INTRODUCCIÓN A LAS CIENCIAS ÓDE LA COMPUTACIÓN

UNIDAD I

INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS COMPUTACIONALES

Parte I: Historia de la Computación

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE MORELIA

M C B it Sá h R

Departamento de Sistemas y Computación

M.C. Benito Sánchez Rayasanchezraya@hotmail.comDisponible en: www.benito.org.mx

CONTENIDO

ANTECEDENTES HISTÓRICOS– Generaciones de computadoras– Medidas de almacenamiento y transmisión

Cl ifi ió d l t d– Clasificación de las computadoras HARDWARE

Componentes básicos de un sistema computacional– Componentes básicos de un sistema computacional

2

ANTECEDENTES HISTÓRICOS

Antecedentes Primera generación Segunda generación Tercera generación Cuarta generación Quinta generación Sexta generacióng

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ANTECEDENTES

4000 A.C.– Los sumerios inician el registro de operaciones

comerciales en tablillas de arcilla 3000 A C 3000 A.C.

– El ábaco es inventado en Babilonia 250 230 A C 250-230 A.C.

– La Criba de Eratóstenes es utilizada para determinar números primos.p

4

79– El Dispositivo Antiquitera permite obtener

meses lunares entre 29 y 30 días terrestres cuando es ajustado a la latitud y día de lacuando es ajustado a la latitud y día de la semana correctos.

1300– Abacos de cuentas y alambre reemplazan a los

rodillos de cálculo chinos.

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1612J h N i i t l l it– John Napier inventa los logaritmos y una

calculadora que llama "Los huesos deNapier". Son palos numerados que estánalineados para hacer cálculos.

1623Un reloj calculador es creado por William (Wilhelm)– Un reloj calculador es creado por William (Wilhelm) Schickard con un mecanismo de acarreo conducido por engranes como ayuda en la multiplicación de números de varios dígitos.números de varios dígitos.

6

1642-1643Bl i P l t– Blaise Pascal construye la primera sumadora mecánica a la que nombra Pascalinanombra Pascalina.

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1666S l M l d l l d á i– Samuel Morland crea una calculadora mecánica que es capaz de sumar y restar.

1674– El Calculador Gradual es

una máquina construida porGottfried Wilhelm Leibniz capazpde sumar y restar así como dividiry multiplicar usando un engranecilíndrico graduado.g

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1786– J.H. Mueller concibe una

"máquina de diferencias" pero no puede hacerse de fondosno puede hacerse de fondos para construirla.

1801– Joseph-Marie Jacquard crea

un telar controlado por tarjetas perforadastarjetas perforadas.

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1820El A it ó t d Th tá b d l– El Aritmómetro de Thomas, está basado en el principio del engrane cilíndrico de Leibniz. Este se convierte en el primer dispositivo de cálculo

d id didproducido y vendido en masa. 1822

Charles Babbage inicia el diseño y construcción de la– Charles Babbage inicia el diseño y construcción de la Máquina Diferencial (tablas celestes y navegación marina.

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1832– Babbage y Joseph Clement producen

una parte de la Máquina Diferencial,t ipero no se termina.

1834-1835Charles Babbage cambia su objetivo a la– Charles Babbage cambia su objetivo a la construcción de la MáquinaAnalítica, calculadora de propósito general, p p gcon la idea de la programación, tampoco se termina.

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1901Aparecen los perforadores de– Aparecen los perforadores de tarjetas.

1904John A Fleming patenta la– John A. Fleming patenta la válvula de vacío diodo.

1906L d F t– Lee de Forest agrega una tercera válula al diodo de Fleming para crear una válvula de vacío tri-electrodo.

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1930V B h l l– Vannevar Bush y sus colegas en el MIT diseñan y construyen el Analizador Diferencial, computador analógico que resuelve variasanalógico que resuelve varias ecuaciones diferenciales.

1943-1946– Se construye la ENIAC en la

Universidad de Pennsylvania. Utiliza 18000 válvulas, pesa 30 toneladas y f tú 5000 defectúa 5000 sumas por segundo,

consumo de 200 Kw.13

1943C l t d d– Colossus, un computador de válvulas de vacío británico, es operacional en Bletchley Park por Alan Turing Tommypor Alan Turing, Tommy Flowers, y M. H. A. Newman. Este es considerado el primer dispositivo de cálculodispositivo de cálculo completamente electrónico.

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1944– La Mark 1 de Harvard es producida por Howard

Aiken. Esta máquina no está considerada como computadora electrónica debido a que no era decomputadora electrónica debido a que no era de propósito general y su funcionamiento estaba basado en dispositivos electromecánicos llamados relevadoresrelevadores.

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1945– La EDVAC (Electronic Discrete Variable

Automatic Computer). Tenía aproximadamente 4000 bulbos y usaba un tipo de memoria basado en tubos llenos de mercurio por donde circulaban señalesde mercurio por donde circulaban señales eléctricas sujetas a retardos. El primer programa lo ejecuta en 1952. Es laprograma lo ejecuta en 1952. Es la primera computadora programable.

16

EDVAC

17

PRIMERA GENERACIÓN

Principal característica: Bulbos y tarjetas perforadas Abarca la década de los 50´s Abarca la década de los 50 s Eran programadas en lenguaje máquina Enormes y costosas Electromecánicas Electromecánicas Almacenamiento en tambor magnético Computadoras de esta generación:

– ENIAC 1943-1946– ENIAC 1943 1946– EDVAC 1949– UNIVAC I 1951– IBM 701 1953

18

UNIVAC I

En 1951P i l i t Primera en leer cintas magnéticas

Primera comercial Primera comercial Se usó en el Censo de

1950, en E.U.A.

19

ENIAC

20

IBM 701

En 1953S f b i 18 Se fabricaron 18 unidades

Esta serie fue la más Esta serie fue la más exitosa, con modelos como 702, 650 y 750.

Las primeras fabricadasen serieen serie

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UNIDAD VALOR– Unidades de almacenamiento

UNIDAD VALOR

1 bit 0 ó 1

1 byte 8 bits1 byte 8 bits

1 Kilobyte (KB) 1024 bytes

1 Megabyte (MB) 1024 KB1 Megabyte (MB) 1024 KB

1 Gigabyte (GB) 1024 MB

1 Terabyte (TB) 1024 GBy ( )

1 Petabyte (PB) 1024 TB22

Unidades de transmisiónMEDIDA ABREVIATURA VELOCIDAD

Kilobits por segundo Kbps 1000 bps

Megabits por segundo Mbps 1 000 000 bps

1 MB ≠ 1 Mb23

Velocidad de una computadora– La velocidad de una computadora se mide en:

Hz. Ciclos de reloj (tic de reloj).– Ciclos por segundoCiclos por segundo

FLOPS. Se refiere al desempeño real. Este se utiliza en las supercomputadoras como la BLUE Gene

FLoating point Operations Per Second– FLoating point Operations Per Second

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Fuente: http://www.siker.com/3d/procesadores.asp

OTROS EJEMPLOS:CPU o Equipo FLOPS Hz

Intel P4 12 GFLOPS 3.06 GhzIntel P4 1 GFLOPS 1.8 GhzIBM, Motorola y ApplePower PC 440 (PPC) 2.8 GFLOPS 700 Mhz

AMD Opteron Dual 5 2 GFLOPS 2 6 GhpCore 5.2 GFLOPS 2.6 Ghz

Intel Xeon 12 GFLOPS 3 GhzIntel Core 2 Duo 1,800 GFLOPSIntel Core 2 Duo 1,800 GFLOPSRoadrunner 1,456,704 GFLOPSJaguar26

FLOPS

10

12

8

4

6

2

0Intel P4 1.8 Ghz Power PC 440 (PPC)

700 Mhz AMD Opteron Dual

Core 2.6 Ghz Intel P4 3.06 Ghz Intel Xeon 3 Ghz

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FLOPS

500000

FLOPS

400000

450000

300000

350000

150000

200000

250000

50000

100000

150000

0Intel Xeon, 1800 GFLOPs Intel Core 2 Duo, 1800 GFLOPs Blue Gene, 478200 GFLOPs28

1,600,000

RENDIMIENTO DE COMPUTADORAS1,400,000

RENDIMIENTO DE COMPUTADORAS

1,000,000

1,200,000

800,000

GFL

OPS

400,000

600,000

200,000

-Intel P4 Power PC

440 (PPC) AMD Opteron

Dual Core Intel P4 Intel Xeon Intel Core 2

Duo Blue Gene Roadrunner

Cray Jaguar (Nov 2009)Cray Jaguar (Nov 2009)

Núcleos: 224 162Núcleos: 224,162Procesadores: AMD x86_64 Opteron Six Core 2600 MHz (10.4 GFlops) cada uno.( p )Sistema operativo: LinuxAño: 2009Desempeño Máximo: 2 5 PflopsDesempeño Máximo: 2.5 PflopsMemoria: 362 terabytes

SEGUNDA GENERACIÓN

Década de los 60´s.C t id t i t Construidas por transistores

Cintas magnéticasA l ió Aparece la programación (COBOL, FORTRAN, LISP, ALGOL)

Los primeros algoritmos (Quick Sort) Los primeros algoritmos (Quick Sort) Aparece la pantalla Son más rápidas más pequeñas menos Son más rápidas, más pequeñas, menos

calor, menor costo34

Computadoras representativas:

Philco 212 UNIVAC M460 CDC modelo 1604 IBM 709, 7090 RCA 601 Cash Register modelo NCR 315

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RCA 601

TERCERA GENERACIÓN

Construidas a base de circuitos integrados Manejo por S Operativos Manejo por S.Operativos Aumento de fiabilidad Aparece:p

– La Multiprogramación– Las minicomputadoras– La ley de Moorey– ArpaNet– Impresoras– Discos FlexiblesDiscos Flexibles– El PASCAL

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Aparece Teleproceso Primer procesador Intel 4004

– 2300 transistores, era de 4 bits– 60 000 operaciones x seg

Aparece el 8008 de Intel

38

Modelos:IBM 360 S O Ll d OS– IBM 360, con S.O. Llamado OS

– CDC serie 6000 (1 millón de operaciones x seg en punto flotante)p )

– Serie IBM 370– DEC modelo PDP –8

DEC d l PDP 11– DEC modelo PDP –11– Series 3000 y 9000 de HP– Altair 8800, primeras PCs, p

39

PDP-11

40

HP 300 Series

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CUARTA GENERACIÓN

Miniaturización => chips => microprocesadores Se popularizan las aplicaciones

– Procesadores, hojas de cálculo, paq. Gráficos, etc Llegan a los hogares Computadoras con todo integrado Se produce la PC Se funda Microsoft (Paul Allen y Bill Gates)

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El Altair 8800, se vendia en 397 dolares.256 b t d i– 256 bytes de memoria

– Empleaba lenguaje máquina En 1976 Steve Wozniak y Steve Jobs crean En 1976 Steve Wozniak y Steve Jobs crean

Lisa, y despues crean Apple. 1981 PC de IBM

– 3000 dólares– 8088

Fl– Floppy

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Surge BASIC y MSDOS Ventas de PCs:

– 1981, 800 000– 1982, 1 400 000– 1984 y 1987, 60 000 000

M i l t ó i Memorias electrónicas

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Procesadores Intelhttp://www.intel.com/pressroom/kits/quickrefyr.htm

1971 el microprocesador Intel 8004 (4 bits) 1972 el 8008 (8 bits) 1974 el 8080 1978 el 8086 1979 el 8088 1982 el 80286 1985 el 80386 (32 bits)( ) 1989 el 80486

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1993 el Pentium 1997 el Pentium II 1999 el Pentium III 2000 el Pentium 4 2001 el Itanium (64 bits) 2002 el Itanium II 2003 el Pentium 4 HT 2003 el Pentium 4 EE

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2005 el Pentium D 2006 el Core Duo 2006 el Core 2 Duo 2007 el Core 2 Quad 2007 el Dual Core Itanium 2007 el Quad Core Intel Xeon

47

Intel Core 2 Quad

48

49Procesador

CentrinoProcesador Centrino Atom (Mini Lap Tops)

QUINTAQUINTAGENERACIÓN

Lenguajes de alto nivel i lvisuales

Inteligencia artificial– Prueba de Turing

Sistemas expertosI it l t i t– Imitar el comportamiento de un profesional humano

Redes neuronales Redes neuronales Robótica50

Saya

51

Cómputo paralelo Cómputo distribuido Cómputo móvil Cómputo ubicuo

52

SEXTA GENERACIÓN

Laptops Netbooks PDAs PDAs Multimedia Dispositivos móviles inalámbricosp

– SPOT, UPnP, Smartphone, ipod, PSP, etc. Reconocimiento

Voz escritura patrones– Voz, escritura, patrones Computadoras ópticas

– Luz, sin calor, rápidasC t d á ti Computadoras quánticas

– Electrones, moléculas, átomos, qbits, inestables, super rápidas53

Dispositivos UPnP

54

Super cómputop p– MPP Procesadores Paralelos Masivos– Cluster Equipos conectados

W b C Web Cam Mensajería

C i l t ó i Comercio electrónico Realidad virtual

55

Redes inalámbricasWiM (WMAN)– WiMax (WMAN) IEEE 802.16e: 50 Kms, direccional. IEEE 802.16d: 6 Kms, equipos terminales Hasta 70 Mbps

– WiFi (WLAN) IEEE 802.11b 11 Mbpsp IEEE 802.11g 54 Mbps IEEE 802.11n 300 Mbps (Max 600 Mbps) IEEE 802.11s borrador Mesh (Ad-hoc y infraestructura)IEEE 802.11s borrador Mesh (Ad hoc y infraestructura)

– Bluetooth (WPAN) 2 Mbps, 10 m.56

Música y video digitalMú i id b d d Música y video sobre demanda

TeletrabajoN ti i lí Noticias en línea personalizadasR d i l Redes sociales

57

Memorias compactas– Compac Flash– Memorias USB

S tM di– SmartMedia– PCMCIA– Discos duros externo USB– Discos duros externo USB

58

Redes Ambientales Redes PLC Redes PLC

59

CD DVD Blu Ray

Característica Blu Ray HD DVD DVD CD

Capacidad por capa 25 GB 15 GB 4.7 GB 700 MB

Capacidad total 100 GB 60 GB 17 GB 700 MBCapacidad total 100 GB 60 GB 17 GB 700 MB

Resiste a rayones Regular Si No No

Polvo Regular Si No No

Empresas Sony, Phillips, Hitachi, LG, Matsushita, Mitsubishi, Pioneer, Samsung, Sharp, TDK, Thompson Multimedia,

NEC, Toshiba, Sanyo, Microsoft y Memory Tech

TDK, Thompson Multimedia, HP y Dell

60

CLUSTER

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62

63

Blue Gene64

Blue Gene65

Blue Gene66

Clasificación de las computadoras

Clasificación1. Por su tipo de dato

Analógicas– Comparación de medicionesComparación de mediciones

Digitales– Valores discretos (exactos).

P ó it2. Por su propósito Propósito especifico

– Diseño, elaboración y uso, para un solo fin, y , p Propósito general

– Reprogramables67

Clasificación3. Por su capacidad y rendimiento

Supercomputadora– Las más potentes de propósitoLas más potentes de propósito

especifico, aplicaciones científicas complejas, $USD 30 millones.

Mainframe Mainframe– Cientos de usuarios y dispositivos,

con programas diferentes. Minicomputadora Minicomputadora

– Multiusuario68

Estación de trabajoServidores pequeños para– Servidores pequeños, para ingeniería diseño gráfico, y publicidad

Computadora personal Computadora personal– Ofimática, internet y

entretenimiento.) E it ia) Escritorio

b) Portátil

TabletPC

69

NetBook Computadora de bolsillo (PDA) Computadora de bolsillo (PDA)

– Aplicaciones reducidas de una portátil SmartPhone

– PDA + teléfono móvil SPOT

70

Small Personal ObjectTechnology

71

Apple iPad

Fundadores de AppleSteve Jobs y Steve Wokzniak. En 1976

Fundadores de Microsoft. Bill Gates y Paul Allen. En 1975

74 Fundadores de GoogleLarry Page y Sergey Brin. En 1998 Steve Ballmer (brazo de hierro) y Bill Gates