Laboratorio de computación Práctica 1 Alumno: Grupo: Fecha: Instituto Politécnico Nacional Secretaria Académica Dirección de Educación Superior ESIME Culhuacan Ingeniería en Computación Fundamentos de Programación Objetivo Al concluir la práctica el alumno conocerá las principales características representativas del proceso evolutivo de la computación. Material y equipo Computadora, bibliografía a fin e Internet. Introducción teórica Desde tiempos inmemorables, la humanidad ha desarrollado y usado por su conveniencia o por necesidad, accesorios que le facilitan y automatizan la práctica del cálculo, hasta llegar a la computadora digital moderna. Por tal motivo es importante conocer los aspectos más importantes y sobresalientes en esta historia. Conocer el proceso de evolución de las computadoras, así como de los dispositivos para entrada/salida y los medios de comunicación de datos. Desarrollo Realizar una investigación con a los antecedentes históricos de la computadora y características fundamentales de cada una. Computadora: Tiene como meta principal, la de recibir y procesar datos para convertirlos en información útil. Es una colección de circuitos integrados y otros componentes relacionados que puede ejecutar con exactitud, rapidez, y de acuerdo a lo indicado por un usuario o automáticamente por otro programa, una múltiple variedad de instrucciones. Dispositivo electrónico capaz de recibir un conjunto de instrucciones y ejecutarlas realizando cálculos sobre los datos numéricos, o bien compilando y correlacionando otros tipos de información. Antecedentes históricos de la Computadora Primera máquina de calcular mecánica - - - 1642 por Blaise Pascal. Usaba una serie de ruedas de diez dientes en las que cada uno de los dientes representaba un digito (0 al 9), las ruedas estaban conectadas de tal manera que podían sumarse números haciéndolas avanzar el número correcto de dientes. Máquina que podía multiplicar - - - 1670 por Gottfried Leibniz. Perfecciono la máquina de Blaise Pascal. Durante la década de 1880 el estadístico estadounidense Herman Hollerith desarrolló el sistema de tarjetas perforadas para registrar datos, un paso importante en el desarrollo de las computadoras. En 1896 creó la empresa Tabulating Machine Corporation, que en 1924 pasó a denominarse IBM. Máquina Analítica: En el siglo XIX el matemático e inventor británico Charles Babbage elaboró los principios de la computadora digital moderna.
Inventó una serie de máquinas, como la máquina diferencial, diseñadas para solucionar problemas matemáticos complejos Primeras Computadoras Computadoras Analógicas Comenzaron a construirse a principios del siglo XX. Realizaban los cálculos mediante ejes y engranajes giratorios. Se evaluaban las aproximaciones numéricas de ecuaciones demasiado difíciles. Se usaron durante las dos primeras guerras mundiales (trayectorias de los torpedos en los submarinos y para la distancia de las bombas en la aviación). Computadoras Electrónicas Se creó el 1er. Ordenador digital totalmente electrónico, el Colossus (SGM 1939-1945 en Londres) En Diciembre de 1943 el Colossus era ya operativo, fue utilizado por el equipo de Alan Turing para decodificar los mensajes de radio cifrado de los alemanes. Incorporaba 1,500 válvulas o tubos de vacío Computadoras Digitales Un ordenador digital se basa en una operación: la capacidad de determinar si un conmutador, o puerta, está abierto o cerrado. Puede reconocer sólo dos estados en cualquiera de sus circuitos microscópicos: abierto o cerrado, alta o baja tensión o, en el caso de números, 0 o 1. Las velocidades del ordenador se miden en megahercios, o millones de ciclos por segundo. Un ordenador con una velocidad de reloj de 100 MHz, velocidad bastante representativa de un microordenador, es capaz de ejecutar 100 millones de operaciones por segundo. Las microcomputadoras de las compañías pueden ejecutar entre 150 y 200 millones de operaciones por segundo, mientras que las supercomputadoras utilizadas en aplicaciones de investigación y de defensa alcanzan velocidades de miles de millones de ciclos por segundo. Antiguos tubos de vacío Un modelo de la válvula del físico inglés John Fleming ilustra la tecnología que llevó al desarrollo del tubo de vacío, uno de los más importantes dispositivos electrónicos antiguos. Un t.v típico consta de electrodos (placas metálicas) y cables dentro de una bombilla o foco de vidrio al vacío, y se utiliza para regular corrientes eléctricas o señales electrónicas. Antes de la aparición del transistor, los tubos de vacío se utilizaban para el funcionamiento de aparatos como televisores, radios y computadoras. Computadoras Electrónicas ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer): primer ordenador digital universal totalmente electrónico. Diseñado por John William y John Presper en 1943 y 1946 en la universidad de Pensilvania. Inicialmente era para un proyecto militar (cientos de multiplicaciones por minuto). Su programa estaba físicamente cableado al procesador, tenia que modificarse manualmente. Se mejoro este aspecto y se llamo EDVAC (computadora automática electrónica de variable discreta). Su sistema de almacenamiento electrónico era mucho mas avanzado. ENIAC pesaba 30 toneladas y contenía 18,000 válvulas de vacío, se uso hasta 1955. UNIVAC (UNIVersal Automatic Computer). Desarrollado por John William y John Presper en 1946 y 1951. Diseñado para uso comercial. También funciona con las válvulas de vacío pero para la entrada y salida de datos usaba la cinta magnética. Fue la primera computadora capaz de procesar con la misma facilidad información numérica y alfabética (marco el inicio de la era informática).
La primera UNIVAC se instalo en 1951 en la oficina del Censo de Estados Unidos, donde realizo la predicción del ganador de las elecciones presidenciales norteamericanas de 1952 En total se vendieron 48 unidades y demostró que los ordenadores eran vitales para determinadas aplicaciones. La compañía responsable de la manufactura fue vendida a mediados de la década de los 50 s y fue adquirida por la International Business Machines Corporation (IBM). Circuitos Integrados A finales de la década de 1960 apareció el circuito integrado (CI), lo que hizo posible fabricar transistores en un único sustrato de silicio en el que los cables de interconexión iban soldados. Permitió una reducción del precio, tamaño y porcentajes de error. A mediados de la década 1970 fue posible fabricar microprocesadores, con la introducción del circuito de integración a gran escala (LSI- Large Scale Integrated). Después, con el circuito de integración a mayor escala (VLSI Very Large Scale Integrated). Evolución cronológica de la computadora 500 ac: Ábaco tipo mecánico, ideado en Babilonia 1622 : Oughtred (Regla del Cálculo) matem. inglés uso los recién inventados algoritmos para fabricar un dispositivo que simplificaba la multiplicación y la división. Consistía en dos reglas graduadas unidas que se deslizaban una sobre la otra 1642: Primera máquina de sumar Blaise Pascal 1834: Primera computadora digital programable Charles Babbage 1850: Primera sumadora de teclado el teclado apareció en una máquina inventada en E.U, podían sumarse una secuencia de dígitos pulsando unas teclas sucesivas. Cada tecla alzaba un eje vertical a cierta altura y la suma quedaba indicada por la altura total Primera Generación (finales de los años 40 a mediados de los años 50) Las computadoras se construyeron con relevadores electromecánicos (MARK I) o tubos de vacío (ENIAC) Eran grandes y costosas Generaban mucho calor Los datos se introducían mediante cintas o tarjetas perforadas La programación se realizaba en lenguaje máquina Primera Generación (finales de los años 40 a mediados de los años 50) Las computadoras se construyeron con relevadores electromecánicos (MARK I) o tubos de vacío (ENIAC). Eran grandes y costosas. Generaban mucho calor. Los datos se introducían mediante cintas o tarjetas perforadas. La programación se realizaba en lenguaje máquina. Segunda Generación (mediados de los 50 a mediados de los años 60) Se incorpora el transistor. Los laboratorios BELL construyen la primera máquina transistorizada. Se programa usando tarjetas perforadas y cintas. Se crea el primer lenguaje de alto nivel: FORTRAN (FORmula TRANslator). Se usa en la investigación científica, las matemáticas y la ingeniería. En 1960 crean el lenguaje COBOL (Common Busines Oriented Languaje), lenguaje orientado a objetos.
Tercera Generación (segunda mitad de los años 60 hasta 1975) Se introducen un gran número de transistores en CI. Jack Kilby produce los primeros CI para TEXAS instruments. Se crean lenguajes de alto nivel como BASIC y PASCAL. S.O que facilitan el control y la comunicación entre computadoras y desarrolladores. Se inicia el teleproceso (procesos a distancia). Surgen los teclados. Los datos se almacenan en cintas y discos magnéticos. Se introduce las memorias intermedias (caché) Comienza la miniaturización y baja el consumo de energía eléctrica. Cuarta Generación (1975-1984) Se crea el primer µprocesador fabricado por la empresa INTEL. Surgen las primeras µcomputadoras (APPLE, RADIO SHACK,etc). En 1983 APPLE presenta a LISA (computadora de escritorio de interfaz gráfica) y un año después produce Macintosh. El SO MS- DOS se instala en la mayor parte de las PCs. Se crean las memorias virtuales Surge la industria de los videojuegos Se pone a la computadora al alcance de cualquier empresa y muchos hogares Quinta Generación (1984- actualidad) Se introduce el concepto de microelectrónica Software para actividades profesionales asistidas por computadora, la estructura cliente- servidor Surgen las redes neuronales, los fractales, las fibras ópticas, las telecomunicaciones y los satélites. En 1982 Seymour Gray crea la primera supercomputadora con capacidad de procesamiento en paralelo. El gobierno japonés anuncia su proyecto inteligencia artificial para que se pueda reconocer voz e imagen y se comuniquen en lenguaje natural, así tener la habilidad de tomar decisiones con base en procesos de aprendizaje. Una tendencia constante es la micro miniaturización, iniciativa que tiende a comprimir más elementos de circuitos en un espacio de chip cada vez más pequeño. Se investiga mas el concepto de ordenador de proceso paralelo que emplea muchos chips para realizar varias tareas diferentes al mismo tiempo. El proceso paralelo podría llegar a reproducir hasta cierto punto las complejas funciones de: realimentación, aproximación y evaluación que caracterizan al pensamiento humano. El uso de computadoras moleculares, en estas, los símbolos lógicos se expresan por unidades químicas de ADN en vez de por el flujo de electrones habitual en las computadoras corrientes. Clasificación Supercomputadoras Es un tipo de computadora muy potente y rápida, diseñada para procesar enormes cantidades de información en poco tiempo y dedicada a una tarea específica. Son las más caras (desde 30 millones de dólares o más); y cuentan con un control de temperatura especial, esto para disipar el calor que algunos componentes alcanzan a tener. Ejemplos de tareas a las que son dedicadas las supercomputadoras: o Búsqueda y estudio de la energía y armas nucleares. o Búsqueda de yacimientos petrolíferos con grandes bases de datos sísmicos. o El estudio y predicción de tornados. o El estudio y predicción del clima de cualquier parte del mundo. o La elaboración de maquetas y proyectos de la creación de aviones, simuladores de vuelo.
Macrocomputadoras o mainframes Son conocidas como mainframes, los cuales son sistemas grandes, rápidos y caros con capacidad de controlar cientos de usuarios en forma simultánea, así como manejar cientos de dispositivos de entrada y salida. Su costo va desde los 350 mil dólares hasta varios millones de dólares. De alguna forma los mainframes son más poderosos que las supercomputadoras porque soportan más programas simultáneamente. sin embargo las supercomputadoras pueden ejecutar un sólo programa más rápido que un mainframe. En el pasado, los Mainframes ocupaban cuartos completos o hasta pisos enteros de algún edificio, hoy en día, un Mainframe es parecido a una hilera de archiveros en algún cuarto con piso falso, esto para ocultar los cientos de cables de los periféricos, y su temperatura tiene que estar controlada. Minicomputadoras En 1960 surgió la minicomputadora, una versión más pequeña de la macrocomputadora. Al ser orientada a tareas específicas, no necesitaba de todos los periféricos que necesita un mainframe, y esto ayudo a reducir el precio y costos de mantenimiento. En general, una minicomputadora, es un sistema multiproceso (varios procesos en paralelo) capaz de soportar de 10 hasta 200 usuarios simultáneamente. Actualmente se usan para almacenar grandes bases de datos, automatización industrial y aplicaciones multiusuario. Microcomputadoras o PC s Tuvieron su origen con la creación de los microprocesadores (una computadora en un chip). Las PC s son computadoras para uso personal y relativamente son baratas y actualmente se encuentran en las oficinas, escuelas y hogares. El término PC se deriva de que para el año de 1981, IBM, sacó a la venta su modelo "ʺIBM PC"ʺ, la cual se convirtió en un tipo de computadora ideal para uso "ʺpersonal"ʺ, de ahí que el término "ʺPC"ʺ se estandarizó y los clones que sacaron posteriormente otras empresas fueron llamados "ʺPC y compatibles"ʺ, usando procesadores del mismo tipo que las IBM, pero a un costo menor y pudiendo ejecutar el mismo tipo de programas. Existen otros tipos de micro computadoras, como la Macintosh, que no son compatibles con la IBM, pero que en muchos de los casos se les llaman también "ʺPC s"ʺ, por ser de uso personal. En la actualidad existen variados diseños de PC s: computadoras personales, con el gabinete tipo mini torre, con el gabinete horizontal, computadoras personales portátiles "ʺLaptop"ʺ o "ʺNotebook"ʺ. Cuestionario 1. Menciona cuales son las características principales de una computadora 2. Explica cuales son las principales aportaciones de cada una de las generaciones de la evolución de las computadoras. 3. Menciona a las menos dos personas que tuvieron gran importancia en la evolución de las computadoras y cuál ha sido esa aportación. Conclusiones