Resumen de la Historia de la Informática PDF

Informática Básica: Bloque 1 Breve historia de la Computación y Arquitectura básica de un computador Departamento de Ingenierı́a de Computadores Curso 2022-2023 IB – Bloque 1 1 Breve historia de la Computación Era pre-informática: Ingenios...

Informática Básica: Bloque 1 Breve historia de la Computación y Arquitectura básica de un computador Departamento de Ingenierı́a de Computadores Curso 2022-2023 IB – Bloque 1 1 Breve historia de la Computación Era pre-informática: Ingenios mecánicos y electromecánicos Comienzos de la era informática y computación moderna Informática moderna Primera generación: primeros computadores electrónicos Segunda generación: transistores Tercera generación: circuitos integrados Cuarta generación: microprocesadores 2 Arquitectura básica de un computador IB – Bloque 1  Breve historia de la Computación Contenido 1 Breve historia de la Computación Era pre-informática: Ingenios mecánicos y electromecánicos Comienzos de la era informática y computación moderna Informática moderna 2 Arquitectura básica de un computador IB – Bloque 1  Breve historia de la Computación Era pre-informática Principales hitos: Ingenios mecánicos y electromecánicos ∼ 2400 ac. Ábaco, origen mesopotámico 125 ac. - 100 dc. Múltiples dispositivos, como la Anticitera griega Edad Media Astrolabio, relojes mecánicos, automatismos, etc. Edad Moderna Primeras calculadoras: da Vinci, Schickard, Pascal... Revolución Industrial Máquina diferencial de Babbage (1822)... y posterior máquina analı́tica (1837) Tarjetas perforadas (Korsakov, 1832) ▶ primero como sistema de control: telares ▶ despues también para almacenamiento de datos IB – Bloque 1  Breve historia de la Computación Comienzos de la era informática y computación moderna 1848 Boole desarrolla el álgebra binaria (Álgebra de Boole) 1936 Alan Turing ≪inventa≫ la máquina de Turing... estableciendo los principios de la computación 1938 Se completa el Z1, primer computador moderno: ▶ unidad de control (reloj de 1 Hz) ▶ memoria (64 palabras de 22 bits) ▶ ALU en punto flotante (+, -, *, /) ▶ representación interna binaria ▶ programado mediante cinta perforada IB – Bloque 1  Breve historia de la Computación Comienzos de la era informática y computación moderna 1946 ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) Primer computador electrónico de propósito general (reprogramable). Parte del ≪esfuerzo de guerra≫. Diseñado para computar tablas de trayectorias balı́sticas (pero usado para desarrollar la bomba de hidrógeno). Mil veces más rápido que los computadores electromecánicos. Lo más reseñable era su complejidad estructural: 17.000 tubos de vacı́o, 7.200 diodos de cristal, 70.000 resistencias, 10.000 condensadores, 5 millones de soldaduras hechas a mano. Pesaba 30 toneladas. Capaz de realizar 5.000 sumas y 300 multiplicaciones por segundo. IB – Bloque 1  Breve historia de la Computación Comienzos de la era informática y computación moderna Figura: ENIAC [fuente https://es.wikipedia.org/wiki/File:Eniac.jpg] IB – Bloque 1  Breve historia de la Computación Comienzos de la era informática y computación moderna 1945 Arquitectura Von Neumann (aka Arquitectura Princeton), por John von Neumann et al. (deudora del trabajo de Turing) ▶ programa almacenado (stored-program computer) ▶ concepto desarrollado durante construcción de ENIAC, aplicado entre otros a su sucesor EDVAC Figura: Arquitectura Von Neumann [fuente https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Von Neumann Architecture.svg] IB – Bloque 1  Breve historia de la Computación Informática moderna Primera generación 1951–1958 Caracterizada por la producción de computadores en serie y su entrada en el ámbito empresarial. A nivel técnico, las caracterı́sticas de estas máquinas eran: ▶ arquitectura basada en tubos de vacı́o. ▶ E/S a través de tarjetas perforadas, impresoras y cintas magnéticas. ▶ memorias con tamaños inferiores a 100 KB. Ejemplo representativo: UNIVAC. IB – Bloque 1  Breve historia de la Computación Informática moderna Primera generación UNIVAC (Universal Automatic Computer) Primer ordenador producido en EEUU en ser comercializado. La primera unidad se entregó en 1951 a la Oficina del Censo. Se fabricaron 46 unidades en total. Caracterı́sticas técnicas: ▶ 2.25 Mhz. ▶ memoria de 1000 palabras de 12 bytes. ▶ 13 toneladas de peso. ▶ 5.000 tubos de vacı́o. Primer ordenador en ser famoso para el público en general. IB – Bloque 1  Breve historia de la Computación Informática moderna Primera generación Figura: UNIVAC [https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:UNIVAC-I-BRL61-0977.jpg] IB – Bloque 1  Breve historia de la Computación Informática moderna Segunda generación: transistores 1959–1964 Caracterizada por el uso de transistores en lugar de válvulas de vacı́o. ▶ Inventado en los laboratorios de la Bell por John Bardeen, Walter Brattain y William B. Shockley en 1947 (obtuvieron por ello el premio Nobel en 1956). Introducción de las memorias basadas en anillos de ferrita: ahorro en espacio y velocidad. IBM se convirtió en el lı́der del mercado, siendo el modelo más difundido el 1401. ▶... comienza el reinado de los mainframes (aka ≪big irons≫), en el que IBM reinarı́a en los 60s y 70s. IB – Bloque 1  Breve historia de la Computación Informática moderna Segunda generación: transistores Figura: Anillo de ferrita con hilos conductores, diagrama que da lugar al escudo de la profesión de Ingenierı́a Informática. IB – Bloque 1  Breve historia de la Computación Informática moderna Segunda generación: transistores Figura: Memoria de 64 x 64 (4 Kb) anillos de ferrita [https://en.wikipedia.org/wiki/File:Ferrite core memory.jpg] IB – Bloque 1  Breve historia de la Computación Informática moderna Segunda generación: transistores Figura: IBM 1401 [https://en.wikipedia.org/wiki/File:BRL61-IBM 1401.jpg] IB – Bloque 1  Breve historia de la Computación Informática moderna Tercera generación: circuitos integrados 1965–1971 Caracterizada por la introducción del circuito integrado (CHIP, Circuit High Integrated Process) ▶ 1959: Desarrollado por Jack Kilby en Texas Instruments ▶ Obtuvo el premio Nobel por ello en 2000 No solo las grandes empresas tenı́an ordenadores, sino también las medianas IBM System/360 (S/360) es la familia de mainframes más popular de la época ▶ Diferentes modelos dentro de la serie ▶ Compatibles entre ellos: permitı́an migrar de un modelo básico a otro más potente DEC (Digital Equipment Corporation) con sus PDP y otros fabricantes popularizan los minicomputadores ▶ más pequeños, baratos (¡$25 000) y simples de operar que los grandes y potentes mainframes IB – Bloque 1  Breve historia de la Computación Informática moderna Tercera generación: circuitos integrados 1965–1971 Número de computadores en los EEUU: 1954 ∼100 1959 ∼1.000 1971 ∼10.000 Rápida expansión de minicomputadores en universidades y otros centros de investigación produce varios hitos: ▶ Aparece ARPANET (1969), que en poco tiempo enlaza cientos de nodos ▶ Surgen UNIX y C en los Bell Labs (Ken Thompson y Dennis Ritchie) ▶ Nacimiento de la cultura ≪hacker≫, que propició esos hitos y el posterior avance imparable de la informática. Destacan una serie de centros de investigación: - MIT’s AI Lab, Stanford Univ.’s AI Lab, Carnegie-Mellon Univ., XEROX PAC, Bell Labs... IB – Bloque 1  Breve historia de la Computación Informática moderna Cuarta generación: microprocesadores 1971– Intel (fundada en 1968) desarrolla y lanza el primer microprocesador comercial en 1971: Intel 4004 Se popularizan los microcomputadores, que dan lugar a la informática de consumo con los Ordenadores Personales: ▶ MITS Altair 8800 (1975), con Intel 8080 ▶ Apple II (1977), con procesador MOS 6502 ▶ IBM PC (1981), arquitectura Intel 8086 Surgen nuevas compañı́as como Apple (Wozniak y Jobs) y Microsoft (Allen y Gates) Mayor enfoque en el entretenimiento en una 2ª generación de microcomputadores más baratos: Commodore, Spectrum, Amstrad, MSX... IB – Bloque 1  Breve historia de la Computación Informática moderna Cuarta generación: microprocesadores 1971– Desde la aparición del microprocesador, se viene cumpliendo la Ley de Moore: el número de transistores que se incluyen en un circuito integrado se duplica cada 18 meses: Microprocessor Transistor Counts 1971-2011 & Moore's Law 16-Core SPARC T3 Six-Core Core i7 2,600,000,000 Six-Core Xeon 7400 10-Core Xeon Westmere-EX Dual-Core Itanium 2 8-core POWER7 Quad-core z196 AMD K10 1,000,000,000 POWER6 Quad-Core Itanium Tukwila 8-Core Xeon Nehalem-EX Itanium 2 with 9MB cache Six-Core Opteron 2400 AMD K10 Core i7 (Quad) Core 2 Duo Itanium 2 Cell 100,000,000 AMD K8 Barton Atom Pentium 4 AMD K7 AMD K6-III curve shows transistor AMD K6 Transistor count 10,000,000 count doubling every Pentium III two years Pentium II AMD K5 Pentium 80486 1,000,000 80386 80286 100,000 68000 80186 8086 8088 8085 10,000 6800 6809 8080 Z80 8008 MOS 6502 2,300 4004 RCA 1802 1971 1980 1990 2000 2011 Date of introduction IB – Bloque 1  Breve historia de la Computación Algunas referencias Lecturas sobre la historia de la Informática History of Computing From Wikipedia, the free encyclopedia https://en.wikipedia.org/wiki/History_of_computing A Brief History of Hackerdom Eric S. Raymond http://www.catb.org/esr/writings/homesteading/ hacker-history Hackers: Heroes of the Computer Revolution - 25th Anniversary Edition Steven Levy O’Reilly Media; 1 edition (May 30, 2010) 2 primeros capı́tulos disponibles en Proyecto Gutenberg http://www.gutenberg.org/ebooks/729 IB – Bloque 1  Breve historia de la Computación Algunas referencias Lecturas sobre la historia de la Informática (II) A History of Modern Computing Paul E. Ceruzzi The MIT Press; second edition edition (April 8, 2003) Microhistorias: anécdotas y curiosidades de la Informática Rafael Troncoso y Francisco José Ramı́rez Informática64 ISBN: 978-84-616-1987-0 IB – Bloque 1  Arquitectura básica de un computador Contenido 1 Breve historia de la Computación 2 Arquitectura básica de un computador IB – Bloque 1  Arquitectura básica de un computador Arquitectura Von Neumann Computador de programa almacenado (stored-program computer) Almacena las instrucciones en memoria (el tratamiento de los programas y los datos en memoria es intercambiable) Memory Arithmetic Control Logic Unit Unit Accumulator Input Output Figura: Diseño básico de un computador Von Neumann. [fuente https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Von Neumann architecture.svg GNU Free Docu. License] IB – Bloque 1  Arquitectura básica de un computador Estructura básica de un computador 3 unidades funcionales básicas CPU: CU + ALU Memoria I/O: Subsistema de E/S IB – Bloque 1  Arquitectura básica de un computador Estructura básica de un computador 3 unidades funcionales básicas CPU: CU + ALU Uno o múltiples microprocesadores Ejecuta instrucciones (UC) y lleva a cabo operaciones aritmético-lógicas (ALU) Memoria I/O: Subsistema de E/S IB – Bloque 1  Arquitectura básica de un computador Estructura básica de un computador 3 unidades funcionales básicas CPU: CU + ALU Uno o múltiples microprocesadores Ejecuta instrucciones (UC) y lleva a cabo operaciones aritmético-lógicas (ALU) Memoria Distintos tipos y niveles de memoria en un computador. Básicamente: ▶ Memoria principal (RAM) ▶ Memoria(s) caché(s) I/O: Subsistema de E/S IB – Bloque 1  Arquitectura básica de un computador Estructura básica de un computador 3 unidades funcionales básicas CPU: CU + ALU Uno o múltiples microprocesadores Ejecuta instrucciones (UC) y lleva a cabo operaciones aritmético-lógicas (ALU) Memoria Distintos tipos y niveles de memoria en un computador. Básicamente: ▶ Memoria principal (RAM) ▶ Memoria(s) caché(s) I/O: Subsistema de E/S Interconexión de componentes internos y externos del computador Dispositivos externos de Entrada y de Salida IB – Bloque 1  Arquitectura básica de un computador Arquitectura sencilla básica de un computador moderno Figura: Unidades funcionales básicas de un computador. IB – Bloque 1  Arquitectura básica de un computador Tipos de computadores Por tamaño Microcomputadores Minicomputadores (OBSOLETO) Mainframes Supercomputadores IB – Bloque 1  Arquitectura básica de un computador Tipos de computadores Por tamaño Microcomputadores Ordenadores Personales ▶ de escritorio o sobremesa ▶ portátiles (laptops, notebooks, tablets) De propósito especı́fico (sistemas empotrados, embedded systems) ▶ Calculadoras, videoconsolas, smartphones... ▶ Sist. informáticos de coches y otros vehı́culos ▶ Otros sistemas empotrados Minicomputadores (OBSOLETO) Mainframes Supercomputadores IB – Bloque 1  Arquitectura básica de un computador Tipos de computadores Por tamaño Microcomputadores Ordenadores Personales ▶ de escritorio o sobremesa ▶ portátiles (laptops, notebooks, tablets) De propósito especı́fico (sistemas empotrados, embedded systems) ▶ Calculadoras, videoconsolas, smartphones... ▶ Sist. informáticos de coches y otros vehı́culos ▶ Otros sistemas empotrados Minicomputadores (OBSOLETO) Mainframes Lejos de la popularidad (y dominio) de antaño, pero aún con presencia en ciertos nichos Supercomputadores IB – Bloque 1  Arquitectura básica de un computador Tipos de computadores Por tamaño Microcomputadores Ordenadores Personales ▶ de escritorio o sobremesa ▶ portátiles (laptops, notebooks, tablets) De propósito especı́fico (sistemas empotrados, embedded systems) ▶ Calculadoras, videoconsolas, smartphones... ▶ Sist. informáticos de coches y otros vehı́culos ▶ Otros sistemas empotrados Minicomputadores (OBSOLETO) Mainframes Lejos de la popularidad (y dominio) de antaño, pero aún con presencia en ciertos nichos Supercomputadores Sistemas paralelos de alto rendimiento: Computación de Altas Prestaciones (HPC) Lista TOP500: http://top500.org IB – Bloque 1  Arquitectura básica de un computador Tipos de computadores Por función Servidor Workstation (OBSOLETO) Ordenador personal Sobremesa o portátil Aparato ≪ electrodoméstico≫ Videoconsolas, smartphones, etc. Sistemas empotrados IB – Bloque 1  Arquitectura básica de un computador Un PC tı́pico Algunos componentes de un PC de sobremesa tradicional 1 Monitor o Pantalla 2 Placa base (Motherboard o Mainboard) 3 CPU 4 RAM 5 Tarjetas de expansión 6 Fuente de alimentación 7 Disp. de almacenamiento óptico (DVD, CD) 8 Disco duro 9 Teclado 10 Ratón Figura: Imagen descriptiva de las partes de un PC [fuente https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Personal computer, exploded 5.svg GNU Free Doc. License] IB – Bloque 1  Arquitectura básica de un computador La placa base Punto de interconexión de los principales componentes de un PC Figura: Distintos formatos de placa base By VIA Gallery from Hsintien, Taiwan [CC BY 2.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0)], via Wikimedia Commons IB – Bloque 1  Arquitectura básica de un computador La placa base Ejemplo de placa base Figura: ASRock K7VT4A IB – Bloque 1 Pro  Arquitectura básica de un computador La placa base Ejemplo de placa base Figura: ASUS Z97-A IB – Bloque 1  Arquitectura básica de un computador La placa base Ejemplo de placa base Figura: Intel Server Board S4600LH2 IB – Bloque 1