DEPARTAMENTO DE ESTUDIOS PROFESIONALES GENÉRICOS
ACADEMIAS DE TECNOLOGÍA INFORMÁTICA
LICENCIATURA EN CIENCIAS DE LA INFORMATICA
FUNDAMENTOS DE LA COMPUTACIÓN
ANTOLOGÍA
INDICE:
UNIDAD I: INTRODUCCIÓN.
1.1 ANTECEDENTES Y RAZÓN DE SER. 6
1.2 DEFINICION DE COMPUTADORAS 13
1.3 GENERACIONES DE COMPUTADORAS 14
1.4 UTILIZACIÓN DE LAS COMPUTADORAS EN DIFERENTES SECTORES. 19
1.5 COMPUTADORAS DIGITALES, ANÁLOGAS E HÍBRIDAS. 29
1.6 CONCEPTOS DE HARDWARE, SOFTWARE Y FIRMWARE. 33
UNIDAD II: COMPONENTES PRINCIPALES DE UNA COMPUTADORA.
2.1 ESTRUCTURA GENERAL DE UNA COMPUTADORA. 39
2.2 UNIDAD CENTRAL DE PROCESO. 43
2.3 LA MEMORIA Y SU CLASIFICACIÓN. 46
2.4 DISPOSITIVOS E/S. 48
2.5 CONCEPTOS ASINCRONO Y SINCRONO. 52
2.6 EL MODELO DE VON NEWMAN. 53
2.7 CLASIFICACIÓN DE LAS COMPUTADORAS POR SU CAPACIDAD DE PROCESO. 57
UNIDAD III: CONCEPTOS DE PROGRAMACIÓN.
3.1 COMO DETERMINAR QUE UN PROBLEMA SEA RESUELTO POR COMPUTADORA. 61
3.2 SOLUCIONES LOGICAS. 63
3.4 QUE ES UN LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN. 66
3.5 QUE ES UN LENGUAJE MÁQUINA. 73
3.6 QUÉ ES UN TRADUCTOR DE LENGUAJES. 76
3.7 ELEMENTOS DE PROGRAMACIÓN. 78
3.8 PROGRAMACIÓN ESTRUCTURADA. 81
UNIDAD IV: AMBIENTES DE PROCESAMIENTO DE DATOS.
4.1 PROCESAMIENTO EN BATCH. 89 4.1.1 DESCRIPCIÓN. 90 4.1.2 EVOLUCIÓN. 91 4.1.3 CARACTERISTICAS. 91 4.1.4 VENTAJAS Y DESVENTAJAS. 92 4.2 PROCESAMIENTO EN LINEA. 92 4.2.1 DESCRIPCIÓN. 92 4.2.2 EVOLUCIÓN. 93 4.2.3 CARACTERISTICAS. 94 4.2.4 VENTAJAS Y DESVENTAJAS. 94
4.3 PROCESAMIENTO EN TIEMPO REAL. 94
4.3.1 DESCRIPCIÓN. 95 4.3.2 EVOLUCIÓN. 95 4.3.3 CARACTERISTICAS. 95 4.3.4 VENTAJAS Y DESVENTAJAS. 96 4.4 PROCESAMIENTO EN PARALELO. 96 4.4.1 DESCRIPCIÓN. 96 4.4.2 EVOLUCIÓN. 97
4.4.3 CARACTERISTICAS. 97 4.4.4 VENTAJAS Y DESVENTAJAS. 97 4.5 PROCESAMIENTO DISTRIBUIDO. 103 4.5.1 DESCRIPCIÓN. 104 4.5.2 EVOLUCIÓN. 105 4.5.3 CARACTERISTICAS. 105 4.5.4 VENTAJAS Y DESVENTAJAS. 106
4.6 FASES PARA EL PROCESAMIENTO DE UNA APLICACIÓN. 107
UNIDAD V: SISTEMA OPERATIVO.
5.1 QUE ES EL SISTEMA OPERATIVO DE UN COMPUTADOR. 112
5.1.2 PRINCIPALES FUNCIONES Y USOS. 117
5.1.3 TRADUCTORES DE LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN. 126
5.2 CONTROL DE MANEJO DE INTERRUPCIONES. 129
5.2.1 DENTRO DE UN COMPUTADOR. 130 5.2.2 INTERRUPCIONES DE E/S. 130 5.2.3 INTERRUPCIONES DE PROGRAMA. 132 5.2.4 INTERRUPCIONES EXTERNAS. 134 5.3 METODOS DE ACCESO. 135 5.4 MULTIPROGRAMACIÓN. 136 5.5 TELEPROCESO. 139
UNIDAD VI: TOPICOS.
6.1 CULTURA Y DESARROLLO ORGANIZACIONAL. 142
6.3 ARQUITECTURAS CISC Y RISC. 149
6.4 SISTEMAS DE MULTIPROCESAMIENTO. 158
6.5 SISTEMAS DE PROCESAMIENTO DISTRIBUIDO. 162
6.6 REDES DE COMPUTADORAS. 168
6.7 PROTOCOLOS ESTANDARES. 173
6.8 SISTEMAS ABIERTOS. 187
ANEXO DE SEGURIDAD INFORMATICA. 190
UNIDAD I: INTRODUCCIÓN.
1.1 ANTECEDENTES Y RAZON DE SER.
La computadora representa, de alguna manera, el genio encerrado en la botella, pues es capaz de cumplir los deseos de rapidez y eficiencia en el cálculo y la organización de grandes masas de datos. Es ya común oír que la sociedad moderna depende de las computadoras, y cada vez con mayor frecuencia se escucha que nuestro futuro está ligado al de estas máquinas. Por ello, resulta interesante averiguar de dónde surgieron las computadoras, y más aun enterarse de cómo surgió la idea que las sustenta, porque está claro que ningún invento de alguna importancia surge aislado de una conceptualización previa, que a veces lo antecede por muchos años.
En el caso de las computadoras, aunque aparecen a finales de la década de 1950, las ideas de las que provienen son en realidad tan básicas y primordiales para el ser humano que no deja de ser extraño que muchos estudiantes y usuarios no las conozcan. Además, al ignorarlas se corre el peligro de creer que las computadoras son meros artefactos para calcular, con lo que se pierde el acceso a un gran conjunto de conceptos filosóficos.
Aunque parezca extraño, la filosofía es el punto de partida de este libro sobre computación, y en un somero análisis se explicará el porqué.
Si se piensa en los medios de que los humanos disponemos para conocer el mundo, hay que considerar en primer lugar la percepción que otorgan los sentidos; y al analizar esto con detenimiento se encuentra que, en principio, no percibimos el mundo en forma directa, sino a través del complejo mecanismo de los sentidos, que confiere a nuestra interpretación características propias. Cuando el ser humano adquiere el manejo del lenguaje, a los pocos años de edad, la situación da un giro radical; entonces, la percepción del mundo es aun menos directa que antes y se convierte, en buena medida, en un conjunto de descripciones acerca de él en términos del lenguaje. Estas descripciones son imágenes mentales estructuradas que todo el tiempo nos dicen qué y cómo es el mundo en un permanente ―dialogo interno‖.
Se puede entonces postular que uno de los mecanismos mediante los cuales el ser humano conoce el mundo es el de las descripciones que de él constantemente hace, y que estas descripciones están construidas mediante el lenguaje.
Una característica primordial de este mecanismo es que podemos transmitir las descripciones a alguien más y esperar que éste las procese de tal forma que sea capaz de comprender que la descripción emitida hace referencia a una misma realidad percibida por ambos.
El proceso mediante el cual se logra esta comprensión extrae, mediante una representación, el contenido original de la descripción, y va de regreso al punto de partida inicial. De esta manera es como se puede establecer un primer nivel de comunicación acerca de mundo, cuando se analice el problema de la computabilidad, que en principio se dedica a explorar en términos matemáticos los límites del esquema descripción representación, y que ha obtenido resultados sorprendentes por lo insospechados.
Una vez que está claro que es posible representar una descripción, y cuando se han tomado medidas para eliminar los errores de comunicación y las posibilidades de ambigüedad, queda establecido un sistema en el que ya no es indispensable que sea un humano el responsable de realizar la representación; y aquí radica el origen de las computadoras, que está de entrada delimitando por el problema de la computabilidad. En efecto, la computadora no es más que el medio mecánico (o electrónico) con el que se representan descripciones libres de ambigüedad y se obtiene un resultado útil. Estas descripciones, por lo general, se formulan en términos de problemas por resolver mediante un método que la máquina se encarga de representar o llevar a la práctica.
Uno de los problemas que siempre ha fascinado al hombre es el relacionado con la actividad de contar y con el concepto de número. Y ahí que entre las primeras herramientas que inventó está u ingeniero mecánico capaz de liberarlo de la pesada tarea de calcular a mano. Es más, la misma palabra cálculo proviene del latín calculus, que nombra las pequeñas piedras que se usaban hace miles de años como auxiliares en las cuentas (en un especial de ábaco formado con ranuras en el suelo y operado manualmente por medio de ellas), y que se han encontrado en excavaciones arqueológicas.
El ábaco representa la primera calculadora mecánica, aunque no se le puede llamar computadora porque carece de un elemento fundamental: el programa, que no se logrará sino hasta mucho tiempo después.
Otro ingenio mecánico, que tampoco es una computadora, fue la máquina de calcular inventada por Blaise Pascal (1623-1662). Se trata de una serie de engranes en una caja, que proporcionan resultados de operaciones de suma y resta en forma directa–mostrando un número a través de una ventanita- y que por este simple hecho tiene la ventaja de que evita tener que contar, como en el ábaco; además, presenta los resultados
La computadora nace, de hecho, alrededor de 1830, con la invención de la máquina analítica de Charles Babbage (1791-1871). Este diseño, que nunca se llevó por completo a la práctica, contenía todos los elementos que configuraban a una computadora moderna, y que la diferencian de una calculadora.
La máquina analítica estaba dividida funcionalmente en dos grandes partes: una que ordenaba y otra que ejecutaba las órdenes. La que ejecutaba las órdenes era una versión muy ampliada de la máquina de Pascal, mientras que la otra era la parte clave. La innovación consistía en que el usuario podía, cambiando las especificaciones del control, lograr que la misma máquina ejecutara operaciones complejas, diferentes de las que había hecho antes.
Esta verdadera antecesora de las computadoras contaba también con una sección en la que se recibían los datos con los que se iba a trabajar. La máquina seguía las instrucciones dadas por la unidad de control, las cuales indicaba qué hacer con los datos de entrada, para obtener luego los resultados deseados.
La aplicación fundamental para la que el gran inventor inglés desarrolló su máquina era elaborar tablas de funciones matemáticas usuales (logaritmos, tabulaciones trigonométricas, etc.) que requería mucho esfuerzo manual.
Esta primera computadora ―leía‖ los datos (argumentos) de entrada por medio de las tarjetas perforadas que había inventado el francés Joseph M. Jacquard, y que habían dado nacimiento a la industria de los telares mecánicos durante la Revolución Industrial.
Tarjeta perforada.
Conceptualmente, el mecanismo era sencillo: evaluar la primera función f1(x1); determinar el nuevo
argumento de la serie, x2, y pedir ala máquina que calcula otra vez la misma función con el nuevo dato. Está
claro que si la máquina puede calcular f1(x1), no le será difícil calcular f1(x1), no lesera difícil calcular f1(x2), y
Del mismo modo, si se deseaba cambiar una misma función f2 sobre un argumento x1, f2(x1), había que
cambiar las especificaciones de f1 por las de f2, supuestamente, se lograba alterando la disposición de ciertos
elementos mecánicos en la sección de control de la maquina.
No obstante, la maquina analítica nunca se puso en funcionamiento, precisamente, por la dificultad para lograr dichos cambios. Es perfectamente valido, sin embargo, referirse a esta maquina como la primera computadora digital.
Se explicará ahora el significado de la palabra digital. Los procesos naturales comparten la característica de ser de tipo continuo; es decir, la escala de manifestaciones de un fenómeno cualquiera no tiene singularidades ni puntos muertos, sino que se extiende de manera continua desde la parte inferior a la superior. La temperatura del agua, por ejemplo, puede variar entre cero y cien grados antes de que ésta cambie de estado; lo importante es que en algún momento el agua puede estar en cualquier punto intermedio de la escala, sin más determinantes que la cantidad de calor que reciba. Así mismo, la velocidad del viento puede fluctuar de manera continua entre cero y cuarenta Km /h en un día normal, pudiendo, en cualquier momento, ocupar una posición en esa escala, sin más limitación que las diferencias de presión atmosférica. Esta característica de poder ocupar cualquier punto intermedio en la escala de manifestaciones, como se mencionó, es común a los fenómenos naturales.
Esto es, en la naturaleza los fenómenos no se limitan a unas cuantas posiciones fijas de sus respectivas escalas de manifestación, sino más bien a una variación, continua entre dos límites, el superior y el inferior. Los fenómenos que se comportan así reciben el nombre de analógicos.
No ocurre lo mismo, sin embargo, con algunos fenómenos creados por el hombre. Piénsese en un automóvil: si se supone de transmisión estándar, entonces se dará el caso que, en algún momento determinado, la caja de velocidades ocupe alguna posición predeterminada (1a, 2a,3a, etc.), no pudiendo más que de manera transitoria ocupar una posición intermedia. Un automóvil no puede marchar en "primera y tres cuartos"; o lo hace en la primera velocidad o lo hace en la segunda, de manera discreta (i ,e, discontinua).
Estos fenómenos reciben el nombre de digitales (al menos en el contexto de la ingeniería), tal vez porque dan la idea de que se pueden cuantificar con los dedos de la mano.
Así, puede hablarse de computadoras analógicas y computadoras digitales: son computadoras digitales aquellas que manejan la información de manera discreta en unidades que se llaman bits (BInary digiTS,
dígitos binarios), y son analógicas las que trabajan por medio de funciones continuas generalmente representación de señales eléctricas.
Hoy día, prácticamente todas las computadoras en uso son digitales, ya que el empleo de las analógicas se ve restringido a aplicaciones muy particulares en la ingeniería o la biología.
A continuación se describe el esquema elemental de la máquina inventada por Charles Babbage, para explicar algunas de las características más importantes de toda computadora digital moderna.
Esquema básico de la máquina analítica.
La sección de control se convierte en concepto fundamental, pues es la parte que dirige el procesamiento de acuerdo con un programa previamente introducido en el "almacén" (como llamo Babbage a la memoria) de la máquina. Así, una computadora está formada por una unidad de entrada , que recibe tanto la información a procesar como las instrucciones (programa); la unidad de memoria, que almacena la información; la unidad de procesamiento (aritmética y 1ogica), que ejecuta los cálculos sobre la información; la unidad de control , que dirige a todas las demás unidades, determinando cuándo se debe leer la información, en qué lugares debe almacenarse, cuándo debe funcionar la unidad aritmética, etc.; y una unidad de salida, que muestra la información ya procesada, en forma de números o gráficas.
Tiempo después, en 1944, se construyo en la universidad de Harvard, en los Estados Unidos, la computadora IBM Mark I, diseñada por un equipo encabezado por Howard H. Aiken. No obstante, esta máquina no califica para ser considerada la primera computadora electrónica, porque no era de propósito general y su funcionamiento estaba basado en dispositivos electromecánicos, llamados relevadores.
ENTRADA (Tarjetas perforadas) ALMACEN O MEMORIA CALCULOS SALIDA CONTROL
Luego de casi cien años de Babbage, en 1947, se diseño la primera computadora electrónica que tenía gran parecido funcional con la máquina analítica y esto habla de su genio. Un equipo dirigido por los ingenieros John Mauchly y John Eckert, de la universidad de Pennsylvania, construye una gran máquina electrónica llamada ENIAC (Eúctronic Numerical intengrator And Calculator) que, efectivamente, es la primera computadora digital electrónica de la historia.
Esta máquina era enorme: ocupaba todo un sótano en la universidad, tenía más de 18000 tubos de vacío, consumía 200 KW de energía eléctrica y requería todo un sistema de aire acondicionado industrial. Pero era capaz de efectuar alrededor de cinco mil operaciones aritméticas en un segundo, dejando para siempre atrás las limitaciones humanas de velocidad y precisión, e inaugurando una nueva etapa en las capacidades de procesamiento de datos.
ENIAC
El proyecto, auspiciado por el Departamento de Defensa de Estados Unidos, cu1minó dos años después, cuando se integró a ese equipo el ingeniero y matemático húngaro naturalizado norteamericano, John Von Neumann (1903-1957). Las ideas de Von Neumann resultaron tan fundamentales para su desarrollo posterior, que es considerado el padre de las computadoras.
John von Neumann.
La computadora diseñada por este nuevo equipo se llamó EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer); tenía cerca de cuatro mil bulbos y usaba un tipo de memoria basado en tubos llenos de mercurio por donde circulaban señales eléctricas sujetas a retardos.
La nueva idea fundamental resulta muy sencilla: permitir que en la memoria coexistan datos con instrucciones, para que entonces la computadora pueda ser programada de manera "suave", y no por medio de alambres que eléctricamente interconectaban varias secciones del control, como en la ENIAC.
Esta idea, que incluso obliga a una completa revisión de la arquitectura de las computadoras, recibe desde entonces el nombre de modelo de Von Neumann. Alrededor de este concepto gira toda la evolución posterior de la industria y la ciencia de la computación, por lo que se le dedicará un capítulo aparte.
De 1947 a la fecha las cosas han avanzado muy rápido, más que cualquier otro proceso en la historia de la ciencia y la tecnología; a tal grado que en la actualidad hay computadoras mucho más poderosas que la ENIAC y que no ocupan sino un circuito de silicio tan pequeño que es casi invisible.
Como contraste inicial, antes de proceder a describir lo que ha sucedido en los cuarenta años desde la invención de la computadora, he aquí una comparación entre dos máquinas, la ENIAC y uno de los primeros microprocesadores (ya obsoleto):
1.2 DEFINICIÓN DE COMPUTADORA.
La computadora es un sistema electrónico que lleva a cabo operaciones de aritmética y de lógica a alta velocidad de acuerdo a las instrucciones internas, que son ejecutadas sin intervención humana. Además, tiene la capacidad de aceptar y almacenar datos de entrada, procesarlos y producir resultados de salida automáticamente. Su función principal es procesar datos.
Ordenador o Computadora, dispositivo electrónico capaz de recibir un conjunto de instrucciones y ejecutarlas realizando cálculos sobre los datos numéricos, o bien compilando y correlacionando otros tipos de información.
El mundo de la alta tecnología nunca hubiera existido de no ser por el desarrollo del ordenador o computadora. Toda la sociedad utiliza estas máquinas, en distintos tipos y tamaños, para el almacenamiento y manipulación de datos. Los equipos informáticos han abierto una nueva era en la fabricación gracias a las técnicas de automatización, y han permitido mejorar los sistemas modernos de comunicación. Son herramientas esenciales prácticamente en todos los campos de investigación y en tecnología aplicada.
ENIAC Intel 8080
Año 1947 1973
Componentes
Electrónicos. 18 000 bulbos un circuito integrado con mÁs de 100 000 transistores.
Tamaño Decenas de m2 Menos de 1 cm2 Requerimientos de
Potencia 200 kilowatts Pocos miliwatts Velocidad 5 000 sumas/s 1500 sumas/s Costo Varios millones Cincuenta dólares
1.3 GENERACIONES DE COMPUTADORAS.
PRIMERA GENERACIÓN (1945-1958).Las computadoras de la primera Generación emplearon bulbos para procesar información. Los operadores ingresaban los datos y programas en código especial por medio de tarjetas perforadas. El almacenamiento interno se lograba con un tambor que giraba rápidamente, sobre el cual un dispositivo de lectura / escritura colocaba marcas magnéticas. Esas computadoras de bulbos eran mucho más grandes y generaban más calor que los modelos contemporáneos.
Eckert y Mauchly contribuyeron al desarrollo de computadoras de la 1era Generación formando una Cía. privada y construyendo UNIVAC I, que el Comité del censó utilizó para evaluar el de 1950. La IBM tenía el monopolio de los equipos de procesamiento de datos a base de tarjetas perforadas y estaba teniendo un gran auge en productos como rebanadores de carne, básculas para comestibles, relojes y otros artículos; sin embargo no había logrado el contrato para el Censo de 1950.
Usaban tubos al vacío para procesar información.
Usaban tarjetas perforadas para entrar los datos y los programas.
Comenzó entonces a construir computadoras electrónicas y su primera entrada fue con la IBM 701 en 1953. Después de un lento pero excitante comienzo la IBM 701 se convirtió en un producto comercialmente viable. Sin embargo en 1954 fue introducido el modelo IBM 650, el cual es la razón por la que IBM disfruta hoy de una gran parte del mercado de las computadoras.
La administración de la IBM asumió un gran riesgo y estimó una venta de 50 computadoras. Este número era mayor que la cantidad de computadoras instaladas en esa época en E.U. De hecho la IBM instaló 1000 computadoras. El resto es historia. Aunque cara y de uso limitado las computadoras fueron aceptadas rápidamente por las compañías privadas y de gobierno. A la mitad de los años 50‘ s IBM se consolido como líder en la fabricación de computadoras.
SEGUNDA GENERACIÓN (1959 – 1964):
Transistor Compatibilidad limitada El invento del transistor hizo posible una nueva generación de computadoras, más rápidas, más pequeñas y con menores necesidades de ventilación. Sin embargo el costo seguía siendo una porción significativa del presupuesto de una Compañía.
Las computadoras de la segunda generación también utilizaban redes de núcleos magnéticos en lugar de tambores giratorios para el almacenamiento primario.
Estos núcleos contenían pequeños anillos de material magnético, enlazados entre sí, en los cuales podrían almacenarse datos e instrucciones. Los programas de computadoras también mejoraron. El COBOL desarrollado durante la 1era generación estaba ya disponible comercialmente. Los programas escritos para una computadora podían transferirse a otra con un mínimo esfuerzo. El escribir un programa ya no requería entender plenamente el hardware de la computación.
Las computadoras de la 2da Generación eran substancialmente más pequeñas y rápidas que las de bulbos, y se usaban para nuevas aplicaciones, como en los sistemas para reservación en líneas aéreas, control de tráfico
Las empresas comenzaron a aplicar las computadoras a tareas de almacenamiento de registros, como manejo de inventarios, nómina y contabilidad. La marina de E.U. utilizó las computadoras de la Segunda Generación para crear el primer simulador de vuelo (Whirlwind I). HoneyWell se colocó como el primer competidor durante la segunda generación de computadoras. Burroughs, Univac, NCR, CDC, HoneyWell, los más grandes competidores de IBM durante los 60s se conocieron como el grupo BUNCH (siglas).
Usaban transistores para procesar información.
Los transistores eran más rápidos, pequeños y más confiables que los tubos al vacío. Usaban pequeños anillos magnéticos para almacenar información e instrucciones.
Se mejoraron los programas de computadoras que fueron desarrollados durante la primera generación.
TERCERA GENERACIÓN (1964-1971).
Circuitos integrados Compatibilidad con equipo mayor Multiprogramación Minicomputadora. Las computadoras de la tercera generación emergieron con el desarrollo de los circuitos integrados (pastillas de silicio) en las cuales se colocan miles de componentes electrónicos, en una integración en miniatura. Las computadoras nuevamente se hicieron más pequeñas, más rápidas, desprendían menos calor y eran energéticamente más eficientes. Antes del advenimiento de los circuitos integrados, las computadoras estaban diseñadas para aplicaciones matemáticas o de negocios, pero no para las dos cosas. Los circuitos integrados permitieron a los fabricantes de computadoras incrementar la flexibilidad de los programas, y estandarizar sus modelos. La IBM 360 una de las primeras computadoras comerciales que usó circuitos integrados, podía realizar tanto análisis numéricos como administración ó procesamiento de archivos. Los clientes podían escalar sus sistemas 360 a modelos IBM de mayor tamaño y podían todavía correr sus programas actuales.
Las computadoras trabajaban a tal velocidad que proporcionaban la capacidad de correr más de un programa de manera simultánea (multiprogramación).
Por ejemplo la computadora podía estar calculando la nómina y aceptando pedidos al mismo tiempo. Minicomputadoras, Con la introducción del modelo 360 IBM acaparó el 70% del mercado, para evitar competir directamente con IBM la empresa Digital Equipment Corporation DEC redirigió sus esfuerzos hacia computadoras pequeñas. Mucho menos costosas de comprar y de operar que las computadoras grandes, las Minicomputadoras se desarrollaron durante la segunda generación pero alcanzaron su mayor auge entre 1960 y 70.
Se desarrollaron circuitos integrados para procesar información. Se desarrollaron los "chips" para almacenar y procesar la información.
Un "chip" es una pieza de silicio que contiene los componentes electrónicos en miniatura llamados semiconductores.
Otra vez las computadoras se tornan más pequeñas, más ligeras y más eficientes. Consumían menos electricidad, por lo tanto, generaban menos calor.
CUARTA GENERACIÓN (1971-1988).
Dos mejoras en la tecnología de las computadoras marcan el inicio de la cuarta generación: el reemplazo de las memorias con núcleos magnéticos, por las de Chips de silicio y la colocación de muchos más componentes en un Chic: producto de la microminiaturización de los circuitos electrónicos.
El tamaño reducido del microprocesador de Chips hizo posible la creación de las computadoras personales. (PC) Hoy en día las tecnologías LSI (Integración a gran escala) y VLSI (integración a muy gran escala) permiten que cientos de miles de componentes electrónicos se almacén en un clip. Usando VLSI, un fabricante puede hacer que una computadora pequeña rivalice con una computadora de la primera generación que ocupara un cuarto completo.
Se desarrolló el microprocesador.
Se colocan más circuitos dentro de un "chip".
Se reemplaza la memoria de anillos magnéticos por la memoria de "chips" de silicio. Se desarrollan las microcomputadoras, o sea, computadoras personales o PC.
QUINTAGENERACIÓN (1983-al presente).
INTELIGENCIA ARTIFICIAL.
Fue ideada en Japón en el año de 1983, como un programa llamado de la Quinta Generación, que involucraba a la inteligencia artificial y al desarrollo de nuevas arquitecturas de computadoras. La inteligencia artificial es el campo de estudio que trata de aplicar los procesos del pensamiento humano usados en la solución de problemas ala computadora.
ROBÓTICA.
La robótica es el arte y ciencia de la creación y empleo de robots.
Un robot es un sistema de computación híbrido independientemente que realiza actividades físicas y de cálculo. Están siendo diseñados con inteligencia artificial, para que puedan responder de manera más efectiva a situaciones no estructuradas.
SISTEMAS EXPERTOS.
Un sistema experto es una aplicación de inteligencia artificial que usa una base de conocimiento de la experiencia humana para ayudar a la resolución de problemas.
REDES DE COMUNICACIONES.
Los canales de comunicaciones que interconectan terminales y computadoras se conocen como redes de comunicaciones; todo el "hardware" que soporta las interconexiones y todo el "software" que administra la transmisión.
1.4 UTILIZACIÓN DE LAS COMPUTADORAS EN DISTINTOS SECTORES.
Cada 10 horas se venden más computadoras que las que existían en todo el mundo hace 25 años (casi 50,000). En aquel entonces, las computadoras se fabricaban sólo en un tamaño: el enorme. Hoy, las computadoras se producen en gran variedad de tamaños. En esta sección, trataremos las capacidades y usos de computadoras delas cuatro categorías básicas: computadoras personales, estaciones de trabajo, mainframes y supercomputadoras.
MICROCOMPUTADORAS: EL ENTORNO PERSONAL.
La microcomputadora, como otras computadoras, es muy flexible y se ha utilizado para todo, desde la comunicación con compañeros de trabajo hasta el control de aparatos eléctricos en el hogar.
Dato que la microcomputadora o PC probablemente será el centro de su experiencia computacional, este tipo de sistema y sus aplicaciones se tratan con mayores detalles en este capítulo y los subsecuentes. A lo largo del libro, analizaremos las aplicaciones para las PCs personales y las relaciones con recursos compartidos en una red de computadoras. Recuerde que todas las computadoras realizan básicamente las mismas funciones, luego entonces, cualquier concepto que aprenda acerca de una PC puede aplicarse a los otros tipos de computadoras.
Tome nota de que los términos computadora personal, PC, microcomputadora y micro se usan indistintamente a lo largo del libro, tal y como sucede en la vida real.
La familia de las PCs: Las computadoras personales se producen en cuatro tamaños físicos diferentes: de bolsillo, laptop, de escritorio y de torre.
Las computadoras de bolsillo son ligeras y compactas, al grado de que literalmente pueden llevarse en el bolsillo del saco o en una bolsa de mujer; en esta categoría caben las llamadas palm top y las hand held. Las laptop son un poco mayores y generalmente tienen más capacidad de cómputo de las de bolsillo; algunas de las más recientes de esta clasificación son conocidas como note books, ya que sus dimensiones físicas son parecidas a las de una libreta profesional. A todas las anteriores puede calificárseles de portátiles, pues sus tamaños y pesos (que van de unos cuantos gramos hasta alrededor de 4.5 Kg.) permiten llevarlas de un lado a otro. Además, todas ellas pueden funcionar sin estar conectadas a una fuente externa de energía eléctrica. Las computadoras de escritorio o de torre no están diseñadas para su traslado frecuente y, por ello, no se les considera portátiles. Es habitual que el monitor de las PCs de escritorio se coloque sobre el gabinete; en el caso de las PCs de torre, el gabinete está diseñado para colocarse en el piso, usualmente bajo el escritorio o junto a esté, y se parece al de una computadora de escritorio colocado en forma vertical.
El poder una PC o siempre se relaciona directamente con su tamaño físico; algunas PCs portátiles son más poderosas que ciertas PCs de escritorio. Sin embargo, el usuario sacrifica cierto grado de comodidad al usar una computadora portátil. Por ejemplo, los dispositivos de entrada como el teclado y el ratón cuentan con menos espacio y ello puede dificultar su uso. Esto es particularmente cierto en las computadoras de bolsillo, en las cuales los teclados miniaturizados hacen que la introducción de datos y la interacción con la computadora sean lentas y difíciles.
La pantalla de algunas computadoras portátiles es monocromática (banco y negro) y puede dificultarse la lectura bajo ciertas circunstancias de iluminación. Las computadoras portátiles ocupan menos espacio y, por ello, tienen menor capacidad de almacenamiento permanente de datos y programas. Sin embargo, la mayor preocupación de los usuarios de este tipo de computadoras, especialmente los de notebook, es la corta vida de las baterías que pueden ir desde un par de horas en los viejos modelos hasta 20 horas en la más vanguardistas y modernas baterías recargables de litio (es probable que el problema de la duración de una batería se resuelva en la siguiente generación de PCs portátiles; se espera que en el futuro cercano las baterías recargables permitan trabajar una semana completa, lo cual debe bastar incluso al empleado más exigente que trabaje fuere de la oficina).
En términos portátil puede incitar al abuso. Como consumidores, suponemos que el equipaje, los automóviles o cualquier objeto que se mueva con frecuencia son indestructibles.
Los fabricantes reconocen que las computadoras portátiles y sus estuches están expuestos a circunstancias potencialmente dañinas (derrames de café, almacenamiento en el portaequipajes de aviones, caídas), y de
hecho, una compañía diseño una máquina que resiste la lluvia, temperaturas extremas e incluso hongos. Se espera que el mercado para esta PC sea el ejército, policía, trabajadores de mantenimiento y otros obreros móviles. No obstante, también podría resultar útil entre los universitarios.
Una innovación reciente en la PC 2 en, que puede utilizar como PC portátil y PC de escritorio. Esta PC consiste en dos partes: una PC tipo notebook completamente funcional y una estación de acoplamiento. Esta última se puede configurar con un disco de alta capacidad, varias opciones de discos intercambiables, una unidad de cinta magnética para respaldos, un monitor de tamaño normal, capacidad de memoria, y otras características que no pueden ser parte de un PC tipo notebook. La configuración de un sistema de computación consiste en sus componentes internos (por ejemplo, tamaño de la RAM y algunas capacidades especiales) y sus periféricos (impresora, varios dispositivos de almacenamiento en disco, monitores, etc.). las PC 2 en 1 tienen una configuración que permite a los usuarios disfrutar lo mejor de ambos mundos: la portatibilidad y las funciones ampliadas de los equipos para escritorio. La computadora tipo notebook, que contiene al procesador, simplemente se inserta en la estación de acoplamiento o se desconecta de ésta, conforme a las necesidades del usuario.
COMPUTADORAS DE PLUMA. Es reciente el número de empleados móviles que utilizan este tipo de computadoras. Dichas máquinas utilizan plumas electrónicas en lugar de teclados. Los usuarios seleccionan las opciones, capturan datos y dibujan con la pluma. La empresa de mensajes UPS (United Parcel Service) utiliza este tipo de máquinas; los mensajeros piden al destinatario que firme la recepción los paquetes con una pluma electrónica, en una pantalla sensible al tacto.
Las computadoras de pluma están destinadas a entrar en el mundo de los profesionales móviles que no pueden o que no quieren utilizar PCs portátiles provistas de teclado. Muchos profesionales no son hábiles con los teclados, además de que el ruido que se produce al escribir con el teclado de una computadora tipo notebook es simplemente impráctico. Los agentes y ajustadores se seguros que requieren trabajar en el sitio de accidentes o desastres han observado que trabajar con PCs de pluma se adecua mucho más a su entorno laboral
ASISTENTES DIGITALES PERSONALES. Conocidas como PDAs, son computadoras como las palmtop y de pluma, que pueden tener muchas formas. Muchas de estas PDAs, como la Newton, de Apple Computer Company, funcionan con una pluma óptica. Pueden incluir un teléfono celular para enviar o recibir faxes, mensajes de correo electrónico y correo de voz. Las PDAs, también conocidas como comunicadores
En general, las PDAs admiten diversos sistemas de información personal, como agenda, directorio, lista de pagos, diario, y así sucesivamente. Claro que también aceptan varias aplicaciones usadas en las PCs. Por ejemplo un distribuidor de bebidas puede equipar a sus empleados con PDAs, con lo que podrían mejorar la administración de sus territorios. Los técnicos recurren a las PDAs cuando necesitan mayor información sobre una reparación en particular. Las PDAs también pueden almacenar el equivalente a miles de páginas de manuales técnicos. Se pronostica que algún tipo de PDA podría reemplazar a los actuales libros de texto.
CONFIGURACIÓN DE UNA PC: Colocar todo junto Normalmente, se llama a profesionales de la computación para que seleccionen, configuren e instalen el hardware relacionado con los mainframes. Sin embargo, en el caso de las PCs, el usuario es quien selecciona, configura e instala su propio sistema; por ello, es importante que sepa qué contiene un sistema de computación personal y cómo poner cada cosa en su lugar. La configuración de una microcomputadora y los componentes que se instalan en la PC o se conecta con ella varían mucho.
Actualmente, la PC típica está configurada para ejecutar aplicaciones multimedia, en las cuales se combinan texto, audio, gráficos, video o animaciones. Las enciclopedias computarizadas son un buen ejemplo de tales aplicaciones; con ellas, pueden regresar al 20 de julio de 1969 y ver cómo el módulo Eagle del Apolo 11 alunizaba en el Mar de la Tranquilidad. Silo desea, podrá escuchar al comandante Neil Armstrog cuando, al pisar el suelo lunar, pronunció su famosa frase: ―Este es u pequeño paso para un hombre, pero es un enorme salto para la humanidad.‖ Por su puesto, la enciclopedia contiene texto de apoyo, en el que se explica que Amstrog intentó decir ―un hombre‖. Debido a que una creciente cantidad de aplicaciones se diseñan para utilizar sonido y video, muchas PCs modernas se configuran para las aplicaciones multimedia. Una microcomputadora multimedia típica incluye los siguientes componentes:
1. Microcomputadora (Unidad Central de Procesamiento) 2. Teclado.
3. Dispositivo de señalamiento (suele ser el ratón ) 4. Monitor para la presentación transitoria de la salida 5. Impresora para la salida en copia impresa
6. Disco duro de alta capacidad para almacenamiento permanente de datos y programas 7. Unidad de discos flexibles de baja capacidad, donde puede insertarse un disquete
8. Unidad de CD-ROM, donde pueden insertarse los CD-ROM, similares a los CDs de audio 9. micrófono (entrada de audio)
En las PCs de escritorio y de torre, estos componentes generalmente se adquieren por separado y luego se conectan. Las PCs tipo notebook suelen incluir todo, excepto la impresora, en una sola unidad. Casi todas las microcomputadoras brindan al usuario la flexibilidad de configurarlas con una gran variedad de periféricos (de entrada, salida y almacenamiento).
Un sistema de sonido estereofónico nos permitirá hacer una buena analogía para ilustrar la flexibilidad en la configuración de las PCs. En tales sistemas, el amplificador es el componente central, donde se conectan los ecualizadores, grabadoras / reproductores de casetes, sintonizadores de radio, reproductoras de radio, reproductoras de CDs, bocinas, etc. Una computadora se configura al conectar dispositivos con el procesador.
Aquí se muestran los dispositivos más comunes con que se configuran las PCs . Por ejemplo, si gusta de la meteorología, puede conectar con su PC dispositivos que le muestren continuamente la dirección y velocidad del viento, temperatura, humedad, precipitación pluvial y presión atmosférica. Tome en cuenta que las PCs pueden conectarse con aparatos de fax (facsímil), cámaras de video, teléfonos y otras computadoras.
ESTACIONES DE TRABAJO: los bólidos de la computadora.
¿Qué se parece a una PC y no lo es? Una estación de trabajo (y es muy rápida). La velocidad o capacidad de cómputo es una de las características que distinguen a las estaciones de trabajo de las PCs. De hecho, existen quienes piensan que las estaciones de trabajo son ―PCs con potencia incrementada‖. La PC, es adecuada para el procesamiento de palabras, hojas de cálculo y juegos; pero se queda corta para los ―usuarios verdaderamente avanzados‖. Como los ingenieros que utilizan el CAD (Diseño Asistido por Computadora) o utilizan la computadora en procesos de diseño, científicos, y otros ―trituradores de Números‖. Los usuarios avanzados necesitan la velocidad de un, mainframe a una fracción de su costo. La estación de trabajo que surgió a principios de los ochenta llenó ese hueco. Hoy, las estaciones de trabajo de alto rendimiento tienen capacidad de procesamiento similar a la de mainframes que sirven a unas 2,000 terminales.
Los dispositivos de entrada salida también diferencian a las estaciones de las PCs. Una estación de trabajo típica tiene monitor a color de pantalla grande que puede mostrar gráficos de alta resolución (la resolución es el grado de definición de la imagen en la pantalla del monitor). En cuanto a los dispositivos de señalamiento y dibujo, el usuario de una estación de trabajo puede usar varios dispositivos especializados que combinan la precisión de la mira de un rifle con la comodidad de operación de un ratón. Las expansiones de teclado amplían la cantidad de teclas de funciones disponibles para el usuario.
Las capacidades actuales de las PCs de alto rendimiento son muy similares a las de estaciones de trabajo de bajo rendimiento. En unos cuantos años, las PCs tendrán las capacidades de una estación de trabajo. Ambos
MAINFRAME: los caballos de tiro corporativo.
Las dos computadoras multiusuario más grandes, con sus capacidades expandidas de procesamiento, proporcionan recursos de cómputo que pueden compartir muchas personas. Los mainframes generalmente son parte de sistemas de cómputo corporativos, es decir, sistemas que dan servicio a todas las entidades de una compañía; por ejemplo, la información de recursos humanos, contabilidad e inventarios que se procesa en redes basadas en un mainframe.
Los usuarios se comunican con un mainframe central, conocida como host, mediante VDTs (terminales de video) o PCs. Al igual que la PC, la VDT (o simplemente terminal) cuenta con teclado para la entrada de datos y monitor para la salida. De acuerdo con el tamaño de la organización, desde una decena hasta 10,000 personas pueden compartir los recursos del sistema al interactuar con él mediante sus terminales o PCs. A fines de los sesenta todas las computadoras eran mainframe y eran muy costosas, demasiado caras, excepto para las grandes compañías que podían compararlas. Estas empresas gastaban más de 1.5 millones de dólares en adquirir un mainframe con una capacidad de cómputo mucho menor que la de las PCs modernas (las cuales cuestan 1,000 dólares). Al finalizar la década, los fabricantes introdujeron computadoras más pequeñas y accesibles para empresas de menor tamaño; este tipo de máquina se conoció como minicomputadora o ―mini‖. El termino se utilizo hasta hace poco, cuando la distinción entre las minicomputadoras y las mainframe empezó a desvanecer. Hoy, se usa muy poco; se denomina computadoras medianas a las mainframe más pequeñas.
Las computadoras mainframe están diseñadas específicamente para el entorno multiusuario, a diferencia de las PCs y estaciones de trabajo, que se usan con frecuencia como computadoras autónomas. Los mainframes están orientados a aplicaciones limitadas por la entrada / salida, es decir, la cantidad de trabajo que puede realizar el sistema se restringe principalmente por las velocidades de funcionamiento de los dispositivos de almacenamiento E / S. Los trabajos de procesamiento de datos administrativos, como generar estados de cuenta mensuales de las cuentas de cheques bancarias, requieren cálculos relativamente mínimos y E / S de datos considerable. En aplicaciones limitadas E / S, la computadora a menudo tiene que esperar a que se capturen datos o a que algún dispositivo de salida complete su trabajo.
Es poco probable que se encuentre con dos mainframes configuradas exactamente igual. Por ejemplo, el gobierno de un municipio muy grande genera grandes volúmenes de información para salida externa ( es decir, dirigida a personas que no son parte del propio gobierno, como los recibos para el pago de impuestos y servicios públicos) y requiere varias impresoras de alta velocidad. Encontraste, una empresa de desarrollo de software podría capturar y procesar todos los datos desde terminales, con necesidades mínimas de impresión.
SUPERCOMPUTADORAS: LOS GIGANTES DEL PROCESAMIENTO.
A principios de los 70, el procesamiento de datos administrativos predominaba entre las aplicaciones de computación. Los banqueros, directores de universidades y ejecutivos de publicidad están sorprendidos por la enorme velocidad que los mainframes de millones de dólares procesaban los datos; ingenieros y científicos también estaban agradecidos por este gran adelanto tecnológico, aunque sus necesidades no se veían completamente satisfechas. Cuando los ejecutivos de negocios hablaban de capacidad limitada, los ingenieros y los científicos sabían que debían esperar mejoras futuras para utilizar las computadoras en la solución de problemas verdaderamente complejos.
Los ingenieros automotrices aun no podían crear prototipos tridimensionales de los automóviles en computadoras, las físicos tampoco podían explorar las actividades de un átomo durante la exploración nuclear; las comunidades de ingenieros y científicos tenían una desesperante necesidad de maquinas mas poderosas. Respuesta a sus necesidades, los diseñadores empezaron a trabajas en lo que ahora se conoce como supercomputadoras.
Las supercomputadoras se enfocan principalmente en aplicaciones limitadas por el procesador. Tales aplicaciones, muy útiles para los científicos y los ingenieros, requieren muy poca E / S. En ves de ello, el volumen de trabajo que puede llevar a cabo el sistema de computo esta restringido principalmente por la velocidad de la computadora. Encontraste, los mainframes se encuentran en aplicaciones limitadas por la E/S.
Una tarea científica típica precisa la manipulación de modelos matemáticos complejos, cuya resolución con frecuencia requiere bolones de operaciones. A principios de los setentas, algunas tareas científicas complejas limitadas por el procesador saturaban durante días enteros grandes computadoras mainframe en universidades importantes, lo cual, por supuesto, era inaceptable.
Se conoce a las supercomputadoras tanto por sus aplicaciones como por su velocidad y capacidad de cómputo, que puede ser hasta 10 veces la correspondiente a un mainframe grande. Las siguientes son aplicaciones representativas de supercomputadoras.
Las supercomputadoras hacen posible la simulación del flujo de aire alrededor de un avión a diferentes velocidades y altitudes.
Los fabricantes de automóviles usan las supercomputadoras para simular accidentes automovilísticos en las pantallas de video. (Es más barato, más revelador y más seguro que las colisiones con automóviles reales).
Los meteorólogos emplean las supercomputadoras para estudias la formación de tornados.
Los estudios cinematográficos de Hollywood utilizan aplicaciones avanzadas de gráficos para crear efectos especiales en películas como Parque Jurásico y comerciales de televisión.
Las supercomputadoras ordenan y analizan grandes volúmenes de datos sísmicos obtenidos durante la exploración en busca de petróleo. Los físicos utilizan las supercomputadoras para estudiar los resultados de exploraciones de armas nucleares. Seria impráctico, sino imposible, usar mainframes para estas aplicaciones.
Al buscar una computadora personal, esta ejecutiva pensó en la portabilidad y flexibilidad como criterios primordiales. Eligio una estación de acoplamiento para la oficina, que utiliza conjuntamente con su notebook. Tinkpatd, de IBM. Cortesía de internacional bussines machines corparatión.
Esta agenda es de las muchas aplicaciones de la PC controlada con pluma óptica de este ejecutivo.
Esta evaluadora de vienes raíces utiliza una computadora tipo notebook, powerbook, de apple, junto con una cámara digital (en primer plano) para preparar sus avaluos. Inserta directamente las fotografías digitales del inmueble en un documento electrónico que, luego imprime y entrega a su cliente.
Estos médicos emplean una palmtop de alto rendimiento para ejecutar las mismas aplicaciones que en computadoras de escritorio.
Estos estudiantes utilizan un asistente digital personal modelo newton, de apple para tomar notas para una presentación.
Cada año millones de personas adquieren computadoras de escritorio para su hogar, como esta compaq presario.
Los trabajadores de mckesson corporation Usan PCs de muñecas. Estas se colocan en el brazo, pesan unos 400g, tienen pantalla y teclado pequeños y pueden leer códigos de barras, todo ello mientras se tienen las manos libres para cargar y mover cajas.
Esta PC de torre Prosignia de Compaq, puede colocarse abajo, al lado o encima del escritorio. La impresora conectada a ella se comparte a otras PCs de esta oficina.
1.5 COMPUTADORAS DIGITALES, ANALÓGICAS E HÍBRIDAS.
En la actualidad se utilizan dos tipos principales de ordenadores: analógicos y digitales. Sin embargo, el término ordenador o computadora suele utilizarse para referirse exclusivamente al tipo digital. Los ordenadores analógicos aprovechan la similitud matemática entre las interrelaciones físicas de determinados problemas y emplean circuitos electrónicos o hidráulicos para simular el problema físico. Los ordenadores digitales resuelven los problemas realizando cálculos y tratando cada número dígito por dígito.
Las instalaciones que contienen elementos de ordenadores digitales y analógicos se denominan ordenadores híbridos. Por lo general se utilizan para problemas en los que hay que calcular grandes cantidades de ecuaciones complejas, conocidas como integrales de tiempo. En un ordenador digital también pueden introducirse datos en forma analógica mediante un convertidor analógico digital, y viceversa (convertidor
Ordenadores analógicos
Son las que manejan señales eléctricas y se aplican a problemas de simulación, su programación esta plasmada en los circuitos que lo integran ejemplo: un termómetro (la temperatura), el tiempo.
El ordenador analógico es un dispositivo electrónico o hidráulico diseñado para manipular la entrada de datos en términos de, por ejemplo, niveles de tensión o presiones hidráulicas, en lugar de hacerlo como datos numéricos. El dispositivo de cálculo analógico más sencillo es la regla de cálculo, que utiliza longitudes de escalas especialmente calibradas para facilitar la multiplicación, la división y otras funciones. En el típico ordenador analógico electrónico, las entradas se convierten en tensiones que pueden sumarse o multiplicarse empleando elementos de circuito de diseño especial. Las respuestas se generan continuamente para su visualización o para su conversión en otra forma deseada.
Ordenadores digitales
Admite su programación por medio de lenguajes que manejan un alfabeto que seria el código binario mediante el cual a través de cadenas de ceros y unos se puede representar cualquier carácter e información ejemplo: ( teclado ) almacenar datos por tiempo indefinido procesar los datos, ejecutar instrucciones actualizarlos modificarlos, reintentar operaciones lógicas, editar borrar modificar la información imprimir es lo que podemos hacer con estos datos.
Todo lo que hace un ordenador digital se basa en una operación: la capacidad de determinar si un conmutador, o ‗puerta‘, está abierto o cerrado. Es decir, el ordenador puede reconocer sólo dos estados en cualquiera de sus circuitos microscópicos: abierto o cerrado, alta o baja tensión o, en el caso de números, 0 o 1. Sin embargo, es la velocidad con la cual el ordenador realiza este acto tan sencillo lo que lo convierte en una maravilla de la tecnología moderna. Las velocidades del ordenador se miden en megahercios, o millones de ciclos por segundo. Un ordenador con una velocidad de reloj de 100 MHz, velocidad bastante representativa de un microordenador o microcomputadora, es capaz de ejecutar 100 millones de operaciones discretas por segundo. Las microcomputadoras de las compañías pueden ejecutar entre 150 y 200 millones de operaciones por segundo, mientras que las supercomputadoras utilizadas en aplicaciones de investigación y de defensa alcanzan velocidades de miles de millones de ciclos por segundo.
La velocidad y la potencia de cálculo de los ordenadores digitales se incrementan aún más por la cantidad de datos manipulados durante cada ciclo. Si un ordenador verifica sólo un conmutador cada vez, dicho conmutador puede representar solamente dos comandos o números.
Así, ON simbolizaría una operación o un número, mientras que OFF simbolizará otra u otro.
Sin embargo, al verificar grupos de conmutadores enlazados como una sola unidad, el ordenador aumenta el número de operaciones que puede reconocer en cada ciclo. Por ejemplo, un ordenador que verifica dos conmutadores cada vez, puede representar cuatro números (del 0 al 3), o bien ejecutar en cada ciclo una de las cuatro operaciones, una para cada uno de los siguientes modelos de conmutador: OFF-OFF (0), OFF-ON (1), ON-OFF (2) u ON-ON (3).
En general, los ordenadores de la década de 1970 eran capaces de verificar 8 conmutadores simultáneamente; es decir, podían verificar ocho dígitos binarios, de ahí el término bit de datos en cada ciclo. Un grupo de ocho bits se denomina byte y cada uno contiene 256 configuraciones posibles de ON y OFF (o 1 y 0). Cada configuración equivale a una instrucción, a una parte de una instrucción o a un determinado tipo de dato; estos últimos pueden ser un número, un carácter o un símbolo gráfico.
Por ejemplo, la configuración 11010010 puede representar datos binarios, en este caso el número decimal 210 (véase Sistemas numéricos), o bien estar indicando al ordenador que compare los datos almacenados en estos conmutadores con los datos almacenados en determinada ubicación del chip de memoria.
El desarrollo de procesadores capaces de manejar simultáneamente 16, 32 y 64 bits de datos ha permitido incrementar la velocidad de los ordenadores. La colección completa de configuraciones reconocibles, es decir, la lista total de operaciones que una computadora es capaz de procesar, se denomina conjunto, o repertorio, de instrucciones. Ambos factores, el número de bits simultáneos y el tamaño de los conjuntos de instrucciones, continúa incrementándose a medida que avanza el desarrollo de los ordenadores digitales modernos.
3.- Híbrida. La combinación de las dos anteriores la entrada de datos suele estar controlada por un convertidor analógico digital la información es procesada, por un computador digital y la salida es analizada a través de un convertidor digital analógico ejemplo: cosas científicas.
CRITERIOS DE COMPARACIÓN
CALCULADORA ANALÓGICA
CALCULADORA DIGITAL Número de los mecanismos de
cálculo
Muchos (sencillos) uno (complicado)
¿Se necesita almacenamiento? No Si
Posibilidades del mecanismo de cálculo
Adición y sustracción: Multiplicación Integración
Adición (sustracción,
multiplicación y división se refiere a la adición)
Exactitud en la representación de la información
1 a 1/10 por 100 Todo lo elevado que se desea (por elección del correspondiente elevado número de cifras) Exactitud del resultado resultado tanto más exacto
cuanto menos complicada sea la operación
Es prácticamente independiente del problema a ser resuelto
Velocidad para las diferentes operaciones
Relativamente baja Muy alta Tiempo total de cálculo Pequeño por efectuarse
mucho trabajo en paralelo
Frecuentemente más elevado por tratarse de un funcionamiento en paralelo.
Flexibilidad para un nuevo planeamiento del problema
Se requiere de una nueva conmutación de los diferentes mecanismos de cálculo
Confeccionar nuevos programas
Programación Sencilla Complicada
Campo de aplicación campos específicos: por ej.: solución de ecuaciones diferenciales (problemas de oscilaciones, simulaciones de vuelo) Aplicación universal: técnico – científico económico – comercial
Posibilidades de evolución Prácticamente ninguna Muy extensa: mayor velocidad
1.6 CONCEPTOS DE HARWARE SOFTWARE Y FIRMWARE.
HARDWARE
Hardware, equipo utilizado para el funcionamiento de una computadora. El hardware se refiere a los componentes materiales de un sistema informático. La función de estos componentes suele dividirse en tres categorías principales: entrada, salida y almacenamiento. Los componentes de esas categorías están conectados a través de un conjunto de cables o circuitos llamado bus con la unidad central de proceso (CPU) del ordenador, el microprocesador que controla la computadora y le proporciona capacidad de cálculo.
El soporte lógico o software, en cambio, es el conjunto de instrucciones que un ordenador emplea para manipular datos: por ejemplo, un procesador de textos o un videojuego. Estos programas suelen almacenarse y transferirse a la CPU a través del hardware de la computadora. El software también rige la forma en que se utiliza el hardware, como por ejemplo la forma de recuperar información de un dispositivo de almacenamiento. La interacción entre el hardware de entrada y de salida es controlada por un software llamado BIOS (siglas en inglés de 'sistema básico de entrada / salida').
Aunque, técnicamente, los microprocesadores todavía se consideran hardware, partes de su función también están asociadas con el software. Como los microprocesadores tienen tanto aspectos de hardware como de
HARDWARE DE ENTRADA
El hardware de entrada consta de dispositivos externos —esto es, componentes situados fuera de la CPU de la computadora— que proporcionan información e instrucciones. Un lápiz óptico es un puntero con un extremo fotosensible que se emplea para dibujar directamente sobre la pantalla, o para seleccionar información en la pantalla pulsando un botón en el lápiz óptico o presionando el lápiz contra la superficie de la pantalla. El lápiz contiene sensores ópticos que identifican la parte de la pantalla por la que se está pasando. Un mouse, o ratón, es un dispositivo apuntador diseñado para ser agarrado con una mano. Cuenta en su parte inferior con un dispositivo detector (generalmente una bola) que permite al usuario controlar el movimiento de un cursor en la pantalla deslizando el mouse por una superficie plana. Para seleccionar objetos o elegir instrucciones en la pantalla, el usuario pulsa un botón del mouse. Un joystick es un dispositivo formado por una palanca que se mueve en varias direcciones y dirige un cursor u otro objeto gráfico por la pantalla de la computadora. Un teclado es un dispositivo parecido a una máquina de escribir, que permite al usuario introducir textos e instrucciones. Algunos teclados tienen teclas de función especiales o dispositivos apuntadores integrados, como trackballs (bolas para mover el cursor) o zonas sensibles al tacto que permiten que los movimientos de los dedos del usuario dirijan un cursor en la pantalla.
Un digitalizador óptico emplea dispositivos fotosensibles para convertir imágenes (por ejemplo, una fotografía o un texto) en señales electrónicas que puedan ser manipuladas por la máquina. Por ejemplo, es posible digitalizar una fotografía, introducirla en una computadora e integrarla en un documento de texto creado en dicha computadora.
Los dos digitalizadores más comunes son el digitalizador de campo plano (similar a una fotocopiadora de oficina) y el digitalizador manual, que se pasa manualmente sobre la imagen que se quiere procesar. Un micrófono es un dispositivo para convertir sonidos en señales que puedan ser almacenadas, manipuladas y
reproducidas por el ordenador. Un módulo de reconocimiento de voz es un dispositivo que convierte palabras habladas en información que el ordenador puede reconocer y procesar.
Un módem es un dispositivo que conecta una computadora con una línea telefónica y permite intercambiar información con otro ordenador a través de dicha línea. Todos los ordenadores que envían o reciben información deben estar conectados a un módem. El módem del aparato emisor convierte la información enviada en una señal analógica que se transmite por las líneas telefónicas hasta el módem receptor, que a su vez convierte esta señal en información electrónica para el ordenador receptor.
HARDWARE DE SALIDA
El hardware de salida consta de dispositivos externos que transfieren información de la CPU de la computadora al usuario informático. La pantalla convierte la información generada por el ordenador en información visual. Las pantallas suelen adoptar una de las siguientes formas: un monitor de rayos catódicos o una pantalla de cristal líquido (LCD, siglas en inglés). En el monitor de rayos catódicos, semejante a un televisor, la información procedente de la CPU se representa empleando un haz de electrones que barre una superficie fosforescente que emite luz y genera imágenes. Las pantallas LCD son más planas y más pequeñas que los monitores de rayos catódicos, y se emplean frecuentemente en ordenadores portátiles.
Las impresoras reciben textos e imágenes de la computadora y los imprimen en papel. Las impresoras matriciales emplean minúsculos alambres que golpean una cinta entintada formando caracteres. Las impresoras láser emplean haces de luz para trazar imágenes en un tambor que posteriormente recoge pequeñas partículas de un pigmento negro denominado tóner. El tóner se aplica sobre la hoja de papel para producir una imagen. Las impresoras de chorro de tinta lanzan gotitas de tinta sobre el papel para formar caracteres e imágenes.
HARDWARE DE ALMACENAMIENTO
El hardware de almacenamiento sirve para almacenar permanentemente información y programas que el ordenador deba recuperar en algún momento. Los dos tipos principales de dispositivos de almacenamiento son las unidades de disco y la memoria.
Existen varios tipos de discos: duros, flexibles, magneto-ópticos y compactos. Las unidades de disco duro almacenan información en partículas magnéticas integradas en un disco. Las unidades de disco duro, que suelen ser una parte permanente de la computadora, pueden almacenar grandes cantidades de información y
recuperarla muy rápidamente. Las unidades de disco flexible también almacenan información en partículas magnéticas integradas en discos intercambiables, que de hecho pueden ser flexibles o rígidos. Los discos flexibles almacenan menos información que un disco duro, y la recuperación de la misma es muchísimo más lenta. Las unidades de disco magneto-óptico almacenan la información en discos intercambiables sensibles a la luz láser y a los campos magnéticos. Pueden almacenar tanta información como un disco duro, pero la velocidad de recuperación de la misma es algo menor. Las unidades de disco compacto, o CD-ROM, almacenan información en las cavidades grabadas en la superficie de un disco de material reflectante. La información almacenada en un CD-ROM no puede borrarse ni sustituirse por otra información. Los CD-ROM pueden almacenar aproximadamente la misma información que un disco duro, pero la velocidad de recuperación de información es menor.
La memoria está formada por chips que almacenan información que la CPU necesita recuperar rápidamente. La memoria de acceso aleatorio (RAM, siglas en inglés) se emplea para almacenar la información e instrucciones que hacen funcionar los programas de la computadora. Generalmente, los programas se transfieren desde una unidad de disco a la RAM.
La RAM también se conoce como memoria volátil, porque la información contenida en los chips de memoria se pierde cuando se desconecta el ordenador. La memoria de lectura exclusiva (ROM, siglas en inglés) contiene información y software cruciales que deben estar permanentemente disponibles para el funcionamiento de la computadora, por ejemplo el sistema operativo, que dirige las acciones de la máquina desde el arranque hasta la desconexión. La ROM se denomina memoria no volátil porque los chips de memoria ROM no pierden su información cuando se desconecta el ordenador.
Algunos dispositivos se utilizan para varios fines diferentes. Por ejemplo, los discos flexibles también pueden emplearse como dispositivos de entrada si contienen información que el usuario informático desea utilizar y procesar. También pueden utilizarse como dispositivos de salida si el usuario quiere almacenar en ellos los resultados de su computadora.
CONEXIONES DEL HARDWARE
Para funcionar, el hardware necesita unas conexiones materiales que permitan a los componentes comunicarse entre sí e interaccionar. Un bus constituye un sistema común interconectado, compuesto por un grupo de cables o circuitos que coordina y transporta información entre las partes internas de la computadora. El bus de una computadora consta de dos canales: uno que la CPU emplea para localizar datos, llamado bus de direcciones, y otro que se utiliza para enviar datos a una dirección determinada, llamado bus de datos.
Un bus se caracteriza por dos propiedades: la cantidad de información que puede manipular simultáneamente (la llamada 'anchura de bus') y la rapidez con que puede transferir dichos datos.
Una conexión en serie es un cable o grupo de cables utilizado para transferir información entre la CPU y un dispositivo externo como un mouse, un teclado, un módem, un digitalizador y algunos tipos de impresora. Este tipo de conexión sólo transfiere un dato de cada vez, por lo que resulta lento. La ventaja de una conexión en serie es que resulta eficaz a distancias largas.
Una conexión en paralelo utiliza varios grupos de cables para transferir simultáneamente más de un bloque de información. La mayoría de los digitalizadores e impresoras emplean este tipo de conexión.
Las conexiones en paralelo son mucho más rápidas que las conexiones en serie, pero están limitadas a distancias menores de 3 m entre la CPU y el dispositivo externo.
SOFTWARE
Son las instrucciones responsables de que el hardware (la máquina) realice su tarea. Como concepto general, el software puede dividirse en varias categorías basadas en el tipo de trabajo realizado. Las dos categorías primarias de software son los sistemas operativos (software del sistema), que controlan los trabajos del ordenador o computadora, y el software de aplicación, que dirige las distintas tareas para las que se utilizan las computadoras. Por lo tanto, el software del sistema procesa tareas tan esenciales, aunque a menudo invisibles, como el mantenimiento de los archivos del disco y la administración de la pantalla, mientras que el software de aplicación lleva a cabo tareas de tratamiento de textos, gestión de bases de datos y similares. Constituyen dos categorías separadas el software de red, que permite comunicarse a grupos de usuarios, y el software de lenguaje utilizado para escribir programas.
Además de estas categorías basadas en tareas, varios tipos de software se describen basándose en su método de distribución. Entre estos se encuentran los así llamados programas enlatados, el software desarrollado por compañías y vendido principalmente por distribuidores, el freeware y software de dominio público, que se ofrece sin costo alguno, el shareware, que es similar al freeware, pero suele conllevar una pequeña tasa a pagar por los usuarios que lo utilicen profesionalmente y, por último, el infame vapourware, que es software que no llega a presentarse o que aparece mucho después de lo prometido.
FIRMWARE
Firmware, en informática, rutinas de software almacenadas en memoria de sólo lectura (ROM). A diferencia de la memoria de acceso aleatorio (RAM), la memoria de sólo lectura permanece intacta incluso cuando no existe un suministro de energía eléctrica. Las rutinas de inicio de la computadora y las instrucciones de entrada/salida de bajo nivel se almacenan como firmware. En cuanto a la complejidad que supone modificarlo, el firmware se encuentra a medio camino entre el software y el hardware.
