OSCAR CARRASCO VERA
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1. Nociones Generales.
En esta primera parte, aprenderemos conceptos generales re...
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    Información:

    Sin embargo, como se mencionó anteriormente, el dato debe se...
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1.4. Esquema General de una Computadora.

A continuación, se presenta un diagrama ...
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        Dispositivos de Entrada y Salida:

         Existen dispositivos que cump...
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1.5. Conociendo un Sistema de Cómputo.

1.5.1. Componentes de un Sistema de Cómput...
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B.   Teclado:

     Es un Dispositivo de Entrada que permite el ingreso manual ...
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1.5.2. Componentes Visibles de una Unidad Central.

VISTA FRONTAL.


A.   Interrup...
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C.   Unidades de Lectura:

     Hoy en día, una configuración estándar incluye un ...
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1.5.3. Componentes Internos de una Unidad Central:




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A.   Tarjeta Madre:

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        Mayor Rapidez.
        Mayor Seguridad a fallas.



G.   Tarjetas de Int...
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1.6. Manejo Interno.

1.6.1. Naturaleza de la Computadora.

¿Cómo la computadora p...
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En síntesis, con 1 ampolleta es posible representar 2 valores (2 1), con 2 ampolle...
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1.7. Historia de la Informática.

1.7.1. Introducción.

El ser humano siempre ha n...
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El hombre primitivo usaba piedrecillas para representar números y hacer sumas senc...
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tiempo libre para jugar con él a la PAUME.

Leonardo da Vinci (1452-1519) diseñó u...
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haber sido calculadas a mano, concibió la denominada máquina de diferencias, un in...
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con los datos de cada uno de los encuestados. Las fichas se introducían en una lec...
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1.8. Generación de Ordenadores.

1.8.1. Ordenadores de Primera Generación.

Los pr...
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                                               Antes del ENIAC se crearon otras...
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1.8.2. Ordenadores de Segunda Generación.

Esta generación surgió en 1958 con la s...
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destinatarios fueron grandes y medianas empresas. Disponían de varias terminales y...
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                                En 1971 apareció el PET 2001 de Commodore, empresa...
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1.8.6. Hitos y Resumen.

Primera Generación.

      Utilizaban Tubos al Vacío.
  ...
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1.9. Clasificación de los Sistemas de Cómputo.

Las computadoras se podrían clasif...
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1.9.2. Macrocomputadoras o Mainframes:

Son computadoras que se caracterizan por s...
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1.9.5. Microcomputadoras:

Llamadas comúnmente PCs, son los tipos de computadoras ...
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  1. 1. OSCAR CARRASCO VERA
  2. 2. Curso de Arquitectura de Computadores. Desde tiempos muy lejanos, el hombre ha tratado de dar solución a problemas complejos que demandaban un gran esfuerzo y tiempo por parte de él. Para ello, ha diseñado máquinas que, de alguna u otra manera, reemplazaban o facilitaban la labor que él realizaba. Es así como, en un comienzo, nacieron las herramientas para confeccionar armas y construcción de utensilios y, más adelante, la rueda. Con el avance del tiempo, fueron creadas nuevas máquinas capaces de simplificar aún más el trabajo del hombre, así nació el medio de transporte, el telégrafo, el teléfono, el televisor, los electrodomésticos. Sin embargo, si ponemos atención en cada uno de ellos, el objetivo primordial es reemplazar o mejorar habilidades. Pero, el logro supremo ha sido el intento de crear una máquina capaz de realizar funciones humanas. Es así como, paso por paso y a través de mucha experiencia y ayuda de la tecnología, nace la computadora. Quizás, la finalidad era la de facilitar los cálculos matemáticos que siempre han sido tediosos, complejos y demandan mucho tiempo y esfuerzo intelectual. Pero, la tecnología y la experimentación han logrado, de alguna manera, reproducir partes y funciones humanas. Podría decirse que el hombre está hecho a imagen y semejanza de Dios, como también las Computadoras están hechas a imagen y semejanza del Hombre. A continuación se hace una analogía entre el hombre y la computadora. Hombre Computadora Procesamiento y control de éste (UCP). Cerebro Memoria Principal. Escáner. Visión Cámaras de Video. Teclado. Oídos Dispositivos reconocedores de voz. Pantalla. Voz Equipamiento Multimedial. Escritura Impresora. Sistema Buses. Nervioso Libros Medios de Almacenamiento Secundario. Por lo que, para conocer y entender bien el funcionamiento, manejo y capacidades, es necesario adoptar diferentes puntos de vistas: La Máquina y el Usuario. Como Máquina, es necesario adquirir la habilidad de tener una visión desde dentro de la computadora, como si ella fuera uno de nosotros, en palabras más simples: ponerse en los Óscar Carrasco Vera.
  3. 3. Curso de Arquitectura de Computadores. zapatos de la computadora. De esta manera, se tendrá una visión más amplia del mundo interno de esta máquina, lo cual nos ayudará a saber interpretar y dar las mejores soluciones a diversos problemas que se presenten, tanto en el hardware como el software. Como Usuario, esta habilidad consiste en imaginar y llevar a cabo la mejor forma de interacción entre el hombre y la máquina, o sea responder satisfactoriamente a cómo aceptar y procesar los datos para luego entregar en forma clara y precisa la información al usuario. Estos puntos de vista nos harán cambiar la forma de ver la realidad. Tal vez nos acostumbraremos a ser personas más racionales, a utilizar más frecuentemente el análisis de las situaciones, previendo diferentes alternativas como maneras de lograr el objetivo. Seremos más sensibles a los comentarios y opiniones y, en casos críticos, seremos propensos a llevar nuestra vida como si fuera un sinnúmero de programas en funcionamiento. Por ello, se debe adquirir una habilidad más importante: Humanizar la Computación y no Computarizar nuestras vidas. Para ello, es necesario madurar los aspectos relevantes a relaciones humanas, control sobre nuestros pensamientos, amplio criterio y sobretodo ser un Humano. No olvidemos que las computadoras son herramientas de apoyo, sobre todo a la toma de decisiones, pero el factor humano es el que prima al momento de tomar dichas decisiones. Óscar Carrasco Vera.
  4. 4. Curso de Arquitectura de Computadores. 1. Nociones Generales. En esta primera parte, aprenderemos conceptos generales relacionados con Información, Representación Interna y Componentes Principales de una Computadora. 1.1. Informática e Información. Informática: Es la disciplina encargada de la administración del recurso información. El término Informática se define como el tratamiento racional y sistemático de la Información mediante Sistemas de Información. Este tratamiento de la información comprende la recolección, registro, procesamiento, almacenamiento de Datos y el acceso y distribución de la información, dónde, cómo y cuándo se requiera. Esto se puede lograr en forma manual o automatizada con el apoyo de la computadora. Las características que debe tener la información son las siguientes: 1. Adecuada: La que se necesita para tomar las decisiones. 2. Oportuna: Estar en el momento preciso en que se requiere tomar las decisiones. 3. Libre de Errores: No contenga errores o que induzcan a errores. Datos e Información, son comúnmente usados como sinónimos; sin embargo, interesa insistir en la diferencia que hay entre ellos. Datos: Son todos aquellos hechos relacionados con personas, objetos, lugares, eventos u otras entidades del mundo real; que son registrados desde su origen. Son elementos sin ningún significado más el que se le da una vez analizado. Un Dato se define como un par ordenado de Atributo y Valor. Dato = { Atributo, Valor } Dato 1 Dato 2 Dato 3 Atributo Valor Atributo Valor Atributo Valor Nombre Karen Edad 17 Teléfono 256344 Óscar Carrasco Vera.
  5. 5. Curso de Arquitectura de Computadores. Información: Sin embargo, como se mencionó anteriormente, el dato debe ser analizado, hablando en términos humanos; pero en una computadora el dato debe ser procesado para que, como resultado, se obtenga algo con significado y relevancia. Por ejemplo, una lista de productos y su stock sin ningún orden son datos; pero, una lista de productos bajo stock crítico, ordenados por prioridad de compra (de mayor a menor), representa información para el encargado de compras. 1.2. ¿Qué es un Sistema de Cómputo? Es un conjunto de elementos electrónicos que interactúan entre sí (Hardware) para procesar y almacenar datos de acuerdo a una serie de instrucciones (Software) y generar información. Otra descripción de una computadora es: Una máquina electromecánica capaz de ejecutar un proceso que genere un resultado. Software: Son todos los componentes intangibles en un Sistema de Cómputo: Datos, Información, Programas, Procesos, Reglas, Procedimientos, etc. Hardware: Son todos los componentes tangibles en un Sistema de Cómputo: Pantalla, Teclado, Procesador, Buses, Discos, Cintas, Impresoras, Memoria, etc. ENTRADA PROCESO SALIDA 1.3. ¿Quiénes Interactúan con las Computadoras? Desde luego que es el hombre el que interactúa con la computadora, ya que éste la usa como herramienta de apoyo. Podemos clasificar 3 tipos de usuarios que hacen uso de las computadoras:  Usuarios Finales: Son aquellas personas que hacen uso de la computadora como herramienta de apoyo, obteniendo de ésta servicios, utilidades o beneficios.  Programadores: Son los profesionales encargados de codificar, digitar y mantener los programas.  Operadores y Soporte Técnico: Son los encargados de la mantención y manejo operativo de cada componente del sistema de cómputo. Entre éstos encontramos a los Administradores del Sistema y Operadores propiamente tal (Digitadores, Encargados de Mantención, etc.) Óscar Carrasco Vera.
  6. 6. Curso de Arquitectura de Computadores. 1.4. Esquema General de una Computadora. A continuación, se presenta un diagrama que muestra los componentes principales de una computadora, indicando las relaciones existentes entre ellas. Cabe señalar que esta es una primera aproximación, por lo que más adelante analizaremos un esquema más detallado. Básicamente la computadora está compuesta por la Memoria Principal y la UCP. Sin embargo, para que exista interacción entra la computadora y el usuario, es necesario contar con dispositivos accesorios que, de acuerdo a su complejidad y avance tecnológico, facilitan aún más esta interacción. Por otra parte, y como apoyo al buen funcionamiento, existen los dispositivos de almacenamiento secundario. Estos permiten guardar mayor cantidad de información por mucho más tiempo que la Memoria Principal. Finalmente, todos estos componentes están conectados a través de vías de comunicación llamados Buses. Los buses transportan diversa información que se puede catalogar como Datos, Direcciones y Control, por lo que existe un tipo de bus para cada uno de ellos. Óscar Carrasco Vera.
  7. 7. Curso de Arquitectura de Computadores. A continuación, se describen en forma general cada uno de estos componentes principales; en la Tercera Parte de este texto, se describirán más detalladamente cada uno de estos componentes. A. Memoria Principal: Es un dispositivo electrónico que permite almacenar datos (temporalmente) para ser procesados por la UCP. B. Unidad Central de Proceso: Es el cerebro de la Computadora. En el caso de las microcomputadoras, corresponde a un chip que contiene en el mismo encapsulado, entre otras cosas, tres componentes:  Unidad de Control: Coordina todos los componentes de la computadora, de modo que los eventos tomen lugar en la secuencia apropiada en el momento correcto. Además de esta labor de sincronización, la Unidad de Control decodifica las instrucciones de programa que obtiene del almacenamiento, es decir, dirige las acciones necesarias para llevar a cabo la labor especificada por la instrucción.  Unidad Aritmético Lógica (UAL): Es la encargada de realizar las operaciones de cálculo aritmético y de lógica.  Unidad de Control de Entrada y Salida (UES): Dirige la transferencia de datos desde un dispositivo de entrada de datos hacia el almacenamiento y viceversa. C. Periféricos: Son todos aquellos componentes accesorios, que complementan la labor de la computadora.  Dispositivos de Entrada: Son aquellos dispositivos que permiten ingresar datos a la computadora. Ejemplo: Teclado, Mouse, Escáner, Lápiz Óptico, Lector de Tarjetas Perforadas, Lector de Cinta Perforada, etc.  Dispositivos de Salida: Son aquellos dispositivos que permiten mostrar datos o información de la computadora. Ejemplo: Pantalla, Impresora, Perforador de Tarjetas y Cinta, Parlantes, etc. Óscar Carrasco Vera.
  8. 8. Curso de Arquitectura de Computadores.  Dispositivos de Entrada y Salida: Existen dispositivos que cumplen funciones mixtas, o sea de entrada y salida. Entre estos se encuentran los dispositivos de almacenamiento secundario, aunque son tratados como una categoría especial. Ejemplos: Pantalla Sensible al Tacto, Módem. etc. D. Dispositivos de Almacenamiento Secundario: Son aquellos componentes que permiten registrar o grabar en forma permanente los programas, aplicaciones, datos e información en forma de archivo. Ejemplo: Cinta Magnética, Disco Flexible (Diskette), Disco Duro, CD, Cartridge, Cassette, Tarjetas de Memoria Flash, Discos Duros Removibles, Discos de alta Capacidad (ZIP, JAZZ), etc. De acuerdo al modo de acceder los datos, se pueden clasificar en dos tipos:  Acceso Secuencial: Para acceder a un dato, es necesario leer todos los anteriores: Ejemplos: Cintas y Cassette magnéticos.  Acceso Directo: Un dato es accedido en forma directa por medio de una dirección que identifica la posición dentro del dispositivo. Ejemplos: Discos magnéticos y Ópticos. E. Buses: Son las vías de acceso entre los componentes de una Computadora. Son las líneas conductoras entre dispositivos por donde circula la electricidad. Existen tres tipos de Buses: Datos e Instrucciones, Direcciones, Control. Óscar Carrasco Vera.
  9. 9. Curso de Arquitectura de Computadores. 1.5. Conociendo un Sistema de Cómputo. 1.5.1. Componentes de un Sistema de Cómputo Personal. Unidad Central CRT LCD Pantallas Óscar Carrasco Vera.
  10. 10. Curso de Arquitectura de Computadores. Teclado Mouse Impresora Matriz de Punto Impresora Inyección de Tinta Impresora Matriz Láser Impresora Plotter A. Unidad Central: Corresponde al gabinete y su contenido. De acuerdo al modelo existen las de Escritorio (Desktop), MiniTorre (MiniTower), Torre (Tower) y otras. Más adelante detallaremos este componente. Óscar Carrasco Vera.
  11. 11. Curso de Arquitectura de Computadores. B. Teclado: Es un Dispositivo de Entrada que permite el ingreso manual de Datos. C. Pantalla: Es un Dispositivo de Salida que permite la visualización de Información. Podemos destacar 2 tipos de pantallas: CRT (Cathode Ray Tube / Tubo de Rayos Catódicos) y las LCD (Liquid Cristal Display / Pantalla de Cristal Líquido). D. Mouse: Es un Dispositivo de Entrada que permite realizar selecciones dentro del área de pantalla, facilitando el manejo, sobretodo, de aplicaciones gráficas. E. Impresoras: Es un Dispositivo de Salida que permite la emisión de Informes y Gráficos. De acuerdo a su tecnología, se pueden destacar 4 importantes:  Matriz de Punto: Permite la impresión por medio de presión de diminutas agujas sobre una cinta entintada.  Inyección de Tinta: Permite la impresión por medio de chorro o burbuja de tinta especial.  Láser: Permite la impresión por medio de fijación de Tonner o polvo impresor.  Plotter: Es un tipo especial de impresora, diseñada para imprimir gráficos, por sobre todo, en amplias hojas. Óscar Carrasco Vera.
  12. 12. Curso de Arquitectura de Computadores. 1.5.2. Componentes Visibles de una Unidad Central. VISTA FRONTAL. A. Interruptores: Son los componentes que permiten activar o desactivar funciones en la computadora.  Interruptor de Encendido: Permite dar paso de energía eléctrica a la computadora. Por lo general, este botón tiene unos símbolos identificatorios que indican encendido (1) y apagado (0).  Interruptor Control de Velocidad: En algunos modelos de procesador, es posible variar la velocidad de procesamiento de éste. Este interruptor es conocido como Turbo.  Interruptor Pulsor de Reinicio: Vista Frontal de una Unidad Central Permite reinicializar rápidamente la computadora sin Típica necesidad de emplear el Interruptor de Encendido, el cual desenergiza completamente la computadora. Este interruptor es más seguro que el de encendido, ya que si se presiona el interruptor de encendido para apagar y encender el equipo sin dejar que los componentes se desenergicen, puede provocar alteraciones e incluso fallas de estos. B. Leds y Visores: Permiten visualizar el estado del componente asociado.  Led Indicador de Encendido: Permite indicar si la computadora está encendida o no.  Led Indicador de Lectura de Disco Duro: Permite indicar cuándo el disco duro está realizando una operación de lectura o escritura.  Led Indicador de Velocidad del Procesador: De acuerdo al modelo del procesador, este visor indicar la velocidad del procesador (en algunos casos está acompañado de un led indicador de Turbo). Óscar Carrasco Vera.
  13. 13. Curso de Arquitectura de Computadores. C. Unidades de Lectura: Hoy en día, una configuración estándar incluye un lector de Diskette y generalmente un lector de CD.  Unidad de Diskette: Permite el manejo de Diskette para grabar o leer datos.  Unidad de CD: De acuerdo al modelo existen unidades de sólo lectura (CD-ROM) o unidades de lectura y escritura (CD-WROM). D. Otros: Por lo general, también hay espacio disponible para añadir otros componentes, como disco duro, unidades de Diskette, etc. VISTA POSTERIOR. Vista Posterior de una Unidad Central Típica Óscar Carrasco Vera.
  14. 14. Curso de Arquitectura de Computadores. A. Conector de Alimentación: Estos conectores permiten surtir de electricidad a dos dispositivos:  Alimentación de la Unidad Central: Corresponde a un conector tipo macho de 3 puntos que permite suministrar de energía a la UC.  Alimentación del Monitor: Es un conector tipo hembra de tres punto para la alimentación del Monitor (pantalla). B. Conector de Salida para Monitor: Permite conectar el monitor con la Unidad Central para una salida análoga de señales. De acuerdo al tipo de tarjeta y monitor utilizados, este conector puede cambiar en los números de pines. Sin embargo, el sistema controlador del monitor más usado en la actualidad es el VGA (Video Graphic Adaptor). C. Conector de Entrada del Teclado: Corresponde a un conector tipo hembra que permite el ingreso de datos por medio de un teclado. De acuerdo al modelo y/o fabricante, existen 2 tipos estándar de conectores: Din y MiniDin D. Salida de Aire Refrigerante: Abertura que permite, con la ayuda de un extractor, producir una corriente de aire que ingresa por el frente del gabinete y circula dentro de éste, encontrando salida por esta abertura. Su objetivo es de mantener todos los componentes a una temperatura adecuada para el buen funcionamiento, en especial la fuente de poder: Óscar Carrasco Vera.
  15. 15. Curso de Arquitectura de Computadores. E. Puertos: Permiten el ingreso y salida de señales. De acuerdo al modo de transferir o recibir datos, se pueden clasificar en paralelo o serial:  Puerto Serial: Permite el envío y recepción de señales en forma serial, o sea una señal después de otra. Este tipo de puerto es considerado lento debido a su modo de Transmisión/Recepción, ya que se tratan de señales que viajan en forma serial, una tras de otra en forma lineal. Sin embargo, es adecuado para conectar un Mouse, un módem externo y para realizar comunicación básica entre computadoras. De acuerdo al número de pines o conectores terminales se pueden clasificar en DB-25 y DB-9. Por lo general, estos conectores son del tipo macho. Conector Serial Líneas de Transmisión y Recepción Unidad Central Dispositivo de I/O Serial Señales  Puerto Paralelo: Permite el envío y recepción de señales en forma paralela, o sea varias señales al mismo tiempo. Este tipo de puerto es más rápido que el puerto serial, debido a la cantidad de señales mayores a una que puede enviar o recibir al mismo tiempo. De acuerdo al número de pines o conectores terminales se pueden clasificar en DB-25 y DB-15. Por lo general, estos conectores son del tipo hembra. Conector Paralelo Líneas de Transmisión/Recepción Unidad Central Dispositivo de I/O Paralelo Señales F. Otros: Además de los componentes que la gran mayoría de las PCs incluyen como base, es posible adicionar otros incorporando tarjetas de expansión, como por ejemplo: Controladores de Sonido, Controladores de Disco, Controladores de Video especiales para recepción de señales televisivas, etc. Para ello, en el gabinete hay ranuras adicionales para la adición de estos componentes. Óscar Carrasco Vera.
  16. 16. Curso de Arquitectura de Computadores. 1.5.3. Componentes Internos de una Unidad Central: Tarjeta Madre Óscar Carrasco Vera.
  17. 17. Curso de Arquitectura de Computadores. Fuente de Poder Cables Unidad de CD Unidad de Diskette Unidad de Disco Duro Tarjeta de Video Tarjeta de Sonido Tarjeta Multi I/O Tarjeta Fax Modem Tarjeta de Red Óscar Carrasco Vera.
  18. 18. Curso de Arquitectura de Computadores. A. Tarjeta Madre: Es un tablero de circuito impreso de varias capas en el cual están montados los diferentes componentes electrónicos y los conectores sobre los cuales se realiza el flujo y el proceso de la información. También frecuentemente es llamada Tarjeta Principal y MotherBoard. B. Fuente de Poder: Es el encargado de reducir el voltaje de la red eléctrica en voltajes más pequeños y manejables dentro de la Unidad Central. Además, permite absorber grandes variaciones de voltaje de entrada sin afectar la precisión de los voltajes de salida. C. Cables: Estos son los que comunican las tarjetas con los dispositivos internos de la Unidad Central (Cables Internos) y los que dan alimentación de voltajes a los dispositivos externos de un sistema de cómputo (Cables Externos). D. Unidad de CD: Es un dispositivo que permite la lectura de archivos almacenados en un disco de material plástico. La lectura es realizada ópticamente mediante el reflejo de un haz de luz láser sobre la cara refractante del disco. Actualmente existen unidades que, además de leer, permiten la escritura sobre el disco. En este caso se emplea un sistema mixto óptico y magnético. E. Unidad de Diskette: En ella es posible almacenar datos, información, programas, etc. como archivos en forma magnética y permanentemente y es transportable. Está compuesto por un disco de material flexible cubierto por material magnetizable. F. Unidad de Disco Duro: En ella están contenidos varios discos de material rígido, en donde se pueden almacenar datos, información, programas, etc. como archivos, en forma magnética y permanentemente. Las diferencias entre el Disco Duro y el Diskette radica en:  Mayor Capacidad de Almacenamiento. Óscar Carrasco Vera.
  19. 19. Curso de Arquitectura de Computadores.  Mayor Rapidez.  Mayor Seguridad a fallas. G. Tarjetas de Interfaces: Son circuitería en forma de tarjetas que permite hacer de nexo y administrador entre la computadora y otros periféricos.  Tarjeta de Video: Con esta tarjeta, se efectúa la comunicación entre la Tarjeta Madre y el Monitor. La función principal de esta tarjeta es la de conversión de los datos digitales destinados al monitor a varias señales que contienen la información de cada uno de los tres colores primarios.  Tarjeta de Sonido: Convierte la información de sonido digital, que se envía desde la tarjeta principal, en señales de audio.  Tarjeta Multi I/O: Posee varios conectores destinados a las entradas y salidas de datos de distintos dispositivos y periféricos de la computadora. En ella se encuentran los puertos seriales y paralelos, la conexión a disco duro y unidades de Diskette entre otros. En las nuevas tarjetas madre, la Multi I/O no es necesaria, ya que viene incluido dentro de la circuitería.  Tarjeta Fax Módem: Un Módem (MODulator/DEModulator) es un dispositivo que modula señales digitales a análogas y desmodula señales análogas en digitales, además de controlar la comunicación. Una tarjeta Fax Módem permite, además, controlar la recepción y envío de Fax.  Tarjeta de Red: Permite conectar uno o más sistemas de cómputo o periféricos, impresoras por sobre todo, entre sí, formando un conjunto que recibe el nombre de red y en la cual se puede realizar intercambio de datos e información. Óscar Carrasco Vera.
  20. 20. Curso de Arquitectura de Computadores. 1.6. Manejo Interno. 1.6.1. Naturaleza de la Computadora. ¿Cómo la computadora puede entender símbolos, que es una invención del Hombre, además de ser entendible solamente por nosotros? ¿Cómo son representados los datos en la computadora para que ésta los entienda? Para dar respuesta a estas preguntas es necesario conocer la naturaleza de la computadora. La computadora está compuesta, entre otras cosas y en gran medida, por un sinnúmero de interruptores llamados Transistores. En las primeras computadoras los transistores no existían por lo que se utilizaba tubos al vació, los cuales cumplían una función similar al transistor, pero consumiendo mayor energía, ocupando mayor espacio y generando muchas veces más calor. Básicamente, la función del transistor consiste en impedir o permitir el flujo de energía de un extremo de éste al otro, logrando así establecer 2 estados bien definidos: abierto o apagado, flujo o no flujo, encendido o apagado, verdadero o falso, 1 ó 0. Por lo tanto, la función de un transistor es similar a la de un interruptor que permite encender o apagar una ampolleta. Una ampolleta puede estar encendida o pagada, por lo que, con ello, podríamos representar 2 símbolos 0 ó 1. 0 Apagada 1 Encendida ¿Qué pasa si en vez de 1 sola ampolleta, tenemos 2 de ésta con distintos interruptores?. Implicaría que es posible combinar ambas en diferentes estados de cada una, logrando dar un total de 4 combinaciones, por lo que ahora podemos 4 símbolos: 0, 1, 2, 3. Ampolleta 2 Ampolleta 1 Valor Equivalente 0 1 2 3 ¿Y qué pasa si son 3 ampolletas? Ampolleta 3 Ampolleta 2 Ampolleta 1 Valor Equivalente 0 1 2 3 4 5 6 7 Óscar Carrasco Vera.
  21. 21. Curso de Arquitectura de Computadores. En síntesis, con 1 ampolleta es posible representar 2 valores (2 1), con 2 ampolletas 4 valores (22), con 3 ampolletas 8 valores (23), y así sucesivamente. A este sistema de representación se le denomina Sistema Binario. Lo anterior nos indica que la siguiente expresión resulta en la cantidad de valores posibles a representar. Estados : Cantidad de estados o valores que puede representar un elemento. Elementos : Cantidad de elementos que interactúan en las combinaciones. 1.6.2. Sistemas Numéricos. El hombre, utiliza un sistema de numeración llamado Sistema Decimal; o sea, se emplean 10 símbolos distintos para identificar cantidades individuales, estos símbolos son 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, cuyas formas y trazos fueron adoptados de la simbología árabe. El sistema es llamado Sistema Decimal, debido a que el hombre utiliza los 10 dedos de las manos para contar cantidades. ¿Qué pasa cuando deseamos contar más de 10 unidades (símbolo 9)?. Lo que se hace es repetir la secuencia, anteponiéndole a ésta un dígito que indique qué repetición de secuencia es la que se está llevando. Repeticiones 0 1ª 2ª 9ª 10ª 0 10 20 90 100 1 11 21 91 101 2 12 22 92 102 3 13 23 93 103 4 14 24 94 104 SERIES 5 15 25 95 105 6 16 26 96 106 7 17 27 97 107 8 18 28 98 108 9 19 29 99 109 La computadora solamente puede representar 2 cantidades (2 dedos, metafóricamente), por lo que el sistema a usar es el Sistema Binario. Los símbolos empleados son el 0 y el 1 para conservar la similitud con el Sistema Decimal. Óscar Carrasco Vera.
  22. 22. Curso de Arquitectura de Computadores. Repeticiones 0 1ª 2ª 3ª 4ª 5ª 6ª 7ª 0 10 100 110 1000 1010 1100 1110 SERIES 1 11 101 111 1001 1011 1101 1111 También existen otros sistemas de notación numérica. Una que también es utilizada por las computadoras, con fines prácticos y no de almacenamiento, es el Sistema Hexadecimal el cual utiliza 16 símbolos 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F. Como este sistema emplea 16 símbolos, se adoptan las letras mayúsculas. Repeticiones 0 1ª 2ª 9ª 10ª 0 10 20 90 100 1 11 21 91 101 2 12 22 92 102 3 13 23 93 103 4 14 24 94 104 5 15 25 95 105 6 16 26 96 106 7 17 27 97 107 SERIES 8 18 28 98 108 9 19 29 99 109 A 1A 2A 9A 10A B 1B 2B 9B 10B C 1C 2C 9C 10C D 1D 2D 9D 10D E 1E 2E 9E 10E F 1F 2F … 9F 10F Consideraciones:  Los sistemas Binario, Decimal y Hexadecimal son los más utilizados por las computadoras, aunque existen otros como el Sistema Octal (8 símbolos).  El Sistema Binario es el utilizado por las computadoras debido a su naturaleza electrónica (transistores) y a su facilidad de manejo.  Un dígito, en el Sistema Binario, puede tener un valor 0 ó 1, éste dígito recibe el nombre de Bit (Binary Digit / Dígito Binario), por lo que de ahora en adelante nos referiremos por Dígito a un símbolo dentro cualquier sistema que no sea el binario y Bit a un símbolo dentro del Sistema Binario (0 ó 1). Se abrevia como b.  Los bits pueden ser almacenados electrónicamente, magnéticamente, en un medio óptico, o en cualquier medio que permita guardar y recuperar datos (tarjetas perforadas, por ejemplo).  Las cantidades, dentro de una serie, pueden ser simbolizadas con cualquier figura, sin embargo, se emplean los dígitos por ser lo usual por el hombre, conservando la compatibilidad con el Sistema Decimal, y por letras si éstos no son suficientes. Óscar Carrasco Vera.
  23. 23. Curso de Arquitectura de Computadores.  Una cantidad es descrita, en uno de los sistemas numéricos, anotando la cifra seguida por la base en subíndice (en el caso del Sistema Decimal la base se puede omitir). 510 4F16 102 1010  El conjunto de 8 Bits recibe el nombre de Byte y es considerada la unidad que puede representar un dato. Se abrevia como B. 1.6.3. Unidades de Medida en el Sistema Binario. En su nivel más bajo, todo en la memoria de una computadora se representa con números, ya sea que la información consista de letras, números, signos de puntuación, símbolos o comandos de cómputo. La computadora representa estos números con dos símbolos: un 0 o un 1, en vez de usar los diez símbolos numéricos con los que estamos familiarizados por el sistema numérico de base 10. En otras palabras, la computadora utiliza números binarios en vez de números decimales. Como resultado de esto, lo que comúnmente llamamos un Kilobyte o mil Bytes en realidad es sólo una aproximación de este valor. En el sistema decimal, cuando elevas el 10 a una potencia, el resultado es siempre un múltiplo de 10. Por ejemplo, siempre obtienes un número redondo como se muestra a continuación: Sistema Decimal Sistema Binario 101 = 10 21 = 2 102 = 100 22 = 4 103 = 1.000 Kilo 23 = 8 104 = 10.000 24 = 16 105 = 100.000 25 = 32 106 = 1.000.000 Mega 26 = 64 107 = 10.000.000 27 = 128 108 = 100.000.000 28 = 256 109 = 1.000.000.000 Giga 29 = 512 1010 = 10.000.000.000 210 = 1.024 Kilo 1011 = 100.000.000.000 220 = 1.048.576 Mega 1012 = 1.000.000.000.000 Tera 230 = 1.073.741.824 Giga 240 = 1.099.511.627.776 Tera Óscar Carrasco Vera.
  24. 24. Curso de Arquitectura de Computadores. 1.7. Historia de la Informática. 1.7.1. Introducción. El ser humano siempre ha necesitado instrumentos para hacer cálculos y procesar los datos. La complejidad de estos instrumentos se ha ido acrecentando en el transcurso del tiempo, conforme surgen nuevas necesidades. En cuanto al cálculo, primero surgieron los instrumentos aritméticos, como el ábaco, a partir de los que se ha llegado a las calculadoras actuales. El origen del procesamiento automático de la información, se remonta al año 1866 cuando Hollerit fundó una empresa que daría lugar a IBM. Finalmente se llegó, con el ordenador, a satisfacer todas las necesidades de cálculo. Es difícil el punto de inicio para una síntesis histórica de la informática, por cuanto son muchos los trabajos y descubrimientos que trajeron como consecuencia la construcción del primer ordenador. Desde tiempo inmemoriales los hombres se han valido de instrumentos para realizar cálculos y para almacenar y procesar información. La primera herramienta que servía para contar y al mismo tiempo para representar las cantidades contadas eran los dedos, dando origen al sistema decimal de numeración. Óscar Carrasco Vera.
  25. 25. Curso de Arquitectura de Computadores. El hombre primitivo usaba piedrecillas para representar números y hacer sumas sencillas. Por evolución apareció, 500 años ac. el ábaco inventado y reinventado por culturas distintas en el espacio y en el tiempo, como los Aztecas y los Sumerios. Los primeros ábacos no eran más que hendiduras en la arena que se rellenaban de guijarros, hasta diez en cada hendidura. La primera correspondía a las unidades, la segunda a las decenas, la tercera a las centenas, y así sucesivamente. Para representar un orden mayor se retiraban los guijarros de la fila precedente y se ponía uno nuevo en la posterior. Posteriormente se utilizó un tablero lleno de arena, y luego, entre griegos y romanos, una plancha de cobre con hendiduras para colocar los guijarros. Los aztecas usaban varillas paralelas de madera insertadas en un vástago horizontal. El ábaco ruso era (y es) un marco de madera con varillas paralelas y cuentas insertadas en las varillas. El ábaco chino (suanpan) actual es muy similar al ruso, pero está dividido en dos zonas (inferior y superior) por un listón: por encima del listón, cada cuenta tiene valor 5; por debajo, valor 1. El ábaco funciona por el valor posicional dado a cada una de las varillas, columnas e hileras de guijarros. Junto a ello, el valor de la cantidad de cuentas en cada varilla, o de guijarros en cada columna, proporcionan al ábaco una flexibilidad de cálculo que le ha permitido sobrevivir hasta nuestros días. El uso generalizado del ábaco retardó la difusión del sistema de numeración decimal o arábigo, ya que incorporaba de hecho el concepto de valor posicional de la cifra sirviendo cualquier otro sistema de numeración (v.g. el romano) no demasiado complicado para anotar el resultado final y eliminando la pesadez del cálculo con cifras romanas. En Japón existe un Instituto de Investigación del ábaco y un Comité Central de Operadores de ábacos. El 12/11/1946 compitió, el soldado Wood, del ejército de EE.UU., que era el operador de máquinas de calcular más experto, con una calculadora eléctrica de las de su época y Kiyoshi Matsuzaki del Departamento de Ahorros del Ministerio de Administración Postal, dotado de un ábaco. Se trataba de resolver cinco cálculos en los que entraban las cuatro operaciones elementales, la victoria, por cuatro frente a uno fue para el japonés. Antes de aparecer las calculadoras surgieron otros dispositivos de entre los que cabe comentar dos, en los que el matemático escocés John Neper (1550-1617) tuvo un papel destacado. Es conocido por la invención de los logaritmos (1614) los cuales dieron origen a la regla de cálculo, cuya paternidad es tema de controversias; no obstante el primero en usar una regla de cálculo fue el sacerdote inglés William Oughtred (1621). En 1617 Neper dio a conocer un instrumento sencillo para realizar multiplicaciones basándose en sumas, llamado rodillos de Neper; aunque esta idea aparecía varios siglos antes en libros árabes. La necesidad de calcular sin errores dio lugar a la calculadora. Una mecánica es una especie de ábaco, pero con ruedas dentadas en lugar de varillas y fichas, y dotado de un mecanismo para el transporte de las unidades que se lleven, de una posición digital a la siguiente más significativa. Hasta hace pocas décadas se creía que el filósofo francés Blas Pascal (1623-1662) había sido el creador de la calculadora. Pascal su "machina arithmetica", posteriormente denominada PASCALINA, a la edad de 19 años, para que su padre que era recaudador de impuestos tuviera Óscar Carrasco Vera.
  26. 26. Curso de Arquitectura de Computadores. tiempo libre para jugar con él a la PAUME. Leonardo da Vinci (1452-1519) diseñó una sumadora que fue reconstruida en 1967 a partir de uno de sus códices. En 1935 el historiador Franz Hammer, revisando la correspondencia del astrónomo Kepler descubrió que el alemán Whilem Schickard (1592-1635) había inventado una calculadora que era una combinación en los rodillos de Neper con una sumadora-restadora similar a la de Pascal, obviamente no sólo era superior a la PASCALINA, sino que se construyó el año en que nació Pascal. El primero en construir una calculadora fue en el año 1671 el filósofo y matemático alemán Gottfried Leibniz (1646-1716), inventor, junto con Newton, del cálculo infinitesimal, aunque de forma independiente. Fue denominada calculadora universal, su elemento característico es un tambor cilíndrico con nueve dientes de longitud variable, llamado rueda escalonada, que se encuentra en prácticamente todas las calculadoras mecánicas posteriores, incluso las del siglo XX. Las técnicas de producción tan poco eficientes de aquella época, impidieron que el invento de Leibniz se fabricara masivamente. Se llegaron a construir 1500 unidades, pero hubo que esperar hasta 1820 para que Carlos Thomas, director de una aseguradora diseñara un modelo capaz de ser producido a bajo coste y a escala industrial. En 1872 el norteamericano Frank Baldwin construyó una calculadora a la que años más tarde le añadió la denominada rueda Odhner. Esta fue la antecesora de la clásica calculadora de sobremesa, con manecilla lateral, universalmente extendida desde 1910 y que todavía se encuentra en rastros. De ella deriva la popular caja registradora inventada en 1879 por James Ritty, comercializada bajo la marca National y una sumadora provista de impresora inventada por William Borroughts en 1884, fundador de la empresa que llevó su apellido. En 1878 el periodista y escritor gallego, afincado en EE.UU., Ramón Verea García (1833-1899) patentó en Nueva York una calculadora por la que se le otorgó la medalla de oro de la exposición de Matanzas en Cuba. Él aseguraba que no había hecho la máquina para patentarla y venderla, sino para demostrar que era posible que un español pudiera inventar tan bien como un americano. A partir de entonces sólo se dedicó al periodismo, combatiendo la política de colonialismo de EE.UU., por lo que tuvo que exiliarse en Guatemala y posteriormente en Argentina. 1.7.2. El cálculo matemático. Una calculadora no es un dispositivo automático, esto quiere decir que requiere la acción constante de un operador, lo cual es un serio obstáculo para la velocidad y fiabilidad de los resultados. En 1812 el matemático inglés Carlos Babbage (1792-1871), habiendo constatado que las tablas trigonométricas estaban plagadas de errores al Óscar Carrasco Vera.
  27. 27. Curso de Arquitectura de Computadores. haber sido calculadas a mano, concibió la denominada máquina de diferencias, un instrumento mecánico para calcular e imprimir tablas de funciones. En realidad se trataba de una máquina que calculaba el valor numérico de una función polinómica sobre una progresión aritmética, pues las funciones se pueden aproximar por polinomios. Tras una serie de fracasos, Babbage en 1832 desarrolló el proyecto de la máquina analítica. Se trataba de un ordenador mecánico de propósito general, preparado para realizar cualquier tipo de cálculo mediante un programa adecuado. Sus elementos fundamentales serían: una memoria para 1000 números de 50 cifras, una unidad aritmético lógica para los cálculos, una unidad de control para que las operaciones se realizasen en el orden correcto, lectoras de fichas perforadas (que ya se usaban desde hace un siglo en los telares) para la entrada de datos y una impresora para la salida de resultados. Una amiga y colaboradora, la señorita Ada Augusta Byron, condesa de Lovelace, publicó una serie de programas para resolver ecuaciones trascendentes e integrales definidas, con la máquina analítica. En dichos programas se hacía uso de bifurcaciones, hacia delante y hacia atrás y de bucles. Ada fue, sin duda, la primera programadora de la historia; por eso el departamento de Defensa de EE.UU puso su nombre al lenguaje de programación de uso obligatorio en sus dependencias. Es sorprendente que a alguien se le ocurriera diseñar un ordenador hace más de un siglo y medio. Aunque nunca se llegó a construir esta máquina por falta de precisión en algunas piezas. Babbage tenía manía a los organilleros, y al morir los periódicos londinenses destacaron ese detalle. Entre sus sucesores destaca el santanderino Leonardo Torres Quevedo (1852-1936). Ingeniero de profesión tuvo renombre universal gracias a sus inventos. Construyó transbordadores (uno en las cataratas del Niágara), un aparato teledirigido por ondas de radio, un globo dirigido y semirrígido, usado por franceses e ingleses durante la I Guerra Mundial y un sinfín de máquinas para cálculo científico. De estos destacan los aritmómetros (1920) en los que introdujo la aritmética de punto flotante, eran máquinas de cálculo matemático sobre la base de relés, y dotadas de memoria, que se gobernaban a distancia mediante una máquina de escribir, la cual servía para entrar operandos, operaciones y para sacar los resultados. Asimismo realizó estudios sobre lo que hoy llamados robots y sus aplicaciones en la industria, por lo cual no sólo es considerado un precursor de la informática sino también de la cibernética; como ejemplo práctico construyó una máquina de jugar al ajedrez, un autómata capaz de dar mate de rey y torre contra rey y que reaccionaba ante las jugadas irreglamentarias del contrario. 1.7.3. Tratamiento automático de la información. Informática se puede considerar como "Tratamiento automático de la información" la primera persona que construyó una máquina (aunque todavía no era un ordenador) fue el americano Herman Hollerit (1860-1929). En 1886, cuando trabajaba para la oficina del censo en EE.UU. se percató de que el procesamiento de los datos del censo del año 1880, no se había terminado en el momento de hacer el de 1890. Para resolver el problema diseñó una tarjeta que se debía perforar Óscar Carrasco Vera.
  28. 28. Curso de Arquitectura de Computadores. con los datos de cada uno de los encuestados. Las fichas se introducían en una lectora que detectaba las perforaciones mediante un baño de mercurio (Hg), que al introducirse por los agujeros provocaba contactos eléctricos. Finalmente los datos se registraban en una tabuladora. Con ello se multiplicó por 100 la velocidad de proceso, 200 fichas por minuto. Se basó en la industria del textil que proporcionó el primer ejemplo de suministro de datos variables para el funcionamiento automático de una máquina. La complejidad de los dibujos de las telas, junto con la gran cantidad de husos necesarios para realizarlos, hará que se piense en un método de mecanizar el rutinario trabajo de intercambio de distintas tramas y urdimbres. El primer sistema es debido a Basilio Bouchon, que, en 1722, ideó un sistema para seleccionar de forma automática los hilos a desplazar en el paso del huso para obtener el dibujo deseado. Dispuso las agujas del telar de forma que encontraran en un extremo una cinta de papel perforada. Dependiendo de si las agujas encontraban o no un agujero en la cinta, los hilos pasaban por encima o por debajo, formando el dibujo de la tela. El cilindro resbalaba, necesitaba constantemente un operario para moverlo, era proclive a los desgarros por acción de las agujas, pero proporcionaba automáticamente el dibujo para los tejidos. Su compatriota Falcón perfeccionó el método en 1728, sustituyendo el cilindro por un eje de sección cuadrada, y la cinta continua de papel perforado por láminas de cartón unidas entre sí, lo que facilitaba el arrastre y el posicionamiento de los agujeros frente a las agujas. Posteriormente, Jacques de Vaucanson consiguió, en 1745, que el movimiento del cilindro (ya cuadrado) fuera el que movía las agujas, eliminando la necesidad del operario para hacer avanzar el cilindro. Pero fue Jean Marie Jacquard (1752-1834) el primero que reparó en que el sistema de cinta perforada era un sistema de introducción de datos para una máquina. En 1805 perfeccionó un telar de Vaucanson, de manera que fuese el mismo telar, mediante la lectura de la información contenida en la cinta perforada, el que decidiese qué agujas se levantaban y cuáles no. Los hilos estaban conectados a unas palancas y éstas a unos vástagos, que mediante muelles se ponían en contacto con la cinta perforada. El operario, mediante un pedal, accionaba un listón (la grifa) que tiraba de las palancas según estuvieran levantadas o no, lo que era decidido por la introducción de los vástagos en los agujeros de la cinta de papel, realizándose el dibujo de la tela. Variando la cinta se conseguían unos dibujos u otros. Hollerit fundó su propia empresa, la Tabuling Machine Co. (1896), más tarde convertida en la Computing Tabulating Recording (1911), tras pasar a manos de Thomas Watson se denominó en 1924 International Bussiness Machines (la todopoderosa hasta hace poco tiempo IBM). Otra gran empresa, Unisys, tiene su remoto origen en esta época. Al salir Hollerit de la Oficina del Censo, lo sustituyó James Powers, quien fundó (1911) la Powers Accounting Machine Co., la cual pasó a formar parte en 1827 de la Remington- Rand Corporation. Esta empresa años más tarde construyó los primeros ordenadores Univac. Hasta 1950 las empresas fundadas por Hollerit y Powers se dedicaron a la fabricación de tabuladoras para la gestión de grandes empresas y organismos oficiales. Óscar Carrasco Vera.
  29. 29. Curso de Arquitectura de Computadores. 1.8. Generación de Ordenadores. 1.8.1. Ordenadores de Primera Generación. Los primeros ordenadores fueron electromecánicos (basándose en relés). Aunque Jorge Stibz construyó en los laboratorios Bell una máquina programable que trabajaba con números complejos: El Complex Calculator (1949), se considera que el primer ordenador fue el Z3 (1941) del alemán Konrad Zuse. Le siguió el Mark I (1944) de HowardAiken, construido en la Universidad de Hardward con la colaboración de IBM. Pesaba 5 toneladas y tenía más de 750.000 piezas y 800 km. de cable. Durante los años 50 Aiken trabajó activamente con investigadores españoles del Instituto de Electricidad y Automática del CSIC, fundado por Torres Quevedo. La sustitución de los relés por tubos de vacío dio lugar a la Primera Generación de ordenadores electrónicos. El primero fue el ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Calculator) de los estadounidenses John Eckert y John Mauchly (1945) que se aplicó en el cálculo de las trayectorias de proyectiles. Acabada la guerra se utilizó para calcular el número PI con unos 2.000 decimales, y para hacer los primeros diseños de la bomba de hidrógeno. Tenía 18.000 tubos y pesaba 30.000 kg. Era 300 veces más rápido que el Mark I y sólo costaba 400.000 dólares frente a los 5 millones del Mark I. Sin embargo sólo tenía 20 registros de memoria, de 10 dígitos decimales; estaba pues muy lejos de cualquier ordenador personal de nuestros días. Se programaba modificando el cableado, como se muestra en la figura. Óscar Carrasco Vera.
  30. 30. Curso de Arquitectura de Computadores. Antes del ENIAC se crearon otras máquinas electrónicas; un pequeño calculador (1940) del físico John Atanasoff que no era automático ni programable, y varias máquinas británicas para descifrar los mensajes del ejército alemán, por ejemplo el Colossus (1943).La batalla legal por la palabra "Computer" la ganó en el año 1973 póstumamente Atanasoff. Echerk y Mauchly crearon la Electronic Control Co, que en 1950 fue adquirida por la Remington- Rand, allí diseñaron el primer ordenador electrónico de gestión, el UNIVAC (UNIversal Automatic Computer). El aparato tuvo gran éxito y copó el mercado, que hasta entonces había sido feudo de IBM. En respuesta IBM creó una serie de ordenadores excelentes, como el IBM 705 en 1952, desbancando a Univac, mediante una publicidad agresiva. El UNIVAC II no salió hasta 1958, cuando IBM ya había recobrado el liderato. De poco les había servido una fusión con Sperry Giroscope Co (1955) para crear la Sperry Rand Corporation. En 1945 mientras se construía el ENIAC, se incorporó al equipo el prestigioso matemático húngaro Johannes Von Neumann (1903-1957), el cual propuso que los programas se almacenasen en la memoria como si fuesen datos, y no en una memoria especial, como se hacía desde el diseño de Babbage, equipo que se iba a llamar EDVAC. Los informes fueron tan precisos que otros se adelantaron y así el primer ordenador tipo Von Neumann fue el EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Calculator) construido por Mauricio Wilkes en la Universidad de Cambridge (1949). De esta generación sólo llegó uno a España, un IBM 650, contratado por RENFE en 1958. Óscar Carrasco Vera.
  31. 31. Curso de Arquitectura de Computadores. 1.8.2. Ordenadores de Segunda Generación. Esta generación surgió en 1958 con la sustitución de los tubos de vacío por los transistores. Los primeros ordenadores transistorizados fueron dos pequeños modelos de NCR y RCA. Los primeros de IBM y Sperry Rand fueron el IBM 7070 (1960) y el UNIVAC 1107 (1962), respectivamente. La europea Bull comercializó los Gamma 30 y 60. Durante esta época se introdujeron las unidades de cinta y discos magnéticos, y las lectoras de tarjetas perforadas e impresoras de alta velocidad. Así mismo aparecieron algunos lenguajes de programación, el COBOL (1959), el Algol (1960) y el LISP (1962); el FORTRAN fue creado en 1954 para IBM, por John Backus. El segundo ordenador instalado en España, y primero de la segunda generación llegó a España en 1959, era un UNIVAC UCT, contratado por la Junta de Energía Nuclear. La era de la informática llega realmente a nuestro país en 1961, en la Feria de Muestras de Barcelona, se presenta un IBM 1401. Los primeros ejemplares se instalaron en 1962, Sevillana de Electricidad (empresa del grupo ENDESA), Galería Preciados (Actualmente propiedad de El Corte Inglés, gracias a la mala gestión de Ruiz Mateos) y Ministerio de Hacienda). En 1967 IBM obsequió a la Universidad Complutense de Madrid con un patente ordenador científico, el IBM 7094. 1.8.3. Ordenadores de tercera generación. El elemento característico de esta generación es el circuito integrado, que se incorporó a los ordenadores a mediados de los años sesenta. Destaca la familia IBM 360 (1964) y sobre todo la IBM 370 (1970), el producto más famoso de esta generación. En cuanto a Sperry Rand, introdujo la famosa serie 1100 en 1965. Durante esta época surgieron la multiplicación y el tiempo compartido. También tuvo lugar la denominada crisis del "software" Se intentó la creación de lenguajes universales, el PL/1 (1964) y se estandarizaron los lenguajes más utilizados: Fortran (1966), Algol (1968) y el COBOL (1970). También datan de esta generación el BASIC (1964) y el Pascal (1971). En España durante el trienio 1964-67 las tabuladoras fueron sustituidas masivamente por ordenadores, y prácticamente desaparecieron al entrar en la década de los 70. En 1970 el parque de ordenadores e distribuía así: Madrid 50%, Barcelona 34% y el resto lo tenían los grandes bancos del norte y algunas cajas de ahorros. Los microordenadores surgieron a finales de los 60, como elemento de transición entre las generaciones tercera y cuarta, con los circuitos integrados de media escala (MSI). Sus Óscar Carrasco Vera.
  32. 32. Curso de Arquitectura de Computadores. destinatarios fueron grandes y medianas empresas. Disponían de varias terminales y se organizaban en redes. Destaca la familia PDP 11 de Digital Equipment Corporation. 1.8.4. Ordenadores de Cuarta Generación. El elemento que provocó el nacimiento de esta generación se considera habitualmente, aunque con cierta controversia, el microprocesador Intel 4004, desarrollado por Intel en 1971. El primer ordenador personal en EE.UU. fue el Altair 8800 (1974) de la desaparecida empresa MITS. Microsoft tuvo el acierto de construir un intérprete BASIC para él, MITS sobrevivió un par de años, pero Microsoft inició un despegue imparable, dando un gran salto al facilitar a IBM el sistema operativo MS-DOS para el PC. Las imágenes siguientes muestran microprocesadores bajo distintas escalas de ampliación. Altair 8800 Óscar Carrasco Vera.
  33. 33. Curso de Arquitectura de Computadores. En 1971 apareció el PET 2001 de Commodore, empresa recientemente absorbida por la holandesa Tulip, el TRS 80 de Radio Shack y el Apple II, fabricado en un garaje por dos jóvenes norteamericanos: Steven Jobs y Stephen Wozniak. A partir de 1980 se produce una eclosión de marcas. Destaca el Sinclair ZX80, precedente del ZX81 y del Spectrum, fabricante absorbido por Amstrad, que consiguió gran éxito vendiendo productos de muy baja calidad fabricados en Corea. Amstrad, como es lógico, abandonó la in formática, aunque sigue con equipos musicales y antenas de televisión, de muy baja calidad. En Agosto de 1981 se presentó el IBM PC, que ha dado lugar a una difusión masiva de la informática personal. Sin embargo la microinformática, contrariamente a lo que se cree, no comenzó en EE.UU, pues en el año 1973 se creó en España, con la invención del primer ordenador personal, el Kentelek 8, a cargo de la empresa Distesa (de la conocida editorial Anaya), el diseñador fue Manuel Puigbó Rocafort. Jordi Ustrell diseño posteriormente otro ordenador personal par la empresa catalana EINA. Como se ha visto, desde el ábaco hasta las primeras calculadoras mecánicas pasaron 12 siglos, desde estas últimas al primer ordenador transcurrieron 2 siglos y desde el Mark I al primer microordenador pasaron 28 años. Desde entonces la velocidad de desarrollo es difícil de imaginar. 1.8.5. Ordenadores de Quinta Generación. En Octubre de 1981 el mundo de los ordenadores se vio sacudido por el anuncio hecho en Japón, de una iniciativa de investigación y desarrollo orientado a producir una nueva generación de ordenadores en la primera década de los años de los 90, a los que se les dio el nombre de ordenadores de quinta generación. Los ordenadores de esta generación deben de ser capaces de resolver problemas muy complicados, algunos de los cuales requieren toda la experiencia, capacidad de razonamiento e inteligencia de las personas para ser resueltos. Deben de ser capaces de trabajar con grandes subconjuntos de los lenguajes naturales y estar asentados en grandes bases de conocimientos. A pesar de su complejidad los ordenadores de esta generación se están diseñando para ser manejados por personas no expertas en informática. Para conseguir estos fines tan ambiciosos estos equipos no tendrán un único procesador, sino un gran número agrupado en tres subsistemas fundamentales: un sistema inteligente, un mecanismo de inferencia y una interfaz de usuario inteligente. Los avances se sitúan en materia de teleinformática (comunicaciones), y una todavía progresiva disminución de tamaño y coste del equipo, así como de técnicas de programación y desarrollo de Inteligencia Artificial, y de control de procesos (robotización). Óscar Carrasco Vera.
  34. 34. Curso de Arquitectura de Computadores. 1.8.6. Hitos y Resumen. Primera Generación.  Utilizaban Tubos al Vacío.  La velocidad de operación no superaba las 10.000 operaciones/segundo.  Utilizaba unos componentes llamados condensadores en la memoria principal.  Se utilizan cintas y tarjetas perforadas como memoria secundaria.  Generaban gran cantidad de calor.  Consumían una gran cantidad de energía. Segunda Generación.  Utilizaban transistores.  La velocidad de operación aumenta a 1.000.000 operaciones/segundo.  El dispositivo de principal de almacenaje eran los Núcleos de Ferrita, muchos más baratos y de mayor capacidad que los condensadores.  En el almacenamiento secundario se utilizan cintas y tambores magnéticos. Tercera Generación.  Utilizaban circuitos integrados.  Se utilizan nuevamente los condensadores como componentes de la memoria principal pero dentro en los circuitos integrados.  Se introduce los discos magnéticos como almacenamiento secundario, aunque a un alto costo.  La velocidad de operación aumenta a 30.000.000 operaciones/segundo.  Se introducen los conceptos de Multiprocesamiento (Un sistema de cómputo con más de una UCP del mismo tipo procesando uno o más programas en el mismo instante) y Multiprogramación (consiste en procesar dos o más programas por una UCP por turnos) Cuarta Generación.  Se da una integración a de circuitos a mediana y gran escala (CHIPS).  Se dan esquemas de memoria virtual (es una técnica del Sistema Operativo que hace ver a la memoria principal como ilimitada, en términos simples). Quinta Generación.  Se utilizan supercomputadoras y Mainframes con recursos ilimitados con gran poder y velocidad.  Se dan aplicaciones orientadas a Inteligencia Artificial, Sistemas Expertos y Robótica. Óscar Carrasco Vera.
  35. 35. Curso de Arquitectura de Computadores. 1.9. Clasificación de los Sistemas de Cómputo. Las computadoras se podrían clasificar según su capacidad de almacenamiento y su capacidad de proceso en:  Supercomputadoras. Mayor Velocidad.  Macrocomputadoras o Mainframes.  Minicomputadoras. Mayor Capacidad.  Estaciones de Trabajo.  Microcomputadoras. Mayor Costo. Este rápido ritmo de cambios tecnológicos altera los esquemas de clasificación. Si se llevara a cabo una encuesta entre una docena de expertos en el tema, pidiéndoles que mencionaran las diferencias entre las minicomputadoras y las microcomputadoras, las respuestas que se obtendrían serían muy diferentes. 1.9.1. Supercomputadoras: Son las computadoras más potentes que existen y se utilizan principalmente en investigaciones en el ámbito científico como simulaciones en la NASA, en meteorología, en entidades gubernamentales, etc. Además, son equipos multiusuario que pueden manejar cientos o miles de terminales. Una Supercomputadora típica tiene una capacidad de almacenamiento en disco duro por sobre los 5 Terabytes y maneja millones de peticiones simultáneas de acceso a los datos o a la información. Contiene múltiples microprocesadores, hasta miles de ellos, trabajando en forma paralela para aumentar su eficiencia. Por su diseño, fueron creadas para servir a muchos usuarios al mismo tiempo. Supercomputador NEC SX-5 Óscar Carrasco Vera.
  36. 36. Curso de Arquitectura de Computadores. 1.9.2. Macrocomputadoras o Mainframes: Son computadoras que se caracterizan por su utilización en el manejo de grandes Bases de Datos en redes corporativas de gran tamaño. Poseen grandes dispositivos de almacenamiento como discos duros de 200 y 300 Gigabytes y cintas de seguridad (Tape Backup). 1.9.3. Minicomputadoras: Son computadoras que pueden tener varios procesadores y son utilizadas primordialmente en el sector manufacturero y financiero. También tienen aplicaciones en el manejo de Bases de Datos y se emplean para la administración de redes de computadoras. Utilizan Sistemas Operativos multiusuario con una gran cantidad de variantes y fabricantes. Una Minicomputadora puede trabajar individualmente pero es más común encontrarla como estación central con muchos usuarios conectados a ella. 1.9.4. Estaciones de Trabajo: Entre las minicomputadoras y microcomputadoras (en términos de potencia de procesamiento) existe una clase de computadoras conocidas como Estaciones de Trabajo (Workstations). Una estación de trabajo se ve como una computadora personal y generalmente es usada por una sola persona, al igual que una computadora personal. Aunque las estaciones de trabajo son más poderosas que la computadora personal promedio, la diferencia en sus capacidades es menor cada día. Las estaciones de trabajo tienen una gran diferencia con sus primas las microcomputadoras en dos áreas principales. Internamente, las estaciones de trabajo están construidas en forma diferente de las microcomputadoras. Están basados generalmente en otra filosofía de diseño de UCP llamada procesador de cómputo con un conjunto reducido de instrucciones (RISC), que deriva en un procesamiento más rápido de las instrucciones. La otra diferencia entre las estaciones de trabajo y las microcomputadoras es que la mayoría de las microcomputadoras pueden correr cualquiera de los cuatro sistemas operativos más importantes: DOS, UNIX, OS/2 y Windows NT, pero las estaciones de trabajo generalmente corren el sistema operativo UNIX o una variación de ésta. El fabricante más grande de estaciones de trabajo es SUN Microsystems. Óscar Carrasco Vera.
  37. 37. Curso de Arquitectura de Computadores. 1.9.5. Microcomputadoras: Llamadas comúnmente PCs, son los tipos de computadoras más difundidas. Hay dos grandes familias, las Macintosh de Apple y las IBM PC y compatibles. Las microcomputadoras pueden ser de escritorio o portátiles y tienen infinidad de aplicaciones en el ámbito de hogar y empresa. Óscar Carrasco Vera.

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