto fijo. Almacenaba 1000 números de 40 dígitos c/u (16.7Kb).

11 La evolución La electrónica La electrónica reemplaza a la mecánica. Uso de sistemas binarios. Uso de la electrónica digital (flip-flops, compuertas lógicas) Comienza la miniaturización. Aumento de velocidad de procesamiento. Circuito sumador de dos bits

12 La evolución (cont.)... y así pasamos de esto... ENIAC (1946): 5000 sumas/s, 300 mult./s Memoria: 100 celdas

13 La evolución (cont.)... y así pasamos de esto a esto... ENIAC (1946): 5000 sumas/s, 300 mult./s Memoria: 100 celdas Samsung Gal. S2: 85 Mflops ( ) flops Laptop: 2 Pflops, Mem: 8Gbytes

14 Cómo funciona una computadora?

15 Cómo funciona una computadora? (paso 2)

16 Cómo funciona una computadora? (paso 3)

17 Cómo funciona una computadora? (... )

18 Cómo funciona una computadora? (último paso)

19 Comunicación con el mundo exterior

20 Avance de la tecnología

21 Cómo representar todo con números? Caracteres (letras, signos de puntuación,... ): A cada caracter se le asigna un número, obteniendo una codificación (ej: ASCII, UTF,... )

22 Cómo representar todo con números? Imágenes (blanco y negro):

23 Cómo representar todo con números? Imágenes (color): Cada pixel (punto) contiene tres valores de colores (rojo, azul y verde)

24 Cómo representar todo con números? Instrucciones de programas: 1 Cada instrucción se codifica con un número. 2 Le siguen los operandos (direcciones de memoria y/o valores) de la instrucción. Ejemplo: sumar 1 a #009 podría representarse como: (tres celdas). La instrucción parar no tiene operandos: podría representarse en una celda con su código correspondiente. Números negativos:??? (lo verán más adelante) Números reales:??? (lo verán más adelante)

25 Programación (cont.) Cómo se programa? El programador escribe el programa (instrucciones y datos) en algún lenguaje de programación. Se traduce a código de máquina (binario) para que pueda ser ejecutada por una computadora. La traducción puede hacerse manualmente o automáticamente (por otro programa, llamado compilador)

26 Programación (cont.) Cómo se programa? El programador escribe el programa (instrucciones y datos) en algún lenguaje de programación. Se traduce a código de máquina (binario) para que pueda ser ejecutada por una computadora. La traducción puede hacerse manualmente o automáticamente (por otro programa, llamado compilador) si x > 0 y:=f(x)*2... leng. de prog. Compilación load x,r1; beq 12; push x;... Assembly Assembler Binario

27 Programación (cont.) Cómo se programa? El programador escribe el programa (instrucciones y datos) en algún lenguaje de programación. Se traduce a código de máquina (binario) para que pueda ser ejecutada por una computadora. La traducción puede hacerse manualmente o automáticamente (por otro programa, llamado compilador) si x > 0 y:=f(x)*2... leng. de prog. Compilación load x,r1; beq 12; push x;... Assembly Assembler Binario También son programas!!!

28 Programación Cómo se introduce un programa en la memoria? En las primeras computadoras (1950s), se ingresaban los códigos de las instrucciones celda a celda mediante interruptores y cableados. Luego se escribían en una teletipo y el programa se codificaba en una cinta o tarjeta perforada La cinta (o tarjetas) se cargaban en la memoria usando una lectora de cinta/tarjetas.

29 Programación actual Se escribe en un editor de textos o entorno de desarrollo 1 y se guardan (y cargan) en disco. 1 También son programas

30 Sistemas de computación Hardware Firmware (BIOS): Programas en memoria no volátil (viene de fábrica) Sistema operativo: Programas (módulos) de servicios a las aplicaciones 1 Control de sistema 2 Protección entre aplicaciones 3 Servicios de sistema de archivos y entrada/salida Aplicaciones: Programas del usuario.

31 Ciencia e ingeniería Computación: Ciencia o ingeniería? Ciencia En 1936, Alan Turing publica On computable numbers. Casi simultáneamente, Alonzo Church, propone el cálculo lambda. Dan origen a las ciencias de la computación: Permitió definir qué puede ser computable automáticamente, por un programa o algoritmo. Esto es la computabilidad (tesis Turing-Church). Permitió definir la complejidad de algoritmos (pasos y memoria que demanda un algoritmo para encontrar una solución). Dio origen a una teoría de lenguajes (lenguaje = problema). Núcleo de la teoría (matemática) de las ciencias de la computación. Uso de la matemática para modelar y analizar problemas, lenguajes (sintaxis y semántica), procesos, sistemas,...

32 Ciencia e ingeniería Computación: Ciencia o tecnología? Ingeniería Hardware: Diseño de circuitos, comunicaciones, arquitecturas de computadoras,... Software: (ingeniería de software) Actualmente el software es muy complejo (programas con cientos de miles de ĺıneas de código). Técnicas de descomposición de programas en módulos pequeños: programa = composición de muchos módulos Técnicas de desarrollo de software en equipo. Técnicas de mantenimiento de software (manejo de versiones,... ). Técnicas de desarrollo de software de calidad (técnicas de prueba y verificación de programas) En el proceso de desarrollo de software se usan técnicas propias de la ingeniería

33 Ciencia e ingeniería Áreas de estudio Modelos de computación Θ(n log n) Complejidad computacional Lenguajes de programación Algoritmos y estructuras de datos Theoría de la información/comunicaciones Inteligencia artificial Arquitectura de computadoras

34 Áreas Áreas de aplicación Computación científica Cálculo - lógica Física computacional Química comp. Bioinformática Algunas otras áreas S.Información Diseño(CAD) Robótica/control Entretenimiento

35 Carreras y planes de estudio Carreras de Computación en Argentina Tecnicaturas y carreras de grado Licenciaturas: Ciencias de la Computación Sistemas (de software) Ingeniería de Software Sistemas de Información Ingenierías: Sistemas (de software) Software Computación (hardware y redes)

36 Carreras y planes de estudio Especializaciones Postgrado Especializaciones: en cierto tipo de aplicaciones, redes, gráficos,... Maestrías (en Argentina o en el exterior) Ciencias de la Computación Sistemas (de software) Ingeniería de Software Sistemas de Información Doctorados Ciencias de la Computación Informática Filosofía (PhD) (en el exterior)

37 Actividad profesional En qué podemos trabajar? Ambito privado Equipos de desarrollo de software (en cualquier área) Consultoría Asesoría tecnológica Investigación (licenciados o con título de posgrado) Academia Docencia (en los diferentes niveles del sistema) Investigación Transferencia tecnológica a empresas

38 Actividad profesional Hay trabajo? 78,2 (miles) , , , ,9 60,1 8,2 8, , Empleados Egresados ,3 69,5 12,5 13,

39 Actividad profesional Qué pasa en la Argentina?

40 Actividad profesional Ejemplo: Control de misiones satelitales Dónde se desarrolla?

41 Actividad profesional Ejemplo: Control de misiones satelitales Dónde se desarrolla? En Río Cuarto!!!

42 Actividad profesional Esto es todo Muchas gracias. Preguntas?