Historia de la computación Introducción a la Ing. en Computación Ing. Moisés E. Ramírez G.
Introducción El objetivo de esta sección es hacer una perspectiva histórica breve del campo de la computación haciendo énfasis en los inventos y personajes que han influido de mayor manera para el desarrollo de ésta. MERG 2
Abaco Uno de los problemas que siempre ha fascinado al hombre es el relacionado con la actividad de contar y el concepto de número. De ahí que entre las primeras herramientas que inventó están dispositivos mecánicos capaces de ayudarlo con estas tareas. El ábaco Los egipcios (500 años AC) inventaron el primer dispositivo para calcular, basado en bolillas atravesadas por alambres. Posteriormente, a principios del siglo II DC, los chinos perfeccionaron este dispositivo, al cual le agregaron un soporte tipo bandeja, poniéndole por nombre Saun-pan. El ábaco permite realizar sumar, restar, multiplicar y dividir. MERG 3
Los sistemas de numeración Para contar, nuestros antepasados inventaron diversos sistemas de numeración que prevalecen hasta nuestros días. Una forma de clasificarlos es en posicionales y no posicionales. Ventajas/Desventajas Los posicionales (ejm. El sistema decimal) tienen como ventaja sobre los no posicionales (ejm. El sistema de numeración romano) que pueden representar cualquier número con un conjunto limitado de guarismos o cifras, además de que las operaciones aritméticas son más fáciles de realizar. MERG 4
La pascalina Blaise Pascal (1623-1662) En 1649 gracias a un decreto real obtuvo el monopolio para la fabricación y producción de su máquina de calcular conocida como la PASCALINA. Esta máquina consistía en una serie de engranes que permitía obtener los resultados de las operaciones de sumas y restas de forma directa de hasta 8 dígitos. Estaba basada en mecanismos de relojería. MERG 5
Sistema Binario Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716). En 1670, Leibniz mejora la máquina inventada por Blaise Pascal, al agregarle capacidades de multiplicación, división y raíz cúbica. En 1979 crea y presenta el modo aritmético binario, basado en "ceros" y "unos", lo cual serviría unos siglos más tarde para estandarizar la simbología utilizada aplicada en el procesamiento de la información en las computadoras modernas. MERG 6
Charles Babbage y Ada Byron Charles Babbage (1792-1871) Babbage concibió dos máquinas: La Máquina Diferencial era un dispositivo de 6 dígitos que resolvía ecuaciones polinómicas por el método diferencial. La máquina Analítica, fue diseñada como un dispositivo de cómputo general. Babbage trabajó en estos proyectos con Ada Byron, considerada la primer programadora de la era de la computación ya que fue ella quien se hizo cargo del análisis y desarrollo de todo el trabajo del inventor y la programación de los cálculos a procesarse MERG 7
Partes de la máquina analítica 1. Dispositivo de entrada de la información: recibe la información a procesar y las instrucciones del programa. 2. Unidad de almacenaje: que almacena información. 3. Procesador: con la función de realizar operaciones lógicas y aritméticas sobre la información. 4. Unidad de control: dirige a todas las demás unidades determinando cuándo debe leer información, que operación realizar,... 5. Dispositivo de salida: muestra la información ya procesada. MERG 8
Máquina diferencial Una máquina diferencial es un dispositivo de naturaleza mecánica para calcular e imprimir tablas de funciones. Más concretamente, calcula el valor numérico de una función polinómica sobre una progresión aritmética obteniendo una tabla de valores que se aproxima a la función real (basado en que cualquier función puede ser aproximada por polinomios). Una reconstrucción de la Máquina Diferencial No.2 ha estado operativa desde 1991 en el Museo de Ciencia de Londres. Trabaja como Babbage la diseñó y demuestra que éste estaba acertado en su teoría, además de que era capaz de fabricar partes con la precisión requerida.os. MERG 9
Las tarjetas perforadas Joseph Marie Jacquard (1752-1834) modificó una maquinaria textil, inventada por Vaucanson, a la cual implementó un sistema de plantillas o moldes metálicos perforados unidas por correas, que permitían programar las puntadas del tejido, logrando obtener una diversidad de tramas y figuras. A partir del invento de Jacquard empezaron a proliferar, las máquinas y equipos programados por sistemas perforados, tales como los pianos mecánicos, conocidos como pianolas, muñecos y otros novedosos juguetes mecánicos. Nace así la tarjeta perforada para transmitir a una máquina las instrucciones necesarias para su funcionamiento MERG 10
Máquina tabuladora Herman Hollerith (1860-1929) empezó a trabajar con el sistema de máquinas tabuladoras logrando su primera patente en 1884. El gobierno norteamericano convocó a una licitación para un sistema de procesamiento de datos que proporcionase resultados más rápidos (se había estimado que tardarían en procesarse unos 10 ó 12 años). Herman Hollerith, que trabajaba como empleado del buró de Censos, propuso su sistema basado en tarjetas perforadas, y que puesto en práctica constituyó el primer intento exitoso de automatizar el procesamiento de grandes volúmenes de información MERG 11
Las máquinas de Hollerith clasificaron, ordenaban y enumeraban las tarjetas perforadas que contenían los datos de las personas censadas, logrando una rápida emisión de reportes, a partir de los 6 meses. Nace IBM Los resultados finales del censo de 1890 se obtuvieron en el tiempo record de 2 años y medio. Herman Hollerith en 1896 fundó la TABULATING MACHINE COMPANY que luego se convirtió en la Computer Tabulating Machine (CTR). Hollerith se retiró en 1921 y en 1924 CTR cambió su nombre por el de International Business Machines Corporation (IBM), que años más tarde se convertiría en el gigante de la computación. MERG 12
El mecanismo de conteo Corriente eléctrica. La tarjeta Contador: 0,1,2,3,4, MERG 13
La máquina tabuladora Las preguntas que se hacían venían en el formato de opción múltiple. Las respuestas se ponían en tarjetas donde la perforación en cierta posición de cada columna representaba la respuesta a una pregunta. 1 2 3 4 5 6 7 A O O O B O O C O D O MERG 14
John Louis von Neumann (1903-1957) En 1944 contribuyó en forma directa en los diseños de fabricación de computadoras de esa generación, asesorando a Eckert y John Machly, creadores de la ENIAC y que construyeran además la UNIVAC en 1950. Durante esa década trabajó como consultor para la IBM colaborando con Howard Aiken para la construcción de la computadora Mark I de Harvard. MERG 15
El modelo de John Von Neumann A pesar de las velocidades alcanzadas en la computadora ENIAC (500 multiplicaciones por segundo) resultaba todavía ineficiente en el sentido de que para realizar un nuevo cálculo se tenían que realizar cambios completos en el cableado. Neumann analizó este problema y propuso un modelo que contiene lo siguiente: Un medio para codificar o cifrar las instrucciones, a fin de que fuera posible almacenarlas en la memoria de la máquina. Von Neumann sugirió el uso de cadenas o series de unos y ceros. Almacenar las instrucciones en la memoria junto con cualquier otra información (números, datos) necesaria para el trabajo específico que se trate. Al correr el programa, tomar las instrucciones directamente de la memoria, en vez de que haya que leer MERG 16 una tarjeta perforada en cada paso.
Ventajas obtenidas Velocidad. Las instrucciones se leían directamente de la memoria (más rápido que las tarjetas perforadas) Flexibilidad. Teniendo varios programas, se puede correr uno, después otro o combinaciones de los mismos. Automodificación. Al estar almacenados electrónicamente es fácil hacer programas que se puedan modificar o ajustar por si mismos. MERG 17
El modelo de Von Neumann Control Procesamient o Memoria Entrada Salida MERG 18
Partes del modelo Entrada: Los datos en bruto que se van a procesar. MEMORIA: almacena la entrada, los resultados del procesamiento y el programa que se va a ejecutar. Control: Lee el programa y lo traduce en una serie de operaciones que realiza la unidad procesadora. Unidad procesadora: Lleva a cabo todas las operaciones reales de suma, multiplicación, cuenta, comparación, etc., sobre la información que recibe desde la memoria. Salida: Responde a los resultados de la unidad de procesamiento, almacenados en memoria y transmitidos a un dispositivo específico. MERG 19
Generaciones de computadoras
Primera generación (1945-1958) Tubos de vacío Almacenamiento masivo de datos en tambores y cintas magnéticas Máquinas muy grandes y con grandes Necesidades de energía. Grandes sistemas de ventilación Tarjetas perforadas Lenguaje máquina. UNIVAC I, ENIAC, ABC (Atanasoff-Berry ), Mark I, EDVAC MERG 21
Segunda Generación (1959-1964) Transistores Equipos de tamaño, consumo de energía y necesidades de ventilación menores Aparecen los primeros lenguajes de programación: COBOL y Fortran Aumenta la confiabilidad. IBM 360, Digital PDP-8 MERG 22
Tercera generación (1964-1971) Circuitos integrados Computadoras más rápidas, pequeñas, menos costosas y con mayores capacidades. Aparecen los primeros sistemas operativos. Interconexión de las primeras computadoras en red. Aparición de la multiprogramación. Desarrollo de lenguajes de programación de alto nivel y software en general mayor variedad de aplicaciones. Aparecen las minicomputadoras. CRAY-1 MERG 23
Cuarta generación Miniaturización de los circuitos integrados usando chips de silicio. Aparición de las computadoras personales. Procesador 8008 Cada vez más eficientes, baratas, capacidades mayores y consumo de energía menor. Interfaces gráficas. IBM PC, APPLE II MERG 24
Quinta generación (1978 -?) Inteligencia Artificial, Sistemas Expertos, Visión Artificial, Comprensión de lenguaje natural, robótica. Computadoras cada vez más rápidas, baratas, eficientes, pequeñas,... MERG 25
Uso de las computadoras Las computadoras actualmente son usadas en una cantidad innumerable de actividades humanas. Entre algunas se pueden mencionar: Oficinas Medicina Industria Comercio Administración Investigacion y desarrollo Diversión Educación control de tráfico Multimedia Diseño Exploración espacial Comunicaciones Predicción meteorológica... MERG 26
Ejemplos de aplicaciones Empresas Contabilidad Recursos humanos Planeación de recursos Manejo de clientes Manejo de datos Agendas Bases de datos: Dbase, foxpro, Oracle... Analisis de datos maple, matlab, mathematica, R... Entretenimiento Arcade, simuladores de vuelo, emuladores... Educación Entrenamiento, clases, tutoriales... Media Editores, reproductores de audio, video y fotos. MERG 27
Internet Oficina Mensajeros, navegadores, sistemas de compartición de archivos... Desarrollo de aplicaciones Lenguajes de programación: C, C++, pascal. Procesadores de texto Presentaciones Hojas de cálculo Manufactura y diseño en la industria: CAD / CAM etc. Lenguajes visuales de modelado MERG 28
Componentes de un Equipo de cómputo MERG 29
La memoria Su función es guardar datos. Es un conjunto de celdas (o casillas) con las siguientes características: Cada celda puede contener un valor numérico. Cada celda tiene la propiedad de ser direccionable, es decir, se puede distinguir una de otra por medio de un número único que es su dirección. Las celdas de memoria están organizadas en forma de vector (numeradas secuencialmente) para poder hacer referencia a ellas de manera rápida. Para hacer referencia a una celda se usa su dirección sobre el vector, para ello se usa un apuntador. MERG 30
Más sobre memorias La memoria es el elemento del ordenador que almacena información. La información se va a almacenar en forma de unos y ceros (sólo almacenamos información digital en binario). La memoria se puede dividir en dos tipos: principal y secundaria. La memoria principal es la que almacena las cosas (el programa y los datos) que se están utilizando en un momento dado. Si se apaga la luz, perdemos su contenido (por ello se le llama volátil). También se conoce como memoria RAM. MERG 31
La memoria secundaria es una memoria de almacenamiento, aquí se almacena toda la información que tengamos (aunque en un momento dado no se esté usando). Aunque apaguemos la luz, la información que tenemos almacenada, permanece en este tipo de memoria. Cuando tenemos una computadora, en memoria secundaria (por ejemplo en el disco duro) se pueden almacenar muchos programas (procesador de textos, juegos, etc.) pero cuando queremos usar uno de ellos, debemos tenerlo en memoria principal. Si seleccionamos el procesador de textos y estamos escribiendo una carta, el programa y los datos (las letras de la carta) están en memoria principal. Si en ese momento se va la luz, perdemos el trabajo que esté en memoria principal, sólo quedara almacenada definitivamente si la pasamos al disco duro (o a un disquete) es decir, sólo queda la que tenemos almacenada en memoria secundaria. MERG 32
Dispositivos de entrada (input) Estas unidades se encargan de recibir los datos del usuario. Entre ellos podemos contar a: Teclado Ratón Scanner TouchScreen etc MERG 33
Tipos de teclado El tipo de teclado estándar es el QWERTY (diseñado en 1880 para máquinas de escribir). Existe otro teclado (distribución de teclas) llamado Dvorak (Diseñado en 1930s por August Dvorak). Se estima que en una jornada de 8 horas al día la mano de una persona viaja alrededor de 16 millas en un teclado QWERTY y en un Dvorak solamente una milla. MERG 34
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Ratón Introducidos a finales de los 80 s. Es un dispositivo esencial para las PC s con interfaces gráficas. Tipos básicos de ratón Mecánico Optomecánico Óptico Se conecta a la PC de diferentes maneras Serial PS/2 USB MERG 36
TouchScreen, scanner, multifuncionales MERG 37
Cámaras digitales MERG 38
Salida: Monitores, Impresoras, etc MERG 39
Características de los monitores Resolución: Es el número de píxeles (puntos) sobre la pantalla, se describe dando el número columnas por el número de filas VGA 640x480 SVGA 800x600 XGA 1024x768 Paleta de colores: Número de colores que soporta. Monocromático: Sólo puede desplegar dos colores Escala de grises: (tipo especial de monocromático) Colores: Pueden desplegar desde 16 hasta arriba de 1 millón de colores diferentes. A veces se les refiere como monitores RGB. Refrescado (frecuencia de escaneo): Es el número de veces que se dibuja la pantalla por segundos (Hz). MERG 40
Por su tecnología de construcción se clasifican CRT (Monitores de Tubos de Rayos Catódicos) LCD (Cristal líquido) De matriz pasiva (la más usada y barata) TFT (thin film transistor) o de matriz activa Pantallas de plasma CRT vs LCD CRT consumen mucha más electricidad CRT ocupan mucho más espacio CRT generan radiación dañina para la salud Los principios físicos sobre los que funcionan los CRT son ampliamente comprendidos. CRT son más fáciles de fabricar y baratos. Producen imágenes estables Los CRT (desv.) tienen el efecto de tambor Los CRT tienen más ángulo de visión MERG 41
Tipos de impresoras Impresoras láser Tienen la ventajas de mayor rapidez y calidad de impresión en escala de grises, pero son muy caras en resolución a colores. Impresoras de inyección de tinta Dos tecnologías Tecnología térmica (Bubble Jet) HP, Cannon Tecnología piezo-eléctrica Epson Las HP tienen en el cartucho los cabezales, por ello son más caras. En las Epson los cabezales están en la impresora, por ello los cartuchos son más baratos. Funcionan con los tres colores primarios sustractivos Cyan, Magenta, Amarillo (CMYK) MERG 42