METODOS NUMERICOS Capitulo I I t d ió Introducción

CATEDRA 0
1
Facultad de Ingeniería de Minas, Geología Y Civil
Departamento académico de ingeniería de minas y civil
METODOS
NUMERICOS
Ingeniería Civil
ING. CRISTIAN CASTRO P.
Capitulo I
I t d
Introducción
ió
ING. CRISTIAN CASTRO P.
Computación Numérica: Como?
P
Porqué?
é?
Problemas reales
M d l matemáticos
Modelos
t átic
Análisis Numérico
R l i
Resoluciones
eficientes
fi i t
(con computadores…)
Aplicaciones en áreas como:
•Ciencias
Ciencias Sociales
•Economia
•Ingeniería
g
•Medicina ...
Introducción a los Métodos Numéricos
Pasos para la resolución de problemas
REFINAMIENTO
MODELAMIENTO
PROBLEMA
RESULTADO DE
CIENCIAS AFINES
MEDICIÓN
RESULTADO
NUMÉRICO
SELECCIÓN
DE MÉTODOS
TRUNCAMIENTO
DE ITERACIONES
SELECCIÓN
DE PARÁMETROS
Introducción a los Métodos Numéricos
Flujograma
j g
– Solución Numérica
MODELO
MATEMÁTICO
PROBLEMA
modelamiento
LEVANTAMIENTO
DE DADOS
PROBLEMA
CONSTRUCCIÓN
DEL MODELO
MATEMÁTICO
SOLUCIÓN
Ó
resolución
ESCOGER
MÉTODO
NUMÉRICO
IMPLEMENTACIÓN
COMPUTACIONAL
ANÁLISIS DE
RESULTADOS
VERIFICACIÓN
Introducción a los Métodos Numéricos
Panorama
PROBLEMAS REALES
((tecnología,
g , ingeniería,
g
, industria,, etc )
Contextualizació
n
EMPRESAS
ENTIDADES
Ingeniería
matemática
Contextualización,
Adaptación de
modelos físicos,
implemetación
numérica
MATEMÁTICAS
FÍSICA
Análisis
Modelado y tipos de modelos
¿QUÉ ES EL MODELADO?
• Los procesos y sistemas en ingeniería son generalmente
complicados y deben ser simplificados por idealizaciones
y aproximaciones para resolver el problema planteado.
• El p
proceso de simplificación
p
del p
problema, p
para q
que
pueda ser representado en términos de un sistema de
ecuaciones (para el análisis, diseño y optimización) o a
través de un arreglo físico (para experimentación), es lo
que se conoce como modelado
¿Qué es un modelo
modelo?
?
X
X
Modelo de
moda
X
Modelo matemático
Modelaje en perspectiva
perspectiva…
…
• En muchas situaciones, se debe tomar una
decisión importante con información incompleta.
• Dos elecciones:
• Tomar la decisión con base solamente en intuición,
intuición o “
modelos mentales”
• Tomar la decisión con base en múltiples fuentes de
información, inclusive modelos cuantitativos
• La segunda
resultados
elección
conduce
a
mejores
Salidas
Llegadas
Sistema
La Pascalina
• Fabricada en 1642 por el francés filósofo matemático Blaise Pascal,
Pascal a los 19 años.
Se le considera el “Padre
Padre de la Computadora
Computadora”. En su honor,
honor existe un lenguaje de
programación con su nombre.
• El principio básico de esta máquina
calculadora se usa todavía en nuestros
días en algunos pluviómetros y cuenta
kiló t
kilómetros.
•Sólo el mismo Pascal era capaz de
arreglarla.
•Se considera el primer antecedente de
tecnofobia, puesto que los matemáticos
p
se opusieron
p
a ella,, ante la
de la época
eventualidad de que sus trabajos
empezaran a no ser necesarios.
Calculadora Universal
• Gottfried Leibniz (1646-1716), filósofo y
matemático alemán desarrolló en 1694 una
máquina multiplicadora.
•Esta máquina era mucho más avanzada que la
que había inventado Pascal y a la que llamó
“calculadora secuencial”.
• Esta máquina efectuaba adiciones, sustracciones,
multiplicaciones divisiones y evaluaba raíces
multiplicaciones,
cuadradas.
•Demostró las ventajas de utilizar el sistema
bi i en lugar
binario
l
d l decimal
del
d i l en las
l computadoras
d
mecánicas.
•Se le acredita el haber comenzado el estudio
formal de la lógica, base de la programación y de
la operación de las computadoras.
Tarjetas Perforadas
• Basile Bouchon : utilizó hacia 1725 , p
papel
p p
perforado en un telar p
para definir el ppatrón
que se producía sobre la ropa.
• Jean Baptise Falcón : en 1728 junto con Basile Bouchon produjo un telar mejorado,
mejorado
que en vez de utilizar el papel perforado, usaba una secuencia de tarjetas. Se comenzaba
a controlar una máquina con instrucciones codificadas.
• Joseph
p Marie Jacquard
q
(1752
1752-- 1871)
1871): en 1801
perfecciona la primera máquina que utiliza tarjetas
perforadas; ésta era un telar, que podía tejer
automáticamente diseños complejos,
complejos de acuerdo a un
conjunto de instrucciones codificadas en las tarjetas
perforada. Este invento años más tarde fue empleado para
permitir a los computadores almacenar y leer datos.
datos
Maquina Diferencial
• Charles Babbage matemático e ingeniero británico.
• Su trabajo se desarrolló, principalmente, en lo que hoy se
conoce como "investigación de operaciones“.
• Desarrolla tablas actuariales tan exactas que aún hoy en
p
de seguros
g
las usan.
día, las compañías
• Corrigió los errores que tenían las tablas de logaritmos.
• Elaboró varias tablas astronómicas e inclusive inventó el
primer cuenta kilómetros de la historia.
historia
• En 1822 empezó a diseñar “la máquina analítica” (1833).
• Esta máquina supero exitosamente todo lo que se había
inventado hasta entonces,
entonces en ella se combinaban las
operaciones aritméticas básicas con procesos de decisión.
• La máquina tenía una unidad de entrada y otra de salida,
usando
d la
l idea
id de
d las
l tarjetas
j
perforadas.
f d
• Esta máquina era, en esencia, una computadora de
aplicación general, por lo que Babbage es considerado el
precursor de la computadora.
Primer Programador …
•Ada Augusta Byron colabora en la concepción de la máquina
analítica de Babbage.
•Una de sus geniales ideas fue la de que un cálculo grande podía
p
de la misma secuencia de
contener muchas repeticiones
instrucciones. Luego, usando un salto condicional sería posible
preparar solamente un juego de tarjetas para las instrucciones
recurrentes.
recurrentes
•Así describió lo que nosotros ahora llamamos un "bucle" y una
"subrutina".
•Ada diseñó por sí misa un programa para la máquina de Babbage que calculaba los
números de Bernoulli. Éste es el primer programa de computadora que se reconoce.
p
como la p
primera p
programadora
g
de Computadoras
p
de la
•Es reconocida y respetada
historia, y en honor de quien se puso el nombre de ADA al conocido lenguaje de
programación
Otros Personajes…
Personajes
George Boole
Boole:: desarrolló en 1847 un nuevo tipo de álgebra
((álgebra
g
de Boole)) e inició los estudios de lógica
g simbólica. Esta
teoría de la lógica es la base del desarrollo de los circuitos de
conmutación tan importantes en telefonía y en el diseño de las
computadoras electrónicas.
Burroughs (EEUU, 1855-1898).
Terminó de construir su primera sumadora en 1885,
1885 pero la
•Terminó
máquina no lograba hacer los cálculos con velocidad.
•En 1886 fundó la compañía American Arithmometer.
•En 1888 logró perfeccionar su sumadora y patentarla.
patentarla
•En 1892 la máquina comenzó a producirse en serie y muchos
bancos y compañías contables la compraron.
•En 1905, ell nombre
b de
d su compañía se cambió
bi all de
d Burroughs
h
Adding Machine Company. Por muchas décadas más fue la
compañía más importante en diseño -venta de máquinas sumadoras.
Otros Personajes…
Personajes
Herman Hollerith
Hollerith:: especialista en estadística.
• Creó la máquina tabuladora (1887) para realizar el procesamiento
de datos del censo de los Estados Unidos.
• Conteos que demoraban normalmente 9 años pasan a ser realizados
en tan solo 2 años.
años
Hollerith además crea la empresa
‘Tabulating Machine Company (1896)’
que más tarde se fusionó con otras tres
compañías y formaron ‘Internacional
Business
Machines
Corporation
(IBM)’.
Otros Personajes…
Personajes
Von Neumann
Neumann: En 1946, en colaboración con Arthur W.
Burks y Herman H. Goldstine, escribió “Preliminary
Discussion of the Logical Design of an Electronic
p
g Instrument”. Las ideas contenidas en este
Computing
artículo, dan forma a la Arquitectura Von Neumann, base
para la construcción de todos los computadores hasta el
momento.
•El concepto central consiste en almacenar programas y datos, en el mismo medio
(
(memoria).
)
•Transforma la ENIAC en una máquina programable por el usuario a través del
almacenamiento de programas.
Diseñó la EDVAC,
EDVAC acrónimo de Electronic Discrete Variable Automatic Computer,
Computer que
•Diseñó
fue la primera máquina en usar cintas magnéticas.
•Fue el primero en usar la aritmética binaria en una computadora electrónica.
•Además la Máquina de Von Neumann crea el concepto de la Unidad de control.
control
Otros Personajes…
Personajes
Alan Turing
Turing: Gran matemático, lógico y teórico de la
computación. En 1936, publicó el artículo "On computable
numbers", que estableció las bases teóricas para la
p
moderna.
computación
En él describió lo que después se llamó la "Máquina de
Turing": un dispositivo teórico que leía instrucciones de una
cinta de papel perforada y ejecutaba todas las operaciones de
una computadora. El artículo también fijó los límites de las
ciencias de la computación al demostrar que existen
problemas que ningún tipo de computadora podrá resolver.
resolver
En 1938 construyó "Colossus", una máquina cuyo propósito
era descifrar el código secreto militar alemán y que fue
terminada
i d en 1943.
1943 En
E la
l actualidad
lid d se le
l considera
id
l
la
primera computadora digital electrónica.
Nacen los Ordenadores
ABC
•Primera computadora digital electrónica automática desarrollada
entre los años de 1937 a 1942.
•ABC = Atanasoff–BerryComputer. Conteniendo el nombre de su
inventor John Vincent Atanasoff y el de su ayudante Clifford
Berry.
•Capaz de resolver con un alto grado de exactitud ecuaciones
simultáneas de hasta 29 incógnitas.
N
Nacen
llos O
Ordenadores
d
d
MARK 1: Primera computadora electro-mecánica (1944).
•Howard Aiken (1900-1973),
(1900 1973) graduado de física de la Universidad
de Harvard, con el apoyo de IBM, construye la Automatic Sequence
Controller Calculator (ASCC).
•Esta
E basada
b d en los
l descubrimiento
d
bi i
d Babbage
de
B bb
con su “Máquina
“Má i
analítica”.
•Construida a base de relés, dispositivos electromecánicos para regular y dirigir la corriente en
un circuito (700,000 aprox.).
•Trabajaba con código decimal, realizaba las cuatro operaciones básicas.
g
para sumar o restar;; dos segundos
p
g
multiplicando
p
•Velocidad: un ppar de décimas de segundo
dos números de once cifras y dividía en poco más de cuatro segundos.
• La memoria se gobernaba manualmente por una serie de interruptores.
• Las instrucciones se ingresaban por medio de cinta perforada y la salida se obtenía en dos
impresoras / listadoras o directamente a cinta perforada.
•Media 15 mts. de largo x 2,4 mts. de alto. Estaba formada por 800.000 piezas y más de 804
Km de cable.
cable
• Posteriormente se construyeron Mark II y Mark III
Nacen los Ordenadores
ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator)
Calculator)
•Creada en 1947 por los ingenieros Presper Eckert y John W. Mauchly, de la
Universidad de Pennsylvania.
•El objetivo principal de su construcción fue: El calculo de tablas de trayectoria de
proyectiles.
•17.468 tubos de vidrio al vacío (más resistencias, condensadores, etc.), con 32 toneladas
de peso, 2.40 de ancho y 30 metros de largo.
• La velocidad de cálculo era entre 500 y 1000 veces superior a las calculadoras
electromecánicas de su tiempo, casi la velocidad de las calculadoras de bolsillo de hoy.
• 5,000
5 000 sumas o restas y 300 multiplicaciones por segundo.
segundo
• Consumo de energía de 150 kilowatts por hora aproximadamente (equivalente al
consumo de un gran bloque de casas o de mil lavadoras)
•Es
E considerada
id d la
l primera
i
computadora
t d
electrónica.
l t ó i
•Fue finalmente retirado del servicio activo en 1955, habiendo trabajado durante 9 años.
Nacen los Ordenadores
ENIAC
Eckert y Mauchly
N
Nacen
llos O
Ordenadores
d d
UNIVAC (Universal Automatic Computer
Computer))
Nuevamente Presper Eckert y John W. Mauchly son sus creadores (1951)
•Nuevamente
•Primera computadora en utilizar un compilador (traduce lenguaje de programa en
lenguaje de máquina).
•Posee un sistema de cintas magnéticas que podían leerse hacia adelante y hacia atrás.
atrás
•Máquina decimal con 12 dígitos por palabra, instrucciones de una sola dirección y dos
instrucciones por palabra.
•Su
S memoria
i era todavía
d í de
d líneas
lí
d retardo
de
d de
d mercurio
i y tecnología
l í a válvulas.
ál l
•Su sucesor, el UNIVAC II, sustituiría aquella memoria por una de núcleos de ferrita.
•El UNIVAC 1103 era una máquina de 36 bits, aritmética por complemento a uno y de
punto flotante y, por primera vez, con capacidad de interrupciones.
•En 1960 Grace Murray Hooper presentó su primera versión del lenguaje COBOL
(Common Business
Business-Oriented
Oriented Language) para UNIVAC.
•En 1952, Univac (no el modelo original sino otra) se utilizó para computar el resultado
de las elecciones presidenciales entre Eisenhower y Adlai Stevenson. El resultado
(victoria de Eisenhower) se supo 45 minutos después de que cerraron los colegios
electorales.
N
Nacen
llos O
Ordenadores
d d
UNIVAC
Generaciones de Computadoras
Primera Generación (1945…1955): Los tubos de vacio
• Construidas básicamente con tubos de vacío y cableado
como transmisor de datos.
g
en lenguaje
g j máquina
q
((código
g binario).
)
•Programadas
•Utilizan tarjetas perforadas.
•Gran tamaño y muy costosas (relación costo-valor).
Uso restringido a grandes empresas y organismos
•Uso
estadales: aplicaciones en el área científico militar.
•Comercialización casi nula.
•Herman Hollerith funda IBM.
IBM
•Maquinas de 1era. Generación: UNIVAC, IBM 650.
Generaciones de Computadoras
Segunda Generación (1955…1965): Circuitos de transistores
• El componente
p
pprincipal
p es el transistor: Disminución del
tamaño, consumo y producción de calor.
•Mayor capacidad de almacenamiento y mayor velocidad.
Reducción de espacio físico y costos.
costos
•Reducción
•Aparecen dispositivos magnéticos de almacenamiento
externo (cintas y discos).
•Nace
N
l
lenguajes
j de
d programación
ió de
d alto
lt nivel
i l como, Cobol
C b l
(Common Business Oriented Language), Basic (Beginers All
purpose Symbolic Instruction Code).
•Programas hechos a la medida.
•El usuario final no tiene contacto directo con la maquina.
p
la noción de concurrencia del p
procesador.
•Aparece
•El campo de aplicación se extiende a administrativo.
•Aparecen muchas compañías.
Maquinas de la 2da. Generacion: Philco 212, UNIVAC M46
•Maquinas
0, IBM 709 y NCR 315
Generaciones de Computadoras
Tercera Generación (1965…1975): Circuitos integrados
• Construidas en base a circuitos integrados (LSI) en
sustitución del transistor.
Continua la tendencia de disminución del tamaño.
tamaño
•Continua
•Continua la tendencia de reducción del consumo energético.
•Aparecen los sistemas operativos.
•Surge
S
ell concepto
t de
d Base
B
d Datos.
de
D t
•Se emplean redes de terminales periféricos.
•Aparecen los minicomputadores, pero los Mainframes siguen
controlando el mercado.
•Mainframes de 3era. Generación: IBM 360, CDC 6000, IBM
g 6000.
370, UNIVAC 1110, CDC 7600, Burroughs
•Minis de 3era. Generación: DEC, VAX, HP, Siemens.
Generaciones de Computadoras
Cuarta Generación (1975…): VLSI
• Aparece la tecnología VLSI ( Very Large Scale Integration), es decir
el Microprocesador (Integración de toda la CPU de un computador en
un solo circuito integrado).
integrado)
•La disminución de tamaño alcanza limites insospechados.
•Steves Jobs y A. Wozniak, crean el primer microcomputador de uso
masivo
i (1977).
(1977) Se
S funda
f d Apple.
A l
•Aparecen los microcomputadores llamados PC (Personal Computer).
•Se desata la llamada Revolución informática.
•Aparece el floppy disk como unidad de almacenamiento secundario.
•Aparecen gran cantidad de lenguajes de programación.
p
constante.
•Interacción humano-computador
•Aparecen las redes de interconexión de computadoras.
•Minis y Mainframes de la 4ta. Generación: CDC, CRAY, Hitachi,
IBM.
Generaciones de Computadoras
Quinta Generación: Internet+HTML=Sociedad de la información
La masificacion del uso de la Internet crea un estadio
nuevo en la computación, redefiniendo su interrelación
con la
l sociedad.
i d d
El computador deja de ser fundamentalmente una
herramienta de calculo para convertirse principalmente
en un medio de comunicación. Este nuevo rol del
computador impacta de tal manera a la sociedad que
por modificarla económica,, p
política,, social y
termina p
culturalmente, definiendo lo que se ha dado en llamar la
Sociedad de la Información, que denota la nueva forma
de organización social en el contexto de un mundo
signado por el fenómeno de la Globalización.
Dispositivos
d Entrada
de
E t d
Dispositivos
CPU
d
de
Salida
Memoria
(Almacenamiento)
Banderas
Unidad
D control
De
t l
Registros
ALU
Registros
ALU Entradas y salidas
A i
Arquitectura
dde computadoras
d
COMPONENTES DE UNA COMPUTADORA
CPU
UNIDAD DE
MEMORIA
UNIDAD DE
ENTRADA
UNIDAD DE
CONTROL
UNIDAD DE
ARITMETICA
UNIDAD DE
SALIDA
CPU
UNIDAD DE
ENTRADA
ENTRADA:
MEDIOS PARA
RECIBIR
INFORMACION
UNIDAD DE
MEMORIA
UNIDAD DE
CONTROL
UNIDAD DE
SALIDA
UNIDAD DE
ARITMETICA
CPU
UNIDAD DE
MEMORIA
UNIDAD DE
ENTRADA
UNIDAD DE
CONTROL
UNIDAD DE
ARITMETICA
UNIDAD DE
SALIDA:
MEDIOS PARA
DAR
INFORMACION
CPU
UNIDAD CENTRAL
DE PROCESAMIENTO
UNIDAD DE
MEMORIA
UNIDAD DE
ENTRADA
UNIDAD DE
SALIDA
UNIDAD DE
CONTROL
UNIDAD DE
ARITMETICA
CPU
UNIDAD DE MEMORIA
DATOS Y RESULTADOS
ALMACENADOS
EN CELDAS C/U CON
CAPACIDAD DE ALMACENAR
UNA UNIDAD DE INFORMACION
(PALABRA)
UNIDAD DE
ENTRADA:
UNIDAD DE
SALIDA
UNIDAD DE
CONTROL
UNIDAD DE
ARITMETICA
CPU
UNIDAD DE
MEMORIA
UNIDAD DE
ENTRADA
ENTRADA:
UNIDAD DE CONTROL
COORDINA LAS ACTIVIDADES
DE LAS DIFERENTES COMPONENTES DE LA COMPUTADORA. ENVIA SEÑALES DE
CONTROL COMANDOS Y
CONTROL,
DETERMINA LA SECUENCIA
DE LAS INSTRUCCIONES
DADAS.
UNIDAD DE
SALIDA
UNIDAD DE
ARITMETICA
CPU
UNIDAD DE
MEMORIA
UNIDAD DE
ENTRADA
ENTRADA:
UNIDAD DE
CONTROL
UNIDAD DE ARITMETICA
CONSISTE DE CIRCUITOS
ELECTRICOS QUE
REALIZAN LAS OPERACIONES ARITMETICAS Y
LOGICAS.
UNIDAD DE
SALIDA
REPRESENTACION DE LOS NUMEROS
EN LA COMPUTADORA
• ENTEROS
• REALES
SISTEMA DE ARITMETICA DE PUNTO FLOTANTE
Organización
g
y funcionamiento de un computador
p
(Subsistema I/O, Memoria y Procesador.
• Los computadores en realidad sólo hacen 4 cosas:
•
•
•
•
•
Recibir entradas: Aceptan información del mundo exterior.
Producir salidas: Reflejan información al mundo exterior.
Procesan información: Ejecutan
j
operaciones
p
aritméticas-lógicas
g
Almacenan información: Los datos reposan en algún dispositivo
Luego todo
L
t d sistema
it
de
d cómputo
ó
t tiene
ti
componentes
t de
d hardware
h d
dedicados
d di d a cumplir
li
estas funciones:
• Dispositivos de entrada: Teclado,
Teclado ratón,
ratón escáner,
escáner micrófono,
micrófono etc.
etc
• Dispositivos de salida: Monitor, impresora, cornetas, etc.
• Un procesador: Procesa información, ejecutando cálculos aritméticos y tomando
decisiones con base en los valores de información.
• Memorias y dispositivos de almacenamiento.
Memoria
•
Es un espacio físico electrónico constituido por elementos denominados chips,
que permite a la CPU almacenar y recuperar datos en forma muy rápida.
rápida
RAM (Random Access Memory):
• Conjunto de chips ubicados en una pequeña tarjeta de circuitos electrónicos que
permite alojar temporalmente los datos del usuario, instrucciones del S.O. y de
programas en ejecución. Es una memoria volátil de almacenamiento temporal.
ROM (Read Only Memory):
• Conjunto de chips que contienen un grupo pequeño de instrucciones que indican
a la computadora algunas tareas de importancia relacionadas con la operatividad
del sistema.
• En los PC esta memoria se llama ROM BIOS, contiene instrucciones que indican
a la computadora como acceder a los dispositivos de I/O y buscar el sistema
operativo.
ti
E t memoria
Esta
i es de
d almacenamiento
l
i t permanente
t no volátil
látil y contiene
ti
instrucciones asociadas al proceso de inicialización del sistema.
Memoria Caché
•
Utilizada en informática significa memoria
temporal; generalmente de existencia oculta y
automática para el usuario, que proporciona
acceso rápido a los datos de uso más frecuente
o previsible.
previsible
Memoria Virtual
Memoria virtual es un diseño computacional que permite al software usar
más memoria principal (RAM) que la que realmente posee la computadora
Memoria Secundaria
• Un medio de almacenamiento es el disco, cinta, papel u otro objeto que
contiene datos.
• Un dispositivo de almacenamiento corresponde a aparatos electromecá
electromecánicos que registra y recupera información que hay en el medio de almacenamiento. Esta información es de tipo semipermanente y puede posteriormente ser utilizada por el mismo u otro computador.
Funcionamiento de la memoria virtual
Funcionamiento de un bus de datos
Unidades de Medida de Memoria
Nombre
Abrev.
Factor
Tamaño en el SI
kilo
K
210 = 1024
103 = 1000
mega
M
220 = 1 048 576
106 = 1 000 000
giga
G
230 = 1 073 741 824
109 = 1 000 000 000
tera
T
240 = 1 099 511 627 776
1012 = 1 000 000 000 000
peta
P
250 = 1 125 899 906 842 624
1015 = 1 000 000 000 000 000
exa
E
260 =
1 152 921 504 606 846 976
1018 = 1 000 000 000 000 000 000
Z
270 =
1 180 591 620 717 411 303 42
4
1021 =
1 000 000 000 000 000 000 000
yotta
Y
280 =
1024 =
1 208 925 819 614 629 174 70
1 000 000 000 000 000 000 000 000
6 176
Bronto
B
290 = 1024 Yottabytes
zetta
1027 =
1 000 000 000 000 000 000 000 000
Ley de Moore
• La unidad fundamental del
procesador es el transistor.
• El transistor corresponde al
corazón del cómputo digital.
digital
• En 1965 Gordon Moore,
fundador de Intel, dijo que el
poder
d de
d cómputo
ó
t de
d un CPU
se duplica cada 18 meses.
• El poder de cómputo de un
CPU tiene
ti
relación
l ió con la
l
cantidad de transistores
Ley de Moore
SOFTWARE
Se conoce como software al conjunto de instrucciones detalladas
que controlan la operación de un sistema de cómputo.
Las funciones que realiza son:
• Administrar los recursos de cómputo
• Proporcionar las herramientas a los seres humanos para aprovechar el sistema
de cómputo
• Actuar como intermediario entre la información almacenada y los usuarios
Programa de computadora: Conjunto de instrucciones de
computadora para llevar a cabo un proceso específico.
El concepto del programa almacenado. Es la idea de que un
programa
p
g
no p
puede ser ejecutado
j
ppor una computadora
p
a menos
que se almacene en la memoria primaria de ella junto con los
datos requeridos.
SOFTWARE DE APLICACIONES
SOFTWARE DE APLICACIONES
Son los programas elaborados usando algún lenguaje de programación
convencional que permiten el cumplimiento de las tareas específicas de
los usuarios finales. Estos programas pueden ser :
• Elaborados en la empresa
• Desarrollados externamente sobre medida
• Adquiridos como paquetes terminados.
Ejemplos de software de aplicaciones:
• Sistemas de Contabilidad
• Sistemas de Nóminas
• Sistemas de Reservaciones Aéreas
• Sistemas de Punto de venta
• Sistemas de administración de la producción
• Sistemas de diseño auxiliado por computadora
• Etc.
SOFTWARE DE USUARIO FINAL
SOFTWARE DE USUARIO FINAL
Son las herramientas de software que permite el desarrollo de aplicaciones por los mismos
usuarios finales con muy poca o nula intervención de programadores profesionales, o que
incrementan la productividad de los programadores profesionales. Los principales ejemplos
de este tipo de software son:
• Lenguajes de cuarta generación: Variedad de herramientas de software que permiten
a los usuarios finales desarrollar aplicaciones de software con una mínima experiencia
o asistencia técnica o estimulan la productividad de los programadores profesionales
• RAD (Rapid aplication development)
• Lenguajes
L
j de
d interrogación
i t
ió (SQL)
• Generadores de reportes
• Lenguajes de gráficas
• Generadores de aplicaciones
• Lenguajes de programación de muy alto nivel
q
de software especializado
p
adaptable
p
( CONTROL DE MANUFACTURA )
• Paquetes
• Procesadores de documentos
• Hojas de cálculo
• Administradores de bases de datos
• Paquetes de software integrados
• Sistemas de información geográfica
Tipos de software
• Software base o sistema operativo: Conjunto de todos
l programas que controlan
los
l la
l ejecución
j
i de
d todas
d las
l
aplicaciones y administran todos los recursos del
computador.
• Software de aplicación: Programa diseñado y escrito
para realizar una tarea específica, ya sea personal, de
negocios
i o de
d procesamiento.
i t
• Software de comunicaciones: Conjunto
j
de pprogramas
g
que permiten la comunicación entre dispositivos locales
o remotos de una red.
TIPOS DE SOFTWARE
•
Software de sistemas
•
•
Sistemas operativos
Lenguajes de programación
• Bajo nivel: Lenguaje máquina, Ensamblador
• Alto
l nivel:
i l
•
•
•
•
Compilados: Lenguaje C, Pascal, Fortan
Interpretados: Basica, Visual Basic.
Utilerías
Software de aplicación
•
•
•
Especializados
De uso general
Software del usuario final
•
•
•
•
•
•
Sistemas de bases de datos
Generadores de gráfica
Lenguajes de 4ª. Generación
Herramientas RAD
Sistemas adaptables
Si t
Sistemas
dde iinformación
f
ió geográfica
áfi
Q es ell Software
Que
S ft
?
Programas de cómputo y su documentacion asociada
•
•
•
•
•
•
Sistemas o Productos
Si
P d
dde software
f
grandes
d y complejos.
l j
Que contiene el software.
Q
Que tipos de software hay ?
Cuall es ell costo del
d l software.
f
Como
Co
o se des
desarrolla
o eel software
so w e ?
Como saber si un software tiene calidad.
P d t de
Productos
d S
Software
ft
• Productos genéricos.
l Productos que son producidos por una organización
para ser vendidos al mercado.
• Productos hechos a medida.
l Sistemas que son desarrollados bajo pedido a un de
sarrollador específico.
• La
L mayor parte del
d l gasto del
d l software
f
es en productos
d
genéricos, pero hay más esfuerzo en el desarrollo de
los sistemas hechos a medida.
Características de los Productos
de Software
• Mantenibles.
l
Debe ser posible que el software evolucione y que siga
cumpliendo con sus especificaciones.
• Confiabilidad.
C fi bilid d
l
El software no debe causar danos físicos o económicos en
el caso de fallos.
• Eficiencia.
l
El software no debe desperdiciar los recursos del sistema.
• Utilización
U ili ió adecuada.
d
d
l
El software debe contar con una interfaz de usuario
adecuada y su documentación.
Importancia
p
de las características
del producto
• La importancia relativa de las características depende
en el tipo de producto y en el ambiente en el que será
utilizado.
• En algunos casos, algunos atributos pueden dominar.
l En sistemas de seguridad críticos de tiempo real,
los atributos clave pueden ser la confiabilidad y la
eficiencia.
eficiencia
• Los costos tienden a crecer exponencialmente si son
requeridos altos niveles de alguna característica.
Que contiene el software ?
• El software
f
contiene:
i
• Líneas de código
g de algún
g lenguaje
g j ?
• Instrucciones de computadora.
• Descripción
i ió de
d las
l estructuras de
d datos.
d
• Algoritmos.
g
• Procedimientos y funciones.
• Componentes de software.
Q tipos
Que
ti
de
d software
ft
hay
h ?
• Por su estructura:
• Funcionales.
• Orientados a objetos.
objetos
• Orientados a listas.
• Orientados a componentes
componentes.
• Por su función:
• Programas o Sistemas de Usuario
• Interfaces Hombre-Maquina.
• Herramientas
H
i t de
d Software.
S ft
• Librerias.
• Sistemas
i
de
d uso generico:
i Compiladores,
il d
S.O’s, Procesadores
d
de Texto, etc
• Bases
B
dde D
Datos.
t
• Sistemas basados en Web.
Q tipos
Que
ti
de
d software
ft
hay
h ?
• Por su plataforma de computo:
• Sistemas embebidos.
• Sistemas de computo distribuido.
• Sistemas de computo paralelo.
• Sistemas de tiempo real.
• Sistemas basados en Chips.
systems
• Wearable computing systems.
• Sistemas de computo ubiquos.
Costos del Software
• L
Los costos del
d l software
f
a menudo
d dominan
d i
all costo
del sistema. El costo del software en un PC es a
menudo mas caro que la PC.
Costos
• Cuesta mas mantener el software que desarrollarlo.
desarrollarlo
Para sistemas con una larga vida, este costo se
multiplica.
multiplica
• La Ingeniería de Software concierne a un desarrollo
efectivo en cuanto a costes del software.
Efi i
Eficiencia
i
El Proceso
P
de
d Software
S ft
• Conjunto estructurado de actividades requeridas para
desarrollar un sistema de software.
l Especificación- que debe hacer el software y cuales son
sus especificaciones de desarrollo.
l Desarrollo – produccion del sistema de software.
l Validación – verificar que el software hace lo que el
cliente pide.
l Evolución – cambiar/adaptar el software a las demandas.
demandas
• Las actividades varían dependiendo de la organización y del
tipo de sistema a desarrollarse.
desarrollarse
• Debe estar explícitamente modelado si va a ser bien
administrado.
administrado
Proceso Genérico de Software
• Especificación - establecer los requerimientos y
restricciones del sistema
• Diseño - Producir un modelo en papel del sistema
• Manufactura
M
f
- construir
i ell sistema
i
• Prueba - verificar qque el sistema cumpla
p con las
especificaciones requeridas
• Instalación - entregar el sistema al usuario y asegurar
su operacionalidad
• Mantenimiento - reparar fallos en el sistema cuando
sea descubiertos
Características del proceso
• Entendible
l
Se encuentra el proceso bien definido y es entendible ?.
• Visible
l
El p
proceso es visible al exterior ?.
• Soportable
l
P d ell proceso ser soportado
Puede
t d por herramientas
h
i t CASE ?.
?
• Aceptable
l
El proceso es aceptado por aquellos involucrados en el ?.
Muchas Gracias