Tema 1: Evolución Histórica y Desarrollo de la Informática Escuela Politécnica Superior Ingeniería Informática Universidad Autónoma de Madrid 1
Evolución Histórica y Desarrollo de la Informática O B J E T I V O S Conocer los antecedentes de la Informática. Comprender la evolución histórica y desarrollo de la Informática. TEMA 1: EVOLUCIÓN HISTÓRICA Y DESARROLLO DE LA INFORMÁTICA 1.1 Antecedentes de la Informática 1.2 Generaciones de la evolución de ordenadores 1.3 Generaciones del desarrollo del lenguaje de programación Bibliografía Tema 1: - Introducción a la Informática. 4ª Ed. A. PRIETO, A. LLORIS, J. C. TORRES. (McGraw Hill, 2006). Cap. 20. 2
EVOLUCIÓN HISTÓRICA Y DESARROLLO DE LA INFORMÁTICA DEFINICIONES Antecedentes de la Informática Generaciones Escuela Politécnica Superior 3
INFORMÁTICA: DEFINICIONES Informática, concepto: Ciencia y tecnología aplicada a la automatización del razonamiento y del tratamiento de la información INFORmación + automática Automática: Ciencia que trata de la sustitución del operador humano por un operador artificial en la ejecución de una tarea física o mental previamente programada Información: Yuxtaposición de símbolos con los que representar convencionalmente hechos, objetos o ideas Escuela Politécnica Superior 4
INFORMÁTICA: DEFINICIONES Informática, definición de la Real Academia: Conjunto de conocimientos científicos y técnicas que hacen posible el tratamiento automático de la información por medio de ordenadores Escuela Politécnica Superior 5
EVOLUCIÓN HISTÓRICA Y DESARROLLO DE LA INFORMÁTICA Definiciones ANTECEDENTES DE LA INFORMÁTICA Generaciones Escuela Politécnica Superior 6
ANTECEDENTES DE LA INFORMÁTICA Diferentes períodos: Era mecánica Era electromecánica Era electrónica Primera generación Segunda generación Tercera generación Cuarta generación Quinta generación Escuela Politécnica Superior 7
ANTECEDENTES DE LA INFORMÁTICA ERA MECÁNICA Ábaco 1200 d. C. Primera herramienta eficaz para ayuda del cálculo Representa números y realiza sumas, restas y multiplicaciones Escuela Politécnica Superior 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 8
ANTECEDENTES DE LA INFORMÁTICA ERA MECÁNICA Varillas de Napier 1615 Sencillo instrumento mecánico con el que se podía realizar con gran facilidad multiplicaciones y divisiones Ejemplo: 5 x 46732 Escuela Politécnica Superior 9
ANTECEDENTES DE LA INFORMÁTICA ERA MECÁNICA Reglas de cálculo 1620-1630 Sistemas de cálculo analógicos Utilizan logaritmos para realizar diversas operaciones Operandos y resultados se representan por longitudes Utilizadas hasta mediados década de los 60 Escuela Politécnica Superior 10
ANTECEDENTES DE LA INFORMÁTICA ERA MECÁNICA Máquina de calcular de Pascal 1642 Máquina para sumar y restar Ruedas giratorias o diales a las que se encuentran unidas ruedas dentadas Cada vez que una rueda da una vuelta completa hace girar la rueda de peso superior y pasa a cero Los datos se introducen con diales La cifra acumulada se lee a través de un visor Escuela Politécnica Superior 11
ANTECEDENTES DE LA INFORMÁTICA ERA MECÁNICA Máquina de Leibniz 1671 Realiza las cuatro operaciones básicas Sustituye las ruedas dentadas por cilindros dentados cuyos dientes varían en longitud No funciona cuando hay que propagar simultáneamente un número determinado de cifras Escuela Politécnica Superior 12
ANTECEDENTES DE LA INFORMÁTICA ERA MECÁNICA Aritmómetro Ideado por Charles-Xavier Thomas de Colmar en 1820 Dispositivo a base de piñones dentados que realiza multiplicaciones y divisiones basándose en el mismo principio de la calculadora de Leibniz Uso sencillo. Buen funcionamiento Desde el año 1820 y hasta el año 1912 se producen algunos millares de estos ejemplares. La empresa Brunsviga comercializó un máquina similar (Dupla) usada hasta 1950. Escuela Politécnica Superior 13
ANTECEDENTES DE LA INFORMÁTICA ERA MECÁNICA Tarjeta perforada Ideada por Joseph-Marie Jacquard en 1804 Diferente tratamiento de las hebras del telar (elevándose o desplazándose) controlado por varillas y tarjetas perforadas (las varillas alineadas con perforación se elevan) Escuela Politécnica Superior 14
ANTECEDENTES DE LA INFORMÁTICA ERA MECÁNICA Máquina de diferencias de Babbage 1822 Objetivo: producir tablas de navegación Realiza cálculos científicos y astronómicos practicados sobre unas tarjetas de cartón Funcionamiento basado en la evaluación automática de polinomios por diferencias finitas Interés: cualquier función puede aproximarse mediante polinomios. Puede considerarse un ordenador digital con un programa fijo (el de la evaluación de polinomios) Escuela Politécnica Superior 15
ANTECEDENTES DE LA INFORMÁTICA ERA MECÁNICA Máquina analítica de Babbage 1832, en colaboración con Ada Lovelace Evolución de la máquina de diferencias: Adición de elementos de ordenadores modernos (entrada/salida, elementos de operaciones aritméticas, memoria) Para la modificación del programa fijo en la máquina de diferencias Es programable Los datos e instrucciones se introducen mediante tarjetas perforadas No se construyó debido a su complejidad mecánica Escuela Politécnica Superior 16
ANTECEDENTES DE LA INFORMÁTICA ERA ELECTROMECÁNICA Tabuladora Creada en 1890 por Hermann Hollerith Usa tarjetas perforadas sobre un conductor: Los agujeros permiten el cierre de circuitos eléctricos por varillas metálicas telescópicas Las perforaciones tienen significado que permiten su clasificación y contabilidad Posibilitó el censo de EE.UU. (1890-1900) (de 12 años se pasó a 3) Sucesoras del Aritmómetro Leon Balle: Multiplicación directa, no mediante sumas repetidas Door E. Felt: Introduce el teclado William S. Burroughs: Industria mecanográfica Escuela Politécnica Superior 17
ANTECEDENTES DE LA INFORMÁTICA ERA ELECTROMECÁNICA Jugador automático de ajedrez Leonardo Torres Quevedo (1914) Grandes compañías (máquinas registradoras) IBM (International Business Machines), 1924 BULL, 1931 Primeros ordenadores: Cálculo científico ABC 1935 (John Atanasoff: Iowa State College) Uso de álgebra de Boole y sistema binario Sólo diseño, antecesor de ENIAC Escuela Politécnica Superior 18
ANTECEDENTES DE LA INFORMÁTICA ERA ELECTROMECÁNICA Primeros ordenadores: Cálculo científico Mark I 1937-1944 (Howard Aiken: Universidad de Harvard) Primer calculador automático digital Elementos principales: relés(*) Utiliza:» Programa en una banda de papel perforado» Tabuladoras Hollerith Electrónica digital C. E. Shannon (MIT: 1938), circuitos combinacionales Propone aplicación de álgebra de Boole binaria para el diseño de circuitos lógicos con conmutadores (ej. relés) D. A. Huffman (1954), circuitos secuenciales Escuela Politécnica Superior 19
ANTECEDENTES DE LA INFORMÁTICA ERA ELECTROMECÁNICA (*)El relé Conmutador que contiene un contacto mecánico que puede abrir o cerrar un circuito eléctrico mediante un electroimán que atrae (o repele) al contacto mecánico. Escuela Politécnica Superior 20
EVOLUCIÓN HISTÓRICA Y DESARROLLO DE LA INFORMÁTICA Definiciones Antecedentes de la Informática GENERACIONES Escuela Politécnica Superior 21
GENERACIONES DE ORDENADORES 1ª GENERACIÓN (1946-1958) 2ª Generación (1958-1964) 3ª Generación (1964-1971) 4ª Generación (1971-1988) 5ª Generación (1988-hasta el presente) Generaciones de lenguajes de programación Escuela Politécnica Superior 22
Tecnología Tubos al vacío PRIMERA GENERACIÓN Diodo: dispositivo que conduce electricidad sólo en un sentido Dos electrodos (ánodo y cátodo) Triodo: dispositivo que puede ser un conmutador Dos electrodos (ánodo y cátodo) separados por una rejilla. La corriente en la rejilla determina la conducción entre los electrodos Memorias de líneas de retardo de mercurio Las memorias de tubos de vacío eran caras Basadas en el mantenimiento de información por la circulación de corriente a diferentes velocidades por las líneas de retardo Escuela Politécnica Superior 23
PRIMERA GENERACIÓN Ordenadores COLOSSUS (1943) Debido a una reciente desclasificación de documentos británicos de la Segunda Guerra Mundial se ha descubierto que la primera computadora electrónica fue el Colossus Construcción secreta con el objetivo de descifrar los mensajes militares secretos del ejército alemán, codificados con la máquina Enigma Con 1500 válvulas Escuela Politécnica Superior 24
PRIMERA GENERACIÓN COLOSSUS Escuela Politécnica Superior 25
PRIMERA GENERACIÓN Ordenadores ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) 1945, J. Presper Eckert y John W. Mauchly (Universidad de Pennsylvania) Construcción secreta (uso militar: construcción de tablas matemáticas para balística) Programable en hardware (por cambio de conmutadores y conexiones) Utiliza aritmética decimal Con sus 18000 válvulas de vacío y 1500 relés pesó 30 toneladas y ocupó 140 metros cuadrados, 5000 cálculos por segundo Escuela Politécnica Superior 26
PRIMERA GENERACIÓN ENIAC: dispositivos de control de ENIAC. Escuela Politécnica Superior 27
PRIMERA GENERACIÓN ENIAC: programación Escuela Politécnica Superior 28
PRIMERA GENERACIÓN ENIAC: cambio de un tubo Escuela Politécnica Superior 29
PRIMERA GENERACIÓN Ordenadores EDVAC (John von Neumann: 1950) Evolución de ENIAC. Implementación de arquitectura von Neumann de los ordenadores actuales: Estructura de máquina de Babbage (E/S, ALU, Unidad de control y memoria). Aritmética binaria. Programa almacenado en memoria. Escuela Politécnica Superior 30
EDVAC: PRIMERA GENERACIÓN Escuela Politécnica Superior 31
PRIMERA GENERACIÓN Ordenadores UNIVAC I (UNIVersal Automatic Computer I) (1951) Primer ordenador fabricado en serie Memoria de líneas de retardo El primero funcionó durante 12 años ininterrumpidamente (24 horas al día) Escuela Politécnica Superior 32
UNIVAC: PRIMERA GENERACIÓN Escuela Politécnica Superior 33
PRIMERA GENERACIÓN UNIVAC: consola Escuela Politécnica Superior 34
Ordenadores PRIMERA GENERACIÓN IBM 704 último de la generación Escuela Politécnica Superior 35
Software PRIMERA GENERACIÓN Ausencia de sistema operativo, la introducción y control de la ejecución de programas manual. Sólo un programador usa el ordenador a la vez. Lenguajes de programación Lenguajes de máquina (secuencias de 0 y 1) Concepto de subrutina: Fragmento de programa que realiza una tarea concreta, recibe un nombre por el que puede ser ejecutado desde otra parte del programa Aparición de primeros ensambladores (simbólicos) Se dan nombres mnemotécnicos a los códigos binarios que identifican las operaciones para facilitar la programación. Aparición de ayudas a la programación: Generadores de programa en código máquina. Primeros compiladores (traducen programas escritos en lenguajes de más alto nivel que lenguaje de máquina a éste) rudimentarios Escuela Politécnica Superior 36
GENERACIONES DE ORDENADORES 1ª Generación (1946-1958) 2ª GENERACIÓN (1958-1964) 3ª Generación (1964-1971) 4ª Generación (1971-1988) 5ª Generación (1988-hasta el presente) Generaciones de lenguajes de programación Escuela Politécnica Superior 37
SEGUNDA GENERACIÓN Tecnología Transistor Dispositivo similar al triodo pero Base Sólido Más fácil de fabricar Menor consumo y calor disipado Más pequeño Más duradero Usa: Semiconductor cristalino (ej. silicio) con impurezas:» Tipo n capaces de generar electrones (carga negativa)» Tipo p capaces de generar huecos (carga positiva) El transistor puede tener: Emisor y colector tipo n (como el cátodo y el ánodo) Base tipo p (como la rejilla) Colector Emisor Escuela Politécnica Superior 38
SEGUNDA GENERACIÓN Tecnología (cont.) Núcleo de ferrita Memoria de ferrita: malla de hilos conductores entrecruzados En los vértices un aro de ferrita (núcleo) por cuyo interior pasan los dos hilos El núcleo se selecciona activando los hilos de su fila y columna: Corriente en un sentido, la ferrita se magnetiza en un sentido (idem. contrario) Cada ferrita almacena un bit Escuela Politécnica Superior 39
SEGUNDA GENERACIÓN Ordenadores IBM 7090 y 7094 Versiones con transistores de anteriores IBM 704 y 709 (triodos) Control de E/S mediante canales Escuela Politécnica Superior 40
SEGUNDA GENERACIÓN IBM 709 vs. IBM 7090. Escuela Politécnica Superior 41
SEGUNDA GENERACIÓN Ordenadores Otros UNIVAC 1004, IBM 1620, CDC 1604 Escuela Politécnica Superior 42
SEGUNDA GENERACIÓN CDC 1604. IBM 1620. Escuela Politécnica Superior 43
SEGUNDA GENERACIÓN Software Primeros lenguajes de alto nivel Más cercanos a la forma humana de expresión (en oposición a máquina) FORTRAN: científico - técnico ALGOL58 y 60: precedentes de LISP COBOL: gestión administrativa Comienzo de sistemas operativos Escuela Politécnica Superior 44
GENERACIONES DE ORDENADORES 1ª Generación (1946-1958) 2ª Generación (1958-1964) 3ª GENERACIÓN (1964-1971) 4ª Generación (1971-1988) 5ª Generación (1988-hasta el presente) Generaciones de lenguajes de programación Escuela Politécnica Superior 45
Tecnología TERCERA GENERACIÓN Circuitos integrados En una placa de silicio se construye un circuito con una función electrónica compleja: Circuitos mejores (coste, complejidad y fiabilidad) Aumento de velocidad (reducción de espacio) Reducción de consumo Uso de circuitos integrados también en las memorias Escuela Politécnica Superior 46
TERCERA GENERACIÓN Tecnología Primer circuito integrado (1959) Escuela Politécnica Superior 47
TERCERA GENERACIÓN Ordenadores Grandes computadores y pequeños terminales Un ordenador central da servicio a terminales locales o remotos Técnicas de compartición de recursos y procesamiento concurrente Técnica de memoria virtual, el usuario cree que hay más memoria IBM 360: (desde 1965) familias de ordenadores Con diferente capacidad y prestaciones Ejemplo: IBM 360 PDP: (desde 1963) miniordenadores Bajo precio, reducido tamaño y buenas prestaciones, por aprovechamiento de circuitos integrados Escuela Politécnica Superior 48
TERCERA GENERACIÓN Software Sistemas operativos Desarrollo de sistemas operativos propios para cada máquina (incompatibles con otras) Nuevas técnicas: Multiprogramación: Para compartir recursos Lenguajes de programación Nuevos lenguajes de alto nivel: BASIC PL/I APL Escuela Politécnica Superior 49
GENERACIONES DE ORDENADORES 1ª Generación (1946-1958) 2ª Generación (1958-1964) 3ª Generación (1964-1971) 4ª GENERACIÓN (1971-1988) 5ª Generación (1988-hasta el presente) Generaciones de lenguajes de programación Escuela Politécnica Superior 50
Tecnología CUARTA GENERACIÓN Se desarrolló el microprocesador Se colocan más circuitos dentro de un "chip" "LSI - Large Scale Integration circuit" "VLSI - Very Large Scale Integration circuit" Cada "chip" puede hacer diferentes tareas Un "chip" sencillo actualmente contiene la unidad de control y la unidad aritmética/lógica. La memoria primaria, es operada por otros "chips" Se reemplaza la memoria de anillos magnéticos por la memoria de "chips" de silicio Se desarrollan las microcomputadoras: computadoras personales o PC Se desarrollan las supercomputadoras Escuela Politécnica Superior 51
CUARTA GENERACIÓN Ordenadores Ordenadores personales (PC) Informática doméstica. Estaciones de trabajo Aumento de prestaciones y disminución de precio. Teleinfórmática Redes de ordenadores. Supercomputadores Escuela Politécnica Superior 52
CUARTA GENERACIÓN Ordenadores Lisa: Primer ordenador personal, con ratón e interfaz gráfica, fabricado por Apple Escuela Politécnica Superior 53
Software Sistemas operativos CUARTA GENERACIÓN Aparecen sistemas operativos independientes de la máquina y compatibles UNIX MS/DOS OS/2 WINDOWS Nuevas necesidades de sistemas operativos: Sistemas operativos de red, distribuidos Nuevos lenguajes más potentes : C Técnicas de programación más abstractas : Lógica (PROLOG) Orientada a objetos (SmallTalk, C++) Escuela Politécnica Superior 54
GENERACIONES DE ORDENADORES 1ª Generación (1946-1958) 2ª Generación (1958-1964) 3ª Generación (1964-1971) 4ª Generación (1971-1988) 5ª GENERACIÓN (1988-...) Generaciones de lenguajes de programación Escuela Politécnica Superior 55
QUINTA GENERACIÓN Inteligencia artificial: Campo de estudio que trata de aplicar los procesos del pensamiento humano usados en la solución de problemas a la computadora. Robótica: El arte y ciencia de la creación y empleo de robots. Un robot es un sistema de computación híbrido independiente que realiza actividades físicas y de cálculo. Están siendo diseñados con inteligencia artificial, para que puedan responder de manera más efectiva a situaciones no estructuradas. Sistemas expertos: Aplicación de inteligencia artificial que usa una base de conocimiento de la experiencia humana para ayudar a la resolución de problemas. Redes de comunicaciones: Canales de comunicaciones que interconectan terminales y computadoras Escuela Politécnica Superior 56
GENERACIONES DE ORDENADORES 1ª Generación (1946-1958) 2ª Generación (1958-1964) 3ª Generación (1964-1971) 4ª Generación (1971-1988) 5ª Generación (1988-...) GENERACIONES DE LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN Escuela Politécnica Superior 57
GENERACIONES DE LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN 1ª: Lenguajes de máquina 2ª: Primeras ayudas a programación: Rutinas, lenguajes ensambladores, generadores de programas 3ª: Lenguajes imperativos: FORTRAN, COBOL, LISP 4ª: Lenguajes funcionales: programación lógica, programación orientada a objetos Escuela Politécnica Superior 58
EJEMPLO DE MAPA CONCEPTUAL Escuela Politécnica Superior 59
EJEMPLO DE MAPA CONCEPTUAL Escuela Politécnica Superior 60