ARQUITECTURA DISEÑO INDUSTRIAL

ANÁLISIS Y TENDENCIAS DEL DISEÑO

GARCÍA LÓPEZ ERIK ANTONIO 1417260

TAMAYO LÓPEZ EDGAR1473389

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Análisis y tendencias Análisis y tendencias de la computadorade la computadora

Una computadora es un sistema digital con tecnología microelectrónica capaz de procesar datos a partir de un grupo de instrucciones denominado programa. La estructura básica de una computadora incluye microprocesador (CPU), memoria y dispositivos de entrada/salida (E/S), junto a los buses que permiten la comunicación entre ellos. La característica principal que la distingue de otros dispositivos similares, como una calculadora no programable, es que puede realizar tareas muy diversas cargando distintos programas en la memoria para que los ejecute el procesador.

Partes de una computadora

Se clasifican de acuerdo al principio de operación de Analógicas y Digitales.

Computadora Analógica: 1.- Aprovechando el hecho de que diferentes fenómenos físicos se describen

por relaciones matemáticas similares (v.g. Exponenciales, Logarítmicas, etc.) pueden entregar la solución muy rápidamente. Pero tienen el inconveniente que al cambiar el problema a resolver, hay que re alambrar la circuitería (cambiar el Hardware).

Computadora Digital: 1.- Están basadas en dispositivos biestables, i.e., que sólo pueden tomar uno

de dos valores posibles: ‘1’ ó ‘0’. Tienen como ventaja, el poder ejecutar diferentes programas para diferentes problemas, sin tener que la necesidad de modificar físicamente la máquina.

La primera computadora fue la máquina analítica creada por Charles Babbage, profesor matemático de la Universidad de Cambridge e Ingeniero Ingles en el siglo XIX. En 1823 el gobierno Británico lo apoyo para crear el proyecto de una máquina de diferencias, un dispositivo mecánico para efectuar sumas repetidas. La idea que tuvo Charles Babbage sobre un computador nació debido a que la elaboración de las tablas matemáticas era un proceso tedioso y propenso a errores

La maquina de Hollerith. En la década de 1880 , la oficina del Censo de los Estados Unidos , deseaba agilizar el proceso del censo de 1890. Para llevar a cabo esta labor , se contrato a Herman Hollerith, un experto en estadística para que diseñara alguna técnica que pudiera acelerar el levantamiento y análisis de los datos obtenidos en el censo.

Historia

En 1944 se construyó en la Universidad de Harvard, la Mark I, diseñada por un equipo encabezado por Howard H. Aiken. Este computador tomaba seis segundos para efectuar una multiplicación y doce para una división. Computadora basada en rieles con 800 kilómetros de cable, con dimensiones de 17 metros de largo, 3 metros de alto y 1 de profundidad.

En 1947 se construyó en la Universidad de Pennsylvania la ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator) que fue la primera computadora electrónica que funcionaba con tubos al vacíoEste computador superaba ampliamente al Mark I, ya que llego hacer 1500 veces mas potente. En el diseño de este computador fueron incluidas nuevas técnicas de la electrónica que permitían minimizar el uso de partes mecánicas. Esto trajo como consecuencia un incremento significativo en la velocidad de procesamiento. Así , podía efectuar 5000 sumas o 500 multiplicaciones en un segundo y permitía el uso de aplicaciones científicas en astronomía , meteorología, etc.

La EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer), construida en la Universidad de Manchester, en Connecticut (EE.UU), en 1949 fue el primer equipo con capacidad de almacenamiento de memoria e hizo desechar a los otros equipos que tenEDCAV pesaba aproximadamente 7850 kg y tenía una superficie de 150 m2. ían que ser intercambios o reconfigurados cada vez que se usaban

El UNIVAC fue la primera computadora diseñada y construida para un próposito no militar. Desarrollada para la oficina de CENSO en 1951

Cronologia Primera computadora, EDVACAparición de la ENIAC Invención del amplificador de transistores, aplicado en la UNIVAC IPrimera base de datos Invención del circuito integrado que da origen a la segunda generación de computadoras

con la computadora IBM 1401.Aparición de lenguajes de alto nivel como COBOL y FORTRAN. Invención del Chip Integrado, que da origen a la tercera generación. Aparición de los discos floppies, del mouse y del uso de "ventanas".1968 Instalación de la primera red, en el laboratorio de ciencia física de Gran Bretaña Se reúnen las funciones de la computadora en el circuito de "Integración a gran escala".Aparición de los discos duros. Aparece Apple Computer con el lanzamiento de su unidad personal AppleNacimiento de Microsoft. · Lanzamiento de la unidad Macintosh por Apple y Aparición de ARPA-Net, el predecesor de

Internet. Expira ARPA-Net y deja las bases para el nacimiento de Internet.1991 Aparición de los Notebook.1990-95 Aparición de las funciones de multimedia, CD room y los procesadores Pentium.

Primera Generación (1951-1958) La válvula electrónica de vacío

En esta generación había una gran desconocimiento de las capacidades de las computadoras

Caracteristicas: Usaban tubos al vacío para procesar información. Usaban tarjetas

perforadas para entrar los datos y los programas. Usaban cilindros magnéticos para almacenar información e instrucciones internas. Eran sumamente grandes, utilizaban gran cantidad de electricidad, generaban gran cantidad de calor y eran sumamente lentas. Se comenzó a utilizar el sistema binario para representar los datos. En esta generación las máquinas son grandes y costosas

La computadora más exitosa de la primera generación fue la IBM 650, de la cual se produjeron varios cientos.

transistor

En esta generación las computadoras se reducen de tamaño y son de menor costo. Aparecen muchas compañías y las computadoras eran bastante avanzadas para su época como la serie 5000 de Burroughs y la ATLAS de la Universidad de Manchester.

Características de está generación: Usaban transistores para procesar información. Los

transistores eran más rápidos, pequeños y más confiables que los tubos al vacío.

La marina de los Estados Unidos desarrolla el primer simulador de vuelo, "Whirlwind I". Surgieron las minicomputadoras y los terminales a distancia. Se comenzó a disminuir el tamaño de las computadoras.

Circuitos Integrados, Compatibilidad con Equipo

Mayor, Multiprogramación, Minicomputadora La tercera generación de computadoras emergió con

el desarrollo de circuitos integrados (pastillas de silicio) en las que se colocan miles de componentes electrónicos en una integración en miniatura. Las computadoras nuevamente se hicieron más pequeñas, más rápidas, desprendían menos calor y eran energéticamente más eficientes. El ordenador IBM-360 dominó las ventas de la tercera generación de ordenadores desde su presentación en 1965. El PDP-8 de la Digital Equipment Corporation fue el primer miniordenador.

Caracteristicas: Menor consumo de energía. Apreciable reducción de espacio. Aumento de fiabilidad y flexibilidad. Aumenta la capacidad de almacenamiento y se reduce

el tiempo de respuesta. Generalización de lenguajes de programación de alto

nivel. Compatibilidad para compartir software entre diversos

equipos.

Cuarta Generación (1971 - 1983)

Microprocesador, Chips de memoria, Microminiaturización

Dos mejoras en la tecnología de las computadoras marcan el inicio de la cuarta generación: el reemplazo de las memorias con núcleos magnéticos, por las de chips de silicio y la colocación de Muchos más componentes en un Chip: producto de la microminiaturización de los circuitos electrónicos. El tamaño reducido del microprocesador y de chips hizo posible la creación de las computadoras personales (PC Personal Computer).

Hoy en día las tecnologías LSI (Integración a gran escala) y VLSI (integración a muy gran escala) permiten que cientos de miles de componentes electrónicos se almacenen en un chip. Usando VLSI, un fabricante puede hacer que una computadora pequeña rivalice con una computadora de la primera generación que ocupaba un cuarto completo.

inteligencia artificial En vista de la acelerada marcha de la microelectrónica, la sociedad industrial se ha

dado a la tarea de poner también a esa altura el desarrollo del software y los sistemas con que se manejan las computadoras. Surge la competencia internacional por el dominio del mercado de la computación, en la que se perfilan dos líderes que, sin embargo, no han podido alcanzar el nivel que se desea: la capacidad de comunicarse con la computadora en un lenguaje más cotidiano y no a través de códigos o lenguajes de control especializados.

Japón lanzó en 1983 el llamado "programa de la quinta generación de computadoras", con los objetivos explícitos de producir máquinas con innovaciones reales en los criterios mencionados. Y en los Estados Unidos ya está en actividad un programa en desarrollo que persigue objetivos semejantes, que pueden resumirse de la siguiente manera:

Se desarrollan las microcomputadoras, o sea, computadoras personales o PC. Se desarrollan las supercomputadoras.

La inteligencia artificial es el campo de estudio que trata de aplicar los procesos del pensamiento humano usados en la solución de problemas a la computadora.

Robótica: La robótica es 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: Un sistema experto es una aplicación de inteligencia artificial que usa una base de

conocimiento de la experiencia humana para ayudar a la resolución de problemas. Redes de comunicaciones: Los canales de comunicaciones que interconectan terminales y computadoras se

conocen como redes de comunicaciones; todo el "hardware" que soporta las interconexiones y todo el "software" que administra la transmisión.

La computadora ha superado tanto nuestras expectativas que ya nada es imposible. Una tendencia constante en el desarrollo de los ordenadores es la micro

miniaturización, iniciativa que tiende a comprimir más elementos de circuitos en un espacio de chip cada vez más pequeño. Además, los investigadores intentan agilizar el funcionamiento de los circuitos mediante el uso de la superconductividad, un fenómeno de disminución de la resistencia eléctrica que se observa cuando se enfrían los objetos a temperaturas muy bajas.

Otra tendencia en el desarrollo de computadoras es el esfuerzo para crear computadoras de quinta generación, capaces de resolver problemas complejos en formas que pudieran llegar a considerarse creativas. Una vía que se está explorando activamente es el ordenador de proceso paralelo, que emplea muchos chips para realizar varias tareas diferentes al mismo tiempo.

El proceso paralelo podría llegar a reproducir hasta cierto punto las complejas funciones de realimentación, aproximación y evaluación que caracterizan al pensamiento humano. Otra forma de proceso paralelo que se está investigando es el uso de computadoras moleculares. En estas computadoras, los símbolos lógicos se expresan por unidades químicas de ADN, sin emplear el flujo de electrones habitual en las computadoras corrientes. Las computadoras moleculares podrían llegar a resolver problemas complicados mucho más rápidamente que las actuales supercomputadoras y, además, consumir mucha menos energía.

¿Que se espera de la computadora para el futuro?

Procesadores cuánticos, monitores 3D, teclados virtuales y ratones operados por el cerebro redefinirán la interacción entre el usuario y la PC

En una década y media, las computadoras personales podrían ser muy distintas a los modelos actuales. Por esas fechas, es muy probable que ya se haya abandonado por completo el silicio como fundamento de los más avanzados procesadores, pues no se podrán integrar más transistores en un solo chip elaborado con ese elemento. Podría comenzar entonces una nueva era de la computación, gracias al desarrollo de la nanotecnología.

Hoy día, todas las PC operan mediante dígitos binarios conocidos como bits. El código binario es conducido a través de transistores: pequeños interruptores que pueden encenderse o apagarse para simbolizar series de "unos" y "ceros".

Las futuras computadoras cuánticas emplearían un fenómeno físico conocido como "superposición", donde objetos de tamaño infinitesimal, como los electrones, pueden existir en dos o más lugares al mismo tiempo. Esto significaría que las futuras computadoras creadas con procesadores "superpuestos", podrían utilizar bits cuánticos (llamados "qubits": quantum bits). Un qubit tiene la capacidad de representar ambos estados: un "0" y un "1" en forma simultánea.

Al ser capaces de calcular cada combinación de encendido y apagado de manera paralela, las computadoras cuánticas serían increíblemente más rápidas que los procesadores actuales, pues tendrían una enorme capacidad de procesamiento. Se estima que operarían a velocidades hasta mil veces mayores que las presentes.

Alberto Galindo, académico del departamento de Física Teórica de la Universidad Complutense de Madrid, es enfático al respecto: "Al igual que la sociedad usuaria de los mastodónticos ordenadores de finales de los 40, con miles de tubos de vacío y decenas de toneladas de peso, no se imaginaba que medio siglo después cualquier colegial dispondría de máquinas de calcular mucho más ligeras y potentes? queremos pensar que el ingenio de los científicos logrará vencer finalmente las dificultades para construir ordenadores cuánticos de potencia adecuada".

Entre algunas de sus principales ventajas, estos increíbles equipos tendrían una potencia mucho mayor para la encriptación de información; permitirían una búsqueda más rápida en gigantescas bases de datos; posibilitarían el desarrollo de productos digitales seguros (como firmas digitales e incluso dinero electrónico a prueba de fraudes), y simularían complejísimos sistemas bioquímicos para el diseño de medicamentos.

Computadoras quánticas. En 1965, el presidente emérito y cofundador de Intel, Gordon E. Moore- ideólogo de la ley-, se da

cuenta de que el número de transistores que contiene un microchip se duplica aprox. Cada año pero, esta progresión no es infinita.

La miniaturización de circuitos tiene un limite ya que el reducir tanto su tamaño hace que produzcan demasiado calor. Por otra parte, a la escala nanométrica entran las leyes de la física quántica al juego, en la que los electrones se comportan de una manera probabilística.

Algunos Físicos en 1982 empezó a gestarse una idea que parecía descabellada: construir una computadora quántica, una maquina capaz de aprovecharse de las particulares leyes físicas del mundo subatómico para procesar a gran velocidad ingentes cantidades de datos y, en definitiva, hacer que las supercomputadoras actuales parezcan simples ábacos.

A diferencia de las computadoras personales que han sido diseñadas para que trabajen con información en forma de bits una computadora básica usa bits quánticos o qubits, capaces de registrar unos y ceros a la vez. Esto lo logran gracias a la una de las premisas fundamentales de la mecánica quántica: la sobreposicion, que indica que a escalas ínfimas un único objeto puede tener al mismo tiempo dos propiedades distintas o pueda estar en dos sitios a la vez. De esta forma la velocidad d calculo aumenta enormemente.

Computadoras Ópticas: Muy rápidas y baratas. Kevin Homewood está al frente de un grupo de expertos de la universidad de Surrey, Inglaterra,

que cree que la clave se encuentra en la luz. Según estos investigadores, es factible construir un dispositivo óptico de computación que se aproveche de la velocidad luz y de su gran capacidad para transportar información. El problema al que se han enfrentado estos científicos es que el silicio es con el que se fabrican microchips normalmente emite energía calorífica, no luminosa. Para superarlo Homewood y sus colegas construyeron trampas a escala atómica en el interior del silicio donde consiguieron atrapar electrones y forzarlos a liberar energía lumínica. A parte de miniaturizar los chips y hacerlos más eficientes este prototipo podrá funcionar a temperatura ambiente.

Computadoras basadas en el ADN California Leonard Adleman sorprendió a la comunidad científica al solventar

esta cuestión utilizando una pequeña gota de un liquido que contenía ADN. Adleman ideo un método de plantear el problema a partir de bases enfrentadas que forman hebras de la molécula del ADN: A, C, T y G, las letras del abecedario genético. De esta forma, utilizando los mismos patrones químicos que permiten que las bases se unan de una forma especifica se identifico la solución correcta en un tiempo record: había nacido la computadora de ADN.

Y no es algo para tomarse a la ligera, pues cada centímetro cúbico de ADN contiene mas información que un billón de CD's. Pero, a pesar de que tiene esta memoria masiva y de que las computadoras de ADN utilizarían una cantidad mínima de energía para funcionar, aun se desconoce como hacer una maquina útil capaz de aprovechar todas estas ventajas.

Computadoras Neuroelectrónicas En el instituto Maxplanck de bioquímica, cerca de Munich, el profesor Peter

Fromherz y sus colaboradores han conseguido hacer que el silicio interactué con tejidos vivos. Esta tecnología, conocida como neuroelectrónica, abre una vía de comunicaciones entre computadoras y células. El primer “neurochip” ha consistido en fusionar y hacer que trabajen juntos un microchip y las neuronas de un caracol. En el futuro, gracias a esta tecnología, podrían lograrse implantes que como una neuroprótesis capaces de sustituir las funciones del tejido dañado del sistema nervioso.