Introducción a la Computación

UPSLP INTRODUCCIÓN A LA COMPUTACIÓN

Marcia 2013 2/1/2013

INTRODUCCIÓN En este libro se ha hecho una recopilación de los temas primordiales a tratar en la primer parte del curso de Introducción a la Computación.

Como objetivo, se pretende que sea una herramienta de apoyo para los alumnos a la hora de estudiar y repasar para sus exámenes o por el simple deseo de saber.

Se incluyen temas que cuentan la historia de la computación, desde sus inicios hasta la actualidad, así como la estructura básica de un ordenador, los diferentes tipos de ordenadores y como se clasifican estos, entre otras cosas.

INDICE

HISTORIA DE LA COMPUTACIÓN Historia de las computadoras Generaciones de las computadoras Clasificación por su tamaño, función y uso Definición de computadora ARQUITECTURA BÁSICA DE UNA COMPUTADORA Definición de hardware y de software Computadoras analógicas, digitales e híbridas El microprocesador

HISTORIA DE LA COMPUTACIÓN

HISTORIA DE LAS COMPUTADORAS Las computadoras aparecen a finales de la década de 1950.

La computadora resulta ser un medio mecánico (electrónico, de hecho) para representar descripciones libre de ambigüedad y obtener un resultado útil.

Más aún, podría decirse que la computadora aparece cuando los niveles tecnológicos (electrónico fundamentalmente) alcanzan el grado de avance y refinamiento que ya tenían las ideas y conceptos matemáticos, lo cual sucede a mediados del siglo XX. Uno de los problemas que siempre nos ha cautivado es el relacionado con la actividad de contar y con el concepto de número. De ahí que las primeras herramientas que se inventaron en esté ingenio mecánico capaz de liberarnos de la pesada tarea de calcular a mano.

El ábaco, es la primera calculadora mecánica, aunque no se puede llamar computadora porque carece de un elemento fundamental, el programa, que no se logrará hasta mucho tiempo después.

La máquina de calcular de Blaise Pascal (1623-1662). Se trata de engranes en una caja, que proporcionan resultados de operaciones de suma y resta en forma directa – mostrando un número a través de una ventanitaLa máquina analítica de Charles Babbage, nació alrededor de 1830, esta podría considerarse la primera computadora. Este diseño, nunca llevado por completo a la práctica, contenía todos los elementos que configuran una computadora moderna y la diferencian de una calculadora.

La máquina analítica estaba dividida funcionalmente en dos grandes partes: una que ordenaba y otra que ejecutaba las órdenes. La que ejecutaba las órdenes era una versión muy ampliada de la máquina de Pascal, mientras que la otra era la parte clave. La innovación consistía en que el usuario podía, cambiando las especificaciones de control, lograr que la misma máquina ejecutara operaciones complejas, diferentes de las hechas antes.

Esta verdadera antecesora de las computadoras contaba también con una sección en donde recibían los datos para trabajar. La máquina seguía instrucciones dadas por la unidad de control, las cuales indicaban qué hacer con los datos de entrada, para obtener luego resultados deseados. La aplicación fundamental para la que se elaboró esta máquina era, elaborar tablas de funciones matemáticas usuales (logaritmos, tabulaciones trigonométricas, etc.) que requerían mucho esfuerzo manual.

Esta leía los datos por medio de tarjetas perforadas.

No obstante esta nunca pudo entrar en circulación porque cada que se quería calcular una función diferente se debían cambiar las especificaciones.

Es válido referirse a esta máquina como la primera computadora digital, porque el término digital no presupone el concepto “electrónico”, como ahora se explicará.

Los procesos naturales comparten la característica del tipo continuo; es decir, la escala de manifestaciones de un fenómeno cualquiera no tiene singularidades ni

puntos muertos, sino que se extiende de manera continua desde la parte inferior a la superior. La altura de la columna de mercurio de un termómetro clínico puede variar entre las marcas, 30 y 45 grados, y en todo momento puede estar en cualquier punto de la escala. Este se conoce como un fenómeno analógico.

No ocurre lo mismo, sin embargo, con otro tipo de fenómenos. Si averigua la cantidad de ventanas que hay en un edificio, por ejemplo puede llegar a la conclusión que son 140, pero no 140 ½. Estos fenómenos reciben el nombre de digitales, tal vez porque se pueden contar con los dedos de la mano. En estos fenómenos se habla de estados (posiciones o manifestaciones discretas) y de transición entre ellos, y puede ser representado mediante un modelo matemático conocido como autómata finito.

Resumiendo, un fenómeno se llama analógico o continuo cuando entre dos manifestaciones cualesquiera del siempre puede haber una tercera. En contraposición, un fenómeno se conoce como digital o discontinuo cuando entre dos de sus manifestaciones no existe nada, sino solo una transición entre ambos estados.

Así, puede hablarse de computadoras analógicas y computadoras digitales: son computadoras digitales aquellas que manejan información de manera discreta (en bits – dígitos binarios-) y son analógicas las que trabajan por medio de funciones continuas – generalmente representación de señales eléctricas-.

Cien años después de Babbage, en 1947 se diseñó la primera computadora electrónica digital, que tenía gran parecido funcional con la maquina analítica de Babbage, aunque antes hubo algunos esfuerzos.

O En 1932 Vannevar Bush construyo en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) una calculadora electromecánica conocida como el analizador diferencial, pero era de propósito específico y no tenía capacidad de programación.

O Igualmente en 1944 se construyó en la Universidad de Harvard la computadora MARK I, diseñada por un equipo encabezado por Howard H. Ariquen. No obstante no era de propósito general y su funcionamiento estaba basado en relevadores.

Un equipo dirigido por los Doctores John Pachuli y John Ecker de la Universidad de Pennsylvania, termino en 1947 la ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer) que puede ser considerada como la primera computadora digital, electrónica de la historia.

Esta máquina era enorme media 10 x 16 metros, ocupaba el sótano de una Universidad, pesaba 30 tonelada, tenía 17,468 tubos de vació y 60000 relevadores, consumía 140 KW y requería un sistema de aire acondicionado industrial. Pero era capaz de efectuar alrededor de 5000 sumas o 2800 multiplicaciones en un segundo, calculo el valor de la constate pi. Como entre otras cosas iba a reemplazar a un grupo de matemáticas que hacia cómputos numéricos para una oficina especializada, recibió el nombre de “computadora”.

El proyecto concluyo 2 años después cuando se integró al equipo John Von Neuman (1903-1957), quien es considerado el padre de las computadoras.

El nuevo equipo diseño la EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer), tenía cerca de 40,000 bulbos y usaban un tipo de memoria basado en tubos de mercurio donde circulaban señales eléctricas sujetas a retardos.

La nueva idea fundamental resulta muy sencilla, pero de vital importancia: permitir que en la memoria coexistan datos con instrucciones, para que entonces la computadora pueda ser programada de manera “suave” y no por medio de alambres que eléctricamente interconectaban varias secciones de control, como la ENIAC. Esta idea, que incluso obliga a una completa revisión de la arquitectura de las computadoras, recibe desde entonces el nombre del modelo de Von Neuman.

Alrededor de este concepto gira toda la evolución posterior de la industria y la ciencia de la computación.

Comparación entre la ENIAC y un procesador ya obsoleto ENIAC Intel 8080 Año 1947 1974 Componentes Casi 18,000 bulbos Un circuito integrado con electrónicos más de 6000 transistores Tamaño 160 m.

Menos de 1cm² Requerimientos de 140 Kilowatts Pocos mili watts Potencia Frecuencia de Reloj 100 KHz 2 MHz Costo Varios millones de 150 dlls

GENERACION DE LAS COMPUTADORAS Primera Generación (1951-1958) En esta generación había un gran desconocimiento de las capacidades de las computadoras, puesto que se realizó un estudio en esta época que determinó que con veinte computadoras se saturaría el mercado de los Estados Unidos en el campo de procesamiento de datos. Esta generación abarco la década de los cincuenta. Y se conoce como la primera generación. Estas máquinas tenían las siguientes características: • Usaban tubos al vacío para procesar información.

• Usaban tarjetas perforadas para entrar los datos y los programas.

• Usaban cilindros magnéticos para almacenar información e instrucciones internas.

• Eran sumamente grandes, utilizaban gran cantidad de electricidad, generaban gran cantidad de calor y eran sumamente lentas.

• Se comenzó a utilizar el sistema binario para representar los datos. En esta generación las máquinas son grandes y costosas (de un costo aproximado de 10,000 dólares). La computadora más exitosa de la primera generación fue la IBM 650, de la cual se produjeron varios cientos.

Esta computadora que usaba un esquema de memoria secundaria llamado tambor magnético, que es el antecesor de los discos actuales.

Segunda Generación (1958-1964) En esta generación las computadoras se reducen de tamaño y son de menor costo. Aparecen muchas compañías y las computadoras eran bastante avanzadas para su época como la serie 5000 de Burroughs y la ATLAS de la Universidad de Manchester. Algunas computadoras se programaban con cintas perforadas y otras por medio de cableado en un tablero. Características de esta generación: • Usaban transistores para procesar información.

• Los transistores eran más rápidos, pequeños y más confiables que los tubos al vacío.

• 200 transistores podían acomodarse en la misma cantidad de espacio que un tubo al vacío.

• Usaban pequeños anillos magnéticos para almacenar información e instrucciones. Cantidad de calor y eran sumamente lentas.

• Se mejoraron los programas de computadoras que fueron desarrollados durante la primera generación.

• Se desarrollaron nuevos lenguajes de programación como COBOL y FORTRAN, los cuales eran comercialmente accesibles.

• Se usaban en aplicaciones de sistemas de reservaciones de líneas aéreas, control del tráfico aéreo y simulaciones de propósito general.

• La marina de los Estados Unidos desarrolla el primer simulador de vuelo, "Whirlwind I".

• Surgieron las minicomputadoras y los terminales a distancia.

• Se comenzó a disminuir el tamaño de las computadoras.

Tercera Generación (1964-1971) La tercera generación de computadoras emergió con el desarrollo de circuitos integrados (pastillas de silicio) en las que se colocan miles de componentes electrónicos en una integración en miniatura. Las computadoras nuevamente se hicieron más pequeñas, más rápidas, desprendían menos calor y eran energéticamente más eficientes. El ordenador IBM-360 dominó las ventas de la tercera generación de ordenadores desde su presentación en 1965. El PDP-8 de la Digital Equipment Corporation fue el primer miniordenador. Características de esta generación: • Se desarrollaron circuitos integrados para procesar información.

• Se desarrollaron los "chips" para almacenar y procesar la información. Un "chip" es una pieza de silicio que contiene los componentes electrónicos en miniatura llamados semiconductores.

• Los circuitos integrados recuerdan los datos, ya que almacenan la información como cargas eléctricas.

• Surge la multiprogramación. • Las computadoras pueden llevar a cabo ambas tareas de procesamiento o análisis matemáticos.

• Emerge la industria del "software".

• Se desarrollan las minicomputadoras IBM 360 y DEC PDP-1.

• Otra vez las computadoras se tornan más pequeñas, más ligeras y más eficientes.

• Consumían menos electricidad, por lo tanto, generaban menos calor.

Cuarta Generación (1971-1988) Aparecen los microprocesadores que es un gran adelanto de la microelectrónica, son circuitos integrados de alta densidad y con una velocidad impresionante. Las microcomputadoras con base en estos circuitos son extremadamente pequeñas y baratas, por lo que su uso se extiende al mercado industrial. Aquí nacen las computadoras personales que han adquirido proporciones enormes y que han influido en la sociedad en general sobre la llamada "revolución informática”.

Características de esta generación: • Se desarrolló el microprocesador.

• Se colocan más circuitos dentro de un "chip".

• "LSI - Large Scale Integration circuit".

• "VLSI - Very Large Scale Integration circuit".

• Cada "chip" puede hacer diferentes tareas.

• Un "chip" sencillo actualmente contiene la unidad de control y la unidad de aritmética/lógica.

El tercer componente, la memoria primaria, es operado por otros "chips".

• Se reemplaza la memoria de anillos magnéticos por la memoria de "chips" de silicio.

• Se desarrollan las microcomputadoras, o sea, computadoras personales o PC. • Se desarrollan las supercomputadoras.

Quinta Generación (1983 al presente) En vista de la acelerada marcha de la microelectrónica, la sociedad industrial se ha dado a la tarea de poner también a esa altura el desarrollo del software y los sistemas con que se manejan las computadoras. Surge la competencia internacional por el dominio del mercado de la computación, en la que se perfilan dos líderes que, sin embargo, no han podido alcanzar el nivel que se desea: la capacidad de comunicarse con la computadora en un lenguaje más cotidiano y no a través de códigos o lenguajes de control especializados. Japón lanzó en 1983 el llamado "programa de la quinta generación de computadoras", con los objetivos explícitos de producir máquinas con innovaciones reales en los criterios mencionados. Y en los Estados Unidos ya está en actividad un programa en desarrollo que persigue objetivos semejantes, que pueden resumirse de la siguiente manera: • Se desarrollan las microcomputadoras, o sea, computadoras personales o PC. • Se desarrollan las supercomputadoras. Inteligencia artificial: La inteligencia artificial es el campo de estudio que trata de aplicar los procesos del pensamiento humano usados en la solución de problemas a la computadora. Robótica: La robótica es el arte y ciencia de la creación y empleo de robots. Un robot es un sistema de computación híbrido independiente que realiza actividades físicas y de cálculo. Están siendo diseñados con inteligencia artificial, para que puedan responder de manera más efectiva a situaciones no estructuradas. Sistemas expertos: Un sistema experto es una aplicación de inteligencia artificial que usa una base de conocimiento de la experiencia humana para ayudar a la resolución de problemas. Redes de comunicaciones: Los canales de comunicaciones que interconectan terminales y computadoras se conocen como redes de comunicaciones; todo el "hardware" que soporta las interconexiones y todo el "software" que administra la transmisión.

CLASIFICACIÓN DE LAS COMPUTADORAS POR SU TAMAÑO, FUNCIÓN Y USO Una clasificación general de las computadoras se hace atendiendo a la potencia, capacidad o tamaño de la misma. Esta clasificación es muy difusa y se efectúa tomando en cuenta parámetros tales como la longitud de palabra, su velocidad de funcionamiento, la capacidad de la memoria principal y el número de terminales (usuarios) interactivos conectables. Las computadoras las encontramos disponibles en diversas formas, tamaños y pesos, y conforme a esto son utilizadas para realizar diferentes clases de aplicaciones. Una computadora que se utiliza en un hogar se diferencia de tamaño y forma de la computadora que es utilizada en un hospital, las computadoras son utilizadas desde las plantas nucleares como controladores de labores de alto riesgo hasta la simple tarea de calentar la comida con el microondas.

Las computadoras tienen muchas diferencias tanto interna como externamente, es decir vienen en muchos tamaños y con capacidades variables, razón por la que es necesario tener una clasificación que ayude a identificar qué tipo de computadora es más apta para un determinado tipo de trabajo.

Los términos que describen los diferentes tipos de computadoras se acuñaron desde hace algún tiempo, aunque las capacidades de cada tipo han cambiado con rapidez. Éstos son los términos: Supercomputadora, Macrocomputadora (Mainframe), Minicomputadora y Microcomputadora Supercomputadora: Es una computadora diseñada para trabajar en tiempo real, de gran capacidad, tremendamente rápida y de costo elevado, es utilizada en cálculos complejos o tareas muy especiales. Generalmente posee un gran número de procesadores que trabajan en paralelo, con lo que consiguen realizar billones de operaciones por segundo.

Es una máquina capaz de distribuir el procesamiento de instrucciones al trabajar en paralelo y que puede utilizar instrucciones vectoriales. Estas máquinas están construidas para procesar enormes cantidades de información en forma muy rápida, debido a su gran generación de calor se instalan en ambientes controlados.

Las supercomputadoras pueden costar desde 10 millones hasta 30 millones de dólares, y consumen energía eléctrica suficiente para alimentar 100 hogares. Solo países como EEUU, Japón y China han presentado supercomputadoras de más

de 10 Teraflops, además estos tres países están en la carrera por el petaflops. Un ejemplo de estas computadoras es la Cray Y-MP de Cray Research INC. Las supercomputadoras se usan para:  Búsqueda y estudio de la energía y armas nucleares.  Búsqueda de yacimientos petrolíferos con grandes bases de datos sísmicos.  El estudio y predicción de tornados.  El estudio y predicción del clima de cualquier parte del mundo.  La elaboración de maquetas y proyectos de la creación de aviones, simuladores de vuelo Macrocomputadora: La computadora de mayor tamaño en uso común es la macrocomputadora, diseñada para ser usada por grandes empresas u organizaciones. Son sistemas que ofrecen mayor velocidad en el procesamiento y mayor capacidad de almacenaje que una minicomputadora típica.

La macrocomputadora es un sistema de aplicación general cuya característica principal es el hecho de que el CPU es el centro de casi todas las actividades de procesamiento secundario. Por lo general cuenta con varias unidades de disco para procesar y almacenar grandes cantidades de información. El CPU actúa como árbitro de todas las solicitudes y controla el acceso a todos los archivos, lo mismo hace con las operaciones de Entrada / Salida cuando se preparan salidas impresas o efímeras. El usuario se dirige a la computadora central de la organización cuando requiere apoyo de procesamiento.

Las macrocomputadoras o también llamados mainframes están diseñadas para manejar grandes cantidades de entrada, salida y almacenamiento. De alguna forma los mainframes son más poderosos que las supercomputadoras porque soportan más programas simultáneamente. Pero las supercomputadoras pueden ejecutar un sólo programa más rápido que un mainframe.

Una de las características principales es la de soportar un gran número de terminales o estaciones de trabajo. Además pueden intervenir en proceso distribuidos en los que se conectan dos o más computadoras en paralelo, de tal forma que se reparte en trabajo a realizar.

Las computadoras mainframe de hoy generalmente cuestan desde $120,000 hasta varios millones de dólares. Era usual que las computadoras mainframe ocuparan cuartos completos o incluso pisos enteros de edificios. Generalmente eran colocadas dentro de oficinas con vidrios sellados y aire acondicionado especial para mantenerlas a una temperatura baja, y sobre pisos falsos para ocultar todos los cables necesarios para las conexiones de la máquina. Este tipo de instalación ya no es muy utilizada. Hoy en día, una computadora mainframe común se ve como una hilera sencilla de grandes archiveros, aunque puede seguir requiriendo de un ambiente controlado. Un buen ejemplo de este tipo de computadoras es la IBM 3090 de la internacional bussines machines, capaz de soportar aproximadamente 50000 terminales conectados.

Sus principales características:  Son grandes, rápidas y bastante costosas.  Permiten que cientos de terminales puedan compartir grandes bases centrales de datos.  Terminal – computadora que no tiene su propio CPU o almacenamiento, es sólo un dispositivo de entrada/salida que se conecta a otra computadora localizada en otra parte.  Las utilizan las empresas privadas u oficinas de gobierno para tener centralizado el almacenamiento, procesamiento y la administración de grandes cantidades de información.

Minicomputadoras: Al inicio de la década de 1960 hicieron su aparición las minicomputadoras, fabricadas inicialmente por Digital Equipment Corporation (DEC). Las minicomputadoras son computadoras de tamaño pequeño o mediano de propósitos generales. Estas se encuentran en un punto medio entre las macrocomputadoras y las microcomputadoras. Al igual que las mainframe, las minicomputadoras pueden realizar varios trabajos al mismo tiempo. Estas pueden dar servicios a un número limitado de usuarios mediante el uso de peri ferales. Su capacidad de almacenamiento y rapidez no es tan amplia como la de una macrocomputadora y su costo no es tan elevado. Son utilizadas en los diferentes departamentos de grandes compañías, universidades, trabajos de investigación o empresas medianas.

Las Minicomputadoras pueden manejar una cantidad mucho mayor de entradas y salidas que una computadora personal. Aunque algunas minicomputadoras están diseñadas para un solo usuario, muchas pueden manejar docenas o inclusive cientos de terminales. Dos ejemplos muy típicos de este tipo de computadoras son las VAX de digital equipment corporation (DEC) y la AS/400 de IBM. Actualmente se usan para almacenar grandes bases de datos, automatización industrial y aplicaciones multiusuario. En cuanto a su forma de operar se asemeja más a una macrocomputadora ya que fueron diseñadas para: Entornos de múltiples usuarios, apoyando múltiples actividades de proceso al mismo tiempo.  Ofrecer ciertos servicios más específicos  Soportar un número limitado de dispositivos  Pequeñas y de bajo costo  Para múltiples aplicaciones  Son algo mayores que las microcomputadoras.  Cuestan miles  Conservan algunas características de “mainframe”.

Microcomputadoras: Un tipo de computadora que en la década pasada y en la presente ha tenido una gran importancia, por ser uno de los motores principales del desarrollo y difusión de la informática, es la denominada microcomputadora. Se trata de una maquina cuyo funcionamiento interno se basa en el uso del microprocesador, y con el que se consigue una serie de prestaciones, que en potencia, manejabilidad, portabilidad, precio, etc., cubren la gama más baja de necesidades en el mundo de la informática.

Se caracterizan por su configuración básica irregular, que puede estar compuesta por un monitor o una televisión, un drive, una unidad de cassette, etc. Su capacidad de memoria es mínima de 8 a 16 Kbyte por lo cual trabaja pequeños volúmenes de información. Hoy se puede decir que el mundo de la microinformática o el de las Microcomputadoras es el más importante y también el más popular, actualmente se encuentran en gran escala en las oficinas, escuelas y hogares.

El origen de las microcomputadoras tuvo lugar en los Estados Unidos a partir de la comercialización de los primeros microprocesadores (INTEL 8008, 8080) En la década de los 80s comenzó la verdadera explosión masiva, de las computadoras personales (PC) de IBM. Esta máquina basada en el microprocesador INTEL 8088 tenía características interesantes que hacían más amplio su campo de operaciones, sobre todo porque su nuevo sistema operativo estandarizado ( MS-DOS, Microsoft Disk Operating System ) y una capacidad mejorada de graficación, la hacían más atractiva y fácil de usar. La PC ha pasado por varias transformaciones y mejoras y se conocen como XT (Tecnología Extendida), AT (Tecnología Avanzada) y PS/2.

La microcomputadora es un dispositivo de computación de sobremesa o portátil, que utiliza un microprocesador como su unidad central de procesamiento o CPU. Las microcomputadoras son las computadoras más accesibles para cualquier tipo de usuario, son máquinas personales de escritorio. Pequeñas solo en tamaño físico y accesibles económicamente, este tipo de computadoras son tan dinámicas, que lo mismo las puede utilizar un experto en el trabajo como un niño en casa, por esta razón las microcomputadoras son las más conocidas, y ofrecen un sin número de aplicaciones.

Son microcomputadoras de longitud de palabra de 16 o 32 bits, su memoria principal solía tener una capacidad de 640 Kilobytes (KB) a 2 Megabytes (MB), actualmente tienen de 16MB hasta 2 GB o más. Normalmente se utilizan en la forma monousuario, con uno o dos diskdrives de 1.2 o 1.44 MB, y pueden incluir un disco duro (HD) tipo IDE desde 1.2 Gigabytes (GB) hasta 120, o superior. La frecuencia de reloj suele variar desde 100 MHz hasta 2.4 GHz, en los modelos actuales, ya que pueden existir versiones anteriores que oscilan de 60 hasta 1 GHz. Una de las características fundamentales de estos sistemas es que son monousuario, esto es un solo usuario a la vez, pero con los avances tecnológicos desde hace ya bastante tiempo este tipo de máquinas pueden ser utilizadas en ambientes multiusuario incluso como servidores de una red de computadoras. Existe una gran cantidad de programas disponibles para ellos y

una gran compatibilidad entre unos y otros. Sin embargo, algunas computadoras personales son diseñadas para enlazarlas entre ellas para formar una red.

Dentro de las microcomputadoras se puede distinguir dos grupos importantes: Computadora personal (personal Computer-PC) Estación de trabajo (Workstation) La computadora personal: Es la microcomputadora fácil de usar y con grandes prestaciones. Generalmente posee un solo puesto de trabajo, aunque puede tener varios. Actualmente la mayor gama de equipo hardware y de aplicaciones software que existen en el mercado pertenecen al grupo de computadoras personales. Dentro del grupo de computadoras personales, existen una clasificación según el tamaño, prestaciones, precio, etc.

Los tipos de vertientes o computadoras personales diferentes del modelo clásico son las siguientes: Portátil: Se trata de una computadora de características físicas que permiten fácilmente un transporte de un sitio a otro sin perder algunas cualidades de una computadora general clásica.

LAPTOP: Consisten en una computadora personal portátil de tamaño pequeño, gran potencia y muy manejable en todos los sentidos. Las características principales su peso que oscila entre 1 y 2 kg.

NOTEBOOK: Es una computadora personal similar a la laptop, pero aún más pequeña, de menor peso y más especializada, es decir, está preparada para realizar funciones de computadora personal, servir de ayuda a estudiantes sirviéndoles una capacidad de cálculo rápido importante, ofrecer a comerciales funciones de agenda muy evolucionadas, etc.

POCKET-PC O PALMTOP: Es una pequeña computadora personal de mano que viene a ser la última versión de calculadora científica programable.

PDA (Asistente Digital Personal): Con muchas menos prestaciones que las computadoras personales anteriores.

UNA ESTACION DE TRABAJO: Es una microcomputadora de gran potencia que se utiliza para trabajo de ingeniería o similares y permite la conexión a través de una red con una computadora de mayor potencia. Generalmente este equipo

contiene un monitor de alta resolución gráfica, por lo menos 16 MB de memoria principal, soporte de red, y una interface gráfica para el usuario. Los nuevos sistemas están basados en procesadores Intel Pentium III e Intel Pentium III Xeon y certificados para los sistemas operativos Microsoft® Windows NT® 4.0 y Red Hat®.

Estas características son esenciales para aquellos profesionales que trabajan sobre Windows NT y están disponibles también, y por primera vez, para usuarios Linux.

Son usadas para:  Estaciones de red. Son dispositivos de cómputo diseñados para operar como estaciones de usuario, por lo general configurados sin disco duro y con capacidades de procesamiento independientes del servidor. Para programas y almacenamiento de datos, dependen por lo general de un servidor y de estar conectadas a una red.  Aplicaciones de ingeniería CAD (Diseño asistido por computadora) CAM (manufactura asistida por computadora) Publicidad Creación de Software en redes)

DEFINICION DE COMPUTADORA Es un sistema electrónico rápido y exacto que manipula símbolos o datos que están diseñados para aceptar datos de entrada, procesarlos y producir salidas (resultados) bajo la dirección de un programa de instrucciones almacenado en su memoria.

Los usuarios de las computadoras consideran el término sistema como un conjunto de partes que están integradas con el propósito de lograr un objetivo. Las siguientes tres características son fundamentales: CONJUNTO DE PARTES: Un sistema tiene más de un elemento.

PARTES INTEGRADAS: Debe existir una relación lógica entre las partes de un sistema.

EL PROPOSITO DE LOGRAR ALGUN OBJETIVO COMUN: El sistema se diseña para alcanzar uno o más objetivos. Todos los elementos del sistema deben estar ligados y controlados de manera que se logre el objetivo del sistema.

Dado que una computadora es un grupo de partes integradas que tienen el objetivo común de llevar acabo las operaciones que indica el programa que se está ejecutando, entra dentro de la definición de sistema.

Es una máquina que no pretende ser origen de nada, puede hacer cualquier cosa que se le indique que haga. Su trabajo consiste en hacer más fácil el trabajo cotidiano de aquello que ya dominamos. Por lo cual es una de las herramientas más poderosas que el ser humano ha construido hasta nuestros días.

Las computadoras son máquinas de aplicación general, que realizan funciones específicas. Presentando 3 características importantes: ALTA VELOCIDAD EN REALIZACION DE OPERACIONES. ALTO GRADO DE PRECISION. ALMACENAMIENTO MASIVO DE INFORMACION. Estas características han contribuido a que el ser humano utilice la computadora en el desarrollo de muchas actividades

ARQUITECTURA BÁSICA DE UNA COMPUTADORA

DEFINICIÓN DE HARDWARE Y DE SOFTWARE El software y el hardware son las partes de los ordenados. Ambas son totalmente imprescindibles para el buen funcionamiento del mismo. El software es la parte no física del mismo, siendo el hardware la parte física.

El software El software es la parte no tangible de los ordenadores, también denominada el celebro de los mismos. Está compuesto por una serie de aplicaciones informáticas gracias a las cuales se realizan diferentes tareas.

Una de las aplicaciones más básicas e importantes es el sistema operativo. Éste realiza los procesos básicos del sistema informático.

Algunos de los sistemas operativos más utilizados son Windows, Linux, Dos y Mac. No obstante, el software tendrá que completarse con diferentes aplicaciones informáticas dependiendo de las labores que se quieran realizar con el ordenador.

Por ejemplo: para crear textos en el software habrá un procesador de textos o si lo que se necesita son realizar tareas contables, el software requerirá de una aplicación que realice los dichos trabajos.

Muchas veces, existes paquetes informáticos que contienen las aplicaciones informáticas necesarias para realizar distintas tareas. También existe la posibilidad de poder crear aplicaciones informáticas adaptadas a las necesidades de los distintos usuarios.

El hardware El hardware es la parte tangible del ordenador.

Los dispositivos físicos son igual de importantes que los que no son físicos.

Los dispositivos que componen el hardware se dividen en básicos y complementarios.

Los dispositivos básicos son aquellos que son imprescindibles para que la máquina funcione. Por ejemplo: la placa base, el monitor, el teclado y el ratón. Hay que tener en cuenta que, con las nuevas tecnologías, los monitores táctiles realizan las funciones que antes hacían el ratón y el teclado, siendo estos no necesarios. Los complementarios son aquellos cuyo uso no es imprescindible, tales como la impresora, el escáner o la Webcams.

Los dispositivos que permiten al ordenador extraer o introducir información se denominan periféricos.

Los periféricos de entrada son lo que permiten introducir información, por ejemplo, el teclado.

Los periféricos de salida son lo que dejan extraer información como, por ejemplo, una impresora.

El software y el hardware son igual de importantes para el funcionamiento de un ordenador.

Si se equipara el ordenador a un ser humano: el software es el celebro, siendo el hardware el cuerpo. Las partes básicas del software y del hardware son imprescindibles para que un aparato pueda funcionar.

En qué consiste una computadora

Básicamente una computadora consiste de dos partes: el hardware y el software.

El hardware es un término genérico utilizado para designar a todos los elementos físicos que lo componen, es decir, gabinete, monitor, motherboard, memoria RAM y demás.

En tanto, el software es todo aquello que le proporciona a la computadora las instrucciones necesarias para realizar una determinada función.

Entre ellos se destacan el sistema operativo, juegos, controladores de dispositivos, etc.

Qué es el hardware Así como la computadora se subdivide en dos partes, el hardware que la compone también, de este modo podemos encontrar el llamado hardware básico y hardware complementario.

El hardware básico agrupa a todos los componentes imprescindibles para el funcionamiento de la PC como motherboard, monitor, teclado y mouse, siendo la motherboard, la memoria RAM y la CPU los componentes más importantes del conjunto.

Por otro lado tenemos el hardware complementario, que es todo aquel componente no esencial para el funcionamiento de una PC como impresoras, cámaras, pendrive y demás.

También podremos encontrar una diferenciación adicional entre los componentes de la PC, y se encuentra dada por la función que estos cumplen dentro de la misma. En los siguientes párrafos podremos conocer la forma en que se dividen.

Dispositivos de Entrada: Dispositivos que permiten el ingreso de información a la PC. Chipset: Integrado en la motherboard, el chipset permite el tráfico de información entre el microprocesador y el resto de los componentes que conforman la PC.

CPU: Este dispositivo tiene la tarea de interpretar y ejecutar las instrucciones recibidas del sistema operativo, además de administrar las peticiones realizadas por los usuarios a través de los programas.

Memoria RAM: La Memoria RAM o Memoria de Acceso Aleatorio es donde la computadora almacena los programas, datos y resultados procesados por la CPU, lo que permite su rápida recuperación por parte del sistema, brindado así una mejor performance.

Unidades de almacenamiento: Son todos aquellos dispositivos destinados al almacenamiento de los datos del sistema o de usuario, es decir, el lugar físico en donde se ubica el sistema operativo, los programas y los documentos del usuario.

Estos pueden ser discos rígidos, unidades de CD, DVD o Blu Ray, pendrive o discos externos extraíbles.

Dispositivos de Salida: Son los dispositivos encargados de mostrarle al usuario resultado. Este grupo comprende monitores, impresoras y todo aquello que sirva al propósito de ofrecerle al usuario la posibilidad de ver el resultado de su trabajo.

Dispositivos mixtos: Estos son componentes que entregan y reciben información, y en este grupo podemos mencionar placas de red, módems y puertos de comunicaciones, entre otros.

Qué es el software El software de una computadora es todo aquel que le permite al usuario ordenarle a la misma que realice una tarea. También se deben subdividir en diversas categorías en base a las funciones que realizan en el sistema.

Conceptos de Software Software es una secuencia de instrucciones que son interpretadas y/o ejecutadas para la gestión, re direccionamiento o modificación de un dato/información o suceso.

Software también es un producto, el cual es desarrollado por la ingeniería de software, e incluye no sólo el programa para la computadora, sino que también manuales y documentación técnica.

Un software de computadora está compuesto por una secuencia de instrucciones, que es interpretada y ejecutada por un procesador o por una máquina virtual. En

un software funcional, esa secuencia sigue estándares específicos que resultan en un determinado comportamiento.

En nuestra computadora, todos los programas que usamos son software: El Windows, el Outlook, el Firefox, el Internet Explorer, los antivirus e inclusive los virus son software.

Un software puede ser ejecutado por cualquier dispositivo capaz de interpretar y ejecutar las instrucciones para lo cual es creado.

Cuando un software está representado como instrucciones que pueden ser ejecutadas directamente por un procesador decimos que está escrito en lenguaje de máquina. La ejecución de un software también puede ser realizada mediante un programa intérprete, responsable por entender y ejecutar cada una de sus instrucciones. Una categoría especial y notable de intérpretes son las máquinas virtuales, como la Máquina virtual Java (JVM).

El dispositivo más conocido que dispone de un procesador es la computadora. Existen otras máquinas programables, como los teléfonos celulares, máquinas de automatización industrial, etc.

Clasificación del software Software de Sistema: Este grupo comprende el sistema operativo, controladores de dispositivos, utilitarios de sistema y toda aquella herramienta que sirva para el control específico de las características de la computadora.

Software de Aplicación: Se le llama software de aplicación a todos aquellos programas utilizados por los usuarios para la concreción de una tarea, y en este grupo podemos encontrar software del tipo ofimático, de diseño gráfico, de contabilidad y de electrónica, por solo citar una pequeña fracción de todas las categorías de aplicaciones que podemos encontrar en el mercado

COMPUTADORAS ANALOGICAS, DIGITALES E HIBRIDAS ANALOGICAS: Las computadoras analógicas representan los números mediante una cantidad física, es decir, asignan valores numéricos por medio de la medición física de una propiedad real, como la longitud de un objeto, el ángulo entre dos líneas o la cantidad de voltaje que pasa a través de un punto en un circuito eléctrico.

Las computadoras analógicas obtienen todos sus datos a partir de alguna forma de medición.

Aun cuando es eficaz en algunas aplicaciones, este método de representar los datos es una limitación de las computadoras analógicas.

La precisión de los datos usados en una computadora analógica está íntimamente ligada a la precisión con que pueden medirse.

DIGITALES: Las computadoras digitales representan los datos o unidades separadas. La forma más simple de computadora digital es contar con los dedos.

Cada dedo representa una unidad del artículo que se está contando. A diferencia de la computadora analógica, limitada por la precisión de las mediciones que pueden realizarse, la computadora digital puede representar correctamente los datos con tantas posiciones y números que se requieran. Las sumadoras y las calculadoras de bolsillo son ejemplos comunes de dispositivos construidos según los principios de la Computadora Digital. Para obtener resultados, las computadoras analógicas miden, mientras que las computadoras digitales cuentan.

HIBRIDAS: Combinan las características más favorables de las computadoras digitales y analógicas tienen la velocidad de las analógicas y la precisión de las digitales.

Generalmente se usan en problemas especiales en los que los datos de entrada provienen de mediciones convertidas a dígitos y son procesados por una Computadora por ejemplo las Computadoras Híbridas controlan el radar de la defensa de Estados Unidos y de los vuelos comerciales.

EL MICROPROCESADOR Es un circuito electrónico que actúa como Unidad Central de Proceso (CPU) de una computadora. Llamados por muchos como el “cerebro”. Es un circuito microscópico constituido por millones de transistores integrados en una única pieza plana de poco espesor. El microprocesador (micro) se encarga de realizar todas las operaciones de cálculo y de controlar lo que pasa en la computadora recibiendo información y dando órdenes para que los demás elementos trabajen.

Historia del microprocesador Han pasado muchos años desde que Intel diseñara el primer microprocesador, siendo la compañía pionera en el campo de la fabricación de estos productos. Un tiempo en el que todo ha cambiado enormemente, y en el que desde aquel 4004 hasta los actuales microprocesadores de múltiples núcleos, se ha visto pasar varias generaciones de microprocesadores que han ayudado en el trabajo y la información diaria.

Algunas partes del micro ALU. ("Aritmetic - Logic Unit") que traducido es unidad aritmética y lógica. Esta se encarga de realizar todas aquellas operaciones necesarias como cálculos de operaciones (multiplicaciones, divisiones, sumas, etc.) y comparaciones entre valores (mayor que, menor que, igual que, etc.).

Registros. Zonas de memoria especiales para almacenar información temporalmente.

Unidad de Control (U.C). se encarga de organizar y manejar todos los procesos tales como interpretar contenidos de las posiciones de la memoria RAM y memoria ROM, control de puertos, acceso a unidades de disco, ejecución de las instrucciones del software, entre otras.

Bus interno. Transportan información digital dentro del chip.

Memoria caché. Memoria ultrarrápida que ayuda al micro en operaciones con datos que maneja constantemente.

Encapsulado. Es el recubrimiento del chip para darle consistencia e impedir su deterioro. Esta envoltura puede ser de cerámica o plástico.

Fabricación Los microprocesadores se fabrican empleando técnicas similares a las usadas para otros circuitos integrados, como chips de memoria. Generalmente, los microprocesadores tienen una estructura más compleja que otros chips, y su fabricación exige técnicas extremadamente precisas.

La fabricación económica de microprocesadores exige su producción masiva.

Sobre la superficie de una oblea de silicio se crean simultáneamente varios cientos de grupos de circuitos. El proceso de fabricación de microprocesadores

consiste en una sucesión de deposición y eliminación de capas finísimas de materiales conductores, aislantes y semiconductores, hasta que después de cientos de pasos se llega a un complejo "bocadillo" que contiene todos los circuitos interconectados del microprocesador. Para el circuito electrónico sólo se emplea la superficie externa de la oblea de silicio, una capa de unas 10micras de espesor (unos 0,01 mm, la décima parte del espesor de un cabello humano). Entre las etapas del proceso figuran la creación de sustrato, la oxidación, la litografía, el grabado, la implantación iónica y la deposición de capas.

La primera etapa en la producción de un microprocesador es la creación de un sustrato de silicio de enorme pureza, una "rodaja" de silicio en forma de una oblea redonda pulida hasta quedar lisa como un espejo. En la actualidad, las obleas más grandes empleadas en la industria tienen 200 mm de diámetro.

En la etapa de oxidación se coloca una capa eléctricamente no conductora, llamada dieléctrico. El tipo de dieléctrico más importante es el dióxido de silicio, que se "cultiva" exponiendo la oblea de silicio a una atmósfera de oxígeno en un horno a unos 1.000 ºC. El oxígeno se combina con el silicio para formar una delgada capa de óxido de unos 75 angstroms de espesor (un ángstrom es una diezmilmillonésima de metro). Casi todas las capas que se depositan sobre la oblea deben corresponder con la forma y disposición de los transistores y otros elementos electrónicos. Generalmente esto se logra mediante un proceso llamado fotolitografía, que equivale a convertir la oblea en un trozo de película fotográfica y proyectar sobre la misma una imagen del circuito deseado. Para ello se deposita sobre la superficie de la oblea una capa fotosensible cuyas propiedades cambian al ser expuesta a la luz. Los detalles del circuito pueden llegar a tener un número muy pequeño dentro de las micras.

Como la longitud de onda más corta de la luz visible es de unas 0,5 micras, es necesario emplear luz ultravioleta de baja longitud de onda para resolver los detalles más pequeños. Después de proyectar el circuito sobre la capa foto resistente y revelar la misma, la oblea se graba: esto es, se elimina la parte de la oblea no protegida por la imagen grabada del circuito mediante productos químicos (un proceso conocido como grabado húmedo) o exponiéndola a un gas corrosivo llamado plasma en una cámara de vacío especial.

En el siguiente paso del proceso, la implantación iónica, se introducen en el silicio impurezas como boro o fósforo para alterar su conductividad. Esto se logra ionizando los átomos de boro o de fósforo (quitándoles uno o dos electrones) y lanzándolos contra la oblea a elevadas energías mediante un implantador iónico.

Los iones quedan incrustados en la superficie de la oblea. En el último paso del proceso, las capas o películas de material empleadas para fabricar un microprocesador se depositan mediante el bombardeo atómico en un plasma, la evaporación (en la que el material se funde y posteriormente se evapora para cubrir la oblea) o la deposición de vapor químico, en la que el material se condensa a partir de un gas a baja presión o a presión atmosférica. En todos los casos, la película debe ser de gran pureza, y su espesor debe controlarse con una precisión de una fracción de micra.

Los detalles del micro son pequeños y precisos que una única mota de polvo puede destruir todo un grupo de circuitos. Las salas empleadas para la fabricación de microprocesadores se denominan salas limpias, porque el aire de las mismas

se somete a un filtrado exhaustivo y está prácticamente libre de polvo. Las salas limpias más puras de la actualidad se denominan de clase 1. La cifra indica el número máximo de partículas mayores de 0,12 micras que puede haber en un pie cúbico de aire (0,028 metros cúbicos). Como comparación, un hogar normal sería de clase 1 millón.

El futuro de los microprocesadores Los avances informáticos de los últimos años superan en cantidad y calidad a los que podrían haberse desarrollado en décadas enteras, y aunque esto es algo bastante encomendable a los ingenieros e investigadores que trabajan en esta disciplina, un ejecutivo de alto rango de Intel, Pat Gelsinger, hace impresionantes vaticinios para el futuro.

Intel ha anunciado estar en condiciones de planificar su desarrollo hasta la creación de pequeños microprocesadores de 10 nm (nanómetros) en los próximos 10 años. ¿Qué significa esto?

La reducción del tamaño del microprocesador a través de técnicas propias de la nanotecnología reduce el consumo de energía, volviéndolo más eficiente, a la vez que aumenta significativamente el desempeño, la velocidad y el poder de procesamiento del núcleo del sistema. Un nanómetro equivale a una millonésima de milímetro.

Actualmente, Intel ha desarrollado un microprocesador de 45nm, el más pequeño hasta la fecha: un transistor de ese procesador puede encenderse y apagarse, enviando información en este proceso, alrededor de 300 mil millones de veces por segundo.

Con estos avances, se espera que toda la relación que tenemos con los ordenadores cambie notablemente, sobre todo en términos de la interfaz visual, que estos pequeños procesadores ayudarán a embellecer notablemente.

Futura refrigeración Ni ventiladores, ni refrigeración líquida. El futuro de la disipación de calor para todo tipo de componentes electrónicos son la descarga, viento iónico o aceleración de fluidos electrostáticos.

Consiste en aplicar una corriente de aire que empuje iones cercanos al microchip (o a aquello que queramos enfriar). Los iones empujan el calor hacia fuera haciendo que el componente reduzca su calor, y consecuentemente baje de temperatura. Yendo un poquito más allá, se podría llegar a construir un chip de refrigeración que constase de dos partes, un emisor que crea los iones y un colector que los aleja de las cercanías del componente, refrigerándolo.

Esta técnica ha sido probada por Alexander Mamishev, físico de la Universidad de Washington.

Microprocesadores 4004; 8080; 80286; Intel 80386; Intel 80486; AMD AMx86; Pentium; Pentium Pro; AMD K5; Pentium II; AMD K6; Celeron; Pentium III;Pentium IV; Pentium D, Dual-Core, Pentium M, Intel Core i7; Core Duo; Core 2 Duo; AMD Phenom ; AMD Bulldozer; Sandy Bridge;Sandy Bridge E; Ivy Bridge; AMD Athlon 64 FX

Bibliografia http://bart2603.wordpress.com/2009/08/14/clasificacion-de-computadoras-de-lasgrandes-computadoras-hasta-la-miniaturizacion/ http://dcb.fic.unam.mx/users/miguelegc/tutoriales/tutorialcd/concepto_de_computadora_uni1.h tm http://www.pergaminovirtual.com.ar/definicion/Computadora.html