1) El documento describe la evolución histórica de las computadoras desde las primeras calculadoras mecánicas hasta las computadoras modernas basadas en microprocesadores. 2) Detalla las primeras generaciones de computadoras basadas en válvulas electrónicas y luego transistores, así como el desarrollo de los circuitos integrados. 3) Explica conceptos como lenguajes de programación, sistemas operativos y la arquitectura básica de una computadora.

1. CAPITULO 1
Ing. Luis Fernando Aguas B.

2. Calculadoras mecánicas
• Antes de la década
de los 40 ya existían
calculadoras
mecánicas,
podemos nombrar la
de Charles Babbage

5. Primera Generación de
Computadoras
• EL ENIAC •Fue en la década del 40 que
aparecieron las primeras
válvulas electrónicas
•El Ejército Norte Americano
necesitaba realizar pruebas
de balística
•Cada válvula era capaz de
representar un bit, tenia
solamente dos estados,
encendido o apagado
•Los bytes eran compuestos
por más otras válvulas

6. • Como no se tenia mucha confianza en los
resultados debido a la continua quema de
válvulas, se realzaban las operaciones en tres
circuitos, si dos de tres coincidían se tomaban
como ciertas.
• Si no coincidía ninguna se descartaban.

7. • Por ejemplo 2 KB requerían de 16384
válvulas y como eran 3 circuitos se
necesitaban 49152 válvulas, eran muy
grandes y consumían mucha energía

8. • El ENIAC (Electronic
Integrator and
Computer fue
construido en 1948
tenia 19.000 válvulas
y consumía 200 Kw
• Fue construido en la
Universidad de
Pensilvana

12. SEGUNDA GENERACION
• Fue en 1947 que se desarrollo el primer transistor
construido en los laboratorios BELL.
• Fue un descubrimiento revolucionario de la electrónica.
• Los transistores ocupaban menos espacio y consumían
menos energía.
• Los transistores eran más confiables que las válvulas.
• Su material era el cristal de silicio, el material más
abundante en la tierra.
• En 1954 Texas Instrument inició la producción comercial
de los transistores

13. • De la misma manera los
transistores se utilizaron
para representar dos
estados separados,
(prendido o apagado,
cero o uno).
• En los años 60 y 70
exploto el boom del uso
de los transistores.

15. Tercera Generación
• En los años 60 inicio el
proceso de encapsulamiento
de más de 1 transistor en un
mismo receptáculo.
• Surge el C.I. Circuito
Integrado inicialmente con 8
o 10 Transistores en un
mismo CHIP o CAPSULA

17. Cuarta Generación
• En 1971 INTEL introduce el
primer microprocesador
conocido como 4004
desarrollado por 3 Ingenieros
de Intel.
• Tenia 2300 transistores y
ejecutaba 60.000 cálculos por
segundo.
Hoy en día los procesadores
sobrepasan los 200 millones
de Transistores y ejecutan
miles de millones de
instrucciones

18. PCXT
• Operaban a 4, 8, 9 Mhz
• Tenían slots ISA (Industrial Standard
Arquitectur).
• Eran usados con procesadores 8086, 8088, de
INTEL y NEC V20.
• En el 81 las placas inicialmente funcionaban
con 8 bits a 8 Mhz.

19. PC AT
• Los PC XT evolucionaron
en los AT.
• Llamados 286 poseían
una batería que mantenía
una memoria un pequeño
chip llamado CMOS.
• Tenían 8 bits y operaban
a 8 Mhz

20. Pc 386
• Tenían como novedad en
1990 las 386 DX bancos de
memoria de 32 bits y VLSI
(Very Large Scale
Integration).
• Usaban memoria de tipo
SIPP (Single InLine
Package)
• Las placas lanzadas en el
92 utilizaban SIMM (Single
Inline Memory Modules)
• Módulos con filas de
contactos de 1, 4, 8, etc Mb

21. PC-486
• Las primeras placas de los
486 aparecieron en los años
93 e 94.
• Utilizaban los puertos VLS
• (VESA Local Bus ), que
operaban con 32 bits,
pudiendo transferir hasta 132
MB/s.
• superior a los 8 MB/s de los
buses ISA. (VESA - Vídeo
Eletronics Standards
Association).
• Algunos motherboards
usaban zócalos de 72 pines
para memoria.

22. PENTIUM
• Las placas para CPU Pentium tienen un
bus de 64 bits y utilizan módulos de
memoria de 32 bits, esos módulos son
utilizados de dos en dos para formar los
64 bits requeridos.
• Por razones técnicas deben tener un
disipador y un micro-ventilador acoplado
al chip del procesador.
• El zócalo del procesador es ZIF (ZERO
INSERTION FORCE).
• Tienen un bus PCI (Periferal Component
Interconnect )
• memoria cache de 512 kb
• COAST (Cache on a Stick), semelhantes
aos módulos de memória RAM tipo
SIMM.

23. Socket 7

24. Slot 1

25. • Generación de Computadores
• 1ª generación: (1946-1955) Computadores basados en válvula de
vacío que se programaron en lenguaje máquina o en lenguaje
ensamblados.
• 2ª generación: (1953-1964) Computadores de transistores.
Evolucionan los modos de direccionamiento y surgen los lenguajes
de alto nivel.
• 3ª generación: (1964-1974) Computadores basados en circuitos
integrados y con la posibilidad de trabajar en tiempo compartido.
• 4ª generación: (1974- ) Computadores Que integran toda la CPU en
un solo circuito integrado (microprocesadores). Comienzan a
proliferar las redes de computadores.
• 5ta generación Procesamiento paralelo
• 6ta generación: Computación Cuantica
ARQUITECTURA DE COMPUTADORES

26. DEBAJO DE LOS
PROGRAMAS• Para hablar realmente a una
máquina electrónica se
necesita enviar señales
eléctricas.
• Encendido (on) apagado
(off)
• Dígitos binarios
• Las computadoras son
esclavos de nuestras
órdenes, de ahí que el
nombre para una orden
individual sea instrucción
100011001010000
Add A,B
Los pioneros inventaron programas para
Traducir de notación simbólica a binario

27. La idea de bajo nivel Inspiro una
idea Simple
• Si se puede escribir un
programa para traducir de
lenguaje ensamblador a
instrucciones binarias para
simplificar la programación,
¿qué impide escribir un
programa que traduzca de
una notación de alto nivel a
lenguaje ensamblador?
• RESPUESTA= NADA

28. • Los programas que admiten esta notación
más natural se llaman compiladores y los
lenguajes que compilan se llaman
lenguajes de programación de alto nivel
A+b
Add A,B
1000110010100000
UN PROGRAMADOR ESCRIBE ESTO
EL COMPILADOR COMPILARÍA ESTO EN ESTA
SENTENCIA DE LENGUAJE ENSAMBLADOR
EL ENSAMBLADOR TRADUCIRIA ESTO EN
LA INSTRUCCIÓN BINARIA QUE INDICA AL
COMPUTADOR QUE SUME LOS NUMEROS
A Y B

29. Abstraction
• PROGRAMA C COMPILADO
A LENGUAJE
ENSAMBLADOR Y
DESPUES ENSAMBLADO A
LENGUAJE MAQUINA
BINARIO
COMPILADOR C
ENSAMBLADOR

30. , lso
Pero un conjunto de programas podía ejecutarse más eficientemente si había un
programa independiente que supervisara la ejecución de esos programas. Aparecen
las libraries, los Programadores empiezan a acumular en bibliotecas (libraries)
aquellas rutinas potencialmente Aplicables a múltiples rutinas
Por ejemplo rutinas para controlar impresoras, como la que prueba que se tiene
papel antes de Imprimir, u otros programas de control de dispositivos E/S.
Manejaría colas de programas
Evitaría esperas improductivas
LOS SISTEMAS OPERATIVOS SON PROGRAMAS QUE GESTIONAN LOS RECURSOS DE
UN COMPUTADOR EN BENEFICIO DE LOS PROGRAMAS QUE SE EJECUTAN EN LA
MAQUINA

31. • Los programas (software) vinieron a ser
catalogados según su uso.
• Programas de Sistema (Systems Software)
• Programas de Aplicación
•LOS PROGRAMAS SUPERVISORES, QUE PRONTO INCLUYERON LAS
BIBLIOTECAS DE SUBRUTINAS DE ENTRADA SALIDA SON LA BASE DE
LO QUE HOY LLAMAMOS S,O,
•Los SISTEMAS OPERATIVOS SON PROGRAMAS QUE GESTIONAN LOS
RECURSOS DE UN COMPUTADOR EN BENEFICIO DE LOS PROGRAMAS
QUE SE EJECUTAN EN LA MAQUINA

32. CIRCUITERÍA

33. Descomposición de Sistemas
Informáticos
programas
Programas de
aplicación
Programas de Sistema
compiladores Sistemas operativos
Memoria virtual
Sistemas de ficheros
Controladores (drivers)
de
dispositivos de e/s
Ensambladores

34. • Definiciones de: computador, arquitectura
y organización del computador
• Se puede definir la arquitectura de
computadores como el estudio de la
estructura, funcionamiento y diseño de
computadores. Esto incluye, sobre todo a
aspectos de hardware, pero también afecta a
cuestiones de software de bajo nivel.
ARQUITECTURA DE COMPUTADORES

35. ENTRADA
Ingreso de Datos
Dispositivos de
Entrada
PROCESO
Trabajo de la CPU
Unidad Central de
Proceso
SALIDA
Entrega de
Resultados
Dispositivos de
Salida
ARQUITECTURA DE COMPUTADORES

37. ARQUITECTURA DE COMPUTADORES

39. • LA UNIDAD CENTRAL DE PROCESO
– Funciones que realiza
– La Unidad central de proceso o CPU, se puede definir
como un circuito microscópico que interpreta y ejecuta
instrucciones. La CPU se ocupa del control y el proceso
de datos en los computadores. Habitualmente, la CPU es
un microprocesador fabricado en un chip, un único trozo
de silicio que contiene millones de componentes
electrónicos.
ARQUITECTURA DE COMPUTADORES

40. Debajo de la cubierta
Dispositivos de Entrada
Dispositivos de Salida

41. Abrir la Caja
• La placa esta
compuesta de 3
partes principales:
• La parte que conecta
con los dispositivos
de E/S (BUSES)(MB)
• La memoria
• El Procesador

42. Anatomía de un Ratón
Foto Logitech

43. • Se me ocurrió la idea del ratón mientras
estaba en una conferencia. El
conferencista era tan aburrido que
empecé a pensar y se me ocurrió
• Doug Engelbart

44. • Fue inventado en 1967 (El Alto)
• Se introdujo comercialmente en 1973
(Macintosh)
• En 1980 todas las Pc tenían uno
• Existen diversos tipos de puertos para su
conexión.

45. Acciona contadores mecánicos o RUEDAS DENTADAS
Diodo luminoso
Fotosensor
El contador esta en alguna parte del sistema para registrar cuanto se ha movido el ratón
Y en que dirección

46. Eje x
Eje Y
Eje Z

47. El Ratón
•Agilent Technologies y desarrollado en 1999.
•El ratón óptico utiliza realmente una cámara fotográfica
minúscula para tomar a 1.500 cuadros cada segundo.
•Capaz de trabajar en casi cualquier superficie,
•Compara las imágenes para saber donde esta ubicado el cursos

48. El monitor

49. ARQUITECTURA DE
COMPUTADORAS

50. A través del cristal de observación
• A través de pantallas de computadoras he
hecho aterrizar un avión en la cubierta
oscilante de un portaviones, he visto a una
partícula nuclear impactar un átomo, he
volado en un cohete casi a la velocidad de
la luz y he mirado un ordenador revelado
todas sus tareas más internas.
• Iván Sutherland “padre” de los gráficos de ordenador , cita de “Computers
Software for Graphics”

51. • Pantalla CRT: Un cañón de electrones dispara un haz a
través del vacío sobre un pantalla recubierta de fósforo.
Las bobinas de flexión en el cuello del CRT desvían el haz.
Los sistemas de exploración por barrido, usados en tv
y en casi todas las computadoras pintan la pantalla línea a
línea, como una serie de puntos o pixels. La pantalla se refresca
de 30 a 70 veces por segundo

52. • Basadas en la tecnología de la TV.
• La imagen se compone de una matriz de elementos que
se llaman PIXELS.
• La matriz varía de tamaño dependiendo de la medida de
la pantalla 512x340, hasta 1560x1280 pixels
• La pantalla más simple tiene un bit por pixel (blanco o
negro)
• Para pantallas que soportan 256 tonalidades diferentes
a veces llamadas pantallas escala de grises se requiere
8 bits por pixel
• Una pantalla de color puede usar 8 bits para cada uno
de los 3 colores primarios (rojo, verde, azul), 24 bits por
pixel en total permitiendo millones de colores por
diferentes en pantalla.

53. • Computadores portátiles usan cristales LCD
• La diferencia principal es que el pixel LCD no es la
fuente de luz. Un LCD consiste en moléculas en
forma de barra suspendidas en un líquido.
• Estas moléculas forman una hélice en forma de
hélice giratorio que desvía la luz que entra en la
pantalla, habitualmente de una fuente de luz
situada detrás de la pantalla.
• La matriz activa LCD tiene un minúsculo
interruptor en cada pixel para controlar con
precisión la corriente y así formar imágenes
nítidas.

54. 0
0
1
1
1
1
0
1
Yo
Y1
Xo X1
Buffer de pantalla Pantalla CRT
Yo
Y1
x1 x2El pixel Xo Yo contiene el
patrón de bits 0011, que
representa un tono de gris
más luminosos en pantalla
que el patrón 1101 del
pixel (X1 Y1)