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Propedéutico para Computación Unidad 1 Surgimiento de la Computación y Tendencias Actuales.

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1 Propedéutico para Computación Unidad 1 Surgimiento de la Computación y Tendencias Actuales

2 1. Surgimiento de la computación y tendencias actuales 1.1 Historia inicial 1.2 Primera generación 1.3 Segunda Generación 1.4 Tercera generación 1.5 Cuarta generación 1.6 Quinta generación y nuevas tecnologías

3 1.1 Historia inicial (1) La historia de los artefactos que calculan, o realizan algún tipo de computo, se remonta a muchos años antes de cristo. Desde entonces dos principios han coexistido: Utilizar cosas para contar (dedos, piedras, semillas, nudos, etc). Colocar tales cosas en posiciones determinadas. El ábaco reunió estos dos principios.

4 1.1 Historia inicial (2) El ábaco se considera como el primer dispositivo mecánico que existió para contar. Ha sido uno de los logros más importantes en la historia por su gran utilidad y difusión. Por otra parte introduce el concepto algebraico de valor posicional.

5 1.1 Historia inicial (3) La necesidad de contar cosas Es un término más sencillo y antiguo que computar. Llevó a la creación del primer dispositivo mecánico conocido diseñado por el hombre para ese fin. A medida la civilización evoluciona se toma una forma más organizada y avanzada para contar, desarrollándose diversos dispositivos para tal propósito.

6 1.1 Historia inicial (4) Leonardo da Vinci ( ) Trazo las ideas para una sumadora mecánica, había hecho anotaciones y diagramas sobre una máquina calculadora que mantenía una relación 10:1 en cada una de sus ruedas registradoras de 13 dígitos.

7 1.1 Historia inicial (5) John Napier ( ) Desarrollo las Varillas de Napier, las cuales reducían los productos a sumas y los cocientes a restas. Este dispositivo también es conocido como ábaco neperiano. También descubre la relación entre series aritméticas y geométricas creando tablas que él llama logaritmos. Edmund Gunter se encarga de marcar los logaritmos en líneas. Bissaker, por su parte, coloca las líneas sobre un pedazo de madera, creando así lo que se conoce como regla de cálculo.

8 1.1 Historia inicial (6) Blas Pascal ( ) Tiene el honor de ser considerado como el padre de la computadora. Inventó y construyó la primera máquina calculadora automática utilizable, precursora de las computadoras actuales. La Pascalina funcionó en base al mismo principio del odómetro. En un juego de ruedas y engranes, en las que cada rueda contiene los dígitos, y cada vez que una rueda completa la vuelta, la rueda siguiente avanza un décimo de vuelta.

9 1.1 Historia inicial (7) Gottfried W. von Leibnitz ( ) Mejoró el diseño de Pascal. Su artefacto, además de sumar y restar, también multiplicaba, dividía y calculaba raíces cuadradas. Se le acredita haber iniciado el estudio formal de la lógica, la cual es la base de la programación y de la operación de las computadoras.

10 1.1 Historia inicial (8) Joseph-Marie Jacquard ( ). En 1801 desarrollo un telar automático. Tuvo la idea de usar tarjetas perforadas para manejar agujas de tejer, en telares mecánicos. Un conjunto de tarjetas constituían un programa, el cual creaba diseños textiles. Aunque su propósito no era realizar cálculos, contribuyó grandemente al desarrollo de las computadoras. Por primera vez se controlaba una máquina con instrucciones codificadas en tarjetas perforadas, que era fácil de usar y requería poca intervención humana.

11 1.1 Historia inicial (9) Charles Babbage ( ). En 1823 desarrolla, en concepto más no construye, un artefacto llamado la máquina diferencial. Estaba concebida para realizar cálculos, almacenar y seleccionar información, resolver problemas y entregar resultados impresos. Imaginó su máquina compuesta de varias otras, todas trabajando armónicamente en conjunto: los receptores percibiendo información, un equipo transfiriéndola, un elemento almacenador de datos y operaciones, y finalmente una impresora entregando resultados. Muy semejante a lo que hoy es una computadora, sobrepasando lo que hasta entonces era el concepto de la calculadora.

12 1.1 Historia inicial (10) Ada Augusta Byron ( ). Ayuda a Babbage en el desarrollo de la máquina diferencial, creando programas para la máquina analítica. Una de sus ideas fue que un cálculo grande podía tener muchas repeticiones de la misma secuencia de instrucciones; notó que un salto condicional resolvía el problema de instrucciones recurrentes. Así describió lo que ahora llamamos bucle ociclo y una subrutina. Ada es reconocida y respetada como el primer programador de computadoras en la historia.

13 1.1 Historia inicial (11) George Boole (1815 – 1864). Trabajó sobre las bases sentadas por Leibnitz. Redujo la lógica a un tipo de algebra extremadamente simple (el algebra booleana). Esta teoría de la lógica construyó la base del desarrollo de los circuitos de conmutación tan importantes en telefonía y el diseño de las computadoras electrónicas. Los descubrimientos matemáticos de Boole llevaron al desarrollo del sistema binario (0s y 1s).

14 1.1 Historia inicial (12) Hermann Hollerith ( ). Introdujo las tarjetas perforadas como elemento de tabulación. Usa una perforadora mecánica para representar letras del alfabeto y dígitos en tarjetas de papel, que tenían 80 columnas y forma rectangular. La máquina de Hollerith, usando la información perforada de las tarjetas, realiza en corto tiempo la tabulación de muchos datos; es capaz de procesar hasta 80 tarjetas por minuto.

15 1.1 Historia inicial (13) Claude Elwood Shannon ( ). Se le reconoce el haber podido aplicar a la electrónica los conceptos de la teoría de Boole. Sostenía que los valores de FALSO y VERDADERO se correspondían con los estados cerrado y abierto de los circuitos eléctricos. Además definió la unidad de información el bit.

16 1.1 Historia inicial (14) Generación cero. En dicha generación cero la mayoría de las computadoras son electromecánicas y operan mediante ejes y engranajes giratorios. En esta generación destacan algunas máquinas (computadoras) como Z2 y Z3, ABC, Enigma y Colossus.

17 1.1 Historia inicial (15) La Z2 y Z3 Fueron construidas por el alemán Konrad Zuse en 1940 y 1941 respectivamente. La Z2 se considera la primer computadora electromecánica funcional del mundo. Funcionan a base de relés (electroimanes) y se programan mediante cintas perforadas. Para el modelo Z3 Zuse desarrolló un programa de control que hacia uso de dígitos binarios. Algunas otras características del Z3 son: 2000 réles. Memoria de 176 bytes. Consumo de 4000 Watts. Tardaba 0.7 segundos en sumar y 3 segundos en multiplicar.

18 1.1 Historia inicial (16) La Atanasoff-Berry Computer o ABC Fue concebida por el profesor de física John Vincent Atanasoff a partir de 1933, formulando la idea de usar el sistema de números binarios para su funcionamiento. Entre los años de 1937 y 1942 diseñó y construyó en el sótano de su laboratorio en la Universidad del Estado de Iowa su famoso prototipo a un costo de 1,460 dólares. Estaba compuesto de tubos al vacío, capacitores y un tambor rotatorio para el manejo de los elementos de la memoria, así como un sistema lógico para su operatividad. La ABC fue terminada en 1942 y se considera la primera computadora electrónica digital, aunque sin buenos resultados y nunca fue mejorada.

19 1.1 Historia inicial (17) Segunda guerra mundial. La capacidad de cómputo jugo un papel clave durante la segunda guerra mundial, tal poder fue usado, entre otras cosas, para realizar cálculos balísticos y ruptura de códigos. Ambos bandos utilizaban nueva tecnología, por el lado de los alemanes desarrollaron un dispositivo electromecánico llamado Enigma, el cual convertía mensajes en códigos secretos. En el lado británico desarrollaron una máquina secreta llamada Colossus para descifrar los códigos secretos alemanes.

20 1.1 Historia inicial (18) El dispositivo electromecánico Enigma Era capaz de generar 150x10 18 códigos secretos diferentes. Consistía de un conjunto de ruedas con contactos eléctricos correspondientes a las letras del alfabeto, las ruedas podían estar en cualquier orden, también era posible variar la posición inicial, además se podían intercambiar los contactos de la parte frontal.

21 1.1 Historia inicial (19) Algunas de las características más importantes de Colossus fueron Empleaba el sistema binario. Llego a tener 2400 tubos al vacío. Los datos de entrada los tomaba de una cinta de papel perforada. Sus circuitos permitían realizar conteos, operaciones booleanas y operaciones aritméticas en binario. Utilizaba un tablero de interruptores o relevadores telefónicos para manejar sus funciones lógicas. Sus resultado se almacenaban en relevadores para después imprimirlos en una máquina de escribir eléctrica.

22 1.1 Historia inicial (20) Todo el desarrollo de las computadoras suele dividirse en generaciones. Sin embargo, el criterio para definir un cambio generacional no siempre es muy claro. No obstante, se suele tomar como punto de referencia dos aspectos: 1. Forma en que están construidas 2. Forma en que el ser humano interactúa con ellas.

23 1.2 Primera generación (1) Las computadoras de la primera generación ( ) principalmente se caracterizan por el empleo de bulbos (válvulas al vacío) para procesar información. Otras características distintivas de esta generación son: Se utilizaban tarjetas perforadas para introducir los datos y programas. La codificación se realizaba en lenguaje máquina. Usaban cilindros magnéticos para almacenar información e instrucciones internas. Consumían grandes cantidades de energía y necesitaban de un sistema de enfriamiento especial. La velocidad de procesamiento se media en milisegundos e incluso en segundos. En general, eran máquinas grandes y costosas. Las aplicaciones eran del tipo científico y militar.

24 1.2 Primera generación (2) Bulbos (válvulas al vacío) Funciona como un amplificador con dos extremos de trabajo límite: el corte y la saturación, que son fácilmente relacionados con los valores de 0 y 1 del sistema binario. La programación de estos sistemas recibió el nombre de código máquina. Algunas de las desventajas de los bulbos son: Consumen mucha corriente. Se sobrecalienta. Se desgastan. Es grande y pesado. Necesita ventilación. Internamente usa voltajes letales.

25 1.2 Primera generación (3) La MARK I (1944) Diseñada por un equipo encabezado por el Dr. Howard Aiken en la Universidad de Harvard. Basada en la máquina analítica de Babbage. Funcionaba electrónicamente aunque con principios electromecánicos. Tenía 16 mts de largo por 2.5 de alto, más de 800 km de cable, peso mayor a 5 toneladas. Procesaba números de 23 dígitos. Realizaba sumas en menos de medio segundo y multiplicaciones en 3 segundos.

26 1.2 Primera generación (4) La ENIAC (1946) Acrónimo de Electronic Numerical Integrator And Calculator. Se construyó en la Universidad de Pensilvania por J. P. Eckert y J. W. Mauchly. Era mil veces más rápida que sus predecesoras electromecánicas. Pesaba 30 toneladas, llenaba un cuarto de 16 x 12 metros y contenía bulbos. La programación se realizaba manualmente conectándola a 3 tableros que contenían más de 6000 interruptores. Ingresar un programa requería de días incluso semanas.

27 1.2 Primera generación (5) La EDVAC (1947) Acrónimo de Electronic Discrete- Variable Automatic Computer. Desarrollada por el Dr. John W. Mauchly, John P. Eckert y John von Neumann. Es la primer computadora que utiliza el concepto de almacenar información. Los datos y programas residían en la memoria. Haciendo una analogía con las computadoras actuales, es la EDVAC la primer computadora electrónica digital de la historia.

28 1.2 Primera generación (6) La IBM 650 (1953) Fue la primer computadora fabricada en serie. Su procesador era de tamaño medio para resolver problemas científicos y comerciales. Utilizaba un esquema de memoria secundaria llamada tambor magnético, que es el antecesor de los discos duros actuales. Se comercializaron aproximadamente 2000 unidades en todo el mundo. Se considera la máquina mas exitosa de esa generación.

29 1.3 Segunda generación (1) Prácticamente la segunda generación ( ) inicia con el transistor. Este dispositivo permitió la construcción de computadoras más pequeñas, más rápidas y con menos requerimientos de enfriamiento. Sin embargo, el costo era significativamente alto. Las principales características son: Incremento en la rapidez y capacidad de trabajo. Ahora la velocidad se mide en microsegundos. Mejoran los dispositivos de entrada. Instrumentos de almacenamiento exterior (cintas y discos). Introducción de elementos modulares. Lenguajes de programación más potentes (Fortran, Cobol, Algol). Memorias de núcleos de ferrita. Pequeños anillos de material magnético entrelazados para almacenar datos e instrucciones. Disminución del tamaño, consumo eléctrico y producción de calor. Aplicaciones no solo científicas y militares (reservaciones en aerolíneas)

30 1.3 Segunda generación (2) El transistor Este dispositivo fue inventado por William Shockley, John Bardeen, y Walter Brattain en 1947 y por ello obtuvieron el premio Nobel de Física en Realizan las mismas funciones que los bulbos, sin embargo, solo necesitan una fracción de corriente y espacio con respecto a estos. Puede fabricarse en diversos sólidos semiconductores.

31 1.3 Segunda generación (3) Algunas computadoras de segunda generación: MIT TX0IBM series 7000DEC PDP-1 IBM 1401LIC-8CDC 6600

32 1.3 Segunda generación (3) Dispositivos de almacenamiento Unidad de almacenamiento IBM 1301 Aproximadamente 3.3 MB (1961) Unidad de almacenamiento IBM 1311 Removible. Aproximadamente 1.9 MB. (1962)

33 1.4 Tercera generación (1) El nuevo protagonista de la tercera generación ( ) es el circuito integrado en los cuales se colocan miles de componentes electrónicos, en una integración en miniatura. Nuevamente las computadoras se hicieron más rápidas, más pequeñas, desprendían menos calor y eran más eficientes. Las siguientes características son las más distintivas de esta generación. Utilización del circuito integrado para procesar y almacenar información. Surge el teleproceso, el tiempo compartido y la multiprogramación. La velocidad se mide en nanosegundos (mil millonésima de segundo. Generalización de los lenguajes de alto nivel. Renovación de periféricos. Se diversifican las aplicaciones. Las computadoras son utilizadas en la educación, la industria, etc. Las minicomputadoras tienen mayor auge.

34 1.4 Tercera generación (2) La fabricación de circuitos integrados consiste en colocar en un pequeño trozo de silicio cientos, e incluso, miles de transistores al mismo tiempo.

35 1.4 Tercera generación (3) La IBM 360 se considera coma la máquina que da inicio a la 3ª generación

36 1.4 Tercera generación (4) DEC PDP-8HP-35 HP 2115 VAX-11780

37 1.5 Cuarta generación (1) Esta generación (desde 1975 …), se caracteriza por la gran escala de integración (escala microscópica), lo cual da origen al microprocesador, circuito integrado que rige las funciones de la computadora. Dentro de las características más importantes están: Minimización de los circuitos (chips) a escalas microscópicas dando origen al microprocesador. Memoria electrónica. Se desechan los núcleos magnéticos de ferrita. Se reduce el tiempo de respuesta. Sistemas de tratamiento de bases de datos. Multiproceso. Uso masivo de la computadora. Aparece la computadora personal (PC). Se utilizan medios de almacenamiento externo (floppys). Aparece una gran cantidad de lenguajes de programación.

38 1.5 Cuarta generación (2) Las tecnologías LSI (integración a gran escala) y VLSI (integración a muy gran escala) permiten que cientos de miles de componentes electrónicos se almacenen en un chip. Intel 8086 (1978) Motorola (1979)

39 1.5 Cuarta generación (3)

40 1.5 Cuarta generación (4) Connection Machine (16000 procesadores) Cray

41 1.6 Quinta generación y nuevas tecnologías (1) Desde 1983 se ha estado hablando de esta generación. Más que el complemento electrónico en sí se persigue la obtención de determinadas metas como el procesamiento en paralelo y el manejo del lenguaje natural con sistemas de IA. Si bien el primer objetivo se ha logrado desde hace tiempo, el segundo no se ha logrado alcanzar con fiabilidad.

42 1.6 Quinta generación y nuevas tecnologías (2) Las innovaciones reales que se pretenden obtener con las computadoras de quinta generación se pueden resumir de la siguiente manera: Procesamiento en paralelo mediante arquitecturas y diseños especiales y circuitos de gran velocidad. Manejo del lenguaje natural y sistemas de inteligencia artificial Las características que se consideran para computadoras de quinta generación son: Nueva tecnología basada en galio. Lenguajes de mayor nivel tipo lisp o prolog. Nuevas formas de E/S. Capacidad para el procesamiento de conocimiento.

43 1.6 Quinta generación y nuevas tecnologías (2) Dentro de lo que se considera como tecnologías futuras están las siguientes: Nanotecnología. Ordenadores cuánticos y moleculares. Computación vestible. Computación suave. Cyborgs.


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