Introducción a las ciencias computacionales

Introducción a las Ciencias Computacionales
UNIDAD I
LA COMPUTADORA
EVOLUCION DE LOS DISPOSITIVOS DE PROCESAMIENTO DE DATOS
El hombre siempre ha buscado herramientas que le permitan desarrollar su trabajo
con mayor eficiencia y menor esfuerzo así como aquellos que su capacidad física y/o
mental no alcanza a cubrir.
La computadora surge a raíz de una serie de artefactos que el hombre ideó con el
objeto de automatizar los cálculos matemáticos.
Automatizar los cálculos matemáticos es una aspiración que cuenta con miles de años
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de antigüedad y es, sin duda, el origen de la revolución cibernética del siglo XX.
Uno de los primeros dispositivos de cálculo fue el ábaco. Las primeras máquinas
mecánicas de cálculo surgen en el Siglo XVII.
BLAISE PASCAL, FRANCIA (1642)
Primera máquina de cálculo mecánica a base de palancas y engranajes. Realizaba
operaciones de suma y resta.
JOSEPH JACQUARD, FRANCIA (1801)
Telar que producía automáticamente ropa modelada. Funcionaba a base de tarjetas
perforadas. La característica de esta máquina era su capacidad de seguir o leer una
serie de instrucciones perforadas en tiras de papel y tejer de acuerdo al patrón de hoyos
que había en ellas. Dos aspectos importantes en el área de la computación:
1. La información podía codificarse en tarjetas perforadas.
2. La información almacenada en las tarjetas podía actuar como una serie de
instrucciones (i.e. un programa) cuando las tarjetas se colocaban juntas.
CHARLES BABBAGE, INGLATERRA (1830)
Consideró que diseñar una máquina que pudiera calcular automáticamente los números
e imprimir los resultados produciría tablas matemáticas mucho más confiables que las
que existían en su tiempo. A dicha máquina la llamó "Máquina de Diferencias". A raíz de
esta máquina, surge la idea de crear lo que llamó una "máquina analítica", la cual
estaría hecha a base de engranes y ejes operados por un motor de vapor. Se trataba de
una máquina de propósito general, capaz de realizar muchos tipos de trabajos de cálculo,
dirigida por instrucciones en tarjetas perforadas. La máquina analítica tendría una
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Cibernética: Ciencia de la comunicación y control de la información tanto en seres humanos
como en máquinas.
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memoria interna para almacenar instrucciones y los resultados intermedios de cálculos
realizados, e imprimiría automáticamente los resultados (figura 1.1).
Entrada
Control
Cálculos
Salida
Memoria
Figura 1.1 Máquina analítica de Charles Babbage
HERMAN HOLLERITH (1890)
Le fue asignado construir una máquina para ayudar a la tabulación del censo de 1890.
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Se trataba de un dispositivo electromecánico que operaba con tarjetas perforadas. Es
Hollerith, quien posteriormente, en 1929, crea la empresa IBM (International Business
Machine), empresa líder de su tiempo en la fabricación de equipo de tarjetas
perforadas.
HOWARD AIKEN (1944)
Construye la máquina MARK I., (800 km. de cableado, 3'000 conexiones eléctricas)
funcionaba a base de relevadores electromecánicos. Aiken analizó los trabajos de
Babbage y observó que éste último se había anticipado a muchas de sus ideas. Mark I
era, en cierto sentido, la realización de la máquina analítica.
JOHN ATANASOFF (1930)
Mientras que los reveladores de una máquina como la Mark I tienen que abrirse y
cerrarse físicamente, en las máquinas electrónicas los elementos principales cambian de
un estado a otro según la presencia o ausencia de un flujo de corriente eléctrica a través
de ellos. Debido a que no tienen partes móviles, son mucho más rápidas que las
electromecánicas. Surge entonces la máquina ABC (Atanasoff-Berry Computer), cuyos
componentes electrónicos eran 300 tubos de vacío (bulbos). Esta computadora fue
diseñada para resolver ecuaciones lineales simultáneas y se considera la primera
computadora digital de propósito específico.
MAUCHLY ECKERT (1947)
Construye la computadora ENIAC, (Electronic Numerical Integrator and Calculator)
• Primera computadora digital de propósito general.
• 30 mts de longitud x 3 mts de altura y 90 cm de profundidad.
• 18 000 tubos de vacío
• Consumía 200 Kw de energía eléctrica
• Requería de todo un sistema de aire acondicionado
• Realizaba 5,000 operaciones/seg.
• Siempre que sus operadores querían realizar una nueva serie de cálculos, tenían
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Máquina mecánica accionada por electricidad.
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que modificar los circuitos y reabrir los interruptores, lo cual requería de varias
horas.
Figura 1.2 Programa alambrado
VON NEUMANN 1903-1957
Húngaro nacionalizado norteamericano introduce el concepto de "Programa
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Almacenado" y la idea de "Una computadora para muchos programas". En esta
computadora los datos al igual que las instrucciones (programas) se deberían almacenar
en la memoria de la computadora. Esto conlleva a un cambio en la arquitectura de las
computadoras. Este modelo opera bajo la tecnología de "Operación Secuencial". Los
operadores ahora sólo tenían que introducir un nuevo conjunto de instrucciones cuando
quisieran que la computadora ejecutara un nuevo programa, sin necesidad de modificar
los circuitos de la máquina. A partir de este nuevo concepto surge otro: "Software" (de
sistemas así como de aplicaciones), con lo cual se instituye la etapa de la revolución de
las computadoras y el crecimiento explosivo de la industria de la computación comercial.
John Von Neumann concibió que podía diseñarse una computadora en la cual las
instrucciones de procesamiento pudieran introducirse junto con los datos por procesar.
Tanto el programa como los datos podían almacenarse en la memoria de la
computadora, logrando con ello que la máquina siga los pasos definidos por su programa
almacenado.
En el esquema de la figura 1.3 se observan las relaciones estructurales que existen entre
las diversas unidades que configuran la máquina. La unidad central de procesamiento
(CPU) contiene a la unidad aritmética y lógica (quién realiza los cálculos) y a la unidad de
control.
Para poder operar bajo este modelo es necesario resolver el problema de comunicar a la
computadora los datos y las operaciones a efectuar, sobre los datos previamente
almacenados en la memoria, en un lenguaje que ésta pueda entender.
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La coexistencia en la computadora tanto de datos como del programa.
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Memoria
Unidad
de
entrada
Unidad
de
salida
Unidad central
de procesamiento
Figura 1.3 Configuración general de la máquina de Von Neumann
NOTA:
Los dispositivos de cálculo han evolucionado dentro de tres grandes áreas.:
Máquinas Mecánicas
1°
2°
Máquinas Electromecánicas
3°
Máquinas Electrónicas
CUATRO GENERACIONES DE LAS COMPUTADORAS
Delimitadas en función de sus componentes electrónicos y los cambios importantes en el
software
PRIMERA GENERACION 1951-1957
• Utilización de bulbos (Tubos de vacío) para procesar información
• Utilización de lenguajes de bajo nivel
• Introducción de datos e instrucciones a través de tarjetas perforadas
• Unidad almacenamiento interno: Tambor que giraba rápidamente, sobre el cual un
dispositivo de Lectura-Escritura colocaba marcas magnéticas.
• Velocidad: 100,000 miliseg. de acceso a datos en memoria
Desventajas:
• Consumo de gran cantidad energía eléctrica
• Generación de mucho calo, por lo que, requiere sistema de aire acondicionado
• Costos elevados
SEGUNDA GENERACION 1958-1964
• Poca compatibilidad entre computadoras
• Utilización de transistores,
• transistor vs. bulbo:
Reducción en el tamaño de
• Tamaño 200 Veces menor
las computadoras
• menor cantidad energía eléctrica
• más rápido y más confiable
• Unidad Almacenamiento Primario: Redes de núcleos magnéticos (100 microsegundos). Contenían anillos de material magnético enlazados entre sí.
• Velocidad de acceso a datos en memoria: 100 microsegundos.
• Se desarrollan lenguajes de alto nivel, por ejemplo: FORTRAN (Formula
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Translator) y COBOL (Common Business Oriented Language). "Escribir un
programa ya no requería entender plenamente el hardware de la computadora".
• Aumenta el número de aplicaciones: simulación, inventarios, nóminas, contabilidad,
sistemas de reservación de líneas aéreas.
TERCERA GENERACION 1965-1970
• Circuitos Integrados = Pastillas de silicio (semiconductor)
Miles de componentes
COMPUTADORA: más Pequeña, más
electrónicos en una integración
Rápida, más eficientes.
miniatura.
Energéticamente desprendían menos calor
• Circuitos integrados, permitieron incrementar la flexibilidad de los programas (ie:
capacidad de programación múltiple). "Una computadora para muchos programas".
• Unidades de acceso a los datos: nanosegundos
• Surgen las minicomputadoras DEC, (Digital Electronic Corp.)
╚═══> Expansión de la industria del software.
• Surgen los sistemas operativos (conjunto de programas de control del sistema de
cómputo. ie: administrador de los recursos de un sistema de cómputo:
Microprocesador, dispositivos de E/S, memoria, datos, y programas).
• Reestructuración de los programas existentes, con la capacidad para poder operar
en máquinas futuras.
╚═════> Compatibilidad del software a futuro
CUARTA GENERACION 1971 - 1985
• Los chips de Silicio permiten la colocación de mayor cantidad de componentes
electrónicos
LSI (Large Scale Integration) Integración a gran escala.
VLSI (Very Large Scale Integration) Integración a muy gran escala
... cientos de miles de componentes electrónicos integrados
Surgen
los discos flexibles (dispositivos de almacenamiento secundario)
•
• Surgen los microprocesadores, en un chip podía concentrarse
o la unidad de control
o la unidad aritmético-lógica (ALU)
o y en un conjunto de chips, la memoria
• Surgen las computadoras personales < == reducción de tamaño
• Aumento en la velocidad de proceso
GENERACION SIN NOMBRE O QUINTA GENERACIÓN
Esta generación está enmarcada por dos grandes avances tecnológicos: la inteligencia
artificial y el procesamiento paralelo.
Inteligencia Artificial
Científicos alrededor del mundo están construyendo sistemas que pueden aprender a
partir de experiencia y que son capaces de aplicar esta información en situaciones
nuevas. Esta área de investigación se conoce como "Inteligencia Artificial". Esta área
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tuvo sus inicios en los años 50's. Decir inteligencia artificial es hablar de la
comunicación directa con la máquina, en lenguaje natural y sin el complicado conjunto
de lenguajes intermedios. Aunque sea en grado imperfecto y limitado, se trata de
acercar el comportamiento de la computadora al comportamiento de los humanos,
simulando algunas de las aptitudes verbales, de razonamiento y de entendimiento que
sólo los humanos poseen. Algunas de las aplicaciones actuales se pueden encontrar en:
o traductores de idiomas
o la creación de robots con capacidades generales de movimiento
o juegos (ajedrez)
o reconocimiento de formas tridimensionales
o el entendimiento de relatos no triviales
o sistemas expertos (nombre genérico para programas especializados en
algún campo específico del conocimiento, y que tienen la capacidad de
simular razonamientos parecidos a los que haría una persona versada
sobre el tema en cuestión)
Debe quedar claro que la Inteligencia Artificial no implica computadoras inteligentes, sino
computadoras que ejecutan programas diseñados para simular algunas de las reglas
mentales, mediante las cuales se puede obtener conocimiento a partir de hechos
específicos que ocurren, o de entender frases del lenguaje hablado, o de aplicar
estrategias para ganar juegos de mesa.
Procesadores en paralelo
Desde el comienzo, todas las computadoras, independientemente de su tamaño, han
sido diseñadas bajo un mismo principio, conocido como la arquitectura de Von Neumann.
Von Neumann fue un matemático pionero y científico computacional que propuso un
diseño bajo el cual todos los cálculos y operaciones lógicas con una computadora son
canalizados por una única unidad de procesamiento.
Conforme se incrementaron las potencialidades de las computadoras, ni siquiera la
capacidad para manejar millones de instrucciones por segundo fue suficiente. Razón por
la cual los diseñadores modernos trabajan en sistemas que contienen múltiples
procesadores que manejan miles de cálculos y las operaciones lógicas simultáneamente.
Estos procesadores en paralelo ayudan a que las computadoras sean mas productivas.
La década de los 90’s ha presenciado la introducción de una variedad de arquitecturas de
computadoras nuevas para el procesamiento paralelo que complementan y extienden las
capacidades de este tipo de procesamiento de los años 60's y 70's.
DEFINICION DE COMPUTADORA DIGITAL DE PROPÓSITO GENERAL
Es un sistema electrónico rápido y exacto que manipula símbolos (o datos) y que está
diseñado para aceptar datos de entrada, procesarlos y producir salidas (resultados) bajo
la dirección de un programa de instrucciones almacenados en su memoria.
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SISTEMAS BASADOS EN COMPUTADORA
La palabra "sistema" es posiblemente el término más sobre utilizado y del que más se
ha abusado en el léxico. Se habla de sistemas políticos y educativos, de sistemas aéreos
y de fabricación, de sistemas bancarios y de ferrocarril. La palabra dice poco. Se usa el
adjetivo que la describe para comprender el contexto en el que se usa. El diccionario
Webster describe la palabra sistema así:
1. Un conjunto u ordenación de cosas relacionadas de tal manera que forman una
unidad o un todo orgánico.
2. Un conjunto de hechos, principios, reglas, clasificados y ordenados de tal manera
que muestran un plan lógico uniendo las diferentes partes.
3. Un método o plan de clasificación u ordenación.
4. Una forma establecida de hacer algo; un método; un procedimiento (ie. paradigma).
Tomando prestada la definición anterior del diccionario Webster, se puede definir un
sistema basado en computadora como:
Un conjunto u ordenación de elementos organizados para llevar a cabo algún método,
procedimiento o control mediante el procesamiento de información por computadora.
En la figura 1.4 se muestran los elementos de un sistema basado en computadora, y que
se describen a continuación:
•
•
•
•
•
•
Software: Los programas de computadora, las estructuras de datos y la
documentación asociada, que sirven para realizar el método lógico, procedimiento
o control requerido.
Hardware: Los dispositivos electrónicos (CPU, memoria) que proporcionan la
capacidad de computación y los dispositivos de entrada y/o salida que
proporcionan las funciones del mundo exterior.
Gente: Los individuos que son usuarios y operadores de software y del hardware.
Base de datos: Una colección grande y organizada de la información a la que se
accede y procesa mediante el software.
Documentación: Los manuales, los impresos y otra información descriptiva que
explica el uso y/o la operación del sistema.
Procedimientos: Los pasos que definen el uso específico de cada elemento del
sistema.
Los elementos se combinan de muchas formas para transformar la información. Por
ejemplo, un robot transforma un archivo de órdenes, que contiene instrucciones
concretas, en un conjunto de señales de control que producen alguna acción física
concreta.
Una característica compleja de los sistemas basados en computadoras es que los
elementos que componen un sistema pueden también representar un macroelemento de
un sistema todavía mayor. Un macroelemento es un sistema basado en computadora
que forma parte de un sistema basado en computadora mayor.
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Procedimientos
Hardware
Documentos
Sistema
Entrada
Salida
Software
Base de datos
Gente
Figura 1.4 Esquema de un sistema basado en computadora
El papel del analista de sistemas es definir los elementos de un sistema basado en
computadora específico.
"El hardware y el software son lógicamente equivalentes". Cualquier operación realizada
por el software también puede hacerse directamente por el hardware, y cualquier
instrucción ejecutada por éste también puede simularse en aquél.
COMPONENTES FISICOS DE UNA
CARACTERISTICAS FUNCIONALES
COMPUTADORA
DIGITAL
Y
Una computadora digital de propósito general se divide en los siguientes elementos
básicos e indispensables (ver figura 1.3):
o Dispositivos de entrada.
o Dispositivos de salida.
o Unidades de almacenamiento (memoria)
o Una unidad central de proceso (CPU: Central Processing Unit): tarjeta
madre, microprocesador, chips de memoria primaria, chips de memoria de
sólo lectura, tarjetas controladoras, puertos, ranuras de expansión, buses,
etc.
donde el microprocesador a su vez contiene:
- unidad aritmético-lógica
- unidad de control
Dispositivos de entrada: cualquier dispositivo que permite introducir tanto datos como
instrucciones de manera codificada a la computadora.
Dispositivos de salida: Cualquier dispositivo que permite exteriorizar los datos
procesados (ie. resultados) en forma entendible al usuario.
Unidad de almacenamiento (memoria): Es el área de almacenamiento para datos e
instrucciones durante el tiempo de procesamiento. Se caracteriza por ser volátil, es decir,
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mantiene su información almacenada mientras se le suministre una corriente eléctrica y
no se sobrescriba otra información en ella. Existe otro tipo de almacenamiento, el
secundario, son dispositivos que pueden poner fácilmente a disposición de la CPU datos
y programas usados con frecuencia y cuyo almacenamiento es por tiempo indefinido.
Todos los dispositivos de almacenamiento secundario funcionan asimismo como
dispositivos de entrada y de salida. Como ejemplos: unidades de cinta magnética y
discos flexibles.
Unidad central de proceso (CPU): La unidad central de procesamiento es el "cerebro"
de la computadora. Su función es ejecutar los programas almacenados en la memoria
central tomando sus instrucciones, examinándolas y luego ejecutándolas una tras otra.
El CPU dirige el tránsito electrónico entre la memoria primaria y la unidad aritméticológica y entre la unidad de control y las unidades de entrada y salida (ie. es el mecanismo
que coordina la operación de la computadora). Los componentes básicos del
microprocesador son:
Unidad aritmético-lógica (UAL): Se considera 'la calculadora' de un sistema
computacional. Su función es realizar todos los cálculos de tipo aritmético así
como de tipo lógico.
• Unidad de control: La función de la unidad de control es 'coordinar' el sistema
computacional. Realiza su función a través del envío y recepción de señales a
los diferentes componentes del sistema.
• Registros: Los registros son una pequeña área de almacenamiento temporal
localizados en el CPU y que se caracterizan por contener resultados de
operaciones intermedias e información de control.
•
CLASIFICACIONES DE COMPUTADORAS
DE ACUERDO A LA FORMA EN QUE PROCESAN LOS DATOS
De acuerdo a la forma en que procesan los datos las computadoras se clasifican en:
Digitales, Analógicas e Híbridas
Computadora digital: Es un dispositivo de cálculo que procesa datos discretos. Trabaja
directamente contando números que representan cifras, letras u otros símbolos
especiales. Puesto que la computación digital esencialmente consiste del conteo o
adición de objetos discretos, todas las operaciones matemáticas, aún el problema más
complejo, debe dividirse en conteo o adición. Independientemente de qué tan difícil sea
el problema, debe ser analizado y separado en pasos aritméticos; y todos los pasos
simples deben entonces completarse en secuencia, hasta que el problema sea resuelto
(proceso que se conoce como operación secuencial o en serie).
Computadora analógica: Esta computadora procesa datos que están medidos en una
escala continua. Son registrados con un determinado grado de precisión. Estas
máquinas sirven como modelos para cuyas relaciones simulan un sistema físico real,
operando generalmente en tiempo real.
Una computadora analógica establece una analogía matemática con el problema en
cuestión. Por difícil que sea el problema, tal como el de simular el comportamiento de un
aeroplano, se puede representar y resolver empleando relativamente pocos dispositivos
analógicos altamente sofisticados que resuelvan varias porciones del problema (tales
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como velocidad del aire, elevación, ángulo de ataque, etc.) al mismo tiempo, concepto
que se conoce como operación paralela.
Una ventaja considerable de la computadora analógica es que en realidad representa un
problema o sistema físico y, en consecuencia, es capaz de dar una apreciación genuina
del comportamiento de ese sistema bajo condiciones variables, razón por la cual estas
computadoras son más adecuadas para servir como modelos y para simular algún
sistema físico con estímulos variables.
Computadoras Analógicas
Computadoras Digitales
Establecen la analogía de un problema.
Divide el problema en elementos aritméticos.
Representa a la variable física por medio de la
medición continua de la cantidad análoga (rotación
de un eje, voltaje).
Representa los números por medio de un patrón
discreto codificado (datos digitales), tal como las
perforaciones en una tarjeta o la presencia de pulsos.
Se necesitan relativamente pocos dispositivos y no
existe gran apertura para la conexión de otros
dispositivos analógicos o digitales.
Es posible la conexión de dispositivos analógicos así
como digitales, lo que brinda la característica de
flexibilidad en aplicaciones así como en potencial.
Se usan elementos distintos para cada operación
(canales paralelos).
Elementos idénticos usados en secuencia
(principalmente, operación serie).
Almacenamiento de datos (memoria) dispersa en
varios dispositivos no intercambiables.
El almacenamiento concentrado en el espacio
(memoria) intercambiable e ilimitado en tiempo.
La computadora analógica sirve como modelo y
refleja relaciones del sistema real; las operaciones,
generalmente, son llevadas a cabo en el tiempo real
del sistema físico.
La computadora digital combina datos aritméticos, sin
relación con el sistema que representan. El tiempo de
las operaciones generalmente no tiene
correspondencia en el tiempo "real".
Representa cantidades físicas o matemáticas.
Puede representar números, así como letras y otros
símbolos.
Adecuada para la representación de cantidades
medibles y para simular respuestas de sistemas
físicos por medio de analogías matemáticas.
Adecuada para manejar procesos erráticos discretos,
datos estadísticos y problemas numéricos de
naturaleza de negocios y científicos.
Tabla 1.1 Comparación de computadoras analógica contra digital
Computadoras Híbridas:
Las computadoras híbridas son aquellas que utilizan simultáneamente las técnicas
analógica y digital en sus componentes. Para usar ambos tipos de técnicas de
computación en la solución de un problema, se requieren convertidores "analógico-digital"
y "digital-analógico", que sirven para hacer los datos analógicos adecuados para una
computadora digital y viceversa.
CLASIFICACION DE LAS COMPUTADORAS DE ACUERDO A SU PROPOSITO
Las computadoras se clasifican de acuerdo a su propósito en: de propósito específico y
de propósito general.
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Propósito Específico: son aquellas diseñadas para realizar una tarea específica. Los
programas están alambrados en el interior o permanentemente almacenados en la
máquina.
════>
Reduce la flexibilidad del sistema
════>
Rapidez (no se requieren procesos de decodificación)
Propósito General: Aquella que puede almacenar diferentes programas y puede ser
usada en incontables aplicaciones. Permite ampliar su potencial mediante la conexión de
una gran variedad de dispositivos de entrada y/o salida.
════>
Flexibilidad -prácticamente ilimitada
CLASIFICACION DE LAS COMPUTADORAS DE CONFORME A SU TAMAÑO Y
POTENCIA
Los parámetros que marcan la diferencia entre las computadoras son: tamaño, costo,
velocidad de operación, capacidad de memoria, capacidad de procesamiento. De
acuerdo a su tamaño y potencia las computadoras se clasifican en: Microcomputadoras,
Minicomputadoras, Maxicomputadoras (o Mainframes), Supercomputadoras.
Supercomputadoras
Las supercomputadoras son las mas rápidas y costosas computadoras. Pueden ejecutar
varias operaciones simultáneamente, procesando en un minuto lo que tomaría semanas
o meses a una PC o computadora personal (científicos en el Sandia National Laboratory
de Nuevo México, EUA, construyeron una supercomputadora que consistía en 1024
procesadores. Cada procesador tiene la capacidad de una computadora más pequeña, y
se le asigna una parte de un problema de gran volumen que es resuelto por todos los
procesadores a la vez).
Llamada Hypercube, esta supercomputadora resuelve problemas 1000 veces más rápido
que una maxicomputadora o mainframe típica.
Algunos de los usos de esas computadoras son trabajos científicos (ie: para crear
modelos matemáticos del mundo real: sismología, explotación de petróleo, predicción de
clima, predicción de la expansión de la contaminación
Por las características de estas computadoras sólo se construyen unas pocas cada año.
Mainframe (maxicomputadora)
Estas computadoras son la columna vertebral de las grandes organizaciones ya que
pueden atender a cientos de usuarios en terminales, controlar varios cientos de
dispositivos de E/S y realizar millones de instrucciones por segundo. Operan con sistema
operativo que soporte tiempo compartido y se usan frecuentemente como depósitos de
grandes cantidades de datos.
Se utilizan como el corazón de grandes sistemas de computadoras distribuidas y son
accesibles a usuarios de PC's y minis conectadas. (ie: procesamiento distribuido)
Generalmente operan la 24 hrs. del día y requieren de un sistema regulador de
temperatura y humedad así como personal especializado para su mantenimiento
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Minicomputadoras
Computadoras de capacidad media. En cuanto al nivel de procesamiento se refiere son
un modelo intermedio entre las computadoras de gran escala y las computadoras
personales. Algunos modelos: DEC, PDP – 8, PDP – 11, VAX
(Virtual Address
Extended
Estos equipos se usan en automatización industrial, aplicaciones de multiusuarios y
ambientes distribuidos. Muchas organizaciones utilizan varias minicomputadoras como
parte de un sistema de procesamiento distribuido en lugar de una mainframe. La ventaja
de esta opción es que todo el trabajo no depende una máquina exclusivamente.
Microcomputadoras (70's ...)
Son los dispositivos manipuladores de símbolos de aplicación general más pequeños que
pueden programarse para procesar un sinnúmero de aplicaciones. Algunas de sus
características son:
•
•
•
•
•
•
•
•
En un solo circuito electrónico (microprocesador)
Se produce en masa a bajo costo
Versiones de microcomputadora: Notebook (Libreta), Laptop (Portafolio), desktop
(Modelo de escritorio)
Funcionan de manera independiente
Pueden conectarse con otras computadoras
programas de bajo costo
computadoras de fácil operación
La capacidad y cantidad de programas que pueden utilizarse con el equipo
determina la aceptación de la marca de la computadora.
OTRO TIPO DE COMPUTADORAS
COMPUTADORAS EMBEBIDAS
Es aquel microprocesador diseñado para operar en un dispositivo no-computacional.
Utilizan microprocesadores pero no son microcomputadoras:
•
•
•
•
•
refrigeradores
hornos de micro-ondas
sistemas estereofónicos
relojes
Juguetes
Estos microprocesadores sólo pueden ejecutar un programa preinstalado, por lo cual no
requieren unidades de E/S ni hardware de almacenamiento.
CLASIFICACION DE LAS COMPUTADORAS CONFORME A LA MANERA
EN QUE ESTAN INTERCONECTADAS
Conforme a la manera en que las computadoras se interconectan para obtener su
información las computadoras se clasifican en: sistema monousuario, sistema
multiusuario y sistema en red.
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Sistema Monousuario, microcomputadora (computadora personal). Operan con un
sistema operativo monousuario y como su nombre lo indica sólo pueden ser usadas por
un usuario a la vez. Estas computadoras pueden integrarse a un ambiente de red como
una estación de trabajo, pro ejemplo, la conexión a Internet; es posible integrarlas a un
ambiente multiusuario siempre y cuando emulen ser tontas.
Sistema multiususario. Es un sistema en donde existe una computadora inteligente que
funge como servidor de n terminales (estaciones de trabajo) tontas (figura 1.5). La
computadora inteligente tiene la capacidad para: compartir recursos: programas, datos,
dispositivos de E/S, memoria, CPU; manejar varias tareas en forma concurrente; dar
servicio a varias estaciones de trabajo.
Las terminales tontas son estaciones de trabajo que no cuentan con un procesador,
normalmente están integradas por un monitor, un teclado, algún dispositivo señalizador
(ratón, lápiz óptico) y el hardware básico para enviar y desplegar la información.
El servidor puede ser una mainframe, una minicomputadora o incluso una computadora
personal. El servidor atiende a todos los procesos de las estaciones de trabajo
asignándole de manera ordenada una pequeña cantidad de tiempo a cada proceso, por
esta razón el sistema multiusuario se le conoce también como sistema de tiempo
compartido. Estos sistemas pueden ser económicos puesto que cuentan con una sola
unidad de proceso y el enlace con terminales tontas.
Figura 1.5 Sistema multiusuario con tres estaciones
Sistema en Red. Una red local es un grupo de computadoras conectadas entre sí para
compartir recursos. Una red consta de un mínimo de dos computadoras, el número
máximo puede variar dependiendo de las necesidades de los usuarios.
Para conectar las computadoras entre si es necesario un medio de comunicación. Este
medio puede ser un cable para uso exclusivo de la red, fibra óptica o incluso el aire.
Las redes de computadoras más pequeñas se clasifican como redes de área local (LAN).
Las computadoras que se utilizan para una red local pueden ser de diferentes tipos.
Actualmente las empresas usan una gran cantidad de computadoras personales en red
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con el propósito de compartir los recursos para el beneficio de todos los usuarios de la
red. Un recurso puede ser información (una base de datos) o un dispositivo (una
impresora, un modem, un CD-ROM).
Figura 1.6 Sistema en red.
¿ Para qué se puede utilizar una red local ?
1. Comunicación dentro de la compañía. Este punto se materializa con memos, correo
electrónico y otros métodos que se utilizan para que el personal se comunique entre sí.
2. Información accesible a todos. Es muy necesario que diferentes departamentos de la
compañía tengan acceso a información (bases de datos) que necesitan. Esta información
puede ser la misma para uno o más departamentos.
3. Dispositivos disponibles a todos. Cuando se utilizan computadoras, es necesario
imprimir cartas, reportes, resúmenes y mucho más. Si cada computadora no tiene el
dispositivo necesario, el usuario debe de buscar otro equipo que sí tenga ese dispositivo.
Con una red local, todo esto se puede realizar con más facilidad y con más eficiencia. La
red local a veces se nombra la oficina electrónica porque muchas tareas de la oficina se
pueden llevar acabo utilizando una red local.
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