Fundamentos del computador

Presentación realiza por:Diógenes Gómez Santana

Matricula:2015-2633

Carrera:Tecnología De Las Redes De Información

ÍndiceIntroducción¿Qué es una computadora?La PascalinaLa Maquina AnalíticaEl Telar AutomáticoLa Máquina TabuladoraLa Máquina Mark 1La ENIACGeneraciones de las Computadoras: Primera Generación Segunda Generación Tercera Generación Cuarta Generación Quinta Generación¿qué es el Tiempo Unix?¿Cuál fue la primera computadora en funcionar fuera de nuestro planeta?¿Cuál es la computadora mas rápida en estos momentos?

IntroducciónEstimados lectores, en esta presentación les mostraré parte de la historia y evolución de la computadora, el dispositivo que ha revolucionado al mundo en poco tiempo.

En este material ustedes podrán notar que la computadora ha sido, siempre, diseñada para facilitar procesos que, en algún otro tiempo tardaron años, décadas, meses, semanas, horas, para poder realizarse.

Que disfruten este material y que puedan tener nuevos conocimientos y, porque no, una retroalimentación los que ya han escuchado de lo que aquí se trate.

¿Qué es una computadora?Según la Ley No. 53-07 sobre Crímenes y Delitos de Alta Tecnología el término computadora hace referencia a:

“Cualquier dispositivo electrónico, independientemente de su forma, tamaño, capacidad, tecnología, capaz de procesar datos y/o señales, que realiza funciones lógicas, aritméticas y de memoria por medio de la manipulación de impulsos electrónicos, ópticos, magnéticos, electroquímicos o de cualquier otra índole, incluyendo todas las facilidades de entrada, salida, procesamiento, almacenaje, programas, comunicación o cualesquiera otras facilidades que estén conectadas, relacionadas o integradas a la misma”.

Con esto en mente podemos decir que una computadora es un dispositivo electrónico utilizado para el procesamiento de datos a alta velocidad.

Además hay que destacar la diferencia de electrónico y eléctrico.

El eléctrico se encarga de trabajar con la corriente alterna que es de un voltaje alto; sin embargo el electrónico trabaja con corriente continua y requiere de dispositivos que permiten regular la corriente que recibe.

La Pascalina

La Pascalina es una de las primeras calculadoras mecánicas, que funcionaba a base de ruedas y engranes. Fue inventada por Blaise Pascal en 1642, tras tres años de trabajo sobre la misma. Se fabricaron varias versiones y Pascal en persona construyó al menos cincuenta ejemplares. Pascal diseñó la Pascalina para ayudar a su padre. Debido a ello la Pascalina estaba destinada básicamente a solucionar problemas de aritmética comercial.En 1670 el filósofo y matemático alemánico Gottfried Wilhelm Leibniz perfeccionó esta máquina e inventó una que también podía multiplicar las colas.

El primer prototipo contenía sólo 5 ruedas, posteriormente fueron construidas unidades con 6 y hasta con 8 de ellas.

Las ruedas tenían diez dientes que representaban, de manera respectiva, los dígitos del 0 al 9. Eran accionadas por una manivela y el mecanismo interno estaba hecho de tal manera que cada vez que una rueda daba una vuelta completa, la que estaba a su izquierda avanzaba un décimo de vuelta, así que, podía sumarse una cantidad cualquiera haciéndolas girar el número de dientes correcto.

La Maquina Analítica

La máquina analítica, creada y diseñada por Charles Babbage, es el primer diseño de un ordenador "moderno" del que se tienen datos. Aunque no pudo llegar a ser construida debido a falta de financiación para el proyecto, cabe destacar que es un ordenador comparable a los primeros que aparecieron 100 años después. En la Máquina Analítica encontramos, asombrosamente, los elementos básicos del moderno ordenador:• Mecanismos de entrada, en este caso

tarjetas perforadas.

• Memoria, consistente en mil columnas de cincuenta ruedas cada una, con una capacidad de almacenamiento de mil números de cincuenta cifras cada uno.

• Unidad de control.• Unidad aritmético-lógica.• Mecanismos de salida, también tarjetas perforadas.

Babbage nunca vio realizado su ambicioso proyecto, pues no consiguió el apoyo económico necesario. Con una devoción casi obsesiva, dedicó el resto de su vida y sus recursos a diseñar piezas y esquemas parciales de su máquina, con la esperanza de comprometer a algún socio capitalista. Su empeño le valió un desdén casi generalizado: su proyecto fue conocido como La Locura de Babbage, quien adquirió fama de excéntrico, por no decir desquiciado.

El Telar AutomáticoAunque es difícil responder a la pregunta de cual fue el primer ordenador de la historia, prácticamente nadie discute que los orígenes de las máquinas programables se pueden llevar hasta el telar de Jacquard.

Claro que para que las cosas se líen un poco en realidad lo que inventó Joseph Marie Jacquard en 1801 no fue el telar, que ya estaba más que inventado, sino una forma de automatizar su funcionamiento.

Hasta la llegada de la invención de Jacquard entre cada paso de la lanzadera con la trama había que subir o bajar los hilos de la urdimbre, según correspondiera, a mano. Este proceso era lento y sujeto a errores, por lo que los diseños que se hacían no eran muy complicados.Pero el dispositivo de Jacquard, sin embargo, era capaz de manejar hasta varios cientos de hilos de urdimbre a la vez y de manera extremadamente rápida, lo que sirvió para una mejora exponencial en la velocidad de producción de las telas y en la calidad y complejidad de los diseños que se podían hacer, así como para que Jacquard se forrara.

La Máquina TabuladoraEn 1890 Herman Hollerith (1860-1929) había desarrollado un sistema de tarjetas perforadas eléctricas y basado en la lógica de Boole, aplicándolo a una máquina tabuladora de su invención. La máquina de Hollerith se usó para tabular el censo de aquel año en los Estados Unidos, durando el proceso total no más de dos años y medio. Así, en 1896, Hollerith crea la Tabulating Machine Company, con la que pretendía comercializar su máquina. La fusión de esta empresa con otras dos, dio lugar, en 1924, a la International Business Machines Corporation (IBM).

Herman Hollerith creó una tecnología consistente en tarjetas perforadas que permitían una rápida y fácil codificación para clasificar la residencia, edad, género y más información importante de la gente. El conjunto de agujeros perforados en las tarjetas representaban todos los datos que se habían recopilado. Para poder organizar todos los datos conseguidos, las tarjetas se ponían en la máquina tabuladora.

La Máquina Mark 1Manchester Mark 1 fue una de las primeras computadoras electrónicas, desarrollada en la Universidad de Manchester a partir del Small-Scale Experimental Machine (SSEM) o "Baby", la primera computadora electrónica con programas almacenados. Fue también llamada Manchester Automatic Digital Machine, o MADM. El trabajo comenzó en Agosto de 1948 y la primera versión operativa fue presentada en Abril de 1949.

La Mark 1, fue el primer ordenador electromecánico, construido en la universidad de Harvard por Howard H.Aiken en 1994 con la subvención de IBM.

La Mark I tenía 2.5 metros de alto y 17 metros de largo, pesaba 31500 kg, contenía 800 km de cable aproximadamente y tenía más de 3000000 de conexiones

El computador Mark I empleaba señales electromagnéticas para mover las partes mecánicas. Esta máquina era lenta (tomaba de 3 a 5 segundos por cálculo) e inflexible (la secuencia de cálculos no se podía cambiar); pero ejecutaba operaciones matemáticas básicas y cálculos complejos de ecuaciones sobre el movimiento parabólico de proyectiles.

A pesar de que era una computadora lenta en comparación con las coexistentes con ella , como la ENIAC, se usó hasta 1959, año en el que se la desmanteló, dejado partes en la universidad de Harvard y partes en el Instituto Smith Sonian en Washington (EE.UU)

La Máquina Mark 1 y su creador

La ENIACLa ENIAC ( Electronic Numerical Integrator And Computer) fue construida en la Universidad de Pennsylvania por John Presper Eckert y John William Mauchly, ocupaba una superficie de 167 m² y operaba con un total de 17.468 válvulas electrónicas o tubos de vacío que a su vez permitían realizar cerca de 5000 sumas y 300 multiplicaciones por segundo. Físicamente, la ENIAC tenía 17.468 tubos de vacío, 7.200 diodos de cristal, 1.500 relés, 70.000 resistencias, 10.000 condensadores y 5 millones de soldaduras. Pesaba 27 Toneladas, medía 2,4 m x 0,9 m x 30 m; utilizaba 1.500 conmutadores electromagnéticos y relés; requería la operación manual de unos 6.000 interruptores, y su programa o software, cuando requería modificaciones, demoraba semanas de instalación manual.

La ENIAC elevaba la temperatura del local a 50 °C. Para efectuar las diferentes operaciones era preciso cambiar, conectar y reconectar los cables como se hacía, en esa época, en las centrales telefónicas, de allí el concepto. Este trabajo podía demorar varios días dependiendo del cálculo a realizar.

Uno de los mitos que rodea a este aparato es que la ciudad de Filadelfia, donde se encontraba instalada, sufría de apagones cuando la ENIAC entraba en funcionamiento, pues su consumo era de 160 kW.

El principal inconveniente de los tubos de vacío, era su corta vida, ya que aproximadamente cada 10 minutos se estropeaba uno de ellos y era una labor tediosa (unos 15 min) encontrar el que había fallado. La mayor parte de los fallos se producían al encender o pagar la maquina, ya que los filamentos de las válvulas y sus cátodos se encontraban bajo estrés térmico. Debido a esto se decidió no apagar nunca el ENIAC, lo cual redujo el fallo a una válvula cada dos días.

La computadora, podía calcular trayectorias de proyectiles, lo cual fue el objetivo principal de su construcción. En 1,5 segundos era posible calcula la potencia 5000 de un numero de cinco cifras. Esta máquina era capaz de realizar 5000 sumas y 300 multiplicaciones por segundo.

A las 23.45 del 2 de octubre de 1955, la ENIAC fue desactivada para siempre.

La ENIAC y sus creadores

Generaciones de las

Computadoras

Primera Generación: tubos de vacío(1951-1958)

Esta generación se cumple desde el año 1951-1958, para esta generación había un gran desconocimiento de las capacidades de las computadoras, puesto que se realizó un estudio en esta época que determinó que con veinte computadoras se saturaría el mercado de los Estados Unidos en el campo de procesamiento de datos.

Estas computadoras empleaban bulbos para procesar información. Le ingresaban los datos y programas en código especial por medio de tarjetas perforadas.

La IBM tenia el monopolio de los equipos de procesamiento de tarjetas perforadas y estaba teniendo un gran auge en productos como rebanadores de carne, básculas para relojes y otros artículos; sin embargo no había logrado el contrato para el censo de 1950.

Segunda Generación: transistores(1959-1964)

Aparecen muchas compañías y las computadoras eran bastantes avanzadas para su época como la serie 5000 de Burroughs y la Atlas de la Universidad de Manchester. Algunas de estas computadoras se programaban con cintas perforadas y otras por medio de cableado en un tablero.

Aparecen los programas procesadores de palabras como el celebre Word Star, la impresionante hoja de cálculo ( spreadsheet ) Visicalc y otros mas que de la noche a la mañana cambian la imagen de la PC. El software empieza a tratar de alcanzar el paso del hardware. Pero aquí aparece un nuevo elemento: el usuario.

Esta generación constituye al 1959-1964, en esta generación las computadoras seguían evolucionando, se reducía su tamaño y crecía su capacidad de procesamiento. El invento del transistor hizo posible una nueva generación de computadoras, más rápidas, más pequeñas y con menores necesidades de ventilación.

Tercera Generación: circuitos integrados(1964-

1971)

Las computadoras de la tercera generación emergieron con el desarrollo de los circuitos integrados ( pastillas de silicio ). Esta generación se inaugura con la IBM 360 en abril de 1964.

La IBM produce la serie 360 con los modelos 20, 22, 30, 40, 50, 65, 67, 75, 85, 90, 195 que utilizaban técnicas especiales del procesador, unidades de cintas de nueve canales, paquetes de discos magnéticos y otras características que ahora son estándares ( no todos los modelos usaban estas técnicas, sino que estaban dividido por aplicaciones).

El sistema operativo de la serie 360, se llamó OS que contaba con varias configuraciones, incluía un conjunto de técnicas de manejo de memoria y del procesador que pronto se convirtieron en estándares.En la década de 1970, la IBM produce la serie 370 ( modelos 115, 125, 135, 145, 158, 168 ). UNIVAC con los modelos 1108 y 1110, máquinas en gran escala; mientras que CDC produce su serie 7000 con el modelo 7600. Estas computadoras se caracterizaban por ser muy potentes y veloces para su época.En la Unión Soviética el sistema que se utilizó fue el US ( Sistema Unificado, Ryad ) que ha pasado por muchas generaciones.

Cuarta Generación: chips(1971 - 1981)

Esta es la generación en la cual aparecen los microprocesadores, chips de memoria y la micro miniaturización.

Dos mejoras a la tecnología de las computadoras marcan el inicio de la cuarta generación: el reemplazo de los núcleos magnéticos, por las de chips de silicio y la colocación de muchos mas componentes en un solo chip, procediendo a la micro miniaturización de los circuitos electrónicos.

Los microprocesadores fueron un gran adelanto de la microelectrónica, son circuitos integrados de alta densidad y con una velocidad impresionante.

En 1976 Steve Wozniak y Steve Jobs inventan la primera microcomputadora de uso masivo y más tarde forman la compañía conocida como Apple que fue la segunda compañía más grande del mundo, antecedida tan solo por IBM; y esta por su parte es aún de las cinco compañías más grandes del mundo.El tamaño reducido del microprocesador de chips fue lo que hizo posible la aparición de la computadoras personales de hoy ( PC ).En esta generación la presencia de los grandes computadores era ya ineludible en prácticamente todas las esferas de control gubernamental, militar y de la gran industria.Las enormes computadoras de las series CDC, CRAY, Hitachi o IBM por ejemplo, eran capaces de atender a varios cientos de millones de operaciones por segundo.

Quinta Generación: microprocesadores(1982)

En esta generación surge la competencia internacional por el dominio del mercado de la computación.

En esta competencia se perfilan dos lideres que, sin embargo, no han podido alcanzar el nivel que se desea: la capacidad de comunicarse con la computadora en un lenguaje más cotidiano y no a través de códigos o lenguajes de control especializados.

Japón lanzó en 1983 el llamado “ programa de la quinta generación de computadoras “, con los objetivos explícitos de producir máquinas con innovaciones reales en los criterios mencionados.

En los Estados Unidos ya está en actividad un programa en desarrollo que persigue objetivos semejantes, que pueden resumirse de la siguiente manera:

Procesamiento en paralelo mediante arquitecturas y diseños especiales y circuitos de gran velocidad.

Manejo de lenguaje natural y sistemas de inteligencia artificial.

Esta es la generación en la cual la velocidad de las computadoras a aumentado de una forma increíblemente rápida.

El futuro previsible de la computación es muy interesante, y se puede esperar que esta ciencia siga siendo objeto de atención prioritaria de gobiernos y de la sociedad en conjunto.

Evolución de la computadora por generación

PrimeraGeneración

SegundaGeneración

TerceraGeneración

CuartaGeneración

QuintaGeneración

Tubos de Vacío Transistores CircuitosIntegrados Microprocesador ( Chips ) Pentium

Microprocesador

1,000Calculaciones

10,000Calculaciones

1,000,000Calculaciones

10,000,000Calculaciones

112,000,000Calculaciones

Por segundo Por segundo Por segundo Por segundo Por segundo

¿Qué es el Tiempo Unix?La época Unix o el Tiempo Unix, es una fecha concreta a partir de la cual se cuentan los segundos, lo que da como resultado una nueva medida de tiempo, que usan sistemas operativos como Unix o Linux, o algunos lenguajes de programación como PHP.

El tiempo en esos sistemas operativos se mide en segundos desde el 1 de enero de 1970, a las cero horas. Esta medida o valor de tiempo se conoce también como el timestamp de Linux.

El Tiempo Unix presenta varios inconvenientes propios de su implementación. Uno de ellos es que no toma en cuenta los segundos intercalares (o segundos bisiestos), que son unos segundos que se agregan cada cierto tiempo para mantener los estándares de tiempo sincronizados con los calendarios civiles de base astronómica. Esto le hace imposible representar las 23:59:60 del 31 de diciembre de 1998, un segundo intercalar agregado ese año. Otro inconveniente lo es el hecho de que el Tiempo Unix utiliza un entero de 32 bits con signo, representando así un rango de números entre -2.147.483.648 y 2.147.483.647. Por ende, se piensa que cuando alcance el último segundo representable en positivo y pase al siguiente, se desbordará saltando al valor -2.147.483.648 y los sistemas que lo utilizan creerán que están en 1901. A esto se le conoce como "El problema del año 2038.

¿Cuál fue la primera computadora en funcionar fuera de nuestro planeta?

La primera computadora en funcionar fuera de nuestro planeta fue el computador de navegación del Apolo. Era un elemento fundamental del programa Apolo. Su papel en el programa espacial de 1969 (primer viaje a la Luna) fue proporcionar el control y la capacidad de calculo necesarias para controlar la orientación, y la navegación del modulo de mando y del modulo lunar. El Computador de Navegación de la misión del Apolo 11 que llegó a la luna en 1969 tenía 2K de memoria, 32K de almacenamiento y velocidad de procesamiento de 1.024 KHz.

¿Cuál es la computadora mas rápida en estos

momentos?La Tianhe-2, desarrollada por la Universidad de Tecnología de Defensa china, que es administrada por el gobierno, lideró la lista de las 500 computadoras más rápidas del mundo, publicada dos veces al año por un grupo de investigadores internacionales.

El nombre de la computadora, Tianhe-2, quiere decir Milky Way-2, y su sistema opera a 33,86 petaflops por segundo, lo que equivale a 33.860 billones de cálculos por segundo.

Eso en promedio, porque en teoría la máquina puede operar hasta a 54,9 petaflops por segundo.

El proyecto fue patrocinado por el Programa 863 de Alta Tecnología del gobierno chino, un esfuerzo para que sus industrias de alta tecnología sean más competitivas y menos dependientes de los rivales extranjeros.

Por medio de la Tianhe-2 los geólogos pueden examinar no sólo las formaciones rocosas, sino el comportamiento de los gases y los líquidos dentro de las diferentes rocas, añadió Hazra.

Otras de sus características incluyen:

Utiliza un total de 12,3 millones de procesadores.

Tiene una red de interconexión a la medida, que enruta los datos a través del sistema.

Posee 4.096 CPUs (unidades centrales de procesamiento) FT-1500 Galaxy diseñados para manejar aplicaciones específicas de predicción del tiempo y de defensa nacional.

La La Tianhe-2