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CATEDRA 011

Facultad de Ingeniería de Minas, Geología Y CivilFacultad de Ingeniería de Minas, Geología Y Civil

Departamento académico de ingeniería de minas y civil

METODOS NUMERICOS

Ingeniería CivilIngeniería Civil

ING.�CRISTIAN�CASTRO�P.

Capitulo ICapitulo I

I t d ióIntroducción

ING.�CRISTIAN�CASTRO�P.

Computación Numérica: Como?Computación Numérica: Como?

P é?

Computación Numérica: Como?Computación Numérica: Como?

Porqué?Problemas realesProblemas reales

M d l t átic Análisis NuméricoModelos matemáticos

R l i fi i t

Análisis Numérico

Resoluciones eficientes(con computadores…)

Aplicaciones en áreas como:•Ciencias SocialesCiencias Sociales•Economia•Ingenieríag•Medicina ...

Introducción a los Métodos NuméricosIntroducción a los Métodos NuméricosIntroducción a los Métodos NuméricosIntroducción a los Métodos Numéricos

Pasos para la resolución de problemas

REFINAMIENTO RESULTADO DECIENCIAS AFINES

MODELAMIENTOCIENCIAS AFINESCIENCIAS AFINES

PROBLEMAMEDICIÓN

RESULTADORESULTADO

SELECCIÓNDE MÉTODOS

NUMÉRICONUMÉRICO

DE MÉTODOS

SELECCIÓNTRUNCAMIENTODE ITERACIONES DE PARÁMETROSDE PARÁMETROSDE ITERACIONESDE ITERACIONES

Introducción a los Métodos NuméricosIntroducción a los Métodos NuméricosIntroducción a los Métodos NuméricosIntroducción a los Métodos Numéricos

Flujograma – Solución Numéricaj g

MODELOÓPROBLEMA

MODELO MATEMÁTICO SOLUCIÓN

modelamiento resolución

LEVANTAMIENTO DE DADOS

PROBLEMA

ESCOGER MÉTODO

NUMÉRICO

IMPLEMENTACIÓN COMPUTACIONAL

CONSTRUCCIÓNCONSTRUCCIÓN DEL MODELO MATEMÁTICO ANÁLISIS DE

RESULTADOSRESULTADOS

VERIFICACIÓNVERIFICACIÓNVERIFICACIÓNVERIFICACIÓN

Introducción a los Métodos NuméricosIntroducción a los Métodos Numéricos

Panorama

Introducción a los Métodos NuméricosIntroducción a los Métodos Numéricos

PROBLEMAS REALES

(tecnología, ingeniería, industria, etc )( g , g , , )

EMPRESAS IngenieríaMATEMÁTICAS

Contextualización

EMPRESAS

ENTIDADES

Ingeniería matemáticaContextualización, Adaptación de

FÍSICAAdaptación demodelos físicos,implemetación numérica

Análisis

Modelado y tipos de modelosModelado y tipos de modelosModelado y tipos de modelosModelado y tipos de modelos

¿QUÉ ES EL MODELADO?

• Los procesos y sistemas en ingeniería son generalmentecomplicados y deben ser simplificados por idealizacionesy aproximaciones para resolver el problema planteado.

• El proceso de simplificación del problema, para quep p p p qpueda ser representado en términos de un sistema deecuaciones (para el análisis, diseño y optimización) o através de un arreglo físico (para experimentación), es loque se conoce como modelado

¿¿QuéQué eses un un modelomodelo??¿¿QuéQué eses un un modelomodelo??

X Modelo de moda

Xmoda

XXXModelo matemático

XModelo matemático

ModelajeModelaje en en perspectivaperspectiva……• En muchas situaciones, se debe tomar una

decisión importante con información incompleta.decisión importante con información incompleta.• Dos elecciones:

• Tomar la decisión con base solamente en intuición o “• Tomar la decisión con base solamente en intuición, omodelos mentales”

• Tomar la decisión con base en múltiples fuentes de• Tomar la decisión con base en múltiples fuentes deinformación, inclusive modelos cuantitativos

• La segunda elección conduce a mejoresresultados

Llegadas SalidasSistema

La PascalinaLa Pascalina

• Fabricada en 1642 por el francés filósofo matemático BlaiseBlaise PascalPascal, a los 19 años.Se le considera el “Padre de la Computadora” En su honor existe un lenguaje deSe le considera el Padre de la Computadora . En su honor, existe un lenguaje deprogramación con su nombre.

• El principio básico de esta máquina• El principio básico de esta máquinacalculadora se usa todavía en nuestrosdías en algunos pluviómetros y cuentakiló tkilómetros.

•Sólo el mismo Pascal era capaz dearreglarla.

•Se considera el primer antecedente detecnofobia, puesto que los matemáticosde la época se opusieron a ella, ante lap p ,eventualidad de que sus trabajosempezaran a no ser necesarios.

Calculadora UniversalCalculadora Universal

• GottfriedGottfried LeibnizLeibniz (1646-1716), filósofo ymatemático alemán desarrolló en 1694 unamáquina multiplicadora.•Esta máquina era mucho más avanzada que laque había inventado Pascal y a la que llamóque había inventado Pascal y a la que llamó“calculadora secuencial”.• Esta máquina efectuaba adiciones, sustracciones,multiplicaciones divisiones y evaluaba raícesmultiplicaciones, divisiones y evaluaba raícescuadradas.•Demostró las ventajas de utilizar el sistemabi i l d l d i l l dbinario en lugar del decimal en las computadorasmecánicas.•Se le acredita el haber comenzado el estudioformal de la lógica, base de la programación y dela operación de las computadoras.

Tarjetas PerforadasTarjetas Perforadas

•• BasileBasile BouchonBouchon :: utilizó hacia 1725 , papel perforado en un telar para definir el patrón

• JeanJean BaptiseBaptise FalcónFalcón : en 1728 junto con Basile Bouchon produjo un telar mejorado

, p p p p pque se producía sobre la ropa.

• JeanJean BaptiseBaptise FalcónFalcón : en 1728 junto con Basile Bouchon produjo un telar mejorado,que en vez de utilizar el papel perforado, usaba una secuencia de tarjetas. Se comenzabaa controlar una máquina con instrucciones codificadas.

• JosephJoseph MarieMarie JacquardJacquard ((17521752-- 18711871)):: en 1801pp qq (( ))perfecciona la primera máquina que utiliza tarjetasperforadas; ésta era un telar, que podía tejerautomáticamente diseños complejos de acuerdo a unautomáticamente diseños complejos, de acuerdo a unconjunto de instrucciones codificadas en las tarjetasperforada. Este invento años más tarde fue empleado parapermitir a los computadores almacenar y leer datospermitir a los computadores almacenar y leer datos.

Maquina DiferencialMaquina Diferencial

•• CharlesCharles BabbageBabbage matemático e ingeniero británico.• Su trabajo se desarrolló, principalmente, en lo que hoy seconoce como "investigación de operaciones“.• Desarrolla tablas actuariales tan exactas que aún hoy endía, las compañías de seguros las usan.p g• Corrigió los errores que tenían las tablas de logaritmos.• Elaboró varias tablas astronómicas e inclusive inventó elprimer cuenta kilómetros de la historiaprimer cuenta kilómetros de la historia.• En 1822 empezó a diseñar “la máquina analítica” (1833).• Esta máquina supero exitosamente todo lo que se habíainventado hasta entonces en ella se combinaban lasinventado hasta entonces, en ella se combinaban lasoperaciones aritméticas básicas con procesos de decisión.• La máquina tenía una unidad de entrada y otra de salida,

d l id d l j f dusando la idea de las tarjetas perforadas.• Esta máquina era, en esencia, una computadora deaplicación general, por lo que Babbage es considerado elprecursor de la computadora.

Primer ProgramadorPrimer Programador …

••AdaAda AugustaAugusta ByronByron colabora en la concepción de la máquinaanalítica de Babbage.•Una de sus geniales ideas fue la de que un cálculo grande podíacontener muchas repeticiones de la misma secuencia depinstrucciones. Luego, usando un salto condicional sería posiblepreparar solamente un juego de tarjetas para las instruccionesrecurrentesrecurrentes.•Así describió lo que nosotros ahora llamamos un "bucle" y una"subrutina".

•Ada diseñó por sí misa un programa para la máquina de Babbage que calculaba losnúmeros de Bernoulli. Éste es el primer programa de computadora que se reconoce.•Es reconocida y respetada como la primera programadora de Computadoras de lay p p p g phistoria, y en honor de quien se puso el nombre de ADA al conocido lenguaje deprogramación

Otros PersonajesOtros Personajes…

GeorgeGeorge BooleBoole:: desarrolló en 1847 un nuevo tipo de álgebra(álgebra de Boole) e inició los estudios de lógica simbólica. Esta( g ) gteoría de la lógica es la base del desarrollo de los circuitos deconmutación tan importantes en telefonía y en el diseño de lascomputadoras electrónicas.computadoras electrónicas.

BurroughsBurroughs (EEUU, 1855-1898).•Terminó de construir su primera sumadora en 1885 pero laTerminó de construir su primera sumadora en 1885, pero lamáquina no lograba hacer los cálculos con velocidad.•En 1886 fundó la compañía American Arithmometer.•En 1888 logró perfeccionar su sumadora y patentarla•En 1888 logró perfeccionar su sumadora y patentarla.•En 1892 la máquina comenzó a producirse en serie y muchosbancos y compañías contables la compraron.

l b d bi l d h•En 1905, el nombre de su compañía se cambió al de BurroughsAdding Machine Company. Por muchas décadas más fue lacompañía más importante en diseño -venta de máquinas sumadoras.


HermanHerman HollerithHollerith:: especialista en estadística.• Creó la máquina tabuladora (1887) para realizar el procesamientoCreó la máquina tabuladora (1887) para realizar el procesamientode datos del censo de los Estados Unidos.• Conteos que demoraban normalmente 9 años pasan a ser realizadosen tan solo 2 años

Hollerith ademásademás creacrea la empresa

en tan solo 2 años.

Hollerith ademásademás creacrea la empresa‘Tabulating Machine Company (1896)’que más tarde se fusionó con otras trescompañías y formaron ‘Internacionalcompañías y formaron ‘InternacionalBusiness Machines Corporation(IBM)’.


VonVon NeumannNeumann: En 1946, en colaboración con Arthur W.Burks y Herman H. Goldstine, escribió “PreliminaryDiscussion of the Logical Design of an ElectronicComputing Instrument”. Las ideas contenidas en estep gartículo, dan forma a la Arquitectura Von Neumann, basepara la construcción de todos los computadores hasta elmomento.momento.

•El concepto central consiste en almacenar programas y datos, en el mismo medio(memoria).( )•Transforma la ENIAC en una máquina programable por el usuario a través delalmacenamiento de programas.•Diseñó la EDVAC acrónimo de Electronic Discrete Variable Automatic Computer queDiseñó la EDVAC, acrónimo de Electronic Discrete Variable Automatic Computer, quefue la primera máquina en usar cintas magnéticas.•Fue el primero en usar la aritmética binaria en una computadora electrónica.•Además la Máquina de Von Neumann crea el concepto de la Unidad de control•Además la Máquina de Von Neumann crea el concepto de la Unidad de control.


AlanAlan TuringTuring: Gran matemático, lógico y teórico de lacomputación. En 1936, publicó el artículo "On computablenumbers", que estableció las bases teóricas para lacomputación moderna.pEn él describió lo que después se llamó la "Máquina deTuring": un dispositivo teórico que leía instrucciones de unacinta de papel perforada y ejecutaba todas las operaciones decinta de papel perforada y ejecutaba todas las operaciones deuna computadora. El artículo también fijó los límites de lasciencias de la computación al demostrar que existenproblemas que ningún tipo de computadora podrá resolverproblemas que ningún tipo de computadora podrá resolver.En 1938 construyó "Colossus", una máquina cuyo propósitoera descifrar el código secreto militar alemán y que fue

i d 1943 E l lid d l id lterminada en 1943. En la actualidad se le considera laprimera computadora digital electrónica.

Nacen los OrdenadoresNacen los Ordenadores

ABCABC

•Primera computadora digital electrónica automática desarrollada entre los años de 1937 a 1942. •ABC = Atanasoff–BerryComputer. Conteniendo el nombre de suinventor John Vincent Atanasoff y el de su ayudante CliffordBerry.Berry.•Capaz de resolver con un alto grado de exactitud ecuacionessimultáneas de hasta 29 incógnitas.

N l O d dNacen los Ordenadores

MARKMARK 11:: Primera computadora electro-mecánica (1944).

•Howard Aiken (1900 1973) graduado de física de la Universidad•Howard Aiken (1900-1973), graduado de física de la Universidadde Harvard, con el apoyo de IBM, construye la Automatic SequenceController Calculator (ASCC).E b d l d b i i d B bb “Má i•Esta basada en los descubrimiento de Babbage con su “Máquina

analítica”.•Construida a base de relés, dispositivos electromecánicos para regular y dirigir la corriente enun circuito (700,000 aprox.).•Trabajaba con código decimal, realizaba las cuatro operaciones básicas.•Velocidad: un par de décimas de segundo para sumar o restar; dos segundos multiplicandop g p ; g pdos números de once cifras y dividía en poco más de cuatro segundos.• La memoria se gobernaba manualmente por una serie de interruptores.• Las instrucciones se ingresaban por medio de cinta perforada y la salida se obtenía en dosLas instrucciones se ingresaban por medio de cinta perforada y la salida se obtenía en dosimpresoras / listadoras o directamente a cinta perforada.•Media 15 mts. de largo x 2,4 mts. de alto. Estaba formada por 800.000 piezas y más de 804Km de cableKm de cable.• Posteriormente se construyeron Mark II y Mark III

Nacen los Ordenadores

ENIACENIAC ((ElectronicElectronic NumericalNumerical IntegratorIntegrator AndAnd CalculatorCalculator))

•Creada en 1947 por los ingenieros Presper Eckert y John W. Mauchly, de laUniversidad de Pennsylvania.•El objetivo principal de su construcción fue: El calculo de tablas de trayectoria deproyectiles.•17.468 tubos de vidrio al vacío (más resistencias, condensadores, etc.), con 32 toneladasde peso, 2.40 de ancho y 30 metros de largo.de peso, 2.40 de ancho y 30 metros de largo.• La velocidad de cálculo era entre 500 y 1000 veces superior a las calculadoraselectromecánicas de su tiempo, casi la velocidad de las calculadoras de bolsillo de hoy.• 5 000 sumas o restas y 300 multiplicaciones por segundo• 5,000 sumas o restas y 300 multiplicaciones por segundo.• Consumo de energía de 150 kilowatts por hora aproximadamente (equivalente alconsumo de un gran bloque de casas o de mil lavadoras)E id d l i t d l t ó i•Es considerada la primera computadora electrónica.

•Fue finalmente retirado del servicio activo en 1955, habiendo trabajado durante 9 años.

Nacen los OrdenadoresNacen los Ordenadores

ENIAC

Eckert y Mauchly


UNIVACUNIVAC (Universal(Universal AutomaticAutomatic ComputerComputer))

•Nuevamente Presper Eckert y John W. Mauchly son sus creadores (1951)Nuevamente Presper Eckert y John W. Mauchly son sus creadores (1951)•Primera computadora en utilizar un compilador (traduce lenguaje de programa enlenguaje de máquina).•Posee un sistema de cintas magnéticas que podían leerse hacia adelante y hacia atrás•Posee un sistema de cintas magnéticas que podían leerse hacia adelante y hacia atrás.•Máquina decimal con 12 dígitos por palabra, instrucciones de una sola dirección y dosinstrucciones por palabra.S i d í d lí d d d i l í ál l•Su memoria era todavía de líneas de retardo de mercurio y tecnología a válvulas.

•Su sucesor, el UNIVAC II, sustituiría aquella memoria por una de núcleos de ferrita.•El UNIVAC 1103 era una máquina de 36 bits, aritmética por complemento a uno y depunto flotante y, por primera vez, con capacidad de interrupciones.•En 1960 GraceGrace MurrayMurray HooperHooper presentó su primera versión del lenguaje COBOL(Common Business-Oriented Language) para UNIVAC.(Common Business Oriented Language) para UNIVAC.•En 1952, Univac (no el modelo original sino otra) se utilizó para computar el resultadode las elecciones presidenciales entre Eisenhower y Adlai Stevenson. El resultado(victoria de Eisenhower) se supo 45 minutos después de que cerraron los colegios(victoria de Eisenhower) se supo 45 minutos después de que cerraron los colegioselectorales.


UNIVACUNIVAC

Generaciones de ComputadorasGeneraciones de Computadoras

Primera Generación (1945…1955): Los tubos de vacio

• Construidas básicamente con tubos de vacío y cableadocomo transmisor de datos.•Programadas en lenguaje máquina (código binario).g g j q ( g )•Utilizan tarjetas perforadas.•Gran tamaño y muy costosas (relación costo-valor).

•Uso restringido a grandes empresas y organismosUso restringido a grandes empresas y organismosestadales: aplicaciones en el área científico militar.•Comercialización casi nula.

•Herman Hollerith funda IBM•Herman Hollerith funda IBM.•Maquinas de 1era. Generación: UNIVAC, IBM 650.


Segunda Generación (1955…1965): Circuitos de transistores

• El componente principal es el transistor: Disminución delp p ptamaño, consumo y producción de calor.•Mayor capacidad de almacenamiento y mayor velocidad.•Reducción de espacio físico y costosReducción de espacio físico y costos.•Aparecen dispositivos magnéticos de almacenamientoexterno (cintas y discos).N l j d ió d lt i l C b l•Nace lenguajes de programación de alto nivel como, Cobol

(Common Business Oriented Language), Basic (Beginers Allpurpose Symbolic Instruction Code).•Programas hechos a la medida.•El usuario final no tiene contacto directo con la maquina.•Aparece la noción de concurrencia del procesador.p p•El campo de aplicación se extiende a administrativo.•Aparecen muchas compañías.•Maquinas de la 2da. Generacion: Philco 212, UNIVAC M46Maquinas de la 2da. Generacion: Philco 212, UNIVAC M460, IBM 709 y NCR 315


Tercera Generación (1965…1975): Circuitos integrados

• Construidas en base a circuitos integrados (LSI) ensustitución del transistor.•Continua la tendencia de disminución del tamañoContinua la tendencia de disminución del tamaño.•Continua la tendencia de reducción del consumo energético.•Aparecen los sistemas operativos.S l t d B d D t•Surge el concepto de Base de Datos.

•Se emplean redes de terminales periféricos.•Aparecen los minicomputadores, pero los Mainframes siguencontrolando el mercado.•Mainframes de 3era. Generación: IBM 360, CDC 6000, IBM370, UNIVAC 1110, CDC 7600, Burroughs 6000.g•Minis de 3era. Generación: DEC, VAX, HP, Siemens.

Generaciones de Computadoras

Cuarta Generación (1975…): VLSI

• Aparece la tecnología VLSI ( Very Large Scale Integration), es decirel Microprocesador (Integración de toda la CPU de un computador enun solo circuito integrado)un solo circuito integrado).•La disminución de tamaño alcanza limites insospechados.•Steves Jobs y A. Wozniak, crean el primer microcomputador de uso

i (1977) S f d A lmasivo (1977). Se funda Apple.•Aparecen los microcomputadores llamados PC (Personal Computer).•Se desata la llamada Revolución informática.•Aparece el floppy disk como unidad de almacenamiento secundario.•Aparecen gran cantidad de lenguajes de programación.•Interacción humano-computador constante.p•Aparecen las redes de interconexión de computadoras.•Minis y Mainframes de la 4ta. Generación: CDC, CRAY, Hitachi,IBM.IBM.


Quinta Generación: Internet+HTML=Sociedad de la información

La masificacion del uso de la Internet crea un estadionuevo en la computación, redefiniendo su interrelación

l i d dcon la sociedad.El computador deja de ser fundamentalmente unaherramienta de calculo para convertirse principalmenteen un medio de comunicación. Este nuevo rol delcomputador impacta de tal manera a la sociedad quetermina por modificarla económica, política, social yp , p , yculturalmente, definiendo lo que se ha dado en llamar laSociedad de la Información, que denota la nueva formade organización social en el contexto de un mundode organización social en el contexto de un mundosignado por el fenómeno de la Globalización.

Dispositivosd E t d CPU

Dispositivos

d Salidade Entrada CPU de Salida

Memoria(Almacenamiento)

UnidadD t l

Banderas

ALU

De control

Registros RegistrosRegistros Registros

A i d dALU Entradas y salidas

Arquitectura de computadoras

COMPONENTES DE UNA COMPUTADORACOMPONENTES DE UNA COMPUTADORA

UNIDAD DE

CPU

UNIDAD DE MEMORIA

UNIDAD DEENTRADA

UNIDAD DESALIDAUNIDAD DEUNIDAD DE

CONTROL

UNIDAD DE ARITMETICA

CPU

UNIDAD DEENTRADA

UNIDAD DE MEMORIAENTRADA:

MEDIOS PARA

MEMORIA

UNIDAD DESALIDAMEDIOS PARA

RECIBIR INFORMACION

UNIDAD DE CONTROL

SALIDA

INFORMACION

UNIDAD DEUNIDAD DE ARITMETICA

CPU

UNIDAD DEUNIDAD DE MEMORIA

SALIDA:MEMORIA

UNIDAD DEMEDIOS PARA

DARUNIDAD DE CONTROL

ENTRADA

INFORMACION

UNIDAD DEUNIDAD DE ARITMETICA

CCPUUNIDAD CENTRAL

DE PROCESAMIENTO

UNIDAD DE MEMORIA

UNIDAD DEENTRADA

UNIDAD DESALIDA

MEMORIA

ENTRADA SALIDAUNIDAD DECONTROLCONTROL

UNIDAD DE ARITMETICAARITMETICA

CPU

UNIDAD DE MEMORIADATOS Y RESULTADOS

ALMACENADOSEN CELDAS C/U CON

CAPACIDAD DE ALMACENARUNA UNIDAD DE INFORMACION

(PALABRA)

UNIDAD DEENTRADA:

(PALABRA)

UNIDAD DESALIDAENTRADA:

UNIDAD DE CONTROL

SALIDA

CONTROL


CPU

UNIDAD DE MEMORIAMEMORIA

UNIDAD DE CONTROLCOORDINA LAS ACTIVIDADES

UNIDAD DEENTRADA

DE LAS DIFERENTES COM-PONENTES DE LA COMPUTA-DORA. ENVIA SEÑALES DECONTROL COMANDOS Y

UNIDAD DESALIDAENTRADA: CONTROL, COMANDOS Y

DETERMINA LA SECUENCIADE LAS INSTRUCCIONESDADAS.

SALIDA


CPU

UNIDAD DE MEMORIA

UNIDAD DEENTRADA

UNIDAD DE CONTROL

UNIDAD DESALIDAENTRADA:


SALIDA

UNIDAD DE ARITMETICACONSISTE DE CIRCUITOSELECTRICOS QUEREALIZAN LAS OPERA-CIONES ARITMETICAS YCIONES ARITMETICAS YLOGICAS.

REPRESENTACION DE LOS NUMEROS EN LA COMPUTADORA

• ENTEROSREALES• REALES

SISTEMA DE ARITMETICA DE PUNTO FLOTANTE

Organización y funcionamiento de un computadorg y p(Subsistema I/O, Memoria y Procesador.

• Los computadores en realidad sólo hacen 4 cosas:• Los computadores en realidad sólo hacen 4 cosas:• Recibir entradas: Aceptan información del mundo exterior.

• Producir salidas: Reflejan información al mundo exterior.

• Procesan información: Ejecutan operaciones aritméticas-lógicasj p g

• Almacenan información: Los datos reposan en algún dispositivo

L t d i t d ó t ti t d h d d di d li• Luego todo sistema de cómputo tiene componentes de hardware dedicados a cumplir estas funciones:

• Dispositivos de entrada: Teclado ratón escáner micrófono etcDispositivos de entrada: Teclado, ratón, escáner, micrófono, etc.

• Dispositivos de salida: Monitor, impresora, cornetas, etc.

• Un procesador: Procesa información, ejecutando cálculos aritméticos y tomandoUn procesador: Procesa información, ejecutando cálculos aritméticos y tomando decisiones con base en los valores de información.

• Memorias y dispositivos de almacenamiento.

Memoria

• Es un espacio físico electrónico constituido por elementos denominados chips,que permite a la CPU almacenar y recuperar datos en forma muy rápidaque permite a la CPU almacenar y recuperar datos en forma muy rápida.

RAM (Random Access Memory):

• Conjunto de chips ubicados en una pequeña tarjeta de circuitos electrónicos que• Conjunto de chips ubicados en una pequeña tarjeta de circuitos electrónicos quepermite alojar temporalmente los datos del usuario, instrucciones del S.O. y deprogramas en ejecución. Es una memoria volátil de almacenamiento temporal.

ROM (Read Only Memory):

• Conjunto de chips que contienen un grupo pequeño de instrucciones que indican• Conjunto de chips que contienen un grupo pequeño de instrucciones que indicana la computadora algunas tareas de importancia relacionadas con la operatividaddel sistema.

• En los PC esta memoria se llama ROM BIOS, contiene instrucciones que indicana la computadora como acceder a los dispositivos de I/O y buscar el sistema

ti E t i d l i t t látil tioperativo. Esta memoria es de almacenamiento permanente no volátil y contieneinstrucciones asociadas al proceso de inicialización del sistema.

Memoria Caché• Utilizada en informática significa memoria

temporal; generalmente de existencia oculta yautomática para el usuario, que proporcionaacceso rápido a los datos de uso más frecuenteo previsibleo previsible.

Memoria VirtualMemoria virtual es un diseño computacional que permite al software usarMemoria virtual es un diseño computacional que permite al software usar más memoria principal (RAM) que la que realmente posee la computadora

Memoria Secundaria• Un medio de almacenamiento es el disco, cinta, papel u otro objeto queUn medio de almacenamiento es el disco, cinta, papel u otro objeto que

contiene datos.

• Un dispositivo de almacenamiento corresponde a aparatos electromecá-Un dispositivo de almacenamiento corresponde a aparatos electromecánicos que registra y recupera información que hay en el medio de alma-cenamiento. Esta información es de tipo semipermanente y puede poste-riormente ser utilizada por el mismo u otro computador.

Funcionamiento de la memoria virtual

Funcionamiento de un bus de datos

Unidades de Medida de MemoriaNombre Abrev. Factor Tamaño en el SI

kilo K 210 = 1024 103 = 1000

20 6mega M 220 = 1 048 576 106 = 1 000 000

giga G 230 = 1 073 741 824 109 = 1 000 000 000

tera T 240 = 1 099 511 627 776 1012 = 1 000 000 000 000tera T 240 = 1 099 511 627 776 1012 = 1 000 000 000 000

peta P 250 = 1 125 899 906 842 624 1015 = 1 000 000 000 000 000

exa E260 = 1 152 921 504 606 846 976

1018 = 1 000 000 000 000 000 000

zetta Z270 = 1 180 591 620 717 411 303 424

1021 = 1 000 000 000 000 000 000 000

yotta Y280 = 1 208 925 819 614 629 174 706 176

1024 = 1 000 000 000 000 000 000 000 000

Bronto B 290 = 1024 Yottabytes1027 = 1 000 000 000 000 000 000 000 000

Ley de MooreLey de MooreLey de MooreLey de Moore• La unidad fundamental del• La unidad fundamental del

procesador es el transistor.

• El transistor corresponde alcorazón del cómputo digitalcorazón del cómputo digital.

• En 1965 Gordon Moore,fundador de Intel, dijo que el

d d ó t d CPUpoder de cómputo de un CPUse duplica cada 18 meses.

• El poder de cómputo de unCPU ti l ió lCPU tiene relación con lacantidad de transistores

Ley de MooreLey de Moore

SOFTWARESOFTWARESe conoce como software al conjunto de instrucciones detalladasSe conoce como software al conjunto de instrucciones detalladasque controlan la operación de un sistema de cómputo.

Las funciones que realiza son:Las funciones que realiza son:• Administrar los recursos de cómputo

• Proporcionar las herramientas a los seres humanos para aprovechar el sistemaProporcionar las herramientas a los seres humanos para aprovechar el sistemade cómputo

• Actuar como intermediario entre la información almacenada y los usuarios

Programa de computadora: Conjunto de instrucciones decomputadora para llevar a cabo un proceso específico.

El concepto del programa almacenado. Es la idea de que unprograma no puede ser ejecutado por una computadora a menosp g p j p pque se almacene en la memoria primaria de ella junto con losdatos requeridos.

SOFTWARE DE APLICACIONESSOFTWARE DE APLICACIONESSOFTWARE DE APLICACIONESSOFTWARE DE APLICACIONES

Son los programas elaborados usando algún lenguaje de programaciónconvencional que permiten el cumplimiento de las tareas específicas delos usuarios finales. Estos programas pueden ser :

• Elaborados en la empresaElaborados en la empresa• Desarrollados externamente sobre medida• Adquiridos como paquetes terminados.

Ejemplos de software de aplicaciones:• Sistemas de ContabilidadSistemas de Contabilidad• Sistemas de Nóminas• Sistemas de Reservaciones Aéreas• Sistemas de Punto de venta• Sistemas de administración de la producción• Sistemas de diseño auxiliado por computadoraSistemas de diseño auxiliado por computadora• Etc.

SOFTWARE DE USUARIO FINALSOFTWARE DE USUARIO FINAL

Son las herramientas de software que permite el desarrollo de aplicaciones por los mismosusuarios finales con muy poca o nula intervención de programadores profesionales, o queincrementan la productividad de los programadores profesionales. Los principales ejemplosincrementan la productividad de los programadores profesionales. Los principales ejemplosde este tipo de software son:• Lenguajes de cuarta generación: Variedad de herramientas de software que permiten

a los usuarios finales desarrollar aplicaciones de software con una mínima experienciaa los usuarios finales desarrollar aplicaciones de software con una mínima experienciao asistencia técnica o estimulan la productividad de los programadores profesionales

• RAD (Rapid aplication development)L j d i t ió (SQL)• Lenguajes de interrogación (SQL)

• Generadores de reportes• Lenguajes de gráficas• Generadores de aplicaciones• Lenguajes de programación de muy alto nivel• Paquetes de software especializado adaptable ( CONTROL DE MANUFACTURA )q p p ( )• Procesadores de documentos• Hojas de cálculo• Administradores de bases de datosAdministradores de bases de datos• Paquetes de software integrados• Sistemas de información geográfica

Tipos de softwareTipos de software

• Software base o sistema operativo: Conjunto de todosl l l j i d d llos programas que controlan la ejecución de todas lasaplicaciones y administran todos los recursos delcomputador.

• Software de aplicación: Programa diseñado y escrito• Software de aplicación: Programa diseñado y escritopara realizar una tarea específica, ya sea personal, de

i d i tnegocios o de procesamiento.

• Software de comunicaciones: Conjunto de programasj p gque permiten la comunicación entre dispositivos localeso remotos de una red.o remotos de una red.

TIPOS DE SOFTWARETIPOS DE SOFTWARE• Software de sistemas

• Sistemas operativos• Lenguajes de programación

• Bajo nivel: Lenguaje máquina, Ensambladorl i l• Alto nivel:

• Compilados: Lenguaje C, Pascal, Fortan• Interpretados: Basica, Visual Basic.

• Utilerías

• Software de aplicación• Especializados• De uso general

• Software del usuario final• Sistemas de bases de datos• Generadores de gráfica• Lenguajes de 4ª. Generación• Herramientas RAD• Sistemas adaptables

Si t d i f ió áfi• Sistemas de información geográfica

Q l S ft ?Que es el Software ?

Programas de cómputo y su documentacion asociadaProgramas de cómputo y su documentacion asociada

Si P d d f d l j• Sistemas o Productos de software grandes y complejos.

• Que contiene el software.Q

• Que tipos de software hay ?

l l d l f• Cual es el costo del software.

• Como se desarrolla el software ?Co o se des o e so w e ?

• Como saber si un software tiene calidad.

P d t d S ftProductos de Software

• Productos genéricos.

l Productos que son producidos por una organizaciónl Productos que son producidos por una organizaciónpara ser vendidos al mercado.

• Productos hechos a medida.

l Sistemas que son desarrollados bajo pedido a un del Sistemas que son desarrollados bajo pedido a un desarrollador específico.

L d l d l f d• La mayor parte del gasto del software es en productosgenéricos, pero hay más esfuerzo en el desarrollo delos sistemas hechos a medida.

Características de los ProductosCaracterísticas de los Productos de Software

• Mantenibles.l Debe ser posible que el software evolucione y que sigal Debe ser posible que el software evolucione y que siga

cumpliendo con sus especificaciones.

C fi bilid d• Confiabilidad.l El software no debe causar danos físicos o económicos en

el caso de fallos.

• Eficiencia.Eficiencia.l El software no debe desperdiciar los recursos del sistema.

U ili ió d d• Utilización adecuada.l El software debe contar con una interfaz de usuario

adecuada y su documentación.

Importancia de las características pdel producto

• La importancia relativa de las características dependeen el tipo de producto y en el ambiente en el que seráen el tipo de producto y en el ambiente en el que seráutilizado.

• En algunos casos, algunos atributos pueden dominar.

l En sistemas de seguridad críticos de tiempo real,l En sistemas de seguridad críticos de tiempo real,los atributos clave pueden ser la confiabilidad y laeficienciaeficiencia.

• Los costos tienden a crecer exponencialmente si sonrequeridos altos niveles de alguna característica.

Que contiene el software ?Que contiene el software ?

El f i• El software contiene:

• Líneas de código de algún lenguaje ?g g g j

• Instrucciones de computadora.

i ió d l d d• Descripción de las estructuras de datos.

• Algoritmos.g

• Procedimientos y funciones.

• Componentes de software.

Q ti d ft h ?Que tipos de software hay ?• Por su estructura:

• Funcionales.• Orientados a objetosOrientados a objetos.• Orientados a listas.• Orientados a componentes• Orientados a componentes.

• Por su función:• Programas o Sistemas de Usuario• Programas o Sistemas de Usuario• Interfaces Hombre-Maquina.

H i t d S ft• Herramientas de Software.• Librerias.

i d i il d d• Sistemas de uso generico: Compiladores, S.O’s, Procesadores de Texto, etcB d D t• Bases de Datos.

• Sistemas basados en Web.

Q ti d ft h ?Que tipos de software hay ?• Por su plataforma de computo:Por su plataforma de computo:

• Sistemas embebidos.

• Sistemas de computo distribuido.

• Sistemas de computo paralelo.Sistemas de computo paralelo.

• Sistemas de tiempo real.

• Sistemas basados en Chips.

• Wearable computing systemsWearable computing systems.

• Sistemas de computo ubiquos.

Costos del SoftwareCostos del Software

L d l f d d i l• Los costos del software a menudo dominan al costodel sistema. El costo del software en un PC es amenudo mas caro que la PC.

• Cuesta mas mantener el software que desarrollarloCostos

Cuesta mas mantener el software que desarrollarlo.Para sistemas con una larga vida, este costo semultiplicamultiplica.

• La Ingeniería de Software concierne a un desarrolloefectivo en cuanto a costes del software.

Efi i iEficiencia

El P d S ftEl Proceso de Software

• Conjunto estructurado de actividades requeridas paradesarrollar un sistema de software.

l Especificación- que debe hacer el software y cuales sonsus especificaciones de desarrollo.

l Desarrollo – produccion del sistema de software.

l Validación – verificar que el software hace lo que ell Validación verificar que el software hace lo que elcliente pide.

l Evolución – cambiar/adaptar el software a las demandasl Evolución cambiar/adaptar el software a las demandas.

• Las actividades varían dependiendo de la organización y deltipo de sistema a desarrollarsetipo de sistema a desarrollarse.

• Debe estar explícitamente modelado si va a ser bienadministradoadministrado.

Proceso Genérico de Software

• Especificación - establecer los requerimientos yrestricciones del sistema

• Diseño - Producir un modelo en papel del sistema

M f i l i• Manufactura - construir el sistema

• Prueba - verificar que el sistema cumpla con lasq pespecificaciones requeridas

• Instalación entregar el sistema al usuario y asegurar• Instalación - entregar el sistema al usuario y asegurarsu operacionalidad

• Mantenimiento - reparar fallos en el sistema cuandosea descubiertos

Características del proceso• Entendible• Entendible

l Se encuentra el proceso bien definido y es entendible ?.

• Visiblel El proceso es visible al exterior ?.p

• Soportablel P d l t d h i t CASE ?l Puede el proceso ser soportado por herramientas CASE ?.

• Aceptablel El proceso es aceptado por aquellos involucrados en el ?.

Muchas GraciasMuchas Gracias

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