Tema 1: Evolución Histórica y Desarrollo de la Informática Escuela Politécnica Superior Ingeniería Informática Universidad Autónoma de Madrid

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Evolución Histórica y Desarrollo de la Informática O B J E T I V O S

Conocer los antecedentes de la Informática. Comprender la evolución histórica y desarrollo de la Informática.

TEMA 1: EVOLUCIÓN HISTÓRICA Y DESARROLLO DE LA INFORMÁTICA 1.1 Antecedentes de la Informática 1.2 Generaciones de la evolución de ordenadores 1.3 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. 2

EVOLUCIÓN HISTÓRICA Y DESARROLLO DE LA INFORMÁTICA • DEFINICIONES • Antecedentes de la Informática • Generaciones

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INFORMÁTICA: DEFINICIONES • Informática, concepto: – Ciencia y tecnología aplicada a la automatización del razonamiento y del tratamiento de la información

INFORmación + 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 Escuela Politécnica Superior

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INFORMÁTICA: 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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EVOLUCIÓN HISTÓRICA Y DESARROLLO DE LA INFORMÁTICA • Definiciones • ANTECEDENTES DE LA INFORMÁTICA • Generaciones

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ANTECEDENTES 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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ANTECEDENTES DE LA INFORMÁTICA • ERA MECÁNICA – Ábaco • 1200 d. C. • Primera herramienta eficaz para ayuda del cálculo • Representa números y realiza sumas, restas y multiplicaciones

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ANTECEDENTES DE LA INFORMÁTICA • ERA MECÁNICA – Varillas de Napier • 1615 • Sencillo instrumento mecánico con el que se podía realizar con gran facilidad multiplicaciones y divisiones

Ejemplo: 5 x 46732 Escuela Politécnica Superior

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ANTECEDENTES DE LA INFORMÁTICA • 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

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ANTECEDENTES 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 Superior visor Escuela Politécnica

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ANTECEDENTES DE LA INFORMÁTICA • 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

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ANTECEDENTES DE LA INFORMÁTICA • 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.

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ANTECEDENTES DE LA INFORMÁTICA • 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)

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ANTECEDENTES 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)

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ANTECEDENTES DE LA INFORMÁTICA • 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 Escuela Politécnica Superior

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ANTECEDENTES 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 por varillas 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 •Escuela William S. Burroughs: Industria mecanográfica Politécnica Superior

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ANTECEDENTES DE LA INFORMÁTICA • 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

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ANTECEDENTES 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 de circuitos lógicos con conmutadores (ej. relés)

• D. A. Huffman (1954), circuitos secuenciales Escuela Politécnica Superior

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ANTECEDENTES DE LA INFORMÁTICA • 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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EVOLUCIÓN HISTÓRICA Y DESARROLLO DE LA INFORMÁTICA • Definiciones • Antecedentes de la Informática • GENERACIONES

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GENERACIONES 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

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PRIMERA GENERACIÓN • 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 Escuela Politécnica Superior

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PRIMERA GENERACIÓN • 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

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PRIMERA GENERACIÓN COLOSSUS

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PRIMERA GENERACIÓN • 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

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PRIMERA GENERACIÓN ENIAC: dispositivos de control de ENIAC.

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PRIMERA GENERACIÓN ENIAC: programación

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PRIMERA GENERACIÓN ENIAC: cambio de un tubo

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PRIMERA GENERACIÓN • 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.

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EDVAC:

PRIMERA GENERACIÓN

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PRIMERA GENERACIÓN • 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)

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PRIMERA GENERACIÓN UNIVAC:

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PRIMERA GENERACIÓN UNIVAC: consola

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PRIMERA GENERACIÓN • Ordenadores – IBM 704 último de la generación

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PRIMERA 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) rudimentarios Escuela Politécnica Superior

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GENERACIONES 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

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SEGUNDA GENERACIÓN Colector

• Tecnología – Transistor • Dispositivo similar al triodo pero – – – – –

Base

Sólido Más fácil de fabricar Menor consumo y calor disipado Más pequeño Más duradero

• Usa:

Emisor

– 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)

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SEGUNDA GENERACIÓN

• 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 bit Escuela Politécnica Superior

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SEGUNDA GENERACIÓN • 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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SEGUNDA GENERACIÓN IBM 709 vs. IBM 7090.

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SEGUNDA GENERACIÓN • Ordenadores – Otros • UNIVAC 1004, IBM 1620, CDC 1604

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SEGUNDA GENERACIÓN

CDC 1604.

IBM 1620.

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SEGUNDA GENERACIÓN • 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

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GENERACIONES 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

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TERCERA 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

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TERCERA GENERACIÓN • Tecnología – Primer circuito integrado (1959)

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TERCERA GENERACIÓN • 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

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TERCERA GENERACIÓN • 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

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GENERACIONES 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

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CUARTA GENERACIÓN • 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 Escuela Politécnica Superior

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CUARTA GENERACIÓN • Ordenadores – Ordenadores personales (PC) • Informática “doméstica”.

– Estaciones de trabajo • Aumento de prestaciones y disminución de precio.

– Teleinfórmática • Redes de ordenadores.

– Supercomputadores

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CUARTA GENERACIÓN • Ordenadores – Lisa: Primer ordenador personal, con ratón e interfaz gráfica, fabricado por Apple

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• Software

CUARTA GENERACIÓN

– 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++) Escuela Politécnica Superior

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GENERACIONES DE ORDENADORES • • • •

1ª 2ª 3ª 4ª

Generación Generación Generación Generación

(1946-1958) (1958-1964) (1964-1971) (1971-1988)

• 5ª GENERACIÓN (1988-...) • Generaciones de lenguajes de programación

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QUINTA 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 más efectiva 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

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GENERACIONES DE ORDENADORES • • • • •

1ª 2ª 3ª 4ª 5ª

Generación Generación Generación Generación Generación

(1946-1958) (1958-1964) (1964-1971) (1971-1988) (1988-...)

• GENERACIONES DE LENGUAJES DE

PROGRAMACIÓN

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GENERACIONES DE 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 Escuela Politécnica Superior

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EJEMPLO DE MAPA CONCEPTUAL

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EJEMPLO DE MAPA CONCEPTUAL

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