1.4 COMPONENTES DE UNA COMPUTADORA

Una computadora tiene 2 componentes fundamentales:

             Hardware: Son todos aquellos componentes físicos de una computadora, todo lo visible y tangible.

Software: Son todos aquellos componentes lógicos e intangibles de una computadora.

      Los componentes realizan diferentes operaciones: 

      Entrada: Para ingresar los datos a la computadora, se utilizan diferentes dispositivos.

Teclado

Mouse

Lápiz óptico

Entradas de voz

Pantallas touch screen

Scanners

    Salida: Se encargan de mandar una respuesta hacia el exterior de la computadora.

    Impresoras

    Monitor

    Bocinas

Almacenamiento: Se encarga de guardar la información para su posterior uso

Unidad CD-ROM
Unidad DVD-ROM
USB
Micro sd

                                  

     

Procesamiento: Maneja la información, da instrucciones, procesa los datos, realiza    cálculos y organiza el trabajo

       Microprocesador

1.3 CLASIFICACION DE LAS COMPUTADORAS

Desde el punto de vista de construcción existen 2 clasificaciones:

-          Según la tecnología se clasifican en:

·         Analógicas: son aquellas que manejan señales eléctricas analógicas proporcionales a medidas físicas de tipo continuo. Su programación en la mayoría de los casos esta en su propio cableado y se utilizan fundamentalmente para controlar procesos y en problemas de simulación

·         Digitales: Manejan señales eléctricas de tipo digital. Se programan por medio de lenguajes de programación y su utilización comprende cualquier tipo de trabajo.

- Según la capacidad de almacenamiento y potencia de cálculo:

*  Supercomputadoras: Son las más potentes de todas, muy rápida, de gran longitud de palabra. Tienen en su gran mayoría varios procesadores, trabajando a la vez (en paralelo) y logran procesar miles de millones de operaciones por segundo. Se utilizan para realizar simulaciones de procesos muy complejos con una gran cantidad de datos (análisis del genoma humano, simulación de explosiones nucleares, predicciones meteorológicas, etc.). Se instalan en ambientes controlados debido a su gran generación de calor.

* Macrocomputadoras o mainframes: Surgieron a partir de la necesidad de realizar tareas de gran magnitud. Computadoras de uso general, también se instalan en ambientes controlados. Tiene gran capacidad de procesamiento y capacidad de manejo de puertos de entrada y salida. Por tener gran capacidad de almacenamiento, es capaz de tener conexión simultánea con muchas terminales. Se utiliza mucho en las empresas de gran tamaño, bancos, etc. Es capaz de realizar varios millones de operaciones por segundo.

* Minicomputadoras: Aparecieron en el mercado con el propósito de dar servicio a empresas e instituciones de tamaño más pequeño que las que utilizan mainframes. Tiene características parecidas a las de las mainframes, pero con menores prestaciones en velocidad, tamaño de memoria, capacidad de almacenamiento y número de terminales que puede aceptar.

* Microcomputadoras: Se trata de una maquina cuyo funcionamiento interno se basa en el uso de un microprocesador, y con el se consigue una serie de prestaciones, que en potencia, manejabilidad, portabilidad, precio cubren la gama mas baja de necesidades en el mundo de la informática.

-  Computadora personal

-  Estación de trabajo

-  Laptop

- Notebook

- Palmtop

1.2 MODELO DE VON NEUMANN

EN 1944 el ingeniero y matemático John von Neummann (1903-1957) de origen húngaro y naturalizado norteamericano, desarrolla la idea de programa interno y describe el fundamento teorico de construcción de una computadora electrónica denominada modelo de von Neummann.

La idea de Neummann era la coexistencia en el tiempo de datos e instrucciones en la computadora y la posibilidad de ser programada, no estando las ordenes cableadas en los circuitos de las maquinas.

Fue el primero en introducir el concepto de programa almacenado en memoria.

Arquitectura de von Neumann

Los ordenadores con esta arquitectura constan de cinco partes:

·         La unidad aritmético-lógica o ALU: Esta unidad es la encargada de realizar las operaciones elementales de tipo aritmético (sumas, restas, productos y diviones) y de tipo lógico (comparaciones).

·         La unidad de control: Es el centro nervioso de la computadora ya que desde ella se controlan y gobiernan todas las operaciones.

·         la memoria: Es la unidad donde están almacenadas las instrucciones y los datos necesarios para poder realizar un determinado proceso.

·         Un dispositivo de entrada/salida:

·         bus de datos:              Que proporciona un medio de transporte de los datos entre las distintas partes.

Un ordenador con esta arquitectura realiza o emula los siguientes pasos secuencialmente:

1. Enciende el ordenado y obtiene la siguiente instrucción desde la memoria en la dirección indicada por el contador de programa y la guarda en el registro de instrucción.
2. Aumenta el contador de programa en la longitud de la instrucción para apuntar a la siguiente.
3. Decodifica la instrucción mediante la unidad de control. Ésta se encarga de coordinar el resto de componentes del ordenador para realizar una función determinada.
4. Se ejecuta la instrucción. Ésta puede cambiar el valor del contador del programa, permitiendo así operaciones repetitivas. El contador puede cambiar también cuando se cumpla una cierta condición aritmética, haciendo que el ordenador pueda 'tomar decisiones', que pueden alcanzar cualquier grado de complejidad, mediante la aritmética y lógica anteriores.

GENERACIONES DE COMPUTADORAS

Los cambios tecnológicos producidos han originado una clasificación de las computadoras en generaciones, aunque hoy en dia no se tiene muy en cuenta esta clasificación en los últimos desarrollos, por la gran velocidad en que se presentan los nuevos descubrimientos.

 

Las generaciones son las siguientes:

1.     PRIMERA GENERACIÓN (1946-1959): Las computadoras electrónicos de la primera generación comenzaron con la instalación comercial del UNIVAC en 1951, terminando en 1958.

Las computadoras de este periodo comparten las siguientes características:

§  Sus funciones se basaban en el uso de tubos al vació.

§  Uso de Tarjetas Perforadas.

§  Su tamaño era grande y complicado su mantenimiento

§  La programación se hacia en lenguaje maquina (bajo nivel)

§  El procesador inmediato de calculo pesaba 30 toneladas

§  Eran tan difíciles de mantener que parecían estar más fuera de servicio que operando

§  La fiabilidad era escasa.

§  Consumían mucha energía y generaban mucho calor.

§  Costaban millones de dólares.

2.     SEGUNDA GENERACIÓN (1959-1965): En esta generación las válvulas o tubos al vació son reemplazados por los transistores y componentes electrónicos de estado sólido. Tal innovación redujo considerablemente el tamaño de los ordenadores e incremento sus fiabilidad.

En dicha generación se experimentan las siguientes características:

§  Utilización de las cintas magnéticas y el procesamiento por lotes.

§  La velocidad de cálculo se incremento en miles de veces.

§  La programación se hacia en lenguaje simbólico ( alto nivel)

§  Mayor capacidad de almacenamiento

§  Eran más confiables y fáciles de mantener

§  Las computadoras se hicieron más pequeñas (50 veces menor)

§  El costo era mucho menor que la primera generación

TERCERA GENERACIÓN (1965-1970): Esta generación inicio con la computadora IBM 360, cuando en el interior de la maquina u ordenador electrónico se usaron los circuitos integrados. Estos dispositivos electrónicos, de tamaño similar al de un transistor, llegaban a contener varias decenas e inclusive centenares de dispositivos semiconductores elementales.

Los aspectos mas significativos de estas maquinas eran:

§  Mayor Espacio de Almacenamiento

§  El Tamaño Físico de la Computadora se vio reducido

§  Podían procesar un millón de instrucciones por segundo

§  Podían ejecutar varios programas simultáneamente

§  Poseían unidades de almacenamiento auxiliar (Discos)

 

4.     CUARTA GENERACIÓN (1970-1985) : A finales de la década de los sesenta se produjo una nueva innovación en el mundo de la informática originada por la invención del microprocesador.

Debido al surgimiento del microprocesador esta generación se caracteriza por los siguientes aspectos:

§  Aparece el ordenador personal (Personal Computer o PC)

§  Dispositivos de entrada y salida de alta velocidad

§  El Tamaño es mucho menor y expiden menos calor

§  Se incrementa la capacidad y fiabilidad

§  Lenguajes de programación interactivos

5.     QUINTA GENERACIÓN (1986....): Los ordenadores de esta generación deben ser capaces de resolver problemas muy complicados, algunos de los cuales, para ser resueltos requieren de la experiencia, capacidad de razonamiento e inteligencia de las personas. Deben ser capaces de trabajar con grandes subconjuntos de los lenguajes naturales y estar asentados en grandes bases de conocimiento.

A pesar de su complejidad los ordenadores de esta generación se están diseñando para ser manejados por personas no expertas en informática. Para conseguir fines tan ambiciosos, estos equipos tiene varios procesadores, agrupados en tres subsistemas fundamentales: un sistema inteligente, un mecanismo de inferencia y una interfaz de usuario inteligente.

Los avances se sitúan en materia de teleinformática (Comunicaciones), y una progresiva disminución de tamaño y costo del equipo, así como de técnicas de programación y desarrollo de inteligencia artificial, y de control de procesos (Robotización ).

A diferencia de las demás generaciones, la quinta generación no tiene una fecha de inicio generalmente aceptada, pero comienzan a ser introducidos al mercado en la última década del siglo XX.

Las técnicas utilizadas en estos ordenadores son las siguientes:

§  El Haz de Electrones

§  Los Rayos X

§  Los Rayos Láser

§  La Fibra Óptica (Telemática)

§  La Inteligencia Artificial (Robótica)



ANTECEDENTES HISTORICOS

Hacia el año 1623, el científico alemán Wilhelm Schickard (1592-1635) ideó una calculadora mecánica denominada reloj calculante, que funcionaba  con ruedas dentadas  y era capaz de sumar y restar.

     Algunos años después en 1642, el matemático y filosofo Blaise Pascal (1623-1662) invento la primera maquina automática de calcular completa a base de ruedas dentadas que simulaba el funcionamiento del ábaco.

   

Esta maquina realizaba operaciones de suma y resta mostrando el resultado por una serie de ventanillas.

En un principio se denomino pascalina, recibiendo posteriormente el nombre de maquina aritmética de pascal.

Pocos años mas tarde en 1672, el filosofo y matemático alemán Gottfried Wilhelm von Leibnitz ( 1646-1716)  mejoro la maquina de pascal construyendo su calculadora universal, capaz de sumar, restar, multiplicar, dividir y extraer raíces cuadradas, caracterizándose por hacer la multiplicación de forma directa, en vez de realizarla por sumas sucesivas, como la de Pascal.

Utilizando como modelo la calculadora universal de Leibnitz, el francés Charles Xavier Thomas (1785-1870) invento una maquina que además de funcionar a la perfección, tuvo un gran éxito comercial. Esta maquina de denomino aritmómetro.

 En 1779 Mattieu Hahn diseño y construyo una maquina de calcular capaz de realizar sumas, restas, multiplicaciones y divisiones. 

Ya en el siglo XIX, en el año de 1805 el francés Joseph Marie Jacquard (1752-1834) después de algunos intentos anteriores, construyo un telar automático que realizaba un control perfecto sobre las agujas tejedoras, utilizando tarjetas perforadas que contenían los datos para el control de las figuras y dibujos que había que tejer. Se puede considerar a esta maquina como la primara maquina mecánica programada.

 El matematico ingles y profesor de la universidad de Cambridge Charles Babagge (1792-1871) diseño dos maquinas de calcular que rompían la línea general de las maquinas de aquella época por su grado de complejidad.

La primera de ellas, diseñada en 1822 fue la maquina de diferencias, que se basaba en fundamentos mecánicos con ruedas dentadas; sus aplicaciones mas importantes fueron la resolución de funciones y la obtención de tablas de dichas funciones.

La segunda maquina denominada maquina analítica capaz de realizar todas las operaciones matemáticas y con posibilidad de ser programada por medio de tarjetas de cartón perforado, siendo capaz de almacenar en su interior una cantidad de cifras considerable. Por esta maquina y su estructura a Babagge se le considera actualmente como el padre de la informática.

 Augusta Ada Byron fue la primera persona que realizo que programas para la maquina analítica de Babagge de tal forma que fue considerada como la primera programadora de la historia.

         

  En 1854 el ingeniero sueco Pehr George Scheutz (1785-1873) construyo un maquina diferencial similar a la de Babagge denominada maquina tabular, que tuvo un gran éxito y se utilizo fundamentalmente para la realización de cálculos astronómicos y la confección de tablas para compañías de seguros.

En 1885 el norteamericano y funcionario Herman Hollerith(1860-1929) construyo una maquina censora o tabuladora que fue capaz de redecir el trabajo manual en una tercera parte. Con tarjetas perforadas logro reducir el trabajo de 10 años en 3 años. Incluyo en su maquina la operación de sumar con el fin de utilizarla para la contabilidad.

En 1937 Howard H. Aiken construyo una calculadora numérica basada en el uso de reles electromecánicos, ruedas dentadas y embragues electromecánicos, configurando la primera computadora electromecánica.

Fue denominada Calculadora Automática de Secuencia Controlada (ASCC) aunque su nombre mas popular fue Mark -1.

Esta computadora tenia elementos de entrada, salida, memoria central, unidad aritmética lógica y unidad de control.

Tenia 16,6 metros de largo por 2,6 metros de ancho, pesaba unas 70 toneladas y estaba construida por 800000 piezas móviles, teniendo su cableado una longitud de 800 000 metros

Sumaba dos números en menos de un segundo y los multiplicaba en 3 segundos, dando la respuesta en tarjetas perforadas.

La diferencia esencial entre la ABC y la ENIAC consistía en que esta ultima era programable y universal, es decir, podía ser aplicada a cualquier tipo de calculo.

Realizaba la suma de dos números en dos milésimas de segundo, multiplicándolos en 3 milésimas de segundo.

Tenia un volumen de 111 metros cubicos, ocupaba una superficie de 160 metros cuadrados y su peso se aproximaba a las 30 toneladas.

 En 1952 se realizo esta que maquina que se denomino EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer) y fue una modificación de la ENIAC. Esta computadora utilizaba líneas de demora acústica de mercurio por donde circulaban las señales eléctricas a retardo y permitían la memorización de los datos.

 Después surgieron otras computadoras como la BINAC ( Binary Automatic Computer) en 1949, la UNIVAC-1 en 1951, MANIAC-1, NIAC-II y la UNIVAC-II en 1952 con estas termina la prehistoria de las computadoras dando paso a la era de las computadoras.

                

 En 1938 John Atanasoff y Clofford Berry construyeron una maquina electrónica que operaba en binario esta fue terminada en 1942 y se llamo ABC (Atanasoff Berry Computer). No tomo forma de computadora puesto que no existía la posibilidad de programarla. Se utilizo para resolución de ecuaciones lineales y diferenciales.

  

EN 1940 John Presper y John Mauchly construyeron la primera computadora electrónica denominada ENIAC (Electronic Numerical  Integrator and Calculator) construida a base de válvulas de vacio, que entro en funcionamiento en 1945.