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Instituto Tecnológico de Chetumal Materia: Software en ingeniería civil Unidad 1: Introducción a la computación Equipo: Felipe Roberto Aké López Didier Isaac Kú Aké Holemny González Christian Profesor: Roger Ismael Noh Balam

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Instituto Tecnológico de Chetumal

Materia: Software en ingeniería civil

Unidad 1: Introducción a la computación

Equipo:

Felipe Roberto Aké López

Didier Isaac Kú Aké

Holemny González

Christian

Profesor: Roger Ismael Noh Balam

1º “A”

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Historia de la Computación

Antes del primer computador

En el siglo XVII, en 1641, un francés llamado Blaise Pascal hizo un aporte importante para la historia del computador, inventó una máquina de sumar, a la que dio el nombre de Pascalina. Podía sumar y restar largas columnas de números sin cometer ningún error.

Unos años más tarde, un alemán llamado Gottfried Leibnitz mejoró la máquina de Pascal: inventó una calculadora. Aparte de sumar y restar, también podía multiplicar, dividir, y hallar la raíz cuadrada de un número. Se accionaba manualmente.

Primer computador

Cada diez años, el gobierno de Estados Unidos hace un censo. En 1880, el gobierno empezó uno, pero había tanta gente en Estados Unidos, que tardaron 8 años en contarlos a todos y en poner información sobre dónde vivían y a qué se dedicaban. Ocho años era demasiado tiempo, así que el gobierno celebró un concurso para encontrar una manera mejor de contar gente. Herman Hollerith inventó una máquina denominada máquina tabuladora. Esta máquina ganó el concurso, y el gobierno la usó en el censo de 1890.

La máquina de Herman usaba tarjetas perforadas, y cada agujero significaba algo. Un agujero significaba que la persona estaba casada, otro, que no lo estaba. Un agujero significaba que era de sexo masculino, otro, de sexo femenino. La electricidad pasaba a través de los agujeros y encendía los motores, que a su vez activaban los contadores.

En 1890, sólo hicieron falta seis semanas para realizar el primer recuento sencillo. El recuento completo se realizó en sólo dos años y medio.

La nueva máquina tabuladora de Herman se hizo famosa. Se vendieron copias a otros países para que realizasen sus censos. Pero Herman no se paró en este invento. Comenzó una empresa llamada International Business Machines. Hoy en día es una de las empresas informáticas más grande del mundo: IBM. 

Primera generación  (1951-1958)

Las computadoras de la primera generación emplearon bulbos para procesar información. Los operadores introducían los datos y los programas en un código especial por medio de tarjetas perforadas. El almacenamiento interno se lograba con un tambor que giraba rápidamente, sobre el cual un dispositivo de lectura/escritura colocaba marcas magnéticas. Esas computadoras de bulbos eran mucho más grandes y generaban más calor que los modelos contemporáneos.

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Eckert y Mauchly contribuyeron al desarrollo de computadoras de la primera generación formando una compañía privada y construyendo UNIVAC, que el Comité del Censo estadounidense utilizó para evaluar el de 1950.

Por su parte, la IBM tenía el monopolio de los equipos de procesamiento de datos a base de tarjetas perforadas y estaba teniendo un gran auge en productos como rebanadores de carne, básculas para comestibles, relojes y otros artículos; sin embargo no había logrado el contrato para el Censo de 1950. Comenzó entonces a construir computadoras electrónicas y su primera entrada fue con la IBM 701 en 1953, un producto que tardó algún tiempo es ser comercialmente viable.

En 1954 fue introducido el modelo IBM 650, que es en gran medida la razón por la que IBM disfruta hoy de una gran parte del mercado de las computadoras. La administración de la IBM asumió un gran riesgo y estimó una venta de 50 computadoras, número mayor que la cantidad de computadoras instaladas en esa época en los Estados Unidos. Sin embargo, la IBM instaló 1000 computadoras. Aunque caras y de uso limitado, las computadoras fueron aceptadas rápidamente por las Compañías privadas y de Gobierno. A la mitad de los años 50, IBM y Remington Rand se consolidaban como los líderes en la fabricación de computadoras.

Segunda generación (1959-1964)

El invento del transistor hizo posible una nueva generación de computadoras, más rápidas, más pequeñas y con menores necesidades de ventilación. Sin embargo el costo seguía siendo una porción significativa del presupuesto de una Compañía.

Las computadoras de la segunda generación utilizaban redes de núcleos magnéticos en lugar de tambores giratorios para el almacenamiento primario. Estos núcleos contenían pequeños anillos de material magnético, enlazados entre sí, en los cuales se almacenaban datos e instrucciones.

Los programas de computadoras también mejoraron. El COBOL, desarrollado durante la generación anterior, estaba ya disponible comercialmente. Los programas escritos para una computadora podían transferirse a otra con un mínimo esfuerzo. El escribir un programa ya no requería entender plenamente el hardware de la computación. Las computadoras de la segunda generación eran sustancialmente más pequeñas y rápidas que las de bulbos, y se usaban para nuevas aplicaciones, como en los sistemas para reserva en líneas aéreas, control de tráfico aéreo y simulaciones para uso general.

Las empresas comenzaron a aplicar las computadoras a tareas de almacenamiento de registros, como manejo de inventarios, nómina y contabilidad. La marina de los Estados Unidos utilizó las computadoras de la segunda generación para crear el primer simulador de vuelo (el Whirlwind I). HoneyWell se colocó como el primer competidor durante la segunda generación de computadoras. Burroughs, Univac, NCR, CDC, HoneyWell, los

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más grandes competidores de IBM durante los años sesenta, se conocieron como el grupo BUNCH.

Tercera generación (1964-1971)

Las computadoras de la tercera generación nacieron con el desarrollo de los circuitos integrados (pastillas de silicio), en los cuales se colocan miles de componentes electrónicos, en una integración en miniatura. Las computadoras se hicieron nuevamente más pequeñas, más rápidas, desprendían menos calor y eran energéticamente más eficientes. Antes del advenimiento de los circuitos integrados, las computadoras estaban diseñadas para aplicaciones matemáticas o de negocios, pero no para las dos cosas. Los circuitos integrados permitieron a los fabricantes de computadoras incrementar la flexibilidad de los programas y estandarizar sus modelos.

La IBM 360, una de las primeras computadoras comerciales que usó circuitos integrados, podía realizar tantos análisis numéricos como administración o procesamiento de archivos. Los clientes podían escalar sus sistemas 360 a modelos IBM de mayor tamaño y podían todavía ejecutar sus programas actuales. Las computadoras trabajaban a tal velocidad que proporcionaban la capacidad de ejecutar más de un programa de manera simultánea (multiprogramación). Por ejemplo, la computadora podía estar calculando la nomina y aceptando pedidos al mismo tiempo.

Con la introducción del modelo 360, IBM acaparó el 70% del mercado. Para evitar competir directamente con IBM, la empresa Digital Equipment Corporation (DEC) redirigió sus esfuerzos hacia computadoras pequeñas. Mucho menos costosas de comprar y de operar que las computadoras grandes, las minicomputadoras se desarrollaron durante la segunda generación pero alcanzaron su mayor auge entre 1960 y 1970.

4.4. Cuarta generación (1971- Hoy)

Dos mejoras en la tecnología de las computadoras marcan el inicio de la cuarta generación: el reemplazo de las memorias con núcleos magnéticos por las de chips de silicio y la colocación de muchos más componentes en un chip, producto de la microminiaturización de los circuitos electrónicos. El tamaño reducido del microprocesador de chips hizo posible la creación de las computadoras personales (PC). El primer PC, de IBM, es de 1981. Antes, ya se habían presentado otros dos ordenadores personales: el Apple-II y el Altair 8800. Hoy en día, las tecnologías LSI (Integración a gran escala) y VLSI (integración a muy gran escala) permiten que cientos de miles de componentes electrónicos se almacenen en un chip. Usando VLSI, un fabricante puede hacer que una computadora pequeña rivalice con una computadora de la primera generación que ocupara un cuarto completo.

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La arquitectura de computadoras

La arquitectura de computadoras es el diseño conceptual y la estructura operacional fundamental de un sistema de computadoras. 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.

También suele definirse como la forma de seleccionar e interconectar componentes de hardware, para crear computadoras según los requerimientos de funcionalidad, rendimiento y costo.

La computadora recibe y envía la información a través de los periféricos, por medio de los canales. La CPU es la encargada de procesar la información que le llega a la computadora. El intercambio de información se tiene que hacer con los periféricos y la CPU. Puede considerarse que todas aquellas unidades de un sistema, exceptuando la CPU, se denomina periférico, por lo que la computadora tiene dos partes bien diferenciadas, que son:

* La CPU (encargada de ejecutar programas y que también se considera compuesta por la memoria principal, la unidad aritmético lógica y la unidad de control), y

* Los periféricos (que pueden ser de entrada, salida, entrada/salida, almacenamiento y comunicaciones). Las arquitecturas y los conjuntos de instrucciones se pueden clasificar considerando los siguientes aspectos:

* Almacenamiento de operandos en la CPU: dónde se ubican los operadores aparte de la sustractora informativa (SI).

* Cantidad de operandos explícitos por instrucción: cuántos operandos se expresan en forma explícita en una instrucción típica. Normalmente son 0, 1, 2 y 3.

* Posición del operando: ¿cualquier operando puede estar en memoria, o deben estar algunos o todos en los registros internos de la CPU?. Cómo se especifica la dirección de memoria (modos de direccionamiento disponibles).

* Operaciones: qué operaciones están disponibles en el conjunto de instrucciones.

* Tipo y tamaño de operandos y cómo se especifican.

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Hardware y software

El hardware

Introducción

Hardware es una palabra de origen inglés con la que se hace referencia a toda la parte "dura" de la informática, es decir a la maquinaria real, tangible, utilizada para el procesamiento electrónico de datos.

Todos los sistemas computacionales consisten en alguna combinación de equipamiento principal y equipo de apoyo. El equipo principal (que a menudo se denomina unidad central de procesamiento, CPU según las iniciales en inglés o UCP su equivalente en el castellano) es la parte principal del sistema; es la máquina que realiza el procesamiento real de datos y programas. El equipo de apoyo consta de todas las máquinas que hacen posible introducir datos y programas en la CPU, obtener información procesada y almacenar datos y programas para tener fácil acceso a la CPU.

Los equipos de apoyo son denominados periféricos u órganos de entrada/salida (I/O – Input/Output).

Los órganos de entrada son dispositivos que convierten los datos y programas en una forma que la CPU puede entender y procesar: son codificadores.

Los órganos de salida son dispositivos que convierten los datos procesados en una forma que los usuarios pueden comprender: son decodificadores. Los dispositivos de almacenamiento secundario son equipos que pueden poner fácilmente a disposición de la CPU datos y programas usados con frecuencia. Estas funciones a menudo se superponen en una sola máquina. Por ejemplo, muchas máquinas, trabajan como dispositivos tanto de entrada como de salida. Y todos los dispositivos de almacenamiento secundario funcionan asimismo como dispositivos de entrada y de salida.

Estructura general de un computador

Las máquinas electrónicas de programa registrado han sido y son todavía denominadas de muy diversas maneras: calculador, computador, ordenador, computadora, máquina; términos seguidos de un adjetivo como numérico, digital o simplemente electrónico. Todas estas denominaciones son equivalentes. Un ordenador procesa los datos de forma automática para obtener así los resultados que se buscan. Se puede observar que un ordenador es la unión de tres elementos:

Dispositivos de entrada Unidad central de proceso Dispositivos de salida

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UNIDADES PERIFÉRICAS: Son los medios que el computador posee para comunicarse con el exterior. Existen dos grandes clases de unidades periféricas: unidades de comunicación (teclado, pantalla, impresora, etc.) que permiten el diálogo con el exterior, y las memorias auxiliares (discos, cintas magnéticas, etc.), cuyas capacidades de almacenamiento son muy superiores a la de una memoria central. Las unidades de comunicación se subdividen a su vez, en unidades de Entrada y unidades de Salida, las memorias auxiliares son unidades que cumplen las dos funciones, de Entrada y Salida.

CANALES o BUSES: Las unidades periféricas se conectan, bien a la unidad de control, bien directamente a la memoria central a través de unidades especializadas en la gestión de las transferencias de información. Estas unidades de intercambio se llaman canales o buses. La unidad de control, cuando encuentra instrucciones de entrada/salida, se ocupa de gobernar los mismos.

Evolución del Hardware

1.- PRIMERA GENERACIÓN: (1951-1959)

Fueron las primeras máquinas que desplazaron los componentes electromecánicos (relés).

Componente electrónico: tubos de vacío (válvulas) Almacenamiento: tubos electrostáticos, tambores magnéticos. M.T.B.F. (Media de Tiempo de Buen Funcionamiento): decenas de

minutos.

2.- SEGUNDA GENERACIÓN: (1959-1964)

La lógica discreta era muy parecida a la anterior, pero la implementación resultó mucho más pequeña, reduciendo, entre otros factores, el tamaño de un computador en notable escala.

Componente electrónico: el transistor reemplaza al tubo. Almacenamiento: núcleos magnéticos. M.T.B.F.: decenas de horas.

3.- TERCERA GENERACIÓN: (1964-1970)

Esta tecnología permitió integrar cientos de transistores y otros componentes electrónicos.

Componente electrónico: S.S.I., M.S.I. y L.S.I. Los transistores son integrados en circuitos, que para el mismo tamaño

de un transistor de la segunda generación, contienen algunas decenas, centenas o miles de componentes interconectados.

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Almacenamiento: utilización de semiconductores en la construcción de la memoria principal. M.T.B.F.: cientos de horas

CUARTA GENERACIÓN: (1970-…)1

Componente electrónico: V.L.S.I. / U.L.S.I. (matrices funcionales) Cada cápsula contiene 20.000 y hasta 100.000 componentes activos

(diodos y transistores con sus correspondientes conexiones). M.T.B.F.: miles de horas.

Componentes básicos

Las computadoras son aparatos electrónicos capaces de interpretar y ejecutar instrucciones programadas y almacenadas en su memoria; consisten básicamente en operaciones aritmético-lógicas y de entrada/salida.9 Se reciben las entradas (datos), se las procesa y almacena (procesamiento), y finalmente se producen las salidas (resultados del procesamiento). Por ende todo sistema informático tiene, al menos, componentes y dispositivos hardware dedicados a alguna de las funciones ya mencionadas.

1.- DISCO DURO:

Es un dispositivo magnético que almacena todos los programas y datos de la computadora. Su capacidad de almacenamiento se mide en gigabytes (GB) y es mayor que la de un disquete (disco flexible).

Suelen estar integrados en la placa base donde se pueden conectar más de uno, aunque también hay discos duros externos que se conectan al PC mediante un conector USB.

2.- PLACA MADRE:

El propósito más básico de las placas madres es proveer las conexiones lógicas y eléctricas entre otros componentes del sistema.

Una placa madre típica de una computadora de escritorio, consta de un microprocesador, de memoria principal, de puertos y conectores, etc. El resto de los dispositivos electrónicos como disco duro, tarjeta aceleradora de gráficos, placa de sonido, etc. son conectados a la placa madre a través de conectores y/o cables.

3.- MEMORIA RAM:

La RAM es la memoria utilizada en una computadora para el almacenamiento transitorio y de trabajo (no masivo). En la RAM se almacena temporalmente la

1 Con discrepancias que se observan entre expertos en computación, podemos afirmar que nos encontramos actualmente en la cuarta generación de computadoras.

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información, datos y programas que la Unidad de Procesamiento (CPU) lee, procesa y ejecuta.

La memoria RAM es conocida como Memoria principal de la computadora, también como "Central o de Trabajo"; a diferencia de las llamadas memorias auxiliares, secundarias o de almacenamiento masivo (como discos duros, unidades de estado sólido, cintas magnéticas u otras memorias).

Las memorias RAM son, comúnmente, volátiles; lo cual significa que pierden rápidamente su contenido al interrumpir su alimentación eléctrica.

Las más comunes y utilizadas como memoria central son "dinámicas" (DRAM), lo cual significa que tienden a perder sus datos almacenados en breve tiempo (por descarga, aún estando con alimentación eléctrica), por ello necesitan un circuito electrónico específico que se encarga de proveerle el llamado "refresco" (de energía) para mantener su información.

4.- MICROPROCESADOR:

Es el circuito integrado central y más complejo de un sistema informático; a modo de ilustración, se le suele asociar por analogía como el cerebro de un computador.

Es un circuito integrado constituido por millones de componentes electrónicos. Es el encargado de ejecutar los programas; desde el sistema operativo hasta las aplicaciones de usuario; sólo ejecuta instrucciones programadas en lenguaje de bajo nivel, realizando operaciones aritméticas y lógicas simples, tales como sumar, restar, multiplicar, dividir, las lógicas binarias y accesos a memorias.

5.- TARJETA DE SONIDO:

Dispositivo de hardware que sirve como expansión de las posibilidades que brindan las computadoras, permitiendo la salida o entrada de información en forma de audio.

6.- PUERTOS:

Es el lugar por donde entra información, sale información, o ambos. Por ejemplo, el puerto de serie en un ordenador personal es donde se conecta un módem o una impresora.

7.- PERIFÉRICOS:

Se entiende por periférico a las unidades o dispositivos que permiten a la computadora comunicarse con el exterior, esto es, tanto ingresar como exteriorizar información y datos. Los periféricos son los que permiten realizar las operaciones conocidas como de entrada/salida (E/S).

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7.1.- TECLADO:

Mediante el teclado pueden introducirse datos al ordenador para que sean procesados por éste según un programa establecido, o también puede programársele para que realice las operaciones que nosotros deseemos con los datos que se le suministren.

Todos los teclados para ordenador pueden dividirse fundamentalmente en cuatro grupos de teclas:

Teclado alfanumérico: Es exactamente igual que el de una máquina de escribir convencional con la salvedad de algunos signos ortográficos que pueden ir colocados en diferente posición según el fabricante.

Teclado de función: Está compuesto por 10 o 12 teclas que suelen ir etiquetadas con F1, F2, F3, etc. Estas teclas son programables y su función cambia según el programa que las controla. Al inicializarse el ordenador, el sistema operativo les asigna una función, pero al ejecutarse un programa de aplicación ésta puede cambiar.

Teclado numérico/cursor: Se encuentra aparte del teclado alfanumérico, a la derecha de éste. Su función principal es la de mover el cursor por la pantalla cuando el programa que se esté ejecutando así lo posibilita (procesamiento de textos, diseño asistido por ordenador, etc.).

Teclas especiales: No tienen un lugar fijo dentro del teclado, aunque su disposición dentro de éste no difiere en gran medida de unos teclados a otros (Por ejemplo: tecla escape, bloqueo de mayúsculas, bloqueo numérico, bloqueo de desplazamiento, control y alternativo).

7.2.- MOUSE O RATÓN:

Su misión consiste en deslizarse sobre una superficie de la mesa de trabajo, reproduciéndose ese efecto en el monitor del computador, permitiendo acceder a distintas áreas del mismo que, conforme la programación realizada, posibilite la ejecución de diferentes acciones. Los ratones pueden tener además un único botón, como en el caso del Apple Macintosh o, como los compatibles con los PC, normalmente dos o tres. Si bien casi todas las operaciones pueden realizarse con un único botón, pueden asignarse funciones distintas a los demás botones, sobre todo en programas complejos, como por ejemplo aplicaciones de CAD y autoedición

7.3.- MONITOR:

Periférico de salida que muestra la información de forma gráfica de una computadora. Los monitores se conectan a la computadora a través de una tarjeta gráfica (o adaptador o tarjeta de video).

Un monitor puede clasificarse, según la tecnología empleada para formar las imágenes en: LCD, CRT, plasma o TFT.

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El software

Instrucciones para una computadora. Una serie de instrucciones que realizan una tarea en particular se llama programa o programa de software. Las tres categorías principales son:

Software de sistema: Su objetivo es desvincular adecuadamente al usuario y al programador de los detalles del sistema informático en particular que se use, aislándolo especialmente del procesamiento referido a las características internas de: memoria, discos, puertos y dispositivos de comunicaciones, impresoras, pantallas, teclados, etc. El software de sistema le procura al usuario y al programador adecuadas interfaces de alto nivel, controladores, herramientas y utilidades de apoyo que permiten el mantenimiento del sistema global. Incluye entre otros:

o Sistemas operativos

o Controladores de dispositivos

o Herramientas de diagnóstico

o Herramientas de Corrección y Optimización

o Servidores

o Utilidades

Software de programación: Es el conjunto de herramientas que permiten al programador desarrollar programas informáticos, usando diferentes alternativas y lenguajes de programación, de una manera práctica. Incluyen básicamente:

o Editores de texto

o Compiladores

o Intérpretes

o Enlazadores

o Depuradores

o Entornos de Desarrollo Integrados (IDE): Agrupan las anteriores

herramientas, usualmente en un entorno visual, de forma tal que el programador no necesite introducir múltiples comandos para compilar, interpretar, depurar, etc. Habitualmente cuentan con una avanzada interfaz gráfica de usuario (GUI).

Software de aplicación: Es aquel que permite a los usuarios llevar a cabo una o varias tareas específicas, en cualquier campo de actividad

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susceptible de ser automatizado o asistido, con especial énfasis en los negocios. Incluye entre muchos otros:

o Aplicaciones para Control de sistemas y automatización industrial

o Aplicaciones ofimáticas

o Software educativo

o Software empresarial

o Bases de datos

o Telecomunicaciones (por ejemplo Internet y toda su estructura

lógica)o Videojuegos

o Software médico

o Software de cálculo numérico y simbólico.

o Software de diseño asistido (CAD)

o Software de control numérico (CAM)

Referencias bibliográficas

U.N.N.E., F. d. (2013). Informática. http://ing.unne.edu.ar/pub/informatica/U2.pdf, 1-28.

http://www.alegsa.com.ar/Dic/placa%20madre.php

http://www.mastermagazine.info/termino/6823.php

Sommerville, Ian (2005). Ingeniería del software (7ma. edición). Madrid: Pearson Educación S.A.

http://robotica.uv.es/pub/Libro/PDFs/CAPI2.pdf