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07/11/2011

Introducción a la Computación

Las Computadoras (Ordenadores)

Una computadora es un sistema digital con tecnología microelectrónica capaz de procesar datos a partir de un grupo de instrucciones denominado programa.


El rol de los programas de computadora  es esencial ;sin una lista de instrucciones  a seguir, la computadora es virtualmente inútil.



Los lenguajes de programación  nos permiten escribir esos programas  y, por consiguiente, comunicarnos con las computadoras.

Uno de los primeros dispositivos mecánicos para contar fue el ábaco, cuya historia se remonta a las antiguas civilizaciones griega y romana. Este dispositivo es muy sencillo, consta de cuentas ensartadas en varillas que a su vez están montadas en un marco rectangular. (Imagen 1)
Imagen 1

Otro de los inventos mecánicos fue la Pascalina inventada por Blaise Pascal (1623 - 1662) de Francia y la de Gottfried Wilhelm von Leibniz (1646 - 1716) de Alemania. Con estas máquinas, los datos se representaban mediante las posiciones de los engranajes, y los datos se introducían manualmente estableciendo dichas posiciones finales de las ruedas, de manera similar a como leemos los números en el cuentakilómetros de un automóvil. (Imagen 2)

(imagen 2)

La  máquina analítica creada por Charles Babbage, profesor matemático de la Universidad de Cambridge e Ingeniero Ingles en el siglo XIX. En 1823 el gobierno Británico lo apoyo para crear el proyecto de un dispositivo mecánico para efectuar sumas repetidas.

Las características de está maquina incluye una menoría que puede almacenar hasta 1000 números de hasta 50 dígitos cada uno.

Las operaciones a ejecutar por la unidad aritmética son almacenados en una tarjeta perforadora. Se estima que la maquina tardaría un segundo en realizar una suma y un minuto en una multiplicación. (Imagen 3).

(imagen 3)

La Maquina de Hollerith.

En la década de 1880 , la oficina del Censo de los Estados Unidos , deseaba agilizar el proceso del censo de 1890. Para llevar a cabo esta labor , se contrato a Herman Hollerith.

Entre muchas cosas, Hollerith propuso la utilización de tarjetas en las que se perforarían los datos , según un formato preestablecido. una vez perforadas las tarjetas , estas serian tabuladas y clasificadas por maquinas especiales. (imagen 4).

(imagen 4)

En 1944 se construyó en la Universidad de Harvard, la Mark I, diseñada por un equipo encabezado por Howard H. Aiken.

Este computador tomaba seis segundos para efectuar una multiplicación y doce para una división. Computadora basada en rieles (tenía aprox. 3000), con 800 kilómetros de cable, con dimensiones de 17 metros de largo, 3 metros de alto y 1 de profundidad.

Al Mark I se le hicieron mejoras sucesivas, obteniendo así el Mark II, Mark III y Mark IV. (Imagen 5).

(Imagen 5)

En 1947 se construyó en la Universidad de Pennsylvania la ENIAC que fue la primera computadora electrónica que funcionaba con tubos al vacío.

Este computador superaba ampliamente al Mark I, ya que llego hacer 1500 veces mas potente. En el diseño de este computador fueron incluidas nuevas técnicas de la electrónica que permitían minimizar el uso de partes mecánicas. Esto trajo como consecuencia un incremento significativo en la velocidad de procesamiento. Así , podía efectuar 5000 sumas o 500 multiplicaciones en un segundo y permitía el uso de aplicaciones científicas en astronomía , meteorología, etc. (Imagen 6)

(imagen 6)

Durante el desarrollo del proyecto Eniac, el matemático Von Neumann propuso unas mejoras que ayudaron a llegar a los modelos actuales de computadoras:
  1. Utilizar un sistema de numeración de base dos (Binario) en vez del sistema decimal tradicional.
  2. Hacer que las instrucciones de operación estén en la memoria, al igual que los datos. De esta forma, memoria y programa residirán en un mismo sitio.
La EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer), construida en la Universidad de Manchester, (EE.UU), en 1949 fue el primer equipo con capacidad de almacenamiento de memoria e hizo desechar a los otros equipos que tenían que ser intercambios o reconfigurados cada vez que se usaban.

Tenía aproximadamente cuatro mil bulbos y usaba un tipo de memoria basado en tubos llenos de mercurio por donde circulaban señales eléctricas sujetas a retardos.

EDCAV pesaba aproximadamente 7850 kg y tenía una superficie de 150 m2.
En realidad EDVAC fue la primera verdadera computadora electrónica digital de la historia, tal como se le concibe en estos tiempos y a partir de ella se empezaron a fabricar arquitecturas más completas. (Imagen 7)

(Imagen 7)

El UNIVAC fue la primera computadora diseñada y construida para un próposito no militar. Desarrollada para la oficina de CENSO en 1951, por los ingenieros John Mauchly y John Presper Eckert, que empezaron a diseñarla y construirla en 1946.

La computadora pesaba 7257 kg. aproximadamente, estaba compuesta por 5000 tubos de vacío, y podía ejecutar unos 1000 cálculos por segundo. Era una computadora que procesaba los dígitos en serie. Podía hacer sumas de dos números de diez dígitos cada uno, unas 100000 por segundo. (Imagen 8)

(Imagen 8)

Arquitectura de Von Neuman

Este tipo de arquitectura presenta a una computadora divida en 4 secciones principales: Unidad Lógica Aritmética (ALU), la Unidad de Control, La Memoria y los dispositivos de Entrada y Salida (E/S), las cuales están conectadas por cables llamados BUSES. (Imagen 9)

(Imagen 9)

Unidad Aritmética Lógica ALU

La ALU, es el dispositivo diseñado para llevar a cabo las operaciones elementales como las operaciones aritméticas (suma, resta) , operaciones lógicas (Y,O,NO). Aquí se lleva acabo el trabajo computacional. (Imagen 10)

(Imagen 10)

Unidad de Control

Sigue las direcciones de las posiciones en memoria que contienen la instrucción que va a realizar en ese momento la computadora. Transfiere el resultado luego de haber pasado por la ALU. (Imagen 11)

(Imagen 11)

Memoria

Es una secuencia de celdas de almacenamiento enumeradas, donde cada una es una unidad de información. Las celdas contienen datos que se necesitan para llevar a cabo las instrucciones. El tamaño de la memoria varía mucho de computadora a computadora. (Imagen 12)

(Imagen 12)

Memoria RAM

La memoria principal o RAM (Random Access Memory, Memoria de Acceso Aleatorio) es donde el computador guarda los datos que está utilizando en el momento presente. El almacenamiento es considerado temporal por que los datos y programas permanecen en ella mientras que la computadora este encendida o no sea reiniciada.
Se le llama RAM por que es posible acceder a cualquier ubicación de ella aleatoria y rápidamente .

Físicamente, están constituidas por un conjunto de chips o módulos de chips normalmente conectados a la tarjeta madre. Los chips de memoria son rectángulos negros que suelen ir soldados en grupos a unas plaquitas con "pines" o contactos. (Imagen 13)

(Imagen 13)

Memoria ROM

ROM son las siglas de read-only memory, que significa "memoria de sólo lectura": una memoria de semiconductor destinada a ser leída y no destructible, es decir, que no se puede escribir sobre ella y que conserva intacta la información almacenada, incluso en el caso de que se interrumpa la corriente (memoria no volátil). La ROM suele almacenar la configuración del sistema o el programa de arranque de la computadora.

Las memorias de sólo lectura o ROM son utilizada como medio de almacenamiento de datos en las computadoras. Debido a que no se puede escribir fácilmente, su uso principal reside en la distribución de programas que están estrechamente ligados al soporte físico de la computadora, y que seguramente no necesitarán actualización. Por ejemplo, una tarjeta gráfica puede realizar algunas funciones básicas a través de los programas contenidos en la ROM. (Imagen 14)

(Imagen 14)




Hardware y Software


Software


El software es un conjunto de programas elaborados por el hombre, que controlan la actuación del computador, haciendo que éste siga en sus acciones una serie de esquemas lógicos predeterminados. (imagen 15)


(imagen 15)

Software de Aplicación es aquel que hace que el computador coopere con el
usuario en la realización de tareas típicamente humanas, tales como gestionar
una contabilidad escribir un texto. (Imagen 16)
  • Procesadores de texto. (Bloc de Notas)
  • Editores. (PhotoShop para el Diseño Gráfico)
  • Hojas de Cálculo. (MS Excel)
  • Sistemas gestores de bases de datos. (MySQL)
  • Programas de comunicaciones. (MSN Messenger)
  • Paquetes integrados. (Ofimática: Word, Excel, PowerPoint…)
  • Programas de diseño asistido por computador. (AutoCAD)

(imagen 16)

Software de sistema Es el software básico o sistema operativo. Es un conjunto de programas cuyo objeto es facilitar el uso del computador (aísla de
la complejidad de cada dispositivo, y presenta al exterior un modelo común de
sistema de manejo para todos los dispositivos) y conseguir que se use eficientemente (ejemplo: realizar operaciones mientras se ejecuta un
programa). Administra y asigna los recursos del sistema (hardware).

La diferencia entre los programas de aplicación y los de sistema estriba en que los de sistema ayuda al usuario para relacionarse con el computador y hacer un uso más cómo del mismo, mientras los de aplicación son programas que cooperan con el usuario para la realización de las actividades mencionadas.




Hardware

Se denomina hardware o soporte físico al conjunto de elementos materiales que componen un ordenador.
Hardware también son los componentes físicos de una computadora tales como el disco duro, CD-Rom, disquetera (floppy), etc.. En dicho conjunto se incluyen los dispositivos electrónicos y electromecánicos, circuitos, cables, tarjetas, armarios o cajas, periféricos de todo tipo y otros elementos físicos.

Periféricos de Entrada y Salida

Teclado: El teclado es un dispositivo eficaz para introducir datos no gráficos asociados con un despliegue de gráficas. Los teclados también pueden ofrecerse con características que facilitan la entrada de coordenadas de la pantalla, selecciones de menús o funciones de gráficas.


Ratón ó Mouse: Es un dispositivo electrónico que nos permite dar instrucciones a nuestra computadora a través de un cursor que aparece en la pantalla y haciendo clic para que se lleve a cabo una acción determinada; a medida que el Mouse rueda sobre el escritorio, el cursor (Puntero) en la pantalla hace lo mismo.

Micrófono: Los micrófonos son encargados de transformar energía acústica en energía eléctrica, permitiendo, por lo tanto el registro, almacenamiento, transmisión y procesamiento electrónico de las señales de audio. Son dispositivos duales de los altoparlantes, constituyendo ambos transductores los elementos mas significativos en cuanto a las características sonoras que sobre imponen a las señales de audio.



Escáner: Es una unidad de ingreso de información. Permite la introducción de imágenes gráficas al computador mediante un sistema de matrices de puntos, como resultado de un barrido óptico del documento. La información se almacena en archivos en forma de mapas de bits o en otros formatos más eficientes como Gif.


Cámara Digital: se conecta al ordenador y le transmite las imágenes que capta, pudiendo ser modificada y retocada, o volverla a tomar en caso de que este mal. 


Lector de Código de Barras: Dispositivo que mediante un haz de láser lee dibujos formados por barras y espacios paralelos, que codifica información mediante anchuras relativas de estos elementos. Los códigos de barras representan datos en una forma legible por el ordenador, y son uno de los medios más eficientes para la captación automática de datos. 


Palancas de Mando (Joystick)

Dispositivo señalador muy conocido, utilizado mayoritariamente para juegos de ordenador o computadora, pero que también se emplea para otras tareas. Un Joystick o palanca de juegos tiene normalmente una base de plástico redonda o rectangular, a la que está acoplada una palanca vertical.


Periféricos de Salida

Pantalla o Monitor: Es en donde se ve la información suministrada por el 
ordenador. En el caso más habitual se trata de un aparato basado en un tubo 
de rayos catódicos (CRT) como el de los televisores, mientras que en los 
portátiles es una pantalla plana de cristal líquido (LCD)


Impresora: es el periférico que el ordenador utiliza para presentar información impresa en papel.

Las primeras impresoras nacieron muchos años antes que el PC e incluso antes que los monitores,
siendo el método más usual para presentar los resultados de los cálculos en aquellos primitivos ordenadores.


Altavoces: Dispositivos por los cuales se emiten sonidos procedentes de la tarjeta de sonido. Actualmente existen bastantes ejemplares que cubren la oferta más común que existe en el mercado. Se trata de modelos que van desde lo más sencillo (una pareja de altavoces estéreo), hasta el más complicado sistema de Dolby Digital, con nada menos que seis altavoces, pasando por productos intermedios de 4 o 5 altavoces.


Multimedia: Combinación de Hardware y Software que puede reproducir salidas que emplean diversos medios como texto, gráficos, animación, video, música, voz y efectos de sonido.


Plotters (Trazador de Gráficos): Es una unidad de salida de información que permite obtener documentos en forma de dibujo.


MICROPROCESADORES

¿Qué es un Microprocesador ?

El Microprocesador es un chip o un circuito electrónico que controla y realiza las funciones y operaciones con los datos.
En realidad el microprocesador representa la Unidad Central de proceso o procesador.


Principales fabricantes de  Microprocesador
  • AMD
  • APPLE
  • CYRIX
  • INTEL
  • MOTOROLA
  • TEXAS
  • INSTRUMENTS
Principales fabricantes de  Microprocesador


Generación 1
• AMD 8088
• INTEL 8088
• INTEL 8086
• INTEL 80286
• INTEL 80386
• INTEL 80486
• INTEL 80586


Generación 2
• PENTIUM
• PENTIUM MMX
• PENTIUM II
 CON VELOCIDADES DE  233 A 450 MHZ.

Generación 3
• PENTIUM III
• CELERON
 VELOCIDADES DE 400 A 500 MHZ.

Generación 4
• PENTIUM IV
• DUROM
CON VELOCIDADES DE 1.3 A 3 GHZ.

Generación 5
El fabricante de chips informáticos Intel anunció -tras su presentación hace unos meses- el lanzamiento de una nueva generación de microprocesadores más pequeños, eficientes y, según la compañía, más respetuosos con el medio ambiente.





Los 16 nuevos chips tienen una dimensión de 45 nanometros, frente a los 65nanometros de la actualidad. Un nanometro equivale a la milmillonésima parte de un metro y otras firmas del sector, como AMD, también proyectan producir este tipo de microprocesadores.



 Además, los nuevos chips tienen cada uno 820 millones de transistores, 240 millones más que los chips fabricados con la tecnología actual usada por Intel, que empezó produciendo microprocesadores en la década de 1970 con sólo 2.300 transistores cada uno. Estos transistores son tan diminutos que 30 millones de ellos cabrían en la punta de una aguja.

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