UNIVERSIDAD MARIANO GALVEZ DE GUATEMALA UMG

Ingeniería en Sistemas de Información y Ciencias de la ComputaciónIntroducción a Los Sistemas de Cómputo Ing. Jorge Roberto Pérez Monroy

TEMAS:Historia de las computadoras

Arquitectura de la computadoraSoftwareHardware

Cuantificación de bits y bytes

Elvis Francisco Suárez GonzálezCarnet: 1690-15-20944

Sección “B”

Santa Elena, Petén, 21 de Febrero de 2,015

INTRODUCCION

A lo largo de la historia de la humanidad los seres humanos siempre han buscado la forma de hacer más fácil los cálculos. Desde la antigüedad a través del uso del ábaco los chinos y los japoneses eran capaces de hacer las operaciones básicas de suma, resta, multiplicación y división.

Después inventaron las máquinas de contar y posterior de la computadora el ser humano prácticamente no hacemos cálculos manualmente, sin embargo la computadora no solo es un dispositivo de cálculo, podemos mencionar que es una herramienta de diseño simulación y control que hasta hoy en día se ha vuelto indispensable

OBJETIVO GENERAL

Dar a conocer la historia de las computadoras su arquitectura y como está conformada y sus componentes

OBJETIVOS ESPECIFICOS Estudiar las diferentes etapas que ha tenido la computadora y los beneficios

que esta ha traído a la sociedad Conocer la arquitectura de las computadoras.  Conocer la evolución del Hardware y su comodidad actual

HISTORIA DE LA COMPUTADORAAl principio el ábaco fue considerado como una de las herramientas mecánicas para la realización de cálculos aritméticos y como uno de los avances más

notorios del hombre hacia la modernización, fue hasta que en 1642 Blaise Pascal diseño un aparato que se le nombro “La Pascalina” que estaba basado en mecanismos de relojería que permitía efectuar las operaciones básicas (Suma y Resta).

El funcionamiento principal de La Máquina de Pascal (La Pascalina) se centra en las Ruedas o Engranes, la maquina constaba de varias Ruedas, una Representa a las Unidades, otra a las Decenas, otra a las Centenas, la idea de esta máquina era que una de las ruedas al dar un giro completo en este caso la de la centena ocasionaba que se moviera un décimo de giro la rueda de las unidades y así sucesivamente.

En 1964, Leibniz Creo una Maquina que Podía Multiplicar y Dividir, además de las funciones de Sumar y Restar. William Oughtred, creo una herramienta basada en un descubrimiento matemático realizado 20 años atrás, los logaritmos. El Uso Fundamental de Los Logaritmos es Facilitar el Cálculo de Multiplicaciones y Divisiones, reduciéndola a la Suma y Resta de sus logaritmos. Basado en estos resultados, Oughtred invento “La Regla de Calculo” esto fue en paralelo con la salida o descubrimiento de la Maquina de Pascal. La persona que sentó las Bases para la Computación Moderna Fue “Charles Babbage” (matemático e Ingeniero Ingles). El propuso la construcción de una máquina para que hiciera los cálculos y para no utilizar la regla de cálculo, y le llamo “La Máquina de Diferencias”, durante su desarrollo de la Maquina de Diferencias Tuvo Dos Ideas Que hasta este momento Son parte de la computación moderna y forman parte del diseño de cualquier computadora:

1.- La máquina debe de ser capaz de ejecutar varias operaciones elegibles por unas instrucción que se encuentran en un medio externo, es decir que se pueda Programar para que lleve a cabo una tarea. 2.- La máquina debe de disponer de un medio para almacenar los datos intermedios y finales

Pensando en estas dos ideas, diseño y le llamo La Máquina Analítica que nunca se construyó por que la tecnología de la época no estaba lo suficientemente desarrollada para llevarla a cabo, Tiempo después se realiza la construcción de la Maquina analítica.

Las Características de esta Maquina Analítica incluye una Memoria que puede almacenar hasta 1000 números de hasta 50 dígitos cada uno, las operaciones que realizaba esta máquina eran almacenadas en unas “Tarjetas Perforadas”, se estimaba que la maquina tardaba un segundo en hacer una suma y un Minuto en una Multiplicación.La Máquina 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 contrató a Herman Hollerith (un experto en estadística) para que diseñara alguna técnica que pudiera acelerar el levantamiento de datos y análisis de los datos obtenidos en el censo.

Hollerith propuso la utilización de tarjetas en las que se perforarían los datos, según un estándar preestablecido, una vez perforadas las tarjetas están serian tabuladas y clasificadas por maquinas especiales.

La idea de las tarjetas perforadas no fue original de Hollerith, él se basó en el trabajo hecho en el telar de Joseph Jacquard, Joseph ingenio un sistema donde la trama de un diseño de una tela así como la información necesaria para realizar su confección era almacenada en Tarjetas Perforada, el telar realizaba el diseño leyendo la información contenidas en las tarjeta.

La propuesta de Hollerith resulto ser un éxito se procesó la información del censo de 1890 en tan solo 3 Años en comparación con los otros censos que en promedio se procesaban en 8 años.

Después de algún tiempo Hollerith dejo la Oficina del Censo y fundo su propia compañía que se llamó la “Tabulating Machines Company”, y que luego de algunos cambios se convertiría en IBM (International Business Machines Coporation). En Resumen La Aportación que hizo Hollerith a la Informática fue la Introducción de Las Tarjetas Perforadas para el procesamiento de la información.

El MARK I

En 1944 Concluyo la construcción del “Primer Computador Electromecánico Universal”: “El MARK I”. El Mark I le tomaba seis segundos para efectuar una multiplicación y doce para una división, era una computadora que estaba Basada en Rieles (tenia aproximadamente 3000) con 800 Kilómetros de Cable, con Dimensiones de 17 Metros de Largo, 3 metros de alto y un metro de profundidad. Al Mark I posteriormente se le fueron haciendo mejoras obteniéndose EL MARK II, MARK III, MARK IV.

ENIAC

En 1946 aparece la Primera “Computadora Electrónica” a la cual se le llamo así por que Funcionaba con Tubos al Vació esta computadora era 1500 veces más rápida que el Mark I, así podía efectuar 5000 sumas o 500 multiplicación en un segundo y permitía el uso de aplicaciones científicas en astronomía, meteorología, etc.

Durante el desarrollo del proyecto el Matemático Von Neumann Propuso unas Mejoras que ayudaron a Llegar a los Modelos Actuales de Computadoras:

1.- Utilizar un sistema de numeración en Base a Dos Dígitos (Binario)

2.- Hacer que las instrucciones de operación estén en la memoria, al igual que los datos.

Basado en el modelo de Von Neumann apareció en 1952 el computador EDVAC que cumplía con todas las especificaciones propuesta por el matemático.

Así Von Neumann junto con Charles Babbage son considerados los Padres de la Informática.

A partir de 1951 las computadoras dejan de ser exclusivas de las universidades, con la construcción de la UNIVAC, se inicia entonces la comercialización de las computadores y dentro de poco IBM se consolidaría como la mayor Empresa de Fabricación de Computadoras.

GENERACION DE COMPUTADORAS

En los últimos 40 años el desarrollo de computadoras ha sufrido varios cambios, se pueden distinguir diferentes generaciones de computadoras las cuales han sufrido demasiados cambios tecnológicos.

La Primera Generación (1950-1958)

La primera generación coincide con el inicio de la computación comercial, las computadoras de esta generación se caracterizan por su limitada capacidad de memoria y procesamiento. Ejecutaban los procesos secuencialmente: toda la información debería ser almacenada en memoria antes de que el programa debería ser ejecutado y no se podía alimentar a la computadora con otra información hasta que el programa actual terminara.

Como la lectura de las tarjetas era un proceso mecánico, la diferencia que existía entre la velocidad de cálculo y las velocidades de lectura de tarjetas o de impresión era significativa. Esto ocasionaba, bajo el esquema secuencial que la unidad central de procesamiento de la computadora permanecería inactiva la mayor parte del tiempo.

Esta situación motivo medios alternos de almacenamiento que fueran mejores. Es entonces cuando se inicia el desarrollo de dos medios magnéticos de almacenamiento: la cinta y el disco, en esta generación empiezan a desarrollarse los primeros lenguajes de programación.

La Segunda Generación (1958-1964)

La segunda generación se inicia cuando aparece las primeras computadoras con transistores, sustituyendo a los computadores que funcionaban con tubos al vació. La tecnología de los transistores incrementó significativamente la velocidad de procesamiento.

Entonces se idea un modelo de procesamiento conocido con el nombre de procesamiento por lotes (Batch), bajo este modelo, se podían efectuar operaciones de entrada y salida de datos simultáneamente con el proceso del cálculo del computador.

Esta información era almacenada en cintas magnéticas hasta que el computador se desocupara y pudiera procesar la información. Al término del proceso, los resultados eran almacenados en otra cinta magnética, hasta que pudieran ser impresos. La implantación de este modelo requería un computador auxiliar que controlara la entrada y salida de información, así como la interacción con el computador principal.

La Tercera Generación (1965-1974)

La era del silicio había llegado, varios circuitos integrados de transistores podían ser incluidos en una pastilla de silicio que no superaba el centímetro cuadrado de tamaño. Los beneficios que se experimentaron fueron: mayor velocidad, menos calor, más memoria, menos tamaño y menos costo. En esta generación se disminuyó el tiempo de ocio introduciendo el modelo de procesamiento concurrente. Bajo este esquema, varios programas pueden residir simultáneamente en la memoria, pero uno solo utiliza el procesador en un momento dado.

Los lenguajes de programación se clasificaron en tres tipos: Los Comerciales, de los cuales el COBOL y RPG eran los que habían tenido mayor aceptación. Los Científicos, en donde el FORTTRAN era el de mayor uso, y el PASCAL el favorito en los principales centros de enseñanza y los de uso General entre los cuales destacan el PL/1, el BASIC y el C.

La Cuarta Generación (1975-1981)

Surgieron en el transcurso del uso de la técnica de los circuitos LSI (LARGE SCALE INTEGRATION) y VLSI (VERY LARGE SCALE INTEGRATION). En ese periodo surgió también el procesamiento distribuido, el disco óptico y la gran difusión del microcomputador, que pasó a ser utilizado para procesamiento de texto, cálculos auxiliados, etc.

1982- Surge el 286 Usando memoria de 30 pines y slots ISA de 16 bits, ya venía equipado con memoria cache, para auxiliar al procesador en sus funciones. Utilizaba monitores CGA, en algunos raros modelos estos monitores eran coloreados pero la gran mayoría era verde, naranja o gris.

1985- El 386 Usaba memoria de 30 pines, pero debido a su velocidad de procesamiento ya era posible correr softwares graficos

más avanzados como era el caso del Windows 3.1, su antecesor podía correr sólo la versión 3.0 debido a la baja calidad de los monitores CGA, el 386 ya contaba con placas VGA que podían alcanzar hasta 256 colores si es que el monitor soportara esa configuración.

Quinta Generación (1991-hasta hoy)

Las aplicaciones exigen cada vez más una mayor capacidad de procesamiento y almacenamiento de datos. Sistemas especiales, sistemas multimedia (combinación de textos, gráficos, imágenes y sonidos), bases de datos distribuidas y redes neutrales, son sólo algunos ejemplos de esas necesidades. Una de las principales características de esta generación es la simplificación y miniaturización del ordenador, además de mejor desempeño y mayor capacidad de almacenamiento. Todo eso, con los precios cada vez más accesibles. La tecnología VLSI está siendo sustituida por la ULSI (ULTRA LARGE SCALE INTEGRATION).El concepto de procesamiento está yendo hacia los procesadores paralelos, o sea, la ejecución de muchas operaciones simultáneamente por las máquinas. La reducción de los costos de producción y del volumen de los componentes permitió la aplicación de estos ordenadores en los llamados sistemas embutidos, que controlan aeronaves, embarcaciones, automóviles y ordenadores de pequeño porte. Son ejemplos de esta generación de ordenadores, los micros que utilizan la línea de procesadores Pentium, de INTEL.

1993- Surge el Pentium

Grandes cambios en este periodo se darían debido a las memorias DIMM de 108 pines, a la aparición de las placas de video AGP y a un perfeccionamiento de los slots PCI mejorando aún más su performance.

1997- El Pentium II 1999- El Pentium III 2001- el Pentium 4

ARQUITECTURA DE LA COMPUTADORA

La arquitectura de computadoras es el diseño conceptual y la estructura operacional fundamental de un sistema que conforma una computadora. Es decir, es un modelo y una descripción funcional de los requerimientos y las implementaciones de diseño para varias partes de una computadora, con especial interés en la forma en que la unidad central de proceso (CPU) trabaja internamente y accede a las direcciones de memoria.

La arquitectura de una computadora explica la situación de sus componentes y permite determinar las posibilidades de un sistema informático, con una determinada configuración, pueda realizar las operaciones para las que se va a utilizar. La arquitectura básica de cualquier ordenador completo está formado por solo 5 componentes básicos: procesador, memoria RAM, disco duro, dispositivos de entrada/salida y software.

Un computador es un sistema secuencial síncrono complejo que procesa información, esta se trata de información binaria, utilizando solamente los dígitos de valores lógicos ‘1’ y ‘0’. Estos valores lógicos binarios se corresponden con valores de tensión eléctrica, de manera que un ‘1’ lógico corresponde a un nivel alto a 5 voltios y un ‘0’ lógico corresponde a un nivel bajo de tensión cercano a 0 voltios; estos voltajes dependen de la tecnología que utilicen los dispositivos del computador.

PROCESADOR

Es el cerebro del sistema, encargado de procesar todos los datos e informaciones. A pesar de que es un dispositivo muy sofisticado no puede llegar a hacer nada por sí solo. Para hacer funcionar a este necesitamos algunos componentes más como lo son memorias, unidades de disco, dispositivos de entrada/salida y los programas. El procesador o núcleo central está formado por millones de transistores y componentes electrónicos de un tamaño microscópico. El procesamiento de las tareas o eventos que este realiza va en función de los nanosegundos, haciendo que los miles de transistores que contiene este trabajen en el orden de los MHz. La información binaria se introduce mediante dispositivos periféricos que sirven de interfaz entre el mundo exterior con el usuario. Estos periféricos lo que van a hacer será traducir la información que el usuario introduce en señales eléctricas, que serán interpretadas como unos y ceros, los cuales son interpretados de una manera más rápida por la computadora, ya que el lenguaje maquina utiliza el código binario para ser interpretado por el computador.

Un sistema jerárquico es un conjunto de sistemas interrelacionados, cada uno de los cuales se organiza de manera jerárquica, uno tras otro, hasta que alcanza el nivel más bajo de subsistema elemental. Una posible clasificación seria:

1. Nivel de Componente. Los elementos de este nivel son difusiones de impurezas tipo P y de tipo N en silicio, poli silicio cristalino y difusiones de metal que sirven para construir los transistores.

2. Nivel Electrónico. Los componentes son transistores, resistencias, condensadores y diodos construidos con las difusiones del nivel anterior. Esta tecnología de muy alta escala de integración o VLSI es la que se utiliza en la fabricación de circuitos integrados. En este nivel se construyen las puertas lógicas a partir de transistores.

3. Nivel Digital. Se describe mediante unos y ceros son las puertas lógicas, biestables y otros módulos tanto combi nacionales como secuenciales. Este nivel es la aplicación del algebra booleana y las propiedades de la lógica digital.

4. Nivel RTL. El nivel de transferencia de registros RTL será el preferido para la descripción de los computadores. Elementos típicos en este nivel de abstracción son los registros y módulos combi nacionales aritméticos.

5. Nivel PMS. Este nivel es el más alto de la jerarquía. Las siglas PMS provienen del inglés Processor Memory Switch. Con elementos de jerarquía los buses, memorias, procesadores y otros módulos de alto nivel.

Arquitectura Clásica de un Computador Modelo Von Neumann

La arquitectura Von Neumann tiene sus orígenes en el trabajo del matemático John Von Neumann desarrollado con John Mauchly y John P. Eckert y divulgado en 1945 en la Moore School de la Universidad de Pensilvania, Estados Unidos, en el que se presentaba e EDVAC ( Electronic Discrete Variable Automatic Computer). De aquí surgió la arquitectura del programa almacena en memoria y búsqueda/ejecución secuencial de instrucciones. En términos generales una computadora tiene que realizar 3 funciones:

Procesamiento de Datos

Almacenamiento de Datos

Transferencia de Datos

Tal que un PC (Personal Computer) debe procesar datos, transformando la información recibida, de igual forma tiene que almacenar datos, como resultado final de estas. También debe de realizar transferencia de datos entre su entorno y el mismo. La arquitectura de un computador hace referencia a la organización de sus elementos en módulos con una funcionabilidad definida y a la iteración entre

ellos. En el esquema de la Figura 1.1 se muestra la estructura básica de Von Neumann que debe llevar una computadora para su correcta operación.

ESTRUCTURA BÁSICA DE UNA COMPUTADORA.

· CPU (por el acrónimo en inglés de central processing unit) : La unidad central de proceso es el corazón del computador. Controla el flujo de datos, los procesa, y gobierna el secuenciamiento de las acciones en todo el sistema. Para ello necesita un oscilador externo o reloj que sincroniza las operaciones y marca la velocidad de proceso, este va marcando la evolución del CPU y mide su velocidad de funcionamiento; en forma no afortunada la frecuencia del reloj del CPU viene limitada por la tecnología del CPU y del computador completo ya dependiendo de los periféricos, sus tarjetas gráficas, memorias, etc. Por lo tanto, el uso excesivo de los recursos que tenga la computadora puede resultar un sobrecalentamiento que deteriore parcial o totalmente la CPU.

Memoria: es la responsable del almacenamiento de datos.

Entrada/Salida: transfiere datos entre el entorno exterior y el computador. En él se encuentran los controladores de periféricos que forman la interfaz entre los periféricos, la memoria y el procesador.

Sistema de interconexión: Buses; es el mecanismo que permite el flujo de datos entre la CPU, la memoria y los módulos de entrada/salida. Aquí se propagan las señales eléctricas que son interpretadas como unos y ceros lógicos.

Periféricos: estos dispositivos son los que permiten la entrada de datos al computador, y la salida de información una vez procesada. Un grupo de periféricos puede entenderse como un conjunto de transductores entre la información física externa y la información binaria interpretable por el computador. Ejemplos de estos dispositivos son el teclado, el monitor, el ratón, el disco duro y las tarjetas de red.

Unidad Central de Procesamiento

Controla el funcionamiento de los elementos de un computador. Desde que el sistema es alimentado por una corriente, este no deja de procesar información hasta que se corta dicha alimentación. La CPU es la parte más importante del procesador, debido a que es utilizado para realizar todas las operaciones y cálculos del computador. La CPU tiene a su vez otra estructura interna que se muestra en la siguiente figura

ESTRUCTURA DE LA CPU Y SU CONEXIÓN CON LA MEMORIA.

Unidad de Control (UC): La unidad de control se encarga de leer de la memoria las instrucciones que debe de ejecutar y de secuenciar el acceso a los datos y operaciones a realizar por la unidad de proceso. La UC genera las señales de control que establecen el flujo de datos en todo el computador e interno en la CPU. Una instrucción no es más que una combinación de unos y ceros. Consta de un código de operaciones binarias para ejecutar la instrucción, la UC la almacena en un registro especial, interpreta su código de operación y ejecuta la secuencia de acciones adecuada, en pocas palabras decodifica la instrucción.

Unidad Aritmética Lógica o ALU (por su acrónimo en inglés Arithmetic Logic Unit): Es la parte de la CPU encargada de realizar las transformaciones de los datos. Gobernada por la UC, la ALU consta de una serie de módulos que realizan operaciones aritméticas y lógicas. La UC se encarga de seleccionar la operación a realizar habilitando los caminos de datos entre los diversos operadores de la ALU y entre los registros internos.

Registros Internos: el almacenamiento de los resultados a la ejecución de las instrucciones en la memoria principal podría ser lento y excesivamente tendría muchos datos en el sistema de interconexión con la memoria, con lo que el rendimiento bajaría. De la misma manera también se almacenan en registros internos la configuración interna del CPU o la información durante la última operación de la ALU. Los principales registros de un CPU son:

1. Contador de programa. Se encarga de almacenar la dirección de la siguiente instrucción a ejecutar.

2. Registro de Instrucción. Se almacena la instrucción capturada en memoria y la que se está ejecutando.

3. Registro de Estado. Compuesto por una serie de bits que informan el resultado obtenido en la última operación de la ALU.

4. Registro Acumulador. Algunos CPU’s realizan operaciones aritméticas en un registro llamado acumulador, su función es la de almacenar los resultados de las operaciones aritméticas y lógicas.

El ciclo para ejecutar cualquier instrucción se divide en ciclo de búsqueda y ciclo de instrucción como es ilustrado en el esquema de la Figura de abajo. El primero hace que el CPU genere señales adecuadas para acceder a la memoria y leer la instrucción; el segundo es similar; la diferencia entre los dos es el código de operación de cada instrucción.

CICLOS DE LA MAQUINA VON NEUMANN

MEMORIA

En la memoria se almacena el programa y los datos que va a ejecutar el CPU. Las instrucciones son códigos binarios interpretados por la unidad de control, los datos de igual manera se almacenan de forma binaria.

Las diversas tecnologías de almacenamiento, dependen del tiempo de acceso a los datos; por lo tanto se realiza un diseño jerárquico de la memoria del sistema para que esta pueda acceder rápidamente a los datos. El principio de que sea más rápida la memoria haciendo que tenga velocidades similares al CPU, sirve para diseñar el sistema de memoria. La memoria principal de los computadores tiene una estructura similar a la mostrada en el esquema de la Figura 1.4. Se considera como una matriz de celdas en la que la memoria puede acceder a los datos

aleatoriamente.ESQUEMA DE UNA MEMORIA DE ACCESO ALEATORIO.

Dicha matriz está organizada en palabras, cada una de las cuales tiene asignada una dirección que indica su posición. Cada palabra está formada por una serie de celdas a las que se accede en paralelo; en cada una se almacena un bit y estos son los que definen las instrucciones.

Entrada/Salida

Como sabemos una computadora tiene dispositivos de entrada y salida como son los que contiene el gabinete, disco duro, placa madre, unidades de CD o DVD, etc. El problema principal que existe entre ellos es su tecnología y que tienen características diferentes a los del CPU, estos también necesitan una interfaz de cómo se van a entender con el CPU, al igual que el procesador y el controlador periférico para intercambiar datos entre la computadora.

En la Figura de abajo se muestra como cada control de periférico tiene una dirección única en el sistema. La interfaz de E/S decodifica el bus de direcciones para detectar que el CPU se dirige a él. El direccionamiento es muy similar a la de las memorias. El bus de datos se utiliza para el paso de datos entre el periférico y la memoria. Las líneas especiales de control sirven para coordinar y sincronizar la transferencia.

ESQUEMA DE UNA INTERFAZ DE ENTRADA/SALIDA.

Sistema de Interconexión: Buses.

La conexión de los diversos componentes de una computadora, tales como discos duros, tarjetas madres, unidades de CD, teclados, ratones, etc. se efectúan a través de los buses. Un bus se define como un enlace de comunicación compartido que usa múltiples cables para conectar subsistemas. Cada línea es capaz de transmitir una tensión eléctrica que representa un ‘1’ o un ‘0’. Cuando hay varios dispositivos en el mismo bus, habrá uno que podrá enviar una señal que será procesada por los demás módulos. Si se mandan los datos al mismo tiempo marcara un error o una contención del bus, por lo que el acceso estará denegado. Según si criterio de funcionabilidad los buses se dividen en:

Buses de datos: es el que se utiliza para transmitir datos entre los diferentes dispositivos del computador.

Buses de Direcciones: sirve para indicar la posición del dato que se requiere acceder.

Bus de Control: sirven para seleccionar al emisor y al receptor en una transacción del bus.

Bus de alimentación: sirve para proporcionar a los dispositivos voltajes distintos.

Periféricos.

Se entenderán todos aquellos dispositivos que son necesarios para suministrar datos a la computadora o visualizar los resultados. Los periféricos se conectan mediante un bus especial a su controlador o al módulo de E/S.

Entre los periféricos de entrada tenemos al teclado, ratones, pantallas, digitalizadoras y más. Otros dispositivos periféricos fundamentales para la interacción del hombre con la computadora son las terminales de video y las tarjetas gráficas.

Tecnología de los computadores.

Las tendencias tecnológicas van avanzando con el paso del tiempo, así mismo en términos informáticos y de electrónica van saliendo circuitos integrados digitales más veloces, lo cual también va ligado en términos monetarios altos, las actualizaciones de un sistema de cómputo sale relativamente costoso dependiendo de las características de la tecnología que se le esté implementando. Los circuitos integrados como sabemos hoy en día estos se van haciendo aún más pequeños ya que existen muchos avances en la tecnología en las ciencias de la miniaturización como son la micro y nanotecnología que estos ocupan, ya que los dispositivos que antes eran enormes y ocupaban el tamaño de una habitación ahora son tan pequeños que pueden caber en la palma de nuestras manos. Lo que implica que los sistemas avancen son los siguientes términos:

Tecnología: los transistores utilizados por los dispositivos de un computador son los llamados transistores de unión bipolar o BJT que estos a su vez generaron familias tecnológicas como lo son los TTL. Esta tecnología ha tenido como ventajas su facilidad para suministrar corriente y su rapidez, apareciendo como desventaja su alto consumo de energía en comparación con los CMOS; esta segunda tecnología se basa en la utilización de transistores de efecto de campo, es elegida actualmente para fabricar la mayoría de los CPU’s. Otra tecnología como la BiCMOS combina en un solo proceso tecnológico de transistores BJT y CMOS tratando de combinar las ventajas de ambos.

Velocidad: hace referencia al tiempo de respuesta y los retrasos inevitables que aparecen en su funcionamiento. Esto hace que los CI más sencillos dependan de la tecnología utilizada. El problema de la velocidad estribara en que la ejecución paralela requerirá más circuitería y el circuito seria mayor.

Escala de Integración: los CIs (Circuitos Integrados) CMOS se construyen a partir de la litografía que se aplican mascaras que proyectan las siluetas de los polígonos que forman a los transistores. Se trata la oblea químicamente y en las diferentes fusiones se hacen los transistores; estos se dividen en segmentos que pueden alcanzar a las micras de tamaño. Cuanto mejor y preciso sea el proceso de la creación de las difusiones, los tamaños serán menores, y por tanto en una misma superficie de silicio se podría incluir más lógica.

Tamaño: depende de la fabricación del CI ya sea sencillo o que tan complejo pueda ser este para las operaciones para la cual fue programado.

Circuitos de Memoria.

El almacenamiento de la información se hace a través de dispositivos de memoria que almacenan la información de forma binaria para después tener la posibilidad de recuperar dichos datos. Estos contribuyen una jerarquía en la que están más cerca de la CPU los dispositivos más rápidos y en niveles más alejados los dispositivos más lentos. Los parámetros más importantes para medir los circuitos de memoria son:

Tiempo de Acceso: es el tiempo necesario para poder recuperar la información de los dispositivos de memoria.

Densidad de información: depende de la tecnología utilizada ya que ocupan un espacio distinto por cada bit de información.

Volatilidad: se refiere a la pérdida de información si no se mantiene en alimentación al circuito, esta información debe de recuperarse de forma automática cuando se conecte de nuevo la alimentación y comience el funcionamiento de la computadora.

a) RAM estática asíncrona.

Es una memoria volátil, de acceso rápido que puede almacenar y leer información su característica es que la hace ideal para ser memoria principal en los ordenadores, la celda de almacenamiento de la SRAM contiene 4 transistores MOS que almacenan 1 y 0 mientras se mantenga la alimentación del circuito.

b) RAM estática síncrona

Utiliza la misma tecnología que las SRAM, con lo que son volátiles y de rápido acceso. La diferencia es que existe una señal de reloj que sincroniza el proceso de lectura y escritura. Las memorias cache externas de algunos microprocesadores son de este tipo para facilitar el acceso de datos en modo ráfaga y acelerar el proceso de acceso a bloques de memoria.

c) RAM Dinámica.

La DRAM tiene capacidades que accede con un solo transistor, en vez de celdas con varios transistores. El problema es que las capacidades se descargan mediante la corriente de pérdidas de transistores y aparte son lentas comparadas con la SRAM; tienen una estructura de forma de matriz, estando multiplexadas las direcciones en forma de filas y columnas, tienen modos de acceso más rápido en lo que suministra la parte alta de dirección; este modo de acceso se denomina modo página y acelera el acceso al no tener que suministrar para cada acceso la dirección de página completa.

d) Memorias ROM

Las memorias de solo lectura una vez que han sido escritas o programadas solo se puede leer el contenido de las celdas, se suelen utilizar para almacenar el código que permite arrancar a los sistemas; estas se fabrican para aplicaciones masivas con máscaras de silicio. Hay 3 tipos de memorias ROM que pueden ser programadas en el laboratorio, algunas pueden ser borradas.

Memoria PROM: son memorias ROM programables eléctricamente mediante un programador especial que genera picos de alta tensión, que funden físicamente unos fusibles grabando en el dispositivo de forma permanente. Tienen el inconveniente que no pueden ser borradas y para su lectura requieren una tarjeta especial.

Memoria EPROM: se programan también con un dispositivo de programación conectado al ordenador la diferencia con la PROM es que estas si se pueden borrar; se realiza mediante rayos UV, para que suceda esto las EPROM tienen una ventana de cuarzo pequeña transparente en la cual se hace la exposición de la matriz de celdas como se muestra en la figura 1.6. Una vez programadas se tiene que etiquetar esta ventana para evitar que sea borrada accidentalmente.

Memoria EEPROM: son memorias programables y borrables mediante un dispositivo especial que se conectara al ordenador.

e) Memoria FLASH

Son memorias que tienen un comportamiento igual a una SRAM, pero en su escritura es diferente, deben ser primero borradas y después escritas; este tipo de memorias tienen internamente un registro de instrucción y una máquina de estados que genera las señales necesarias para borrar/escribir en un bloque o en toda la memoria.

La memoria se divide en varias capas o niveles con una estructura cuya forma puede recordarnos a una estructura piramidal. La tabla que se muestra a

continuación nos muestra el tamaño máximo y mínimo que pueden presentarnos las memorias flash, así como el tiempo que tardan al accesar a la información.

Nombre Tamaño Máximo Tiempo de Acceso

Registros Hasta 200 Bytes Menos de 10 Nanosegundos

Memoria Caché Hasta 512 Bytes Entre 10 y 30 Nanosegundos

Memoria Principal

Más de 1 Gigabyte Entre 30 y 100 Nanosegundos

Capas en la que se divide la memoria.

La Mejor Configuración.

Lo primero que debemos de tomar en cuenta para la configuración de nuestro equipo es para que va a ser destinado, es decir, que programas serán utilizados en él. Por ejemplo un PC utilizado en una oficina ocupa Word, Excel e Internet, no necesita tener un procesador poderoso, pero es indispensable proporcionarlo de una buena memoria RAM y un disco duro rápido en cuanto a lectura y escritura de datos. En cambio cuando una computadora es destinada para aplicaciones pesadas o para juegos con gráficos tridimensionales, lo principal es tener un procesador rápido combinado con una buena y rápida tarjeta de gráficos.

La Placa Base

Es el componente principal, por lo tanto este se tiene que escoger con el más sumo cuidado para que el ordenador tenga una calidad excelente al igual que su rendimiento en la ejecución de tareas. Al comprar la placa base debemos ver qué tipo de procesador soporta, si posee slots de expansión suficientes para los periféricos que deseemos instalar. Una placa se confecciona usando una técnica llamada MPCB( Multiple Layer Contact Board), que consiste en varias placas apiladas como si fueran una; este tipo de placas deben ser fabricadas de forma minuciosa, pues un mínimo error en la posición de las pistas, haría que sufriese interferencias y convertirán a la placa en inestable. La calidad de las placas no depende precisamente de la marca pero si nos debemos cerciorar de la marca que estamos adquiriendo, ya que, para encontrar controladores de los dispositivos de dicha placa será más fácil entrando a la página del fabricante.

Memoria RAMSi la computadora tiene poca memoria RAM, nuestro sistema deberá utilizar nuestro disco duro para almacenar aquellos programas que no caben en RAM esta es la llamada Memoria Virtual; la cual por sobrecarga puede llegar a volver muy lento nuestro sistema. Por otro lado, al instalar más memoria RAM será un desperdicio pues no hará al sistema más rápido se notara que se debe instalar más cuando el sistema se encuentre lento. Por ejemplo si se trabaja con

aplicaciones sencillas de oficina la mínima de RAM a ocupar seria de 64MB, pero lo ideal sería 128MB; si se mantienen programas al mismo tiempo con 256MB es suficiente ya que en si el uso de memoria RAM en la actualidad también depende de nuestro Sistema Operativo ya que al pasar los años estos van evolucionando de forma creciente ocupando aplicaciones más complejas por lo cual se necesita más RAM. Cuanta más memoria RAM el PC se mantendrá más rápido por más tiempo ya que con el paso del tiempo hay aplicaciones más complejas y estas hacen que el sistema sea más sofisticado.

ProcesadorDepende para que se va a utilizar la computadora por ejemplo si esta será utilizada para juegos valdría la pena invertir en un procesador como un Athlon o Pentium 4. Si es para aplicaciones pequeñas con que tenga suficiente RAM es más que suficiente un procesador Duron.

Disco DuroEs importante saber el tiempo de acceso, la velocidad de rotación y la densidad del disco duro. El tiempo de acceso determina cuanto tiempo tarda el cabezal de lectura en encontrar el dato que debe leerse. La velocidad de rotación se mide en rpm, revoluciones por minuto. La densidad o cantidad de datos que caben en cada disco duro, también determina su rendimiento, pues los datos estarán más expuestos entre sí, serán localizados más rápidamente.

Tarjeta Grafica

Existen tarjetas de 2D y 3D. También existen tarjetas aceleradoras de 3D que deben usarse con una tarjeta de 2D común. También existen las tarjetas gráficas “combo”, que realizan funciones de 2D y 3D. Al día de hoy, incluso las tarjetas gráficas on board (se refiere a dispositivos que vienen integrados en la placa madre) vienen con recursos 3D, aunque su rendimiento no se compara en lo absoluto con el de una tarjeta gráfica de calidad.

Tarjeta de SonidoNo tiene ninguna influencia con el rendimiento del equipo, solamente determina la calidad de audio. Para uso normal, se utilizan las Sound Blaster generalmente con chipsets Yamaha. Las tarjetas de sonido más caras marcan la diferencia si pretendemos trabajar en la edición musical, o queremos oír música MIDI en máxima calidad. También existen las tarjetas de sonido 3D, como la Sound Blaster Live, que generan sonidos que parecen venir de todas direcciones. Este efecto es muy utilizado en teatros en casa, para escuchar el sonido de forma más real.

Ampliaciones y Actualizaciones.Realizar una ampliación significa cambiar algunos componentes de un equipo ya viejo a fin de mejorar su rendimiento. Sin embargo, muchas veces, el equipo es tan viejo que sería necesario cambiar casi todos los componentes para conseguir un rendimiento aceptable; en este caso sería mejor comprar un equipo nuevo con

las actualizaciones más recientes para un rendimiento óptimo. El secreto de realizar una buena actualización es detectar los “puntos débiles” de la configuración, los componentes para conseguir alcanzar un rendimiento aceptable con el conjunto de los demás. Aparte hay que saber escoger los componentes en relación a la calidad. Cabe mencionar que no es necesario comprar un equipo anticuado para hacer una actualización que bien valga la pena porque si el equipo está muy anticuado lo mejor es comprar uno nuevo con las actualizaciones que satisfagan las necesidades que requiere en ese momento el usuario y así poder tener un equipo de vanguardia y bien actualizado.

SOFTWAREEn computación, el software -en sentido estricto- es todo programa o aplicación programado para realizar tareas específicas. El término "software" fue usado por primera vez por John W. Tukey en 1957.

Algunos autores prefieren ampliar la definición de software e incluir también en la definición todo lo que es producido en el desarrollo del mismo.

La palabra "software" es un contraste de "hardware"; el software se ejecuta dentro del hardware.

El software en sentido amplio

Una definición más amplia de software incluye mucho más que sólo los programas. Esta definición incluye:

- La representación del software: programas, detalles del diseño escritos en un lenguaje de descripción de programas, diseño de la arquitectura, especificaciones escritas en lenguaje formal, requerimientos del sistema, etc.

- El conocimiento de la ingeniería del software: Es toda la información relacionada al desarrollo de software (por ejemplo, cómo utilizar un método de diseño específico) o la información relacionada al desarrollo de un software específico (por ejemplo, el esquema de pruebas en un proyecto). Aquí se incluye información relacionada al proyecto, información sobre la tecnología de software, conocimiento acerca de sistemas similares y la información detallada relacionada a la identificación y solución de problemas técnicos.

- La información de la aplicación. El "software" como programa El software, como programa, consiste en un código en un lenguaje máquina específico para un procesador individual. El código es una secuencia de instrucciones ordenadas que cambian el estado del hardware de una computadora. El software se suele escribir en un lenguaje de programación de alto nivel, que es más sencillo de escribir (pues es más cercano al lenguaje natural humano), pero debe convertirse a lenguaje máquina para ser ejecutado.

El software puede distinguirse en tres categorías: Software de sistema, software de programación y aplicación de software. De todas maneras esta distinción es arbitraria y muchas veces un software puede caer unas varias categorías.

- Software de sistema: ayuda a funcionar al hardware y a la computadora. Incluye el sistema operativo, controladores de dispositivos, herramientas de diagnóstico, servidores, sistema de ventanas, utilidades y más. Su propósito es evitar lo más posible los detalles complejos de la computación, especialmente la memoria y el hardware.

- Software de programación: provee herramientas de asistencia al programador. Incluye editores de texto, compiladores, intérprete de instrucciones, enlazadores, debuggers, etc.

- Software de aplicación: permite a los usuarios finales hacer determinadas tareas. Algunos softwares de aplicación son los navegadores, editores de texto, editores gráficos, antivirus, mensajeros, etc. El software puede clasificarse según su licencia y/o forma de distribución:

Distribución de software

Licencias

Beerware • Código abierto • Software de distribución libre • Software libre • Software propietario • Trialware (Demoware)

HARDWAREEn computación, término inglés que hace referencia a cualquier componente físico tecnológico, que trabaja o interactúa de algún modo con la computadora. No sólo incluye elementos internos como el disco duro, CD-ROM, disquetera, sino que también hace referencia al cableado, circuitos, gabinete, etc. E incluso hace referencia a elementos externos como la impresora, el mouse, el teclado, el monitor y demás periféricos.

El hardware contrasta con el software, que es intangible y le da lógica al hardware (además de ejecutarse dentro de éste).

El hardware no es frecuentemente cambiado, en tanto el software puede ser creado, borrado y modificado sencillamente. (Excepto el firmware, que es un tipo de software que raramente es alterado).

Hardware típico de una computadora

El típico hardware que compone una computadora personal es el siguiente:

Su chasis o gabinete • La placa madre, que contiene: CPU, cooler, RAM, BIOS, buses (PCI, USB, HyperTransport, CSI, AGP, etc)

• Fuente de alimentación • Controladores de almacenamiento: IDE, SATA, SCSI • Controlador de video

• Controladores del bus de la computadora (paralelo, serial, USB, FireWire), para conectarla a periféricos

• Almacenamiento: disco duro, CD-ROM, disquetera, ZIP driver y otros

• Tarjeta de sonido

• Redes: módem y tarjeta de red

El hardware también puede incluir componentes externos como:

• Teclado • Mouse, trackballs • Joystick, gamepad, volante • Escáner, webcam • Micrófono, parlante • Monitor (LCD, o CRT) • Impresora

Distintas clasificaciones del hardware

Clasificación por la funcionalidad del hardware

* Hardware básico: dispositivos necesarios para iniciar la computadora. Los más básicos son la placa madre, la fuente de alimentación, el microprocesador y la memoria. Se podrían incluir componentes como monitor y teclado, aunque no son estrictamente básicos.

* Hardware complementario: aquellos dispositivos que complementan a la computadora, pero que no son fundamentales para su funcionamiento, como ser, impresora, unidades de almacenamiento, etc.

Clasificación por la ubicación del hardware

* Periféricos (componentes externos): dispositivos externos a la computadora. Ver periférico

* Componentes internos: dispositivos que son internos al gabinete de la computadora

* Puertos: conectan los periféricos con los componentes internos

Clasificación por el flujo de información del hardware

* Periféricos de salida: monitor, impresora, etc.* Periféricos de entrada: teclado, mouse, etc.* Periféricos/dispositivos de almacenamiento: disco duro, memorias, etc.* Periféricos de comunicación: módem, puertos, etc.* Dispositivos de procesamiento: CPU, microprocesador, placa madre, etc.

CUANTIFICACION DE BITS Y BYTES

Una teoría de comunicación define la información como cualquier cosa: que puede ser comunicada tenga valor o no la información viene en muchas formas, las palabras números e imágenes de estas páginas son símbolos que representan información.

Éste método enfatiza el molde, la computadora como una máquina comercial de proceso de datos pero en nuestro mundo moderno interconectando la salida de una computadora es a menudo la entrada de otra.

Si una computadora recibe un mensaje de otra el mensaje son datos sin valor o es información valiosa.

Números Binarios: En una computadora, toda la información instrucciones de programas, imágenes, texto, son dos colores matemáticos es representada por patrones de conmutadores microscópicos, en la mayoría de los casos estos grupos de conmutadores representan números o código numéricos.

La multiplicación, la división, los números negativos y las fracciones también pueden representarse en código binario pero la mayoría de la gente lo encuentra confuso y complicado comparado con el sistema decimal usado comúnmente.

El sistema numérico decimal, la posición de un dígito es importante. En el sistema binario, los valores posicionales son potencias de 2 no de 10,

cada conmutador representa un bit. Un byte (8 bits) puede representar cualquier número entre 0 y 255. Los números mayores que 255, se representan utilizando bytes múltiples

llamadas palabras.

La construcción con bits: Una cadena de bits puede interpretarse como un número, una letra del alfabeto o casi cualquier otra cosa.

Bits como números: Como las computadoras están hechas de dispositivos de conmutación que reducen toda la información a ceros y unos, representan números utilizando el sistema numérico binario. Un sistema que envía todos los números con combinaciones de dos dígitos igual que el sistema numérico decimal que usamos todo el día, el sistema numérico binario tiene reglas claras, coherentes para cada operación aritmética.

Bits como códigos: Las computadoras actuales trabajan tanto con texto como con números, para que las palabras, las frases y los párrafos encajen en la circuitería únicamente binaria de la computadora, los programadores han diseñado códigos que representan cada letra, dígito y caracter especial como un código único de 8 bits de una cadena de 8 bits. Pueden sacarse 256 patrones ordenados únicos, suficiente para hacer códigos únicos para 26 letras, los dígitos y una variedad de caracteres especiales.

Bits, Bytes y palabras que zumban: La mayoría de los usuarios necesitan tener al menos un conocimiento básico de los siguientes términos para cuantificar los datos.

Byte: Grupo lógico de 8 bits, si trabaja sobre todo con palabras.

KB: Unos 1000 bytes de información, por ejemplo, se necesitan un 5 k de almacenamiento para contener 5000 caracteres de texto de ASCII.

MB: Aproximadamente 1000KB o 1 millón de bytes.

GB: Aproximadamente 1000MB.

TB (Terabyte): Aproximadamente 1 millón de MB o 1 billón de Bytes esta masiva unidad de media se aplica a los mayores dispositivos de almacenamiento disponibles actualmente.

PB (Petabyte): Este valor astronómico es el equivalente a 1024 Terabytes o 1000 Billones de Bytes.

Representación de las lenguas del mundo:Los conjuntos de caracteres ASCII y Latin1 pueden utilizar 8 bits (1 byte) para representar cada carácter, pero no queda espacio para los caracteres utilizados en idiomas como el árabe, el griego, el hebreo y el hindú, cada uno de los cuáles tiene su propio alfabeto o silabario de 50 a 150 caracteres las lenguas orientales, como el chino, el coreano y el japonés, presenta retos mayores para los usuarios de computadoras.

Ezl corazón de la computadora, CPU y memoria: El usuario proporciona a la computadora patrones de bits (Entrada) y esta sigue las instrucciones para transformar esa entrada en un patrón diferente de bits (Salida) que devolver al usuario.

La CPU: La computadora Real: A menudo llamada solo procesador realiza las transformaciones de entrada en salida, un microprocesador moderno, o CPU, es un conjunto compuesto de circuitos electrónicos el CPU esta junto con otros chips y componentes electrónicos en un panel de circuitos, el panel de circuitos que contiene la CPU se llama placa madre o placa base.

CONCLUSION

Resulta inevitable ignorar la importancia que tiene la tecnología en nuestras vidas es necesario saber todos los cambios que aporta.

Por ejemplo en el campo de la educación cuya importancia es el desarrollo, humano tiende a ser indispensable en la vida diaria, la educación siempre se encuentra en transición entre lo tradicional y lo nuevo es por eso que la tecnología aporta mucho a la educación.

Algo que es necesario mencionar son las computadoras porque son una herramienta que sin duda sus características tienen el potencial de lograr un cambio real en la educación eso si haciendo buen uso de ella, porque la tecnología por sí sola no es capaz de lograr una mejora en la educación es necesario que hagamos un buen uso de ella

Una computadora es una máquina electrónica controlada 100% por el ser humano, es decir, funciona de acuerdo a las instrucciones que el hombre le indica. Al unir más de una instrucción en forma lógica y coherente, se crea un programa. Mediante el uso de estos, la computadora es capaz de recibir, procesar y almacenar información. En otras palabras, una computadora no es útil si no tiene un programa que le indique lo que tiene que hacer.

El valor de una computadora radica en la velocidad y precisión con la cual ésta ejecuta las instrucciones. La capacidad de una computadora se hace específicamente para el ambiente en donde ésta va a operar. Una microcomputadora personal, para la oficina o el hogar, una computadora Laptop para ir de viajes, una computadora matriz para controlar grandes cantidades de información. Cada una de estas máquinas se ha diseñado para procesar

diferentes tipos de información y por ello, cada una de ellas tendrá un valor de acuerdo a su capacidad. Hoy día se está implementando el uso de las computadoras en todos los campos de trabajo. Las computadoras están en todos lados y existen en muchas formas, tamaños y colores. Por ejemplo: una calculadora de bolsillo, el reloj de un microondas, el control remoto de un televisor, los juegos de video, y los cajeros automáticos, entre otros. En trabajos donde el hombre no se concentra o no pone la atención debida a causa de la naturaleza repetitiva de la tarea, una computadora puede realizar la misma durante toda una semana, 24 horas al día, sin pérdida de velocidad ni precisión.

E-GRAFIA

http://www.taringa.net/post/apuntes-y-monografias/10874938/Historia-de-la-Computacion-Resumen.html

https://sites.google.com/site/computadorasarquitectura/home/unidad1

http://www.uv.mx/personal/gerhernandez/files/2011/04/historia-compuesta.pdf

https://docs.google.com/document/d/11XZSE0UapEbEAVReWICqIuc5gj1pLrdP1i7-rd8blUw/edit?pli=1

http://www.alegsa.com.ar/Dic/hardware.php

http://www.ingenierosistemas.com/un-poco-sobre-los-bits-y-bytes/2011/06/15/