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CENS Nº 455 La Cantábrica INFORMÁTICA II UNIDAD N° 1 2º1º Prof. Guarie Malvina Unidad N° 1 -- Ciencias Básicas Cursos: 1 Alumna/o: ________________________ Título de la Unidad: La Computadora La Computadora interpretada como sistema. Datos, Instrucciones e Información. Características de un sistema Informático. Definición de la palabra Informática. Objetivos Procedimentales Extender el tema Computadora Diferenciar los pasos que realiza para el proceso de la Información. Describir al Sistema Informático. Definir la Palabra Informática. Esquematizar como se Unidad N° 1 -- Ciencias Básicas Contenidos Conceptuales 2 Partes de un sistema Informático. encuentra compuesto el Sistema Informático. Clasificación de los computadores. Diferenciar los procesos de tratamiento de la Información según el sistema Utilizado. Breve reseña de Historia de la Informática Diferenciar los computadores según su Potencia. Investigar sobre la Historia (Cronología) de las Computadoras. Unidad N° 1 -- Ciencias Básicas Capacidad y Potencia de Cálculo. 3 Unidad 1 La Computadora El mundo de la alta tecnología nunca hubiera existido de no ser por el desarrollo del ordenador (computadora). Toda 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 (sistema de fabricación diseñado con el fin de usar la capacidad de las máquinas para llevar a cabo determinadas tareas anteriormente efectuadas por seres humanos, y para controlar la secuencia de las operaciones sin intervención humana). El término automatización también se ha utilizado para describir sistemas no destinados a la fabricación en los que dispositivos programados o automáticos pueden funcionar de forma independiente o semi-independiente del control humano. En comunicaciones, aviación y astronáutica, dispositivos como los equipos automáticos de conmutación telefónica, los pilotos automáticos y los sistemas automatizados de guía y control se utilizan para efectuar diversas tareas con más rapidez o mejor de lo que podría hacerlo un ser humano, han permitido mejorar los sistemas modernos de comunicación (comunicación, proceso de transmisión y recepción de ideas, información y mensajes. En los últimos 150 años, y en especial en las dos últimas décadas, la reducción de los tiempos de transmisión de la información a Unidad N° 1 -- Ciencias Básicas La computadora, dispositivo electrónico capaz de recibir un conjunto de instrucciones y ejecutarlas realizando cálculos sobre datos numéricos, o bien compilando y correlacionando otros tipos de información. 4 distancia y de acceso a la información ha supuesto uno de los retos esenciales de nuestra sociedad). Son herramientas esenciales, prácticamente en todos los campos de investigación y en tecnología aplicada. La computadora interpretada como sistema tiene un papel destacado en esta tarea ya que no solo permite la representación de múltiples tipos de información, sino también su almacenamiento, transmisión, selección y procesamiento hacen que las formas de acceso a la información aumenten casi continuamente y aumente el volumen de información disponible.Tiene al usuario como eje principal de su funcionamiento, quien a través de los recursos físicos y lógicos de que esta dispone, transforma los datos en información. La codificación de los datos de entrada hace de ella un elemento útil para obtener una información de salida. Diferentes nombres para una misma cosa La computadora puede recibir diversos nombres. El termino computadora procede Del inglés (computer) y significa “máquina de computar o calcular”. Del termino Frances ordinateur procede La denominación de ordenador, que se refiere a la tarea de poner en orden La información. Son dos perspectivas distintas y complementarias. También recibe los nombres de cerebro electrónico y de calculador, aunque este último tiene una significación más restringida. Computación e informática Los términos computación e informática son equivalentes. Sólo que su uso depende de las zonas geográficas. La palabra computación Unidad N° 1 -- Ciencias Básicas Computadora y ordenador: 5 procede del inglés y se refiere a la realización de cálculos. Por su parte la palabra informática es de origen francés y designa la actividad de procesamiento de información. Al margen de su origen etimológico, estos términos resultan equiparables. No obstante la tarea esencial de la computadora no es el cálculo, sino el procesamiento de información. La computación o informática es la ciencia del tratamiento automático de la información. La computación o informática es la ciencia del tratamiento automático de la información, que puede estar constituida por un conjunto de palabras, números o símbolos, lo que se denomina en general expresión alfanumérica. Datos - Instrucciones e Información Los grafismos –caracteres- resultan útiles, dada la gran variedad de informaciones que con ellos se pueden representar. Esta es una de las formas más habituales de transmitir, comunicar o almacenar información en la sociedad actual “lenguaje escrito”. Son utilizados normalmente en informática caracteres numéricos (las diez cifras decimales), los caracteres alfabéticos y los caracteres especiales (símbolos ortográficos, aritméticos y otros). Cualquier información (datos o instrucciones) puede expresarse utilizando Unidad N° 1 -- Ciencias Básicas Los Datos son conjuntos de símbolos utilizados para expresar o representar un valor numérico, un hecho, un objeto o una idea; en forma adecuada para ser objeto de tratamiento. Es decir, en informática el concepto de dato es mucho más amplio que el que se suele utilizar en otras disciplinas. Los datos pueden ser captados directamente por el computador (por ejemplo, detectando electrónicamente un sonido, o pueden ser dados en forma de letras y números –Grafismos-) 6 caracteres y así introducida en el computador. De igual forma, usualmente el computador nos dará los resultados en forma escrita, utilizando caracteres. Instrucción: Es un conjunto de símbolos que representa un orden de operación o tratamiento para el computador. Las mismas se forman con elementos o símbolos tomados de un determinado repertorio y se constituyen siguiendo reglas precisas. Las instrucciones de un lenguaje de programación se pueden clasificar en los siguientes grupos: Instrucciones de transferencia entrada o lectura (para llevar entrada a la memoria o a la (llevar un dato de la memoria de salida, o viceversa) de datos: por ejemplo de un dato de la unidad de ALU), de salida o escritura o de la ALU a una unidad Instrucciones de flujo de control o de bifurcación y salida: las instrucciones de un programa se ejecutan por el computador ordenadamente una tras otra (es decir, secuencialmente) Las instrucciones de flujo de control permiten alterar el orden de ejecución. Existen instrucciones que permiten interrumpir la ejecución de un programa y saltar a ejecutar otro programa (generalmente se lo conoce con el nombre de rutina), cuando finaliza este último continúa ejecutándose el programa inicial en el punto que se interrumpió. Unidad N° 1 -- Ciencias Básicas Instrucciones de tratamiento: ejemplo sumar datos, comparar si dos datos son iguales, si uno es mayor o menor que el otro, aquí se incluyen las instrucciones aritmético – lógicas. 7 Otras instrucciones: ejemplo detener el funcionamiento del computador por parte del operador o usuario. Información: Frecuentemente las salidas de un programa (como por ejemplo, los resultados de un cálculo aritmético o la búsqueda de un nombre), se denominan también “datos” (datos de salida), pudiendo eventualmente utilizarse estos como datos de un programa posterior. Es decir que la palabra «datos» se utiliza como contraposición a «instrucción». El computador actúa con dos tipos de informaciones: instrucciones (indican a la máquina que es lo que tiene que hacer) y datos (son los elementos sobre los que actúa o genera el programa). Por lo tanto la Información es el resultado de un proceso de transformación de datos interpretados por los usuários. ENTRADA DE DATOS INSTRUCCIONES SALIDA DE INFORMACION Un sistema es el conjunto de dispositivos que colaboran en la realización de una tarea. En informática, la palabra sistema se utiliza en varios contextos. Una computadora es el sistema formado por su hardware y su sistema operativo Software. Sistema se refiere también a cualquier colección o combinación de programas, procedimientos, datos y equipamiento utilizado en el procesamiento de información: un sistema de contabilidad, un sistema de facturación y un sistema de gestión de base de datos, es decir conjunto de cosas que ordenadamente relacionadas entre sí, contribuye a determinado fin. Unidad N° 1 -- Ciencias Básicas ¿Qué es un sistema y como se caracteriza? 8 El ser humano es capaz de comprender y manejar conceptos complejos siempre que pueda reflexionar cuidadosamente acerca de cada uno de sus componentes. Un Sistema se caracteriza por: Estar compuesto por partes ó elementos que interactúan jerárquicamente. Contener en la descripción de su Funcionamiento el detalle de cómo funciona cada elemento, como así también la descripción de cada relación que se establece entre ellos. Construir, cada una de sus Ramas, un sistema en sí mismo. Poseer una Finalidad determinada. Ser el Fruto de la creación Humana. Como en todo Sistema, en la Informática los componentes están relacionados entre sí, cada uno constituye un Sistema en sí mismo: Un Dato debe ser representado físicamente en una página impresa ó como pulsos electrónicos. Esto es posible gracias a que cierto componente del Sistema convierte los datos de Entrada en Información de Salida. Existe una lógica que respalda a cada componente del Sistema, que se hace explícita a través de las Instrucciones de los Programas. Unidad N° 1 -- Ciencias Básicas Una de las partes es la unidad central de procesamiento (UCP), más conocida como CPU. Está compuesta por diversos circuitos y registros aritméticos. Cada uno está formado por otros componentes aún más “selectos”. Estos recursos constituyen un Sistema que presenta una estructura jerárquica integrada por “partes de partes”. 9 Un Sistema Informático No opera en el vacío, sino que está inmerso en determinado contexto, su uso varía según el objetivo final al que se aspire. Las personas llevan a cabo diferentes funciones, recopilar datos que se suministran a la Computadora, diseñar los programas, operar el equipo, utilizar el equipo como herramienta, etc. EVOLUCION CRONOLÓGICA DEL TRATAMIENTO MECÁNICO DE LA INFORMACIÓN 3000 AC: El ábaco es considerado como el más antiguo aparato de cálculo. Del griego abakos (superficie plana), se usa aún en muchos lugares de Asia. Hacia 1623: Construcción de la primera máquina de calcular por el alemán Wilhem Schickard. A pesar de que corresponde a este hombre la paternidad de la primera calculadora, la historia ha registrado a Pascal como su inventor. 1671 – 1694: Gottfried Leibniz diseña su calculadora universal en 1671 y tras sucesivas modificaciones, da por terminado el ingenio en 1694. Partiendo de los modelos de Pascal y de Samuel Morland Leibniz ideó un ingenioso mecanismo para conseguir que su calculadora realizara, además de sumas y restas, multiplicaciones y divisiones e incluso, fuera capaz de extraer raíces cuadradas. Este mecanismo fue bautizado con el nombre de “rueda escalada de Leibniz”. Unidad N° 1 -- Ciencias Básicas 1642: La “Pascalina” primera calculadora mecánica conocida hasta fechas recientes, era una máquina basada en ruedas dentadas interrelacionadas; la rotación completa de una de ellas hacia girar un paso a la rueda siguiente. La pascalina sólo realizaba sumas y restas. 10 1821: Charles Babbage diseña la máquina de diferencias, capaz de calcular polinomios de sexto grado y tabular mecánicamente hasta veinte cifras y ocho decimales. 1833: Babbage abandona por falta de subvenciones el perfeccionamiento de la máquina de diferencias y emprende el proyecto más ambicioso de la historia de la computación: la máquina análitica. 1944: Howard Aiken, de la Universidad de Hardvard, con la ayuda de IBM, consiguió llevar a buen término el proyecto de la primera computadora electromecánica, iniciado en 1939 y cuyo nombre en el proyecto oficial era ASCC (Automatic Sequence Controller Calculator) pero que ha sido conocida como MARK I. Unidad N° 1 -- Ciencias Básicas 1946: Mauchly y Eckert presentan el proyecto del ENIAC (Electronic Numerical Integrador and Computer). 11 LAS GENERACIONES DE COMPUTADORAS: LAS COMPUTADORAS NO HAN SIDO SIEMPRE IGUALE QUE LAS QUE CONOCEMOS AHORA. BASTA CON MIRAR FOTOS DE HACE VARIOS AÑOS PARAS VER CON QUÉ RAPIDEZ CAMBIA EL EXTERIOR Y TAMBIEN EL INTERIOR, DE ESTAS MÁQUINAS MARAVILLOSAS. EN ESTE PARTE DE LA UNIDAD SE RELATA LA EVOLUCION DE LA COMPUTADORA MODERNA, DE LAS MÁQUINAS QUE ESTAMOS UTILIZANDO HOY EN DÍA, DESDE SUS ORIGENES, EN LA DÉCADA DE LOS AÑOS CIENCUELTA, HASTA LA ACTUALIDAD. Cinco generaciones: Hasta el presente se han sucedido cuatro generaciones de duración variable, que han desembocado en la quinta generación en la que nos encontramos inmersos en la actualidad. Cada generación se caracteriza por el uso de elementos distintivos de hardware, como la válvula, el transistor, el circuito integrado y el chip o circuito integrado microminiaturizado, respectivamente, este es el {ámbito temporal y las características de cada generación: Primera Generación: Tubo de Vacío (1951 -1958) Segunda Generación: Transistor (1959-1964) Cuarta Generación: Microprocesador (1971 -1981) Quinta Generación: Inteligencia Artificial (1982-1989) Sexta Generación: 1990 HASTA LA FECHA Unidad N° 1 -- Ciencias Básicas Tercera Generación: Circuito integrado (1965 – 1970) 12 Primera Generación (1951 -1958) Características principales: Tubos de vacio. Grandes dimensiones Alto consumo de energía. El voltaje de los tubos era de 300 V y la posibilidad de fundirse era grande. Uso de tarjetas perforadas, se utiliza un modelo de codificación de la infamación originado en el siglo pasado, las tarjetas perforadas. Almacenamiento de información en un tambor magnético interior. lenguaje de máquina consistía en la yuxtaposición de largas series de bits o cadenas de ceros y unos. La combinación de los elementos binarios era la única manera de instruir a la máquina, la programación resultaba larga y compleja. Aplicaciones comerciales. La gran novedad fue el uso de la computadora en actividad comerciales (nominas, facturación, contabilidad) así como el tratamiento de datos en general. La UNIVAC I fue la primera computadora comercializada para su utilización en las empresas, ello ocurrió en 1951. Segunda Generación (1959-1964) Transistor. Es el componente principal y la materia prima para su fabricación son pequeñísimas porciones de material semiconductor. Unidad N° 1 -- Ciencias Básicas Características principales: 13 Disminución de tamaño. A la disminución de volumen de los componentes se añadió la reducción de los dispositivos auxiliares de ventilación y de la separación necesaria entre componentes (para evitar el calentamiento). Disminución del consumo de la producción de calor. La tensión de alimentación pasa a ser de 10 V, frente a los 300 V en el caso del tubo de vacío. Aumento de la fiabilidad, con la incorporación del transistor disminuye el riesgo de averías, debido a su reducido voltaje. Mayor rapidez. La simplificación y reducción de circuitos aporta una mayor rapidez de funcionamiento. La velocidad de las operaciones ya no se miden en segundos sino en microsegundos. Memoria interna de núcleos de ferrita. La capacidad de la memoria interna se amplía mucho con la incorporación de los paneles de memoria construidos con núcleos magnéticos de ferrita. Y se abandona el uso de tambores magnéticos dentro de las computadoras. Mejora de los dispositivos de entrada y salida Unidad N° 1 -- Ciencias Básicas Lenguajes de programación mas potentes los compiladores y limitados lenguajes maquina quedan superados con la creación de los lenguajes simbólicos. 14 Tercera Generación (1965 – 1970) Características principales: Circuito integrado. Miniaturización y reunión de centenares de elementos en una plaquita de silicio o chip. Menor consumo Apreciable reducción de espacio Aumento de la fiabilidad. Teleproceso, se instalan terminales remotos que tiene acceso a la computadora central para realizar operaciones, extraer o introducir información en bancos de datos, etc. Trabajo a tiempo compartido. Uso de una computadora por varios clientes a tiempo compartido por varios clientes a tiempo compartido. Multiprogramación. Para que sea factible el uso a tiempo compartido, computadora diseñada para poder procesar varios programas de manera simultanea. Generacion de lenguajes de alto nivel. Cobol Fortran. Cuarta Generación (1971 -1981) Características principales: Unidad N° 1 -- Ciencias Básicas Redes y sistemas. La fabricación de hardware atiende a la realización de aparatos conectables para formar una red. 15 Microprocesador. Micro miniaturización permite construir el microprocesador. Sus aplicaciones proyectan mas allá de la computadora y se lo encuentra en multitud de aparatos: instrumentos médicos, automóviles, juguetes, electrodomésticos, etc. Memorias electrónicas. Se desechan las memorias internas de núcleos magnéticos de ferrita y se introducen memorias electrónicas, que resultan más rápidas y reducidas. La capacidad de memoria se incrementa notablemente y cada año, a partir de los años ochenta se superan ampliamente los limites precedentes. Sistemas de tratamiento de bases de datos. Lleva a cabo las distintas formas de gestión que faciliten la tarea de consultas y edición, Se suman las Para resumir en un solo rasgo de tipología de la cuarta generación, hay que recoger la ultima característica consignada. Es la generación del usuario, no importa tanto las mejoras técnicas, como los efectos de estas innovaciones sobre el objetivo de incorporar a un número ingente de usuarios. De esta manera cambia el panorama de la computación y lo que es mas cambian las formas de comportamiento social, de relación del hombre con la maquina y de los hombres entre sí. Quinta Generación (1982-1989) Unidad N° 1 -- Ciencias Básicas Microcomputadora y computadora personal. computadoras domesticas o de uso personal. 16 Cada vez se hace más difícil la identificación de las generaciones de computadoras, porque los grandes avances y nuevos descubrimientos ya no nos sorprenden como sucedió a mediados del siglo XX. Hay quienes consideran que la cuarta y quinta generación han terminado, y las ubican entre los años 1971-1984 la cuarta, y entre 1984-1990 la quinta. Ellos consideran que la sexta generación está en desarrollo desde 1990 hasta la fecha. Siguiendo la pista a los acontecimientos tecnológicos en materia de computación e informática, podemos puntualizar algunas fechas y características de lo que podría ser la quinta generación de computadoras. Hay que mencionar dos grandes avances tecnológicos, que sirvan como parámetro para el inicio de dicha generación: la creación en 1982 de la primera supercomputadora con capacidad de proceso paralelo, diseñada por Seymouy Cray, quien ya experimentaba desde 1968 con supercomputadoras, y que funda en 1976 la Cray Research Inc.; y el anuncio por parte del gobierno japonés del proyecto "quinta generación", que según se estableció en el acuerdo con seis de las más grandes empresas japonesas de computación, debería terminar en 1992. Unidad N° 1 -- Ciencias Básicas Con base en los grandes acontecimientos tecnológicos en materia de microelectrónica y computación (software) como CADI CAM, CAE, CASE, inteligencia artificial, sistemas expertos, redes neuronales, teoría del caos, algoritmos genéticos, fibras ópticas, telecomunicaciones, etc., a de la década de los años ochenta se establecieron las bases de lo que se puede conocer como quinta generación de computadoras. 17 El proceso paralelo es aquél que se lleva a cabo en computadoras que tienen la capacidad de trabajar simultáneamente con varios microprocesadores. Aunque en teoría el trabajo con varios microprocesadores debería ser mucho más rápido, es necesario llevar a cabo una programación especial que permita asignar diferentes tareas de un mismo proceso a los diversos microprocesadores que intervienen. También se debe adecuar la memoria para que pueda atender los requerimientos de los procesadores al mismo tiempo. Para solucionar este problema se tuvieron que diseñar módulos de memoria compartida capaces de asignar áreas de caché para cada procesador. El almacenamiento de información se realiza en dispositivos magneto ópticos con capacidades de decenas de Gigabytes; se establece el DVD (Digital Video Disk o Digital Versatile Disk) como estándar para el almacenamiento de video y sonido; la capacidad de almacenamiento de datos crece de manera exponencial posibilitando guardar más información en una de estas unidades, que toda la que había en la Biblioteca de Alejandría. Los Unidad N° 1 -- Ciencias Básicas Según este proyecto, al que se sumaron los países tecnológicamente más avanzados para no quedar atrás de Japón, la característica principal sería la aplicación de la inteligencia artificial (Al, Artificial Intelligence). Las computadoras de esta generación contienen una gran cantidad de microprocesadores trabajando en paralelo y pueden reconocer voz e imágenes. También tienen la capacidad de comunicarse con un lenguaje natural e irán adquiriendo la habilidad para tomar decisiones con base en procesos de aprendizaje fundamentados en sistemas expertos e inteligencia artificial. 18 componentes de los microprocesadores actuales utilizan tecnologías de alta y ultra integración, denominadas VLSI (Very Large Sca/e Integration) y ULSI (Ultra Lar- ge Scale Integration). Sin embargo, independientemente de estos "milagros" de la tecnología moderna, no se distingue la brecha donde finaliza la quinta y comienza la sexta generación. Personalmente, no hemos visto la realización cabal de lo expuesto en el proyecto japonés debido al fracaso, quizás momentáneo, de la inteligencia artificial. El único pronóstico que se ha venido realizando sin interrupciones en el transcurso de esta generación, es la conectividad entre computadoras, que a partir de 1994, con el advenimiento de la red Internet y del World Wide Web, ha adquirido una importancia vital en las grandes, medianas y pequeñas empresas y, entre los usuarios particulares de computadoras. Como supuestamente la sexta generación de computadoras está en marcha desde principios de los años noventas, debemos por lo menos, esbozar las características que deben tener las computadoras de esta generación. También se mencionan algunos de los avances tecnológicos de la última década del siglo XX y lo que se espera lograr en el siglo XXI. Las computadoras de esta generación cuentan con arquitecturas combinadas Paralelo / Vectorial, con cientos de microprocesadores vectoriales trabajando al mismo tiempo; se han creado computadoras capaces de realizar más de un millón de millones de operaciones aritméticas de punto flotante por segundo (teraflops); las redes de área mundial (Wide Area Network, WAN) seguirán creciendo desorbitadamente utilizando medios de comunicación a través de fibras ópticas y satélites, con Unidad N° 1 -- Ciencias Básicas Sexta Generación (1990 HASTA LA FECHA) 19 Unidad N° 1 -- Ciencias Básicas anchos de banda impresionantes. Las tecnologías de esta generación ya han sido desarrolladas o están en ese proceso. Algunas de ellas son: inteligencia / artificial distribuida; teoría del caos, sistemas difusos, holografía, transistores ópticos, etcétera. 20