Teoría Computacional

UNIVERSIDAD DE GUALAJARA ESCUELA PREPARATORIA REGIONAL DE AMECA

TALLER DE PROGRAMACION Y COMPUTO Facilitador. Mtro. Jesús Rafael Aguilar Vélez.

HISTORIA DE LA COMPUTACION 1.1 EL ABACO O LA TABLA DE CALCULO Antes de disponer de palabras o símbolos para representar los números, el hombre primitivo empleaba sus dedos para contar. El ábaco antiguo consistía en piedras introducidas en surcos que se realizaban en la arena. Estas piedras móviles llevaron al desarrollo del ábaco, el cual ya se conocía en el año 500 A.C y era utilizado por los Egipcios. Con el transcurrir del tiempo se inventó el ábaco portátil el cual consistía en unas bolitas ensartadas en un cordón que a sus vez se fijaban en un soporte de madera. Hoy en nuestros días se consiguen estos ábacos, pero las bolitas se fijan en soportes de madera o alambres.

EL SISTEMA DECIMAL DE NUMERACION. En los tiempos de la conquista de Darío y las expediciones de Alejandro, las cuales pusieron a la India en contacto con las civilizaciones del Próximo Oriente y Grecia. Ya los matemáticos Indios conocían el uso del sistema de numeración babilónico por posición. Los Hindúes adaptaron a la numeración decimal, y crearon así el sistema decimal de posición, el cual conocemos en nuestros días. La aparición de la numeración Árabe y la invención del papel, (el cual muy pronto sustituyó el uso del papiro) contribuyeron notablemente a la desaparición del uso del Ábaco en Europa.

LOS LOGARITMOS El desarrollo de las matemáticas, la navegación y los avances de la ciencia durante el siglo XVII potenciaron la creación de nuevas y cada vez mejores máquinas de calcular. Se necesitaban tablas seguras de las funciones trigonometriítas, para calcular la posición de los barcos, también se hizo necesario disminuir los errores ya que cada día el comercio iba en aumento. No fue sino hacia 1614, cuando un escocés llamado John Napier publicó l primera tabla de logaritmos , la cual este utilizaba para simplificar y agilizar los cálculos. Los logaritmos fueron de gran utilidad y simplificaron significativamente muchos cálculos. En 1620, Edmund Gunther inventó una formula de emplear los logaritmos de una manera más sencilla aunque no tan precisa. Esta consistía en colocar los logaritmos en una recta y las multiplicaciones y divisiones se realizaban añadiendo o sustrayendo segmentos a través de un par de divisores. Esto se conoció como el método Gunther, un tiempo después William Oughtred utilizó dos escalas móviles que llamó Regla de Cálculo.

LA REGLA DE CALCULO En el siglo XVII hubo una división entre los calculadores en analógicos y Digitales. Hallándose los que utilizaban la Regla de Cálculo como analógicos, ya que los valores que se obtenían con esta eran aproximados y Digitales los que utilizaban el ábaco, ya que los cálculos realizados con este eran exactos e independientes de sus dimensiones físicas, del tamaño de las cuentas, o la longitud de los alambres. La regla de cálculo ha sido un calculador analógico de gran éxito, hasta que en los años setenta fue sustituida por las calculadoras electrónicos. El mismo inventor de los logaritmos John Napier, invento también un aparato mecánico que se llamó huesos de Napier por la similitud que estos tenían con los huesos y por que estaban construidos de ese material. Estos aparatos llegaron a ser muy precisos y muy económicos. Napier también introdujo el punto decimal, el cual se utiliza todavía en nuestros días para separar los números enteros de los decimales.

MECANISMOS DE ENGRANAJE. PASCAL El inventor y pintor Leonardo Da Vinci, fue quien trazó las ideas para una sumadora mecánica. Siglo y medio después el filósofo y matemático Francés de apenas 19 años de edad llamado Blaise Pascal, inventó y construyó en el siglo XVII un mecanismo (Pascalina) el cual utilizaba para realizar operaciones aritméticas. Fue el primer calculador lo bastante seguro como para ser lanzado al mercado comercialmente, este joven Pascal presentó su máquina para sumar en el año 1642. unos años antes 1623, el Alemán William Schickardt describió por primera vez una máquina que podía realizar las operaciones básicas de la matemáticas (sumar, restar, multiplicar y dividir). Mucho más tarde IBM fabricó una máquina similar basada en los escritos dejados por su inventor.

LEIBNITZ En el año1671 que el matemático Alemán Wilheim Leibnitz, el cual dio el gran paso hacia el perfeccionamiento de las máquinas calculadoras. Gottfried Wilheim. Wilheim nació en Leipzig en 1646. Leibnitz llegó al cálculo a través del análisis combinatorio, la notación del cálculo tal cual y como lo conocemos se debe en gran parte a este hombre. Leibnitz creó una máquina que podía sumar, restar, multiplicar y dividir, utilizando los principios esbozados por Pascal de realizar la multiplicación y división mediante la adición y la sustracción repetida, los elementos claves en la máquina de Leibnitz fueron los cilindros escalonados, pero no tuvo ningún éxito comercial por los mismo motivos que sus predecesoras, las primeras máquinas calculadora que se diseñaron con fines comerciales fueron realizadas por Charles Xavier Thomas, en Alcasia y a ellas se incorporaron las ruedas escalonadas de Leibnitz.

LA MAQUINA ANALITICA En 1834 Babbage concibió la idea de una “máquina analítica”, la cual no era otra cosa que una computadora de propósitos generales, es máquina analítica era capaz de realizar hasta 60 operaciones matemáticas por minuto. La máquina tenía una memoria con una capacidad de almacenamiento de 1.000 números de 50 cifras La principal desventaja de su invento era que requería de un amplio espacio, miles de engranajes y mecanismos y necesitaba la energía de una locomotora para accionarse. Los escépticos que nunca faltan apodaron el invento de Babbage como “La locura de Babbage” este trabajo en su máquina analítica hasta su muerte en Gran Bretaña se emplea un lenguaje de programación llamado BABBAGE en su honor. En 1843 Lady Ada Augusta Lovelace sugirió la idea de que las tarjetas perforadas pudieran adaptarse de manera que propiciaran que el motor de Babbage repitiera ciertas operaciones. Por lo que algunas personas consideran a Lady Ada Augusta Lovelace como la primera programadora. En su memoria se dio en 1979 el nombre de ADA a un lenguaje de computación

PROCESO DE DATOS CON FICHAS PERFORADAS: HOLLERITH En el año 1957, surge la idea de automatizar el censo poblacional, ya que en la ultima oportunidad que se había realizado (1880), se tardaron unos siete años para obtener los resultados finales, ya que el proceso se realizó manualmente, por lo que se deducía que el próximo censo tardaría mas de diez años debido al crecimiento poblacional. El gobierno de los Estados Unidos decide convocar un comité que se encargue de la realización de dicho proceso, se presentaron tres propuestas, adjudicándose el trabajo a Herman Hollerith, el cual aplicó el principio de las tarjetas perforadas para el almacenamiento de datos que ya había utilizado Babbage. Este sistema permitió completar el censo en dos años. La compañía de tabulación de maquinas que Hollerith fundó en 1896, se fusionó con otras varias y formó en 1924 la INTERNATIONAL BUSINESS MACHINES (IBM), siendo en aquel entonces Thomas Watson su presidente.

LOS CALCULADORES DE RELES: MARK I En 1937 Claude E. Shanon, en su tesis de licenciatura, describió la utilización lógica simbólica y los números binarios, en 1948 Shanon se unió a los laboratorios Bell donde publicó una teoría matemática completa de las comunicaciones, apareció por primera vez el termino bit, contracción de la palabra binary digit (dígito binario), sugerido por Turkey de los laboratorios Bell. En 1944 se construyó en la Universidad de Hardvard el primer calculador universal, el cual empleaba Relés y elementos mecánicos. Este calculador recibió el nombre de Hardvard Mark I y era el sueño de Babbage hecho realidad un calculador mecánico automatizado. El Mark I medía mas de 15 metros de longitud y 24 de altura y contenía mas de 7.600 piezas conectadas por unos 800 Km. de cable, este ordenador era más rápido de los que Babbage pensaba; tardaba tres décimas de segundo en restar o sumar veintitrés dígitos. En 1947 se construyó el Mark II, el cual era más rápido. En 1936 Alan Turing desarrolló un trabajo sobre los números computables y demostró que una máquina podría “aprender”, naciendo así la idea de inteligencia artificial, el trabajo de Turing sólo se utilizó para descifrar los códigos secretos del enemigo, ya que su descubrimiento se realizó durante la Segunda Guerra Mundial y hasta 1975.

GENERACIONES DE LAS COMPUTADORAS PRIMERA GENERACION DE ORDENADORES (1946 a 1959) VALVULAS DE VACIO: ENIAC El descubrimiento del tubo o válvula de vacío, vino a sustituir en gran parte el uso de componentes mecánicos. Es Sir Ambrose Flemig en 1904, aplicando el efecto Edison que produce el primer tubo de vacío, también llamado Diodo por que solo tiene dos elementos, más tarde en 1906, Lee Forest, descubre la amplificación electrónica añadiendo un nuevo elemento al diodo, el cual podía controlar una corriente grande empleando una pequeña, este nuevo elemento se llamó Triodo de vacío. La máquina que merece más atención en esta generación es el ENIAC, construida por el Físico Jhon Mauchly y el Ingeniero Eléctrico J. Presper Eckert, la cual se terminó de fabricar a finales de 1945 en la Escuela de Ingeniería Eléctrica de Pensilvania. El ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer) era 5.000 veces más rápido que su competidor mas próximo, el Harvard Mark I, contaba con todos los elementos de un ordenador moderno; Unidad Central de Proceso, Memoria y Entrada/Salida.

SEGUNDA GENERACION DE ORDENADORES (1959 a 1964) EL TRANSISTOR En 1947 por los Físicos Walter Brattain, William Shockley y John Bardeen, de los laboratorios Bell el descubrimiento del transistor (Contracción de los términos Transfer Resistor). El descubrimiento del transistor trae como consecuencia la disminución de los costos de los ordenadores, la disminución de tamaño y rapidez. En 1957 se produce el primer disco magnético RAMAC 650 de IBM CARACTERISITICAS DE LA SEGUNDA GENERACION:  Empleo de transistores en lugar de válvulas  Mayor memoria de cálculo  Disminución de tamaño  ordenadores más económicos  mayor facilidad de manejo, aparecen el lenguaje de programación FORTRAN Y COBOL, destinados al mundo de los negocios.

TERCERA GENERACION DE ORDENADORES (1964 a 1971) CIRCUITOS INTEGRADOS La introducción de los transistores en la construcción de ordenadores fue el inicio de un proceso de miniaturización de los componentes electrónicos a nivel mundial. Del mismo modo que el circuito que hace que la válvula de vacío pueda comprimirse en un pequeño transistor, también pueden comprimirse varios transistores en una sola pieza de material semiconductor, en este caso de silicio. CARACTERISITICAS DE LA TERCERA GENERACION:  Empleo de circuitos integrados.  Disminución de tamaño y aumento de la velocidad de ejecución.  Desarrollo de los sistemas operativos.  Desarrollo de las comunicaciones, interconexión de ordenadores en red.  Desarrollo del tiempo compartido  Gran desarrollo de los lenguajes de programación y de Software en general.  Facilidad de empleo.  Empleo de los ordenadores en Universidades, Laboratorios y Empresas

CUARTA GENERACION (1974) Actualmente la idea de generación se ha ido desvaneciendo un poco, los ordenadores modernos están construidos con circuitos integrados los cuales pueden llegar a tener mas de 100.000 transistores en un solo chip. En 1969 la empresa Japonesa BUSICOM firma un contrato con la empresa Intel Corporation para construir microplaquetas, como resultado de este contrato en 1972 Intel comercializa el INTEL 8008, que consiste en esencia la Unidad Central de Proceso, la cual fue construida sobre un solo circuito. Otras dos fechas también importantes son en 1969, cuando se inician los trabajos de investigación sobre la memoria magnética de burbuja y 1972, año en que aparece el disco magnético flexible o “floppy”, desarrollado por IBM. Oficialmente la cuarta generación se inicia en 1974 y se caracteriza por su bajo precio, bajo consumo y gran velocidad de cálculo. CARACTERISTICAS DE LA CUARTA GENERACION El costo de los equipos de computación ha bajado considerablemente desde 1975, al ir bajando el costo del material de fabricación, el único costo que sigue subiendo es el del software

Ordenadores de Quinta Generación En Octubre de 1981 el mundo de los ordenadores se vio sacudido por el anuncio hecho en Japón, de una iniciativa de investigación y desarrollo orientado a producir una nueva generación de ordenadores en la primera década de los años de los 90, a los que se les dio el nombre de ordenadores de quinta generación. Los ordenadores de esta generación deben de ser capaces de resolver problemas muy complicados, algunos de los cuales requieren toda la experiencia, capacidad de razonamiento e inteligencia de las personas para ser resueltos. Deben de ser capaces de trabajar con grandes subconjuntos de los lenguajes naturales y estar asentados en grandes bases de conocimientos. A pesar de su complejidad los ordenadores de esta generación se están diseñando para ser manejados por personas no expertas en informática. Para conseguir estos fines tan ambiciosos estos equipos no tendrán un único procesador, sino un gran número agrupado en tres subsistemas fundamentales: un sistema inteligente, un mecanismo de inferencia y una interfaz de usuario inteligente. Los avances se sitúan en materia de teleinformática (comunicaciones), y una todavía progresiva disminución de tamaño y coste del equipo, así como de técnicas de programación y desarrollo de Inteligencia Artificial, y de control de procesos (robotización).

Clasificación de los ordenadores. Según el microprocesador En la actualidad se utilizan dos tipos principales de ordenadores: analógicos y digitales. Sin embargo, el término ordenador o computadora suele utilizarse para referirse exclusivamente al tipo digital. Los ordenadores analógicos aprovechan la similitud matemática entre las interrelaciones físicas de determinados problemas y emplean circuitos electrónicos o hidráulicos para simular el problema físico. Los ordenadores digitales resuelven los problemas realizando cálculos y tratando cada número dígito por dígito. Las instalaciones que contienen elementos de ordenadores digitales y analógicos se denominan ordenadores híbridos. Por lo general se utilizan para problemas en los que hay que calcular grandes cantidades de ecuaciones complejas, conocidas como integrales de tiempo. En un ordenador digital también pueden introducirse datos en forma analógica mediante un convertidor analógico digital, y viceversa (convertidor digital a analógico).

Ordenadores analógicos El ordenador analógico es un dispositivo electrónico o hidráulico diseñado para manipular la entrada de datos en términos de, por ejemplo, niveles de tensión o presiones hidráulicas, en lugar de hacerlo como datos numéricos. El dispositivo de cálculo analógico más sencillo es la regla de cálculo, que utiliza longitudes de escalas especialmente calibradas para facilitar la multiplicación, la división y otras funciones. En el típico ordenador analógico electrónico, las entradas se convierten en tensiones que pueden sumarse o multiplicarse empleando elementos de circuito de diseño especial. Las respuestas se generan continuamente para su visualización o para su conversión en otra forma deseada.

Ordenadores digitales Todo lo que hace un ordenador digital se basa en una operación: la capacidad de determinar si un conmutador, o ‘puerta’, está abierto o cerrado. Es decir, el ordenador puede reconocer sólo dos estados en cualquiera de sus circuitos microscópicos: abierto o cerrado, alta o baja tensión o, en el caso de números, 0 o 1. Sin embargo, es la velocidad con la cual el ordenador realiza este acto tan sencillo lo que lo convierte en una maravilla de la tecnología moderna. Las velocidades del ordenador se miden en megahercios, o millones de ciclos por segundo. Un ordenador con una velocidad de reloj de 100 MHz, velocidad bastante representativa de un microordenador o microcomputadora, es capaz de ejecutar 100 millones de operaciones discretas por segundo. Las microcomputadoras de las compañías pueden ejecutar entre 150 y 200 millones de operaciones por segundo, mientras que las supercomputadoras utilizadas en aplicaciones de investigación y de defensa alcanzan velocidades de miles de millones de ciclos por segundo.

Partes de la Computadora. Teclado Bocinas Ratón CPU Monitor

Aplicación de las Computadoras

Correos del Web. [email_address] [email_address] BIBLIOGRAFIA. WWW.MONOGRAFIAS.COM ENCARTA 2002. VARIOS WEB.

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