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16/02/2008
E.P.S. de Zamora
Informática
Introducción
Escuela Politécnica Superior de Zamora
Departamento de Informática y Automática
Informática ITOP
José Mª González Ríos
Curso 2007/2008
Informática, ¿Qué es?
Es el conjunto de conocimientos científicos
que se ocupan del tratamiento automático
de la información,
información, especialmente por
medio de ordenadores.
Datos + Interpretación = Información útil
José Mª González Ríos
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Primeras “computadoras”
Ábacos
Calculadoras mecánicas
Sistemas basados en relés
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Máquinas diferenciales de Babagge
1822: Primera “computadora“
(mecánica)
Usaba el método de las
diferencias finitas para el
cálculo de polinomios de 2do
grado.
Requería aprox. 25.000 partes.
Fracaso en el intento
1847: Otra versión más
“pequeña“
No llegó a construirse
Fue reproducida por el Museo
de Ciencia en 1985
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Máquina analítica 1834
Primera Computadora Digital (mecánica)
Calculaba cualquier función algebraica y almacenaba
números.
Se programaba con tarjetas.
Charles Babbage y Ada Lovelace.
Lovelace.
Fracaso en el intento...
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Historia
… Antes de 1940
… Después de 1940
ERA MECÁNICA
Características:
Componentes mecánicos
Voluminosos
Lentos
Complicados
Propensos a errores
ERA ELECTRÓNICA
1ª Generación
2ª Generación
3ª Generación
4ª Generación
5ª Generación
…
La era mecánica supone que las máquinas de calcular eran construidas con
componentes mecánicos
mecánicos,, si bien al final de dicha era se combinaban componentes
mecánicos con componentes eléctricos generando las máquinas de calcular
electrónicas..
electrónicas
La era electrónica se caracteriza por el empleo de componentes electrónicos
(que permiten rapidez
rapidez,, fiabilidad y precisión) como elementos fundamentales de
las máquinas de calcular
calcular.. El estudio de esta era se divide en 5 grandes etapas
que constituyen las 5 generaciones de ordenadores.
ordenadores.
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Generaciones de ordenadores: 1ª
Primera Generación (… a 1954). Las computadoras de la primera Generación
emplearon válvulas para procesar información. Los operadores introducían los
datos y programas en código especial por medio de tarjetas perforadas.
perforadas.
El primer ordenador electrónico de propósito general fue el ENIAC ((Electronic
Electronic
Numerical Integrator And Calculator
Calculator),
), construido en la Universidad de
Pensilvania bajo la dirección de un proyecto financiado por el Ejército
Estadounidense para obtener una máquina de cálculo automático de tablas
balísticas.
Era una máquina enorme que contenía unas 18.000 válvulas, 70.000 resistencias
y 10.000 condensadores. Pesaba unas 30 toneladas, consumía más de 150 Kw y
ocupaba una superficie de unos 1.300 m²
m².. Duró 10 años con 80.000 horas.
J. Von Neumann propone el concepto de programa almacenado: las instrucciones
podían almacenarse en el ordenador, juntamente con los datos. Esta idea tenía
dos implicaciones importantes:
Las instrucciones podrían cambiarse sin necesidad de establecer cableados
manuales.
El ordenador podría procesar las instrucciones como si fuesen datos, haciendo
posible la alteración de su secuencia e incluso la modificación automática.
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Primera generación ¼ Tubos de vacío
Utilizan tubos (vávulas
(vávulas)) de vacío
Enormes (20,000 tubos) y lentas (un
ciclo ≈ 1 seg.)
seg.)
Un solo grupo diseñaba, construía,
programaba, operaba y mantenía
cada máquina.
Toda la programación se hacía en
lenguaje máquina (conectando cables
en un tablero, por ejemplo).
No existían los sistemas operativos.
En 1950 se introducen las tarjetas
perforadas.
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El modelo de von Neumann
Antes: programar era conectar
cables…
Hacer programas era mas una
cuestión de ingeniería electrónica
Cada vez que había a que calcular
algo distinto había que reconectar
todo.
Mauchly y Eckert (ENIAC)
documentaron la idea de almacenar
programas como base de la
EDVAC.
Pero no lo publicaron…
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John Von Neumann
Fue el pionero de la computadora digital moderna y de la
aplicación de la teoría operadora a la mecánica cuántica. Trabajó
con Eckert y Mauchly en la Universidad de Pennsylvania, donde
publicó un artículo acerca del almacenamiento de programas.
El concepto de programa almacenado permitió la lectura de un
programa dentro de la memoria de la computadora, y después la
ejecución de las instrucciones del mismo sin tener que volverlas a
escribir.
La primera computadora en usar el citado concepto fue la llamada
EDVAC ((Electronic
Electronic DiscreteDiscrete-Variable Automatic Computer,
Computer, es
decir 'computadora automática electrónica de variable
discreta'),
discreta
'), desarrollada por Von Neumann,
Neumann, Eckert y Mauchly.
Mauchly. Los
programas almacenados dieron a las computadoras flexibilidad y
confiabilidad, haciéndolas más rápidas y menos sujetas a errores
que los programas mecánicos.
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von Neumann
Neumann/
/Turing
Los datos y programas se
almacenan en una misma
memoria de lecturalecturaescritura
Los contenidos de esta
memoria se direccionan
indicando su posición sin
importar su tipo.
Ejecución en secuencia
(salvo que se indique lo
contrario).
Representación Binaria
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Primera generación ¼Atanasoff Berry
Computer (1939 - 1942)
Primera computadora digital (binaria)
No era de propósito general
Resolvía sistemas de ecuaciones lineales.
John Atanasoff y Clifford Berry de la Iowa State
University
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Primera generación ¼UNIVAC (1949)
Primera computadora comercial
Eckert--Mauchly Computer Corporation (Universal
Eckert
Automatic Computer
Computer))
Incorpora el uso de cintas magnéticas
Cálculos para el censo USA
Para el fin de los 50 se construyó la UNIVAC II mucho más
rápida y con más memoria
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Primera generación ¼Colossus (1943)
Desarrollo Británico
Diseñada para descifrar los
mensajes encriptados por los
alemanes
Participó Turing
No se conoció hasta los 80
Máquina Alemana “Enigma”
1 50,000,000,000,000,000,000
combinaciones. Pero los Aliados
pudieron descifrar los mensajes
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Primera Generación ¼Mark 1
Después de 7 años de estudios, el profesor Howard H. Aiken de
la Universidad de Harvard completa, en colaboración con IBM, el
primer calculador aritmético de tipo universal que realiza
finalmente la intuición de Charles Babbage
Babbage::
MARK 1
Una vez introducida la instrucción y datos para sumar o
dividir, la máquina ((Automatic
Automatic Sequence Controlled Calculator
Calculator))
procede sola, sin ninguna intervención del hombre y da el
resultado del cálculo perforándolo sobre una tarjeta o
imprimiéndolo por medio de 2 máquinas eléctricas de escribir.
Mark 1, la calculadora de la Universidad de Harvard pesaba 5
toneladas y está constituida por 78 máquinas calculadoras
conectadas entre sí por 800 kilómetros de cable eléctrico.
Contiene 3.300 relés, que ponen en movimiento dispositivos
mecánicos, como calculadores y contadores de rueda y era capaz
de multiplicar dos números de 23 cifras en 6 segundos.
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Mark I (1939(1939-1944)
IBM y la universidad de Harvard
Electromecánico, 760.000 ruedas!
800km de cables!
Basado en la máquina analítica de
Babagge
Decimal
0.3 a 10 segundos por cálculo
Programable mediante una cinta
de papel
Se uso hasta 1959
Grace Hooper:
Hooper: popularizo el
nombre “Bug
“Bug””
Escribió en su cuaderno de
trabajo :"Relé
:"Relé #70 Panel F
insecto en Relé".
Relé".
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Primera generación ¼Mark I
También llamada
Baby Usada para
demostrar el
concepto de
programa
almacenado
En 1948 se
contrató a
Turing para el
desarrollo de un
lenguaje de
programación
para la máquina
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Primera generación ¼ ENIAC (1946)
Electronic Numerical Integrator and
Computer
John Mauchly and J. Presper Eckert
(Pennsylvania)
Primera computadora de propósito general
Se programaba “cableando”
Construida entre 19431943-1946 para calcular
la trayectoria de las armas
Pero se terminó ...tarde
Von Newman participó de las últimas
etapas del proyecto
FLOPS es el acrónimo
Se usó hasta 1955
Decimal (no binaria)
de Floating point
20 acumuladores de 10 dígitos
Programada manualmente usando Operations Per Second
switches
(operaciones en coma
18,000 válvulas
flotante por segundo)
30 toneladas!
2.40 m ancho x 30 m largo!
(Pentium 4 varios
140 kW de consumo
5,000 adiciones por segundo
Gflots))
Gflots
500 Flops
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Primera generación ¼IBM 650 (1955)
Primera computadora producida en masa
Fuera de circulación en 1969
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Primera generación ¼IBM 704 (1955)
Primera máquina comercial con hardware de punto flotante
5 KFLOPS.
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Generaciones de ordenadores: 2ª
Segunda Generación (1955(1955-1964
1964).
). El invento del transistor hizo posible una
nueva generación de computadoras, más rápidas, más pequeñas y con menores
necesidades de ventilación. Diferencias con la anterior generación:
1. El transistor, inventado en 1948 en los laboratorios de la Bell Telephone
Telephone,,
reemplazó gradualmente a las válvulas en el diseño de los circuitos de
conmutación.
2. Las memorias magnéticas de ferritas y de tambores, se impusieron sobre
las otras tecnologías empleadas anteriormente.
3. Se generalizó el empleo de unidades aritméticas separadas para el
tratamiento de números enteros y de números de punto flotante.
4. Aparecieron los primeros lenguajes de "alto nivel" como FORTRAN, COBOL,
COBOL,
LISP,, ALGOL.
LISP
5. Se diseñaron pequeños procesadores de propósito especial para supervisar
las operaciones de Entrada/Salida, que liberaban parcialmente a la CPU.
6. Los fabricantes empezaron a suministrar "software" básico, como
compiladores y bibliotecas de programas
programas..
Otra innovación importante de esta época fue el procesamiento por lotes (batch
processing).
processing
). Se prepara un lote de trabajos en una cinta para que el ordenador
los procese en secuencia, sin pararse entre cada uno, como los anteriores.
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Segunda generación ¼ Transistores
Se introducen los transistores.
9 Más baratos
9 Mas pequeños
9 Menos disipación de calor
9 Silicio (arena)
Distinción entre diseñadores,
constructores, programadores,
operadores y personal de mantenimiento.
Mainframes en salas acondicionadas.
9 Se escribían los programas en papel, luego se
perforaban las tarjetas
9 Los operadores toman las tarjetas del
programa y colocan también los del
compilador.
9 Se crea el proceso por lotes que agrupa
trabajos.
Nace la microprogramación
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Segunda generación ¼ IBM 1401 (1959)
4KB de memoria expandible a 16KB.
Buena para leer tarjetas, copiar cintas e imprimir
resultados,
Mala para cálculos numéricos.
Se utilizaba con fines comerciales (bancos, etc.)
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Segunda generación ¼ IBM 7094 (1962)
IBM 1401 –IBM 7094:
a)
b)
c)
d)
e)
f)
Los programadores llevan tarjetas
La 1401 lee un lote de tarjetas y los graba en la cinta
Un operador lleva la cinta a la 7094
La 7094 realiza los cómputos
Un operador lleva la cinta a una 1401
La 1401 imprime las salidas
Trabajo en FORTRAN (Formula Translator)
Translator) Fortran Monitor
System
Comienzo de los Sistemas Operativos
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Segunda generación ¼ DEC PDPPDP-1 (1961)
4K de palabras de 18 bits.
US$ 120,000
< 5% del precio de la IBM 7094
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Segunda generación ¼ Primer videovideo-juego
Estudiantes de MIT (1962)
Implementado en una PDPPDP-1
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Segunda generación ¼ Invención del Mouse
(1964)
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Generaciones de ordenadores: 3ª
Tercera Generación (1965
(1965-1975).
1975).Circuitos
Circuitos Integrados,
Integrados, Compatibilidad con Equipo
Mayor, Multiprogramación, Minicomputadora . Las computadoras de la tercera
generación emergieron con el desarrollo de los circuitos integrados (pastillas de
silicio) en las cuales se colocan miles de componentes electrónicos, en una
integración en miniatura
miniatura.. Se diferencia de la anterior por:
1. Los circuitos integrados de pequeña y media escala (SSI, MSI) empezaron a
reemplazar a los circuitos de transformadores discretos empleados en la
segunda generación,
generación, dando lugar a una reducción sustancial en tamaño y coste.
2. Las memorias de semiconductores empezaron a reemplazar a las de ferrita.
3. Se generalizó el empleo de la microprogramación
microprogramación..
4. Se introdujeron algunas técnicas para procesado en paralelo o concurrente, tales
como segmentación, multiprogramación y multiproceso, con el fin de incrementar
la velocidad efectiva del ordenador.
5. Se desarrollaron métodos para la compartición automática de los recursos de un
ordenador.
6. Se generaliza el uso de el sistema operativo que ejerce un control global,
supervisa la distribución de los recursos del sistema
sistema,, planifica operaciones, evita
interferencias entre los diferentes procesos, etc
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Tercera generación ¼ circuitos integrados
Se introducen los circuitos integrados
9 Bajan los costos
9 Sube el desempeño
Se introduce la multiprogramación
9 Tiempo compartido entre usuarios
Se introducen los discos duros
Primer circuito integrado
Jack Kilby (1958)
1 transistor, un capacitor, y 3
resistencias
10x15 mm
Comparación con Pentium 4
55 millones de transistores
Un pelo = 75 micrones
Transistor Pentium 4 = 0.09 micrones
micrones!!
(90 nanómetros)
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IBM 360 (1964)
Multiprogramación
Terminales bobas
Software compatible con
IBM 7094, 1401 entre
otros.
Aparece el byte = 8bits
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DEC PDPPDP-8 (1964)
Primer minicomputador
No necesita una
habitación con aire
acondicionado
Lo bastante pequeño
para colocarlo en una
mesa de laboratorio
US$16,000
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Fundación de Intel (1968)
Andy Grove , Robert Noyce y Gordon Moore Grove,
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Generaciones de ordenadores: 4ª
Cuarta Generación (1975
(1975–– actualidad). Microprocesador , Chips de
memoria, Microminiaturización . 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
electrónicos.. Se diferencian de las
anteriores en:
1. El empleo de circuitos integrados de alta escala (LSI) y muy alta
escala de integración (VLSI), en particular, de los
microprocesadores.
2. La desaparición de las memorias de ferrita y su sustitución por las
memorias de semiconductores en circuitos integrados.
3. La aparición de los ordenadores "personales
"personales".
". (Apple II, IBM
IBM--PC)
4. La tendencia cada vez mayor hacia la normalización en los sistemas
operativos.
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Cuarta generación
Usan VLSI (large
(large scale integration).
integration).
> 100,000 componentes por chip
Facilita la creación de microprocesadores
Intel 8080 (8 bits)
IBM PC (1981) con DOS.
Intel 80286, 80386 y 80486.
Aparecen las terminales gráficas (GUI)
Microsoft “adopta” GUI y desarrolla Windows
(sobre DOS)
Aparecen la filosofía “RISC”
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Lenguaje C (1972)
Laboratorio Bell desarrolla el lenguaje C
#include
main()
main
()
{
}
for(;;)
for(;;)
printf("
printf
("Helloworld
Helloworld..."
..."\
\n);
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Cray 1 (1976)
Seymour Cray
Primera
supercomputadora
Procesamiento
vectorial
12 unidades
procesando en
paralelo
Aprox. 120 MFlops
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MULTICS (1976)
Impulso en el desarrollo de SO ““timesharing
timesharing””
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Primer microprocesador en un chip Intel
Primer microprocesador en un chip IntelIntel 4004 (1971)
CPU de 4 bits
2300 transistores
Usado para calculadoras
Dispositivos de control
Intel 8080 (1974)
8 bits datos
16 bits direcciones
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ALTAIR 8800 (1975)
Primera computadora personal
Tenía un Intel 8080
Se vendía como un kit a través de la
revista Popular Electronics
Electronics,, los
diseñadores planearon vender solo
unos pocos cientos de ejemplares a
los aficionados, y se sorprendieron al
vender diez veces esa cantidad solo
en el primer mes.
Hoy en día, la Altair es ampliamente
reconocida como la chispa que
condujo a la revolución del
computador personal durante los
años siguientes:
El bus de computador diseñado para
la Altair se convirtió en un estándar
de facto conocido como el bus SS100.
El primer lenguaje de programación
para la máquina fue el Altair
BASIC, escrito por Bill Gates y Paul
Allen, quienes inmediatamente
después fundarían Microsoft (wiki
(wiki))
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Apple I (1976)
El Apple I fue uno de los primeros
computadores personales, y el
primero en combinar un teclado con
un microprocesador y una conexión a
un monitor.
Fue diseñado por Steve Wozniak
originalmente para uso personal. Un
amigo de Steve Wozniak,
Wozniak, Steve Jobs
Jobs,,
tuvo la idea de vender el computador
Steve Jobs
Jobs&
&
Steve Wosniak
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Apple II (1977)
Las primeras computadoras Apple II estuvieron
a la venta el 5 de junio de 1977, basadas en un
microprocesador Rockwell 6502 de MOS
Technology funcionando a 1 MHz, con 48 KB
RAM, 12 KB de ROM con el lenguaje de
programación Integer BASIC, y una interface
para grabadores de casetes de audio. El
controlador de video mostraba en la pantalla 24
líneas por 40 columnas de texto solamente en
mayúsculas, con salida de video compuesto
NTSC para mostrase en un monitor, o en un
aparato de televisión por medio de un modulador
de RF.
Se podía aumentar la RAM. Tenía 8 slots de
expansión..
expansión
La familia Apple II llegó a contar con trece
versiones diferentes ((la
la última fue Apple IIe)
IIe) y
se vendieron un total de 1.200.000 unidades.
Apple llegó a denunciar a más de 20 empresas
que habían tratado de imitar su popular máquina.
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Microsoft (1978)
1975 – Basic para la Altair
1981 acuerdan con IBM el desarrollo de DOS
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Cuarta generación ¼ IBM PC (1981)
Usa el Intel 8088, 16 bit a 4,7
MHz, 16 Kb de RAM, pantalla
de 11,5” en blanco y negro y
teclado de 83 teclas, Sistema
DOS (Microsoft)
(1.200.000
unidades el primer año)
1983:: XT, con disco rígido
1983
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Cuarta generación ¼ Commodore64 (1982)
El C64 tuvo una presentación
impresionante, tal y como recuerda
el ingeniero de producción David A.
Ziembicki:: "Todo lo que veíamos en
Ziembicki
nuestro pabellón era gente de
Atari con la boca abierta, diciendo
'¿Cómo pueden hacer esto por
595$?'".
La respuesta era, según se vio, la
integración vertical:
vertical: gracias a ser
Commodore la dueña de las plantas
de fabricación de semiconductores
de MOS Technology,
Technology, cada C64
tenía un costo estimado de
producción de sólo 135$.
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Cuarta generación ¼ Macintosh, Sony
introduce el CD (1984)
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Cuarta generación ¼ Linux (1991)
“Estoy construyendo un sistema operativo gratuito (no es
más que un hobby, no será una cosa grande y profesional
como GNU) para clones AT (con un 386 o 486).”
Linus Torvalds
Torvalds,, Helsinki, Oct. 91.
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Cuarta generación ¼ Pentium (1993)
Incorpora ideas de máquinas RISC
RISC (del inglés Reduced Instruction Set Computer),
Computadora con Conjunto de Instrucciones Reducido. Es
un tipo de microprocesador con las siguientes
características fundamentales:
Instrucciones de tamaño fijo y presentadas en un reducido número
de formatos.
Sólo las instrucciones de carga y almacenamiento acceden a la
memoria por datos.
1994: Pentium Bug
5505001 / 294911 = 18.66600093
(Pentium)
5505001 / 294911 = 18.666651973
(Powerpc)
Powerpc)
X = 5505001, Y = 294911
Z = (X/Y)*Y - X (debería dar 0)
Pentium con Bug : -256.00000
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Generaciones de ordenadores: 5ª
Quinta generación (1981
(1981 – actualidad). Hacia el año 1981, en Japón se
empieza a hablar de ordenadores de quinta generación, basados en la
inteligencia artificial(NO
artificial(NO en el modelo de VonNeumann).
VonNeumann). Con el nombre
de quinta generación se refiere a una serie de ordenadores
experimentales con inteligencia artificial, utilización del lenguaje
natural, alta velocidad de proceso y un largo etcétera.
etcétera.
El proyecto de los ordenadores de la 5ª generación surgió en 1979 en el
Ministerio de Industria y Comercio Internacional de Japón (MITI). Su
objetivo es desarrollar una nueva generación de ordenadores para la
década de los 90. El proyecto fue presentado en Octubre de1981 y
comprendía 3 etapas:
1ª Etapa (1982
(1982--1985):Investigar y desarrollar nuevas tecnologías
necesarias para los ordenadores de la 5ª generación.
2ª Etapa (1985(1985-1989):A partir de los resultados de la etapa
anterior se desarrollarán arquitecturas paralelas con sistemas
multiprocesadores.
3ª Etapa (1989(1989-1992):Desarrollo de un prototipo de máquina de la
5ªgeneración.
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Quinta generación
Las máquinas de esta nueva generación no se basarán en el
modelo de Von Neumann,
Neumann, pues serán "máquinas lógicas" cuyos
objetivos serán, no sólo trabajar con datos, sino procesar
símbolos, realizar deducciones, entender los lenguajes
"naturales". El objetivo fundamental dela 5ª generación será
lograr máquinas que "procesen el conocimiento".
Para lograr estos objetivos se están desarrollando dos grandes
temas de investigación:
1.-- Hardware:
1.
- máquina de inferencias
- máquina de la base de conocimientos
2.-- Software:
2.
-
desarrollo de
desarrollo de
desarrollo de
desarrollo de
desarrollo de
un lenguaje núcleo de la 5ª generación
un software de inferencia
software de gestión de la base de conocimientos
un software de "interface" inteligente
un software de programación inteligente
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Resumen
Tubos de vacío 19461946-1957
Transistores 19581958-1964
Small scale integration (SSI) – hasta 1965
Hasta 100 dispositivos en un chip
Medium scale integration (MSI) - hasta 1971
100--3,000 dispositivos en un chip
100
Large scale integration (LSI) 19711971-1977
3,000 - 100,000 dispositivos en un chip
Very large scale integration (VSLI) 1978 -1991
100,000 - 100,000,000 dispositivos en un chip
Ultra large scale integration (ULSI) 1991 –
Más de 100,000,000 dispositivos en un chip
José Mª González Ríos
Informática – 2007/2008
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