tema 1: evolución histórica y desarrollo de la...

Tema 1:Tema 1:Evolución Histórica y DesarrolloEvolución Histórica y Desarrollo

de la Informáticade la Informática

Escuela Politécnica SuperiorIngeniería Informática

Universidad Autónoma de Madrid

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OBJETIVOS

Conocer los antecedentes de la Informática.

Comprender la evolución histórica y desarrollo de la Informática.

Evolución Histórica y Desarrollo de la Evolución Histórica y Desarrollo de la InformáticaInformática

TEMA 1: EVOLUCIÓN HISTÓRICA Y DESARROLLO DE LA INFORMÁTICA

1.1 Antecedentes de la Informática 1.2 Generaciones de la evolución de ordenadores1.3 Generaciones del desarrollo del lenguaje de programación

Bibliografía Tema 1:- Introducción a la Informática. 4ª Ed. A. PRIETO, A.

LLORIS, J. C. TORRES. (McGraw Hill, 2006). Cap. 20.

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EVOLUCIÓN HISTÓRICA Y EVOLUCIÓN HISTÓRICA Y DESARROLLO DE LA INFORMÁTICADESARROLLO DE LA INFORMÁTICA

• DEFINICIONES• Antecedentes de la Informática• Generaciones

Escuela Politécnica Superior

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INFORMÁTICA: DEFINICIONESINFORMÁTICA: DEFINICIONES

• Informática, concepto:– Ciencia y tecnología aplicada a la automatización del

razonamiento y del tratamiento de la informaciónINFORmación + autoMÁTICA

• Automática:– Ciencia que trata de la sustitución del operador

humano por un operador artificial en la ejecución de una tarea física o mental previamente programada

• Información:– Yuxtaposición de símbolos con los que representar

convencionalmente hechos, objetos o ideas


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INFORMÁTICA: DEFINICIONESINFORMÁTICA: DEFINICIONES

• Informática, definición de la Real Academia:– Conjunto de conocimientos científicos y técnicas que

hacen posible el tratamiento automático de la información por medio de ordenadores


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• Definiciones• ANTECEDENTES DE LA INFORMÁTICA• Generaciones


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ANTECEDENTES DE LA INFORMÁTICAANTECEDENTES DE LA INFORMÁTICA

• Diferentes períodos:– Era mecánica– Era electromecánica– Era electrónica

• Primera generación• Segunda generación• Tercera generación• Cuarta generación• Quinta generación


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• ERA MECÁNICA– Ábaco

• 1200 d. C.• Primera herramienta

eficaz para ayuda del cálculo

• Representa números y realiza sumas, restas y multiplicaciones

Escuela Politécnica Superior 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9


• ERA MECÁNICA– Varillas de Napier

• 1615• Sencillo instrumento

mecánico con el que se podía realizar con gran facilidad multiplicaciones y divisiones

Ejemplo: 5 x 46732Escuela Politécnica Superior 9


• ERA MECÁNICA– Reglas de cálculo

• 1620-1630• Sistemas de cálculo analógicos• Utilizan logaritmos para realizar diversas operaciones• Operandos y resultados se representan por longitudes• Utilizadas hasta mediados década de los 60

Escuela Politécnica Superior 10

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ANTECEDENTES DE LA INFORMÁTICAANTECEDENTES DE LA INFORMÁTICA• ERA MECÁNICA

– Máquina de calcular de Pascal• 1642• Máquina para sumar y restar• Ruedas giratorias o diales a las

que se encuentran unidas ruedas dentadas

• Cada vez que una rueda da una vuelta completa hace girar la rueda de peso superior y pasa a cero

• Los datos se introducen con diales

• La cifra acumulada se lee a través de un visorEscuela Politécnica Superior


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• ERA MECÁNICA– Máquina de Leibniz

• 1671• Realiza las cuatro operaciones

básicas• Sustituye las ruedas dentadas por

cilindros dentados cuyos dientes varían en longitud

• No funciona cuando hay que propagar simultáneamente un número determinado de cifras



• ERA MECÁNICA– Aritmómetro

• Ideado por Charles-Xavier Thomas de Colmar en 1820• Dispositivo a base de piñones dentados que realiza

multiplicaciones y divisiones basándose en el mismo principio de la calculadora de Leibniz

• Uso sencillo. Buen funcionamiento• Desde el año 1820 y hasta el año 1912 se producen

algunos millares de estos ejemplares.• La empresa Brunsviga comercializó un máquina similar

(Dupla) usada hasta 1950.



• ERA MECÁNICA– Tarjeta perforada

• Ideada por Joseph-Marie Jacquard en 1804• Diferente tratamiento de las hebras del telar (elevándose o

desplazándose) controlado por varillas y tarjetas perforadas (las varillas alineadas con perforación se elevan)


ANTECEDENTES DE LA INFORMÁTICAANTECEDENTES DE LA INFORMÁTICA• ERA MECÁNICA

– Máquina de diferencias de Babbage• 1822• Objetivo: producir tablas de

navegación• Realiza cálculos científicos y

astronómicos practicados sobre unas tarjetas de cartón

• Funcionamiento basado en la evaluación automática de polinomios por diferencias finitas

• Interés: cualquier función puede aproximarse mediante polinomios.

• Puede considerarse un ordenador digital con un programa fijo (el de la evaluación de polinomios)



• ERA MECÁNICA– Máquina analítica de Babbage

• 1832, en colaboración con Ada Lovelace• Evolución de la máquina de diferencias:

– Adición de elementos de ordenadores modernos (entrada/salida, elementos de operaciones aritméticas, memoria)

– Para la modificación del “programa” fijo en la máquina de diferencias

• Es programable• Los datos e instrucciones se introducen mediante tarjetas

perforadas• No se construyó debido a su complejidad mecánica


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ANTECEDENTES DE LA INFORMÁTICAANTECEDENTES DE LA INFORMÁTICA• ERA ELECTROMECÁNICA

– Tabuladora• Creada en 1890 por Hermann Hollerith• Usa tarjetas perforadas sobre un conductor:

– Los agujeros permiten el cierre de circuitos eléctricos porvarillas metálicas telescópicas

– Las perforaciones tienen significado que permiten su clasificación y contabilidad

• Posibilitó el censo de EE.UU. (1890-1900) (de 12 años se pasó a 3)

– Sucesoras del Aritmómetro• Leon Balle: Multiplicación directa, no mediante sumas

repetidas• Door E. Felt: Introduce el teclado• William S. Burroughs: Industria mecanográficaEscuela Politécnica Superior


• ERA ELECTROMECÁNICA– Jugador automático de ajedrez

• Leonardo Torres Quevedo (1914)– Grandes compañías (máquinas registradoras)

• IBM (International Business Machines), 1924• BULL, 1931

– Primeros ordenadores: Cálculo científico• ABC

– 1935 (John Atanasoff: Iowa State College)– Uso de álgebra de Boole y sistema binario– Sólo diseño, antecesor de ENIAC


ANTECEDENTES DE LA INFORMÁTICAANTECEDENTES DE LA INFORMÁTICA• ERA ELECTROMECÁNICA

– Primeros ordenadores: Cálculo científico• Mark I

– 1937-1944 (Howard Aiken: Universidad de Harvard)– Primer calculador automático digital– Elementos principales: relés(*)– Utiliza:

» Programa en una banda de papel perforado» Tabuladoras Hollerith

– Electrónica digital• C. E. Shannon (MIT: 1938), circuitos combinacionales

– Propone aplicación de álgebra de Boole binaria para el diseño decircuitos lógicos con conmutadores (ej. relés)

• D. A. Huffman (1954), circuitos secuencialesEscuela Politécnica Superior 19


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• ERA ELECTROMECÁNICA(*)El relé

• Conmutador que contiene un contacto mecánico que puede abrir o cerrar un circuito eléctrico mediante un electroimán que atrae (o repele) al contacto mecánico.


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• Definiciones• Antecedentes de la Informática• GENERACIONES


GENERACIONES DE ORDENADORESGENERACIONES DE ORDENADORES

• 1ª GENERACIÓN (1946-1958)• 2ª Generación (1958-1964)• 3ª Generación (1964-1971)• 4ª Generación (1971-1988)• 5ª Generación (1988-hasta el presente)• Generaciones de lenguajes de programación


PRIMERA GENERACIÓNPRIMERA GENERACIÓN

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• Tecnología– Tubos al vacío

• Diodo: dispositivo que conduce electricidad sólo en un sentido

– Dos electrodos (ánodo y cátodo)• Triodo: dispositivo que puede ser un conmutador

– Dos electrodos (ánodo y cátodo) separados por una rejilla. La corriente en la rejilla determina la conducción entre los electrodos

– Memorias de líneas de retardo de mercurio• Las memorias de tubos de vacío eran caras• Basadas en el mantenimiento de información por la

circulación de corriente a diferentes velocidades por las líneas de retardo



• Ordenadores– COLOSSUS (1943)

• Debido a una reciente desclasificación de documentos británicos de la Segunda Guerra Mundial se ha descubierto que la primera computadora electrónica fue el Colossus

• Construcción secreta con el objetivo de descifrar los mensajes militares secretos del ejército alemán, codificados con la máquina Enigma

• Con 1500 válvulas


PRIMERA GENERACIÓNPRIMERA GENERACIÓNCOLOSSUS



• Ordenadores– ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer)

• 1945, J. Presper Eckert y John W. Mauchly (Universidad de Pennsylvania)

• Construcción secreta (uso militar: construcción de tablas matemáticas para balística)

• Programable en hardware (por cambio de conmutadores y conexiones)

• Utiliza aritmética decimal• Con sus 18000 válvulas de vacío y 1500 relés pesó 30 toneladas y

ocupó 140 metros cuadrados, 5000 cálculos por segundo


PRIMERA GENERACIÓNPRIMERA GENERACIÓNENIAC: dispositivos de control de ENIAC.


PRIMERA GENERACIÓNPRIMERA GENERACIÓNENIAC: programación


PRIMERA GENERACIÓNPRIMERA GENERACIÓNENIAC: cambio de un tubo



• Ordenadores– EDVAC (John von Neumann: 1950)

• Evolución de ENIAC.• Implementación de arquitectura von Neumann de los

ordenadores actuales:– Estructura de máquina de Babbage (E/S, ALU, Unidad de control y

memoria).– Aritmética binaria.– Programa almacenado en memoria.


PRIMERA GENERACIÓNPRIMERA GENERACIÓNEDVAC:



• Ordenadores– UNIVAC I (UNIVersal Automatic Computer I) (1951)

• Primer ordenador fabricado en serie• Memoria de líneas de retardo• El primero funcionó durante 12 años ininterrumpidamente (24

horas al día)


PRIMERA GENERACIÓNPRIMERA GENERACIÓNUNIVAC:


PRIMERA GENERACIÓNPRIMERA GENERACIÓNUNIVAC: consola


PRIMERA GENERACIÓNPRIMERA GENERACIÓN• Ordenadores

– IBM 704 último de la generación


PRIMERA GENERACIÓNPRIMERA GENERACIÓN• Software

– Ausencia de sistema operativo, la introducción y control de la ejecución de programas manual.

– Sólo un programador usa el ordenador a la vez.– Lenguajes de programación

• Lenguajes de máquina (secuencias de 0 y 1)• Concepto de subrutina:

Fragmento de programa que realiza una tarea concreta, recibe un nombre por el que puede ser ejecutado desde otra parte del

programa• Aparición de primeros ensambladores (simbólicos)

– Se dan nombres mnemotécnicos a los códigos binarios que identifican las operaciones para facilitar la programación.

• Aparición de ayudas a la programación:– Generadores de programa en código máquina.– Primeros compiladores (traducen programas escritos en lenguajes de más

alto nivel que lenguaje de máquina a éste) rudimentariosEscuela Politécnica Superior 36


• 1ª Generación (1946-1958)• 2ª GENERACIÓN (1958-1964)• 3ª Generación (1964-1971)• 4ª Generación (1971-1988)• 5ª Generación (1988-hasta el presente)• Generaciones de lenguajes de programación


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SEGUNDA GENERACIÓNSEGUNDA GENERACIÓN

• Tecnología– Transistor

• Dispositivo similar al triodo pero – Sólido– Más fácil de fabricar – Menor consumo y calor disipado– Más pequeño– Más duradero

• Usa:– Semiconductor cristalino (ej. silicio) con impurezas:

» Tipo n capaces de generar electrones (carga negativa)» Tipo p capaces de generar huecos (carga positiva)

• El transistor puede tener:– Emisor y colector tipo n (como el cátodo y el ánodo)– Base tipo p (como la rejilla)

Emisor

Colector

Base



• Tecnología (cont.)– Núcleo de ferrita

• Memoria de ferrita: malla de hilos conductores entrecruzados• En los vértices un aro de ferrita (núcleo) por cuyo interior pasan los

dos hilos• El núcleo se selecciona activando los hilos de su fila y columna:

– Corriente en un sentido, la ferrita se magnetiza en un sentido (idem. contrario)

• Cada ferrita almacena un bitEscuela Politécnica Superior 39


• Ordenadores– IBM 7090 y 7094

• Versiones con transistores de anteriores IBM 704 y 709 (triodos)• Control de E/S mediante canales



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IBM 709 vs. IBM 7090.



• Ordenadores– Otros

• UNIVAC 1004, IBM 1620, CDC 1604



CDC 1604.

IBM 1620.



• Software– Primeros lenguajes de alto nivel

• Más cercanos a la forma humana de expresión (en oposición a máquina)• FORTRAN: científico - técnico• ALGOL58 y 60: precedentes de LISP• COBOL: gestión administrativa

– Comienzo de sistemas operativos



• 1ª Generación (1946-1958)• 2ª Generación (1958-1964)• 3ª GENERACIÓN (1964-1971)• 4ª Generación (1971-1988)• 5ª Generación (1988-hasta el presente)• Generaciones de lenguajes de programación


TERCERA GENERACIÓNTERCERA GENERACIÓN• Tecnología

– Circuitos integrados• En una placa de silicio se construye un circuito con una función

electrónica compleja:– Circuitos mejores (coste, complejidad y fiabilidad)– Aumento de velocidad (reducción de espacio)– Reducción de consumo

– Uso de circuitos integrados también en las memorias


TERCERA GENERACIÓNTERCERA GENERACIÓN

• Tecnología– Primer circuito integrado (1959)



• Ordenadores– Grandes computadores y pequeños terminales

• Un ordenador central da servicio a terminales locales o remotos• Técnicas de compartición de recursos y procesamiento concurrente• Técnica de memoria virtual, el usuario cree que hay más memoria

– IBM 360: (desde 1965) familias de ordenadores• Con diferente capacidad y prestaciones• Ejemplo: IBM 360

– PDP: (desde 1963) miniordenadores• Bajo precio, reducido tamaño y buenas prestaciones, por

aprovechamiento de circuitos integrados



• Software– Sistemas operativos

• Desarrollo de sistemas operativos propios para cada máquina (incompatibles con otras)

• Nuevas técnicas:– Multiprogramación: Para compartir recursos

– Lenguajes de programación• Nuevos lenguajes de alto nivel:

– BASIC– PL/I– APL



• 1ª Generación (1946-1958)• 2ª Generación (1958-1964)• 3ª Generación (1964-1971)• 4ª GENERACIÓN (1971-1988)• 5ª Generación (1988-hasta el presente)• Generaciones de lenguajes de programación


CUARTA GENERACIÓNCUARTA GENERACIÓN

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• Tecnología– Se desarrolló el microprocesador– Se colocan más circuitos dentro de un "chip" – "LSI - Large Scale Integration circuit"– "VLSI - Very Large Scale Integration

circuit" – Cada "chip" puede hacer diferentes tareas – Un "chip" sencillo actualmente contiene la unidad de control y la

unidad aritmética/lógica. La memoria primaria, es operada por otros "chips"

– Se reemplaza la memoria de anillos magnéticos por la memoria de "chips" de silicio

– Se desarrollan las microcomputadoras: computadoras personales o PC

– Se desarrollan las supercomputadoras


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• Ordenadores– Ordenadores personales (PC)

• Informática “doméstica”.– Estaciones de trabajo

• Aumento de prestaciones y disminución de precio.– Teleinfórmática

• Redes de ordenadores.– Supercomputadores



• Ordenadores– Lisa: Primer ordenador personal, con ratón e interfaz gráfica,

fabricado por Apple


CUARTA GENERACIÓNCUARTA GENERACIÓN• Software

– Sistemas operativos• Aparecen sistemas operativos independientes de la máquina y

compatibles– UNIX– MS/DOS– OS/2– WINDOWS

– Nuevas necesidades de sistemas operativos:• Sistemas operativos de red, distribuidos

– Nuevos lenguajes más “potentes”:• C

– Técnicas de programación más “abstractas”:• Lógica (PROLOG)• Orientada a objetos (SmallTalk, C++)



• 1ª Generación (1946-1958)• 2ª Generación (1958-1964)• 3ª Generación (1964-1971)• 4ª Generación (1971-1988)• 5ª GENERACIÓN (1988-...)• Generaciones de lenguajes de programación


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QUINTA GENERACIÓNQUINTA GENERACIÓN

– Inteligencia artificial: Campo de estudio que trata de aplicar los procesos del pensamiento humano usados en la solución de problemas a la computadora.

– Robótica: El arte y ciencia de la creación y empleo de robots. Un robot es un sistema de computación híbrido independiente que realiza actividades físicas y de cálculo. Están siendo diseñados con inteligencia artificial, para que puedan responder de manera másefectiva a situaciones no estructuradas.

– Sistemas expertos: Aplicación de inteligencia artificial que usa una base de conocimiento de la experiencia humana para ayudar a la resolución de problemas.

– Redes de comunicaciones: Canales de comunicaciones que interconectan terminales y computadoras



• 1ª Generación (1946-1958)• 2ª Generación (1958-1964)• 3ª Generación (1964-1971)• 4ª Generación (1971-1988)• 5ª Generación (1988-...)• GENERACIONES DE LENGUAJES DE

PROGRAMACIÓN


GENERACIONES GENERACIONES DE LENGUAJES DE PROGRAMACIÓNDE LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN

• 1ª: Lenguajes de máquina• 2ª: Primeras ayudas a programación: Rutinas,

lenguajes ensambladores, generadores de programas

• 3ª: Lenguajes imperativos: FORTRAN, COBOL, LISP

• 4ª: Lenguajes funcionales: programación lógica, programación orientada a objetos


EJEMPLO DE MAPA CONCEPTUALEJEMPLO DE MAPA CONCEPTUAL


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