Módulo I Introducción
A lo largo de la Historia ha existido la necesidad de transmitir y tratar información (escritura, libros, bibliotecas, correo tradicional, …), porque la información es la representación física del conocimiento.
La Humanidad no ha parado de crear máquinas y métodos para procesar y transmitir información a lo largo de toda su historia.
En la práctica la Informática nace de la idea de AUTOMATIZAR trabajos rutinarios y repetitivos (cálculos matemáticos, …).
Módulo I Introducción
La Informática podría definirse como la ciencia que se encarga del estudio, desarrollo y construcción de máquinas y métodos para procesar información.
El término “Informática” proviene de la contracción de INFORmación y AutoMÁTICA, que a su vez procede del termíno francés “Informatique” (INFORmation AutoMATIQUE).
DEFINICIÓN: “La informática es la ciencia que estudia el tratamiento AUTOMÁTICO (máquinas) y RACIONAL (programas hechos por humanos) de la información”.
Módulo I Introducción
La ciencia Informática incluye principalmente:
– El desarrollo de nuevas máquinas.
– El desarrollo de nuevos métodos de trabajo.
– La construcción de aplicaciones informáticas o programas (programación).
– Mejorar las máquinas, métodos y aplicaciones existentes.
Módulo I Elementos y Conceptos Fundamentales ”Un(a) COMPUTADOR(A) u ORDENADOR es una MÁQUINA compuesta de elementos FÍSICOS (hardware) que es capaz de realizar una tarea o trabajo de forma AUTOMÁTICA siguiendo un conjunto de instrucciones PREVIAMENTE establecidas (PROGRAMA)”.
Módulo I Elementos y Conceptos Fundamentales ”Una APLICACIÓN INFORMÁTICA es el conjunto de uno o varios programas que ejecutada en uno/varios computadores realiza un determinado trabajo o tarea”.
Módulo I Elementos y Conceptos Fundamentales ”El término SISTEMA INFORMÁTICO se refiere al conjunto de elementos necesarios (computadores, terminales, impresoras, …) para la realización (programación) y explotación de aplicaciones informáticas”.
Módulo I Elementos y Conceptos Fundamentales
La “información” es todo aquello que nos permite expresar y/o transmitir algún “conocimiento”.
(Gp:) Procesamiento (Algoritmo o Proceso) (Gp:) Datos de Entrada (Gp:) Resultados de Salida (Gp:) Tratamiento de la Información
Módulo I Elementos y Conceptos Fundamentales
El HARDWARE es el elemento FÍSICO que constituye un sistema informático: el propio ordenador, las impresoras, los discos, los CDs, las cintas magnéticas, las tarjetas de sonido, el ratón, el teclado, el joystick, etc.
El SOFTWARE es el elemento LÓGICO que dota a un equipo físico (HARDWARE) de capacidad para realizar algún tipo de trabajo o tarea: programas y aplicaciones (sistemas operativos, procesadores de texto, programas de diseño gráfico, juegos, etc.).
Módulo I Arquitectura Hardware de un Computador
Periféricos de Salida Unidad Central de Proceso Memoria Auxiliar (soportes magnéticos, ópticos, …) Procesador Periféricos de Entrada Unidad de Control Unidad Aritmético Lógica Memoria Central +
Módulo I El Software
Software Sistemas Operativos Software de Aplicación Programas + Datos
Módulo I El Software
“El SISTEMA OPERATIVO es el soporte lógico que controla el funcionamiento del equipo físico (hardware), ocultando los detalles del hardware y haciendo “sencillo” el uso de la computadora”.
Gestión de la Información Gestión de la Memoria Gestión de Entrada/Salida Gestión de Procesador Gestión de Trabajos o Tareas Programas de Control Programas de Utilidad (Utilidades) Sistema Operativo
Módulo I Niveles de Software
Aplicaciones Utilidades Programas de Control Sistema Operativo Hardware Usuario
Módulo I Evolución Histórica: Prehistoria
El origen de la informática se encuentra en la necesidad de automatizar procesos de cálculo tediosos y repetitivos, sobre todo para registrar bienes (contabilidad).
Esta necesidad provocó la necesidad de representar cantidades numéricas que permitían cuantificar la realidad.
Descubrimiento de las matemáticas y el cálculo que viene del término latino “calculus” que significa piedra (se contaba ayudándose de piedras).
Módulo I Evolución Histórica: Prehistoria
El ÁBACO es el primer “artilugio” que facilitaba el proceso de cálculo.
Aún se utiliza hoy día en algunos países orientales.
Módulo I Evolución Histórica: Hechos y Personajes Históricos John Napier (escocés, 1550-1617) inventa los logaritmos naturales o neperianos para simplificar las operaciones de multiplicación, división y exponenciación, y construye en 1614 las primeras tablas de logaritmos.
Ideó un dispositivo manual basado en varillas cifradas que permitía multiplicar y dividir de forma automática. (Estructuras de Napier o Huesos de Napier).
Módulo I Evolución Histórica: Hechos y Personajes Históricos Wilhelm Schickard (alemán, 1592-1635) diseño una calculadora mecánica denominada “reloj calculante” basada en ruedas dentadas, que era capaz de sumar y restar. No se construyó en su época. Se construyó a principios del SXX en IBM siguiendo los diseños originales. Es considerada la primera máquina de calcular de origen mecánico.
Módulo I Evolución Histórica: Hechos y Personajes Históricos Blaise Pascal (francés, 1623-1662) inventó la primera máquina de calcular completa a base de ruedas dentadas que simulaba el funcionamiento del ábaco.
Sumaba y restaba, y se denominó “Maquina Aritmética de Pascal”.
Comercialmente se la conoció como “Pascalina” y realizaba operaciones de 8 dígitos.
Módulo I Evolución Histórica: Hechos y Personajes Históricos En 1650, Padtrige, basándose en los descubrimientos de Napier, inventó la “regla de cálculo”. Hasta el boom de las calculadores electrónicas en los años setenta era el dispositivo de cálculo más utilizado.
Módulo I Evolución Histórica: Hechos y Personajes Históricos En 1666, el matemático inglés Samuel Morland, inventó máquina de similares características a la de Pascal que se llamó “Máquina Aritmética de Morland”. Gottfried Wilhelm Leibniz (alemán, 1646-1716) mejora la máquina de Pascal y construye su “Calculadora Universal”, capaz de sumar, restar, multiplicar, dividir y extraer raíces cuadradas.
Módulo I Evolución Histórica: Hechos y Personajes Históricos Joseph Marie Jacquard (francés, 1752-1834) construye un telar automático utilizando tarjetas perforadas que contenían el “programa” para tejer cada tejido. El Telar de Jaquard se la considera la primera máquina programada.
Módulo I Evolución Histórica: Hechos y Personajes Históricos Charles Babbage (inglés, 1792-1871) diseñó dos máquinas de calcular: la “Máquina de Diferencias” y la “Máquina Analítica”. Hoy día se le considera el padre de las computadoras modernas.
Módulo I Evolución Histórica: Hechos y Personajes Históricos La “Máquina de Diferencias” (1822) de Babbage se basaba en fundamentos mecánicos con ruedas dentadas. Su aplicación fue la resolución de funciones y la obtención de tablas de dichas funciones. Debido a las deficiencias tecnológicas de la época, no llegó a terminarla completamente. En 1991 se construyó una replica en Inglaterra siguiendo su diseño original.
Módulo I Evolución Histórica: Hechos y Personajes Históricos La “Máquina Analítica” (1833) de Babbage era capaz de realizar todas las operaciones matemáticas y podía ser programada mediante tarjetas de cartón perforado, además podía almacenar en su interior una cantidad de cifras considerables. Con el diseño de esta máquina se establecieron por primera vez en la historia los fundamentos de los computadores actuales. Se ideó para la realización automática de tablas de logaritmos y funciones trigonométricas.
Módulo I Evolución Histórica: Hechos y Personajes Históricos La “Máquina Analítica” de Babbage tampoco llegó a construirse debido a las limitaciones tecnológicas de la época. Años después aparecieron máquinas con su diseño. Entradas (tarjetas) Memoria Calculador Unidad de Control Salida
Módulo I Evolución Histórica: Hechos y Personajes Históricos La “Máquina Analítica” de Babbage tampoco llegó a construirse debido a las limitaciones tecnológicas de la época. Años después aparecieron máquinas con su diseño. Augusta Ada Byron (inglesa, 1788-1824), alumna de Babbage, fue la primera persona que realizó programas para la máquina analítica de Babbage. Se la considera la primera programadora de la historia.
Módulo I Evolución Histórica: Hechos y Personajes Históricos Pehr George Scheutz (sueco, 1785-1873) construyó una máquina diferencial similar a la de Babbage, denominada “Máquina Tabular”.
Fue utilizada fundamentalmente para la realización de cálculos astronómicos y la confección de tablas para compañías de seguros.
Módulo I Evolución Histórica: Hechos y Personajes Históricos George Boole (inglés, 1915-1864) desarrolló el Álgebra de Boole que permitió el desarrollo matemático posterior del álgebra binaria que posibilitó la Teoría de Circuitos Lógicos, fundamento básico de la informática actual.
Módulo I Evolución Histórica: Hechos y Personajes Históricos Herman Hollerith (norteamericano, 1860-1929), funcionario del Censo de E.E.U.U. Construyó una “máquina censadora o tabuladora” para realizar el censo de E.E.U.U. en 1895 utilizando tarjetas perforadas. El censo normalmente se hacía en 10 años, con su máquina se tardaron sólo 3 años.
Módulo I Evolución Histórica: Hechos y Personajes Históricos En 1896 Hollerith fundó la empresa “Tabulating Machines Company”, que en 1924 después de un proceso de fusiones pasó a ser la actual “International Business Machines” (IBM).
El suizo Otto Steiger en 1893 construyo la primera calculadora que tuvo éxito comercial. Se utilizó en grandes negocios y en algunas aplicaciones científicas.
Módulo I Evolución Histórica: Hechos y Personajes Históricos Leonardo Torres Quevedo (español, 1852-1936) construyó a principios del siglo XX varias máquinas o autómatas teledirigidos, una máquina para jugar al ajedréz y una máquina calculadora. En 1914 diseño una máquina analítica que no llegó a construir. Alan M. Turing (inglés, 1912-1954) inicia la Teoría Matemática de la Computación con su representación de formal de procesos algorítmicos a través de una máquina secuencial (Máquinas de Turing).
Módulo I Evolución Histórica: Hechos y Personajes Históricos Howard H. Aiken (1900-1973) en 1937 desarrolla la idea de Babbage y construye en la Universidad de Harvard una calculadora numérica basada en relés electromagnéticos, ruedas dentadas y embragues electromecánicos (Mark I – “Calculadora Automática de Secuencia Controlada”). Tenía 16´6 m. largo x 2´6 m. alto, pesaba unas 70 toneladas, tenía unas 80.000 piezas móviles y su cableado tenía una longitud de 800.000 metros. Sumaba dos números en menos de 1 segundo y los multiplicaba en 3.
Módulo I Evolución Histórica: Hechos y Personajes Históricos La Mark I sumaba dos números en menos de 1 segundo y los multiplicaba en 3. Trabajaba con números de 26 cifras decimales. Se terminó de construir en 1944.
Módulo I Evolución Histórica: Hechos y Personajes Históricos Claude Shannon (alemán, 1916-2001) comenzó aplicar el Álgebra de Boole para representar circuitos lógicos. Creó la Teoría Matemática de las Comunicaciones y define por primera vez el “bit” de información. En 1938, John V. Atanasoff y Clifford Berry de la Universidad de Iowa construyen la primera máquina totalmente electrónica que operaba en binario siguiendo las ideas de Babbage (ABC – “Atanasoff-Berry Computer). Es considerada la primera máquina de calcular digital. No era programable. Se utilizó para resolver ecuaciones lineales y diferenciales.
Módulo I Evolución Histórica: Hechos y Personajes Históricos En 1940, John W. Mauchly y John P. Eckert construyeron la primera computadora electrónica (ENIAC – “Electronic Numerical Integrator and Calculator”) a base de válvulas de vacio. Entró en funcionamiento en 1945. La ENIAC era programable y de propósito general. Se utilizó principalmente para el cálculo de trayectoria de proyectiles por parte del ejercito estadounidense. Era 1000 veces más rápida que la Mark I, sumaba en 2 diezmilésimas de segundo, y multiplicaba en 3 milésimas de segundo.
Módulo I Evolución Histórica: Hechos y Personajes Históricos La ENIAC ocupaba un volumen de unos 111 metros cúbicos, y una superficie de 160 m2, pesaba 30 toneladas, tenía 17.468 válvulas de vacío, y consumía entre 100.000 y 200.000 vatios.
Módulo I Evolución Histórica: Hechos y Personajes Históricos En 1944, Jonh Von Neumann (húngaro-estadounidense, 1903-1957) desarrolla la idea de “programa interno” (programa no cableado en memoria) y establece “Modelo Von Neumann” para diseñar computadores.
Módulo I Evolución Histórica: Hechos y Personajes Históricos La ideas de Von Neumann fueron puestas en práctica en la construcción en 1952 de la EDVAC (“Electronic Discrete Variable Automatic Computer”), descendiente directa de la ENIAC.
Módulo I Evolución Histórica: Hechos y Personajes Históricos En 1951, Mauchly construye la primera computadora fabricada en serie puesta a la venta, la UNIVAC I (“Universal Automatic Computer) que también utilizaba cintas magnéticas.
Módulo I Evolución Histórica: Evolución de la Electrónica La rápida evolución desde la primera computadora comercial, la UNIVAC I , hasta las computadoras actuales, ha sido causada principalmente por descubrimientos y avances en el campo de la Electrónica. Estos avances se resumen en los siguientes puntos. En 1904, Fleming (inglés) inventa la válvula de vacio.
Módulo I Evolución Histórica: Evolución de la Electrónica 2. En los años 50, se descubren los semiconductores, inventándose el diodo y el transistor, W. Brattain, J. Barden y W. Shockley en los laboratorios Bell inventan este último en 1947. 3. Basándose en el transistor, se construyen circuitos capaces de realizar funciones lógicas (puertas lógicas). 4. Más tarde se construyen los primeros circuitos integrados (SSI – Short Scale Integration, unas 10 puertas lógicas).
Módulo I Evolución Histórica: Evolución de la Electrónica 5. Apareció la integración a media escala (MSI – Medium Scale Integration, entre 100 y 1000 puertas lógicas). 6. Aparece la integración a gran escala (LSI – Long Scale Integration, entre 1000 y 10000 puertas lógicas). 7. Se llega a la integración a muy alta escala (VLSI – Very Large Scale Integration, más de 10000 puertas lógicas). 8. En 1971 aparece el primer microprocesador (Intel 4004).
Módulo I Evolución Histórica: Generaciones de Computadores También se suele hacer una clasificación de los computadores en función de los cambios tecnológicos que les dieron origen. 1ª Generación (1940-1952) Tecnología: válvulas de vacio Aplicaciones: uso militar y cálculo científico Programación: lenguaje máquina Memoria: tarjetas y cintas perforadas, líneas de mercurio
Módulo I Evolución Histórica: Generaciones de Computadores 2ª Generación (1952-1964) Tecnología: transistor Aplicaciones: uso militar, cálculo científico, administración y gestión (aplicación comercial) Programación: ensamblador, Fortran, Cobol, Algol Memoria principal: núcleos de ferrita, tambores magnéticos Memoria externa: cintas magnéticas y tambores magnéticos
Módulo I Evolución Histórica: Generaciones de Computadores 3ª Generación (1964-1971) Tecnología: circuito integrado (1964), SSI y MSI, aparecen las mini computadoras Aplicaciones: de todo tipo Programación: Basic, Pascal, … Sistemas Operativos: multiprogramación, tiempo real, tiempo compartido, modo interactivo Memoria principal: semiconductores Memoria externa: discos magnéticos
Módulo I Evolución Histórica: Generaciones de Computadores 4ª Generación (1971-1981) Tecnología: aparece el primer microprocesador y las primeras microcomputadoras, LSI Aplicaciones: de todo tipo Programación: C, C++, … Sistemas Operativos: UNIX, CPM, MSDOS, Windows Teleinformática: las redes de ordenadores empiezan a proliferar
Módulo I Evolución Histórica: Generaciones de Computadores 5ª Generación (1981-?) Tecnología: VLSI, Inteligencia Artificial Aplicaciones: de todo tipo Programación: lenguaje natural (lenguajes de 5º generación) Teleinformática: redes integradas Integración de datos, imágenes y voz (multimedia) …
Módulo I Clasificación de los Computadores Supercomputadora (Cray Y-MP), billones ops Mainframe (IBM 3090), 5000 terminales Minicomputadora (DEC VAX, IBM AS/400) Microcomputadora Computadora Personal (PC) Portátiles (laptop, notebook, pocket-PC o palmtop) Estación de Trabajo (workstation)