Historia de la Computación

Historia de la Computación

• La primera generación de computadoras se basaba en bulbos, que se usaban como memoria. Estos bulbos se reemplazaron luego por relevadores. La comunicación entre el humano y la máquina se realizaba binariamente, con 1s y 0s. Se registraron algunos fracasos, como el proyecto del censo de Estados Unidos y el proyecto del universo.

• La segunda generación de computadoras trajo consigo lenguajes de programación como COBOL y FORTRAN. COBOL aún se utiliza en la actualidad. Se implementó la tecnología magnética para el almacenamiento de datos. Las computadoras se hicieron más pequeñas, rápidas y eficientes gracias al uso de transistores en lugar de bulbos, lo que redujo el calor generado. Un ejemplo notable de esta generación fue el simulador de vuelo.

• La tercera generación se caracterizó por la introducción del procesador (circuito integrado), que permitió el desarrollo de las microcomputadoras (computadoras personales). Se redujeron los costos, el calor generado y el consumo de energía. Se implementó la multiprogramación, que permite dividir el procesador para ejecutar múltiples tareas simultáneamente.

• La cuarta generación se basó en la utilización de multicircuitos y la sustitución de los discos magnéticos por chips. Se introdujo el microprocesador, las supercomputadoras y las computadoras personales. Además, se popularizaron los CDs.

• La quinta generación marcó un hito con la digitalización masiva, la aparición de la música MP3 y la inteligencia artificial (AI). El desarrollo de la AI incluyó la traducción automática entre el japonés y otros idiomas.

• La sexta generación se centró en el ahorro de energía, el retorno de los chips y la miniaturización de las computadoras. Se desarrollaron computadoras compactas con núcleos paralelos masivos, computadoras ópticas y se avanzó en el desarrollo de las computadoras cuánticas. También se popularizó la realidad virtual (VR) e Internet.

Séptima y Octava Generación

• La séptima generación nos trajo pantallas LCD, discos duros de alta capacidad, velocidades de internet más rápidas, una segunda aparición de la AI y máquinas más frías.

• La octava generación está dominada por la nanotecnología y una VR más avanzada.

Lenguajes de Programación

• Hay tres tipos de lenguajes de programación: bajo nivel, alto nivel y lenguaje máquina.

  • Lenguaje máquina: Es el lenguaje más básico, adaptado a los circuitos de la máquina. Es difícil de entender para los humanos y requiere un profundo conocimiento de la arquitectura de la computadora.
  • Lenguaje ensamblador: Se considera un paso hacia un lenguaje más comprensible para los humanos. Permite un control granular de la máquina, pero está fuertemente ligado al hardware y no es fácilmente portátil.
  • Lenguaje de alto nivel: Es el más cercano al lenguaje humano, con instrucciones fáciles de entender y aplicaciones independientes de la máquina. Ofrece estructuras de control, aunque la gran variedad de lenguajes existentes puede ser un desafío.

Elementos del Procesador 8088/8086

• Un procesador 8086 tiene varias partes esenciales:

  • Contador del programa (IP)
  • Acumulador (Ax y Bx)
  • Unidad aritmética lógica (ALU)
  • Registro de instrucción (CS)
  • Bus de datos

• Existen varios apuntadores de localidades de memoria (direcciones de memoria) en el CPU:

  • DI: para regresar el valor
  • SI: apunta al valor que se va a mover a un registro de trabajo
  • IP: para el código

• El bus se divide en tres tipos: bus de datos, bus de direcciones y bus de control.

  • El bus de datos transporta data entre la CPU, la memoria y los dispositivos de entrada/salida.
  • El bus de direcciones transmite la ubicación física de los datos.
  • El bus de control envía señales para coordinar el funcionamiento del sistema.

El Bus de Datos, Control y Direcciones

• El bus de datos transporta información entre la CPU, la memoria y los dispositivos de entrada/salida.
• El bus de direcciones define la ubicación física de los datos que se van a acceder o escribir.
• El bus de control envía señales para coordinar las operaciones entre la CPU, la placa base y los periféricos.

Funcionamiento Básico del CPU

• El CPU utiliza registros para almacenar temporalmente los datos durante las operaciones:

  • Ax: para la suma de variables en la ALU
  • Bx: para la suma de variables en la ALU
  • Cx: otro registro para operaciones
  • Dx: otro registro para operaciones

• Existen también apuntadores de segmento (direcciones de memoria) en el CPU:

  • CS: para el segmento de código
  • DS: para el segmento de datos

• Los apuntadores de localidades de memoria (direcciones de memoria) se utilizan para acceder a datos específicos:

  • IP: apunta al código
  • SI: apunta al valor que se va a mover
  • DI: devuelve el valor

Operación de Suma A + B como Ejemplo

• Se presenta una operación de suma a + b mediante instrucciones en ensamblador para ilustrar el funcionamiento del CPU:

  • Se define a = 5 y b = 10.
  • La instrucción MOV SI, A guarda la dirección de memoria de A en SI.
  • MOV AX, SI mueve el contenido de SI al registro AX.
  • MOV SI, B guarda la dirección de memoria de B en SI.
  • MOV BX, SI mueve el contenido de SI al registro BX.
  • ADD BX, AX suma el contenido de BX y AX y guarda el resultado en BX.
  • MOV DI, C guarda la dirección de memoria de C en DI.
  • MOV DI, BX mueve el contenido de BX al registro DI, por lo tanto, el valor de A + B se guarda en la dirección de memoria que apunta DI (representada por C).

Estructura de un Programa en Ensamblador

• En ensamblador, existen elementos esenciales para la programación:

  • Directivas: Comandos que afectan al ensamblador, pero no al microprocesador. No generan código objeto. Algunos ejemplos:

    • EQU (EQUivalence)
    • DB (Define Byte)
    • SEGMENT
    • ASSUME
    • PROC (PROCedure)
    • END
    • OFFSET
    • DUP (DUPiclate)
    • INC (INCrement)

  • Operadores: Instrucciones lógicas que afectan al procesador. Ejemplos:

    • OFFSET
    • DUP

  • Instrucciones: Se dividen en tres categorías:

    • Instrucciones aritméticas: Involucran números para su ejecución. Ejemplos:

      • MOV (MOVe)
      • INC (INCrement)
      • DEC (DECrement)
      • ADD (ADDition)
      • SUB (SUBstract)
      • MUL (MULTiply)
      • DIV (DIVide)

    • Instrucciones lógicas: Obedecen las tablas de verdad. Ejemplos:

      • NOT (NOT)
      • AND (AND)
      • OR (OR)
      • XOR (eXclusive OR)
      • LOOP
      • JMP (JuMP)
      • CALL Y RET (RETurn)

    • Tipos de datos: Se utilizan para definir variables.

      • Reglas de nombramiento:
      • Solo letras del idioma inglés y/o números
      • No se distingue entre mayúsculas y minúsculas
      • No empezar con números
      • Una fila por cada 8 bits en el almacenamiento de una variable

    • Constantes y Variables:

    • Un valor de una variable no debe exceder el tamaño de la variable.

    • El valor de una variable se puede asignar como:

      • Decimal
      • Binaria
      • Hexadecimal
      • Octal

    • El valor de la variable se puede dejar incierto con un signo de ?.