PROJECTE 1: QUÈ ÉS LA INFORMATICA?

1. Definicions informatica:

a) La Informàtica és la ciència o tècnica relativa a la tecnologia que estudia el tractament

automàtic de la informació utilitzant dispositius electrònics i sistemes computacionals.

b) Conjunt de ciències, tècniques o activitats relacionades amb el tractament automatitzat

de dades.

Tenint en compte les dues definicions, es segur que la informàtica es un conunt de

ciences o la ciencia, que traten la automització de dades o informació fen servir aparells

electronics.

El mot Informàtica prové del de informatique, paraula francesa, creada per l'enginyer

Philippe Dreyfus als anys cinquanta, i que deriva de la fusió de information i automatique.

2. Àrees de coneixement de la informàtica.

El model en què es basen els ordinadors actuals és arquitectura de Von Neumann, és a

dir, que utilitzen la memòria principal per emmagatzemar dades i instruccions alhora,

característica que els permet executar programes diferents, sent per tant una màquina de

propòsit general. Això els diferencia d'altres aparells com les calculadores no

programables.

Un llenguatge de programació és un llenguatge informàtic usat per controlar el

comportament d'una màquina, normalment un ordinador. Cada llenguatge té una sèrie de

regles sintàctiques i semàntiques estrictes que cal seguir per escriure un programa

informàtic, i que en descriuen l'estructura i el significat respectivament. Aquestes regles

permeten especificar tant la classe de dades amb què treballarà el programa com les

accions que realitzarà. Mentre que alguns llenguatges es defineixen per una especificació

formal (un document), altres són definits oficiosament per una implementació concreta (un

compilador).

El sistema operatiu és el programari responsable de gestionar els recursos en un terminal

(ja sigui un ordinador personal, un telèfon mòbil, etc.). El sistema operatiu actua com a

amfitrió dels diversos programes d'aplicació que normalment corren sobre una màquina.

Una de les principals funcions és gestionar els detalls de l'operació del maquinari, de

manera que els diversos programes no se n'hagin d'ocupar, alleugerint i fent més fàcil així

el procés de programació d'aquestes aplicacions.La gran majoria d'ordinadors, des de

telèfons mòbil, ordinadors personals, videoconsoles fins a supercomputadors, usen algun

tipus de sistema operatiu.

Una xarxa informàtica és un grup interconnectat de computadors. Les xarxes es

classifiquen segons el nivell en què es du a terme la comunicació. Així per exemple hi ha

xarxes a nivell físic (LAN, Ethernet..), xarxes informàtiques virtuals que corren sobre

internet, etc. Hi ha dues grans maneres de classificar els nivells, el model OSI i el model

TCP/IP.

3. Història de la informàtica

ENIAC

Al 1941, Mauchly es va matricular en uns cursos a l'Escola Moore d'Enginyeria Elèctrica

de la Universitat de Pennsilvània, on va conèixer a John Presper Eckert, un instructor de

laboratori. L'escola Moore treballava llavors en un projecte conjunt amb l'exèrcit per

realitzar unes taules de tir per a armes balístiques. La quantitat de càlculs necessaris era

immensa, tant que es demorava uns trenta dies a completar una taula mitjançant l'ús

d'una màquina de càlcul analògica. Tot i així, això era unes 50 vegades més ràpid del que

tardava un home amb una de sumadora de sobretaula.

En Mauchly va publicar un article amb les seves idees i les d'Atanasoff, el qual va

despertar l'interès de Herman Goldstine, un oficial de la reserva que feia de mitjancer

entre la universitat i l'exèrcit, el qual va aconseguir interessar al Departament d'Ordenació

en el finançament d'un computador electrònic digital i de funcionament automatitzat. El 9

d'abril de 1943 es va autoritzar a Mauchly i Eckert iniciar el desenvolupament del projecte.

Se'l va anomenar Electrònic Numerical integrator and Computer (ENIAC) i va començar a

funcionar a les instal·lacions militars nord-americanes del camp Aberdeen Proving Ground

l'Agost de 1947. La construcció va tardar 4 anys i va costar $486.804,22 dòlars

(l'equivalent actual a uns tres milions de dòlars per menys poder de còmput del que

actualment s'aconsegueix a les calculadores de mà).

L'ENIAC tenia 19.000 vàlvules de buit, 1500 relés, 7500 interruptors, milers de

resistències, condensadors i inductors i 800 quilòmetres de cablejat, funcionant tot a una

freqüència de rellotge de 100.000 cicles per segon. Tenia 20 acumuladors de 10 dígits,

era capaç de sumar, restar, multiplicar i dividir, i tenia tres taules de funcions. L'entrada i la

sortida de dades es realitzava mitjançant targetes perforades. Podia dur a terme unes

5000 sumes per segon. Pesava unes 30 tones i tenia una mida equivalent al d'un saló de

classes. Consumia 200 quilowatts de potència elèctrica i necessitava un equip d'aire

condicionat per dissipar la gran calor que produïa. En mitjana, cada tres hores d'ús fallava

una de les vàlvules.

El que caracteritzava l'ENIAC com a computador modern no era simplement la seva

velocitat de càlcul, sinó el fet que permetia realitzar tasques que abans eren impossibles.

Màquines von Neumann de primera generació

Arquitectura de von Neumann

En 1946 John Von Neumann proposa una versió modificada de l'ENIAC; Von Neumann

s'incorpora a l'equip de John Mauchly i J. Presper Eckert, i junts construeixen l'EDVAC,

l'any 1952. Aquesta màquina presentava dues importants diferències respecte a l'ENIAC:

En primer lloc empra aritmètica binària, la qual cosa simplifica enormement els circuits

electrònics de càlcul. En segon lloc, permet treballar amb un programa emmagatzemat.

L'ENIAC es programava endollant centenars de clavilles i activant un petit nombre

d'interruptors. Quan calia resoldre un problema diferent, era necessari canviar totes les

connexions, procés que portava moltes hores.

En Von Neumann proposa cablar una sèrie d'instruccions i fer que aquestes s'executin

sota un control central. A més proposa que els codis d'operació que havien de controlar

les operacions s'emmagatzemin de manera similar a les dades en forma binària.

D'aquesta manera l'EDVAC no necessita una modificació del cablatge per a cada nou

programa, podent processar instruccions tan de pressa com les dades. A més, el

programa podia modificar-se a si mateix, ja que les instruccions emmagatzemades, com a

dades, podien ser manipulades aritmèticament. És per tant la primera màquina que

incorpora memòria.

1951 John Mauchly i J. Presper Eckert lliuren a l'Oficina del Cens el seu primer

computador: l'UNIVAC I (Universal Automatic Computer). Dissenyada per propòsits d'us

general. És la primera màquina que permet processar problemes alfanumèrics i de dades.

És amb l'UNIVAC que neixen els ordinadors comercials. Posteriorment apareix l'UNIVAC-

II amb memòria de nuclis magnètics, el que el farà superior al seu antecessor, però, per

diversos problemes, aquesta màquina no veurà la llum fins que, el 1957 perdrà el seu

lideratge al mercat davant el 705 d'IBM.

Al 1953 apareix l'IBM 701, el Burroughs E-101, i el Honeywell Datamatic 1000. Són la

primera generació d'ordinadors, amb un sistema de làmpades de buit que permetien o

interrompien el pas del corrent. El 1953 IBM fabrica el seu primer ordinador a gran escala,

l'IBM 650.

La segona generació (1958-1964): Transistors

A la segona meitat dels anys 50, els transistors BJT substitueixen les vàlvules de buit.

Això dóna lloc a la "segona generació" de computadors.

En un principi es creia es produirien i s'usarien molts pocs computadors. Això era en part

per la seva mida, el cost, i els coneixements necessaris per operar-lo o interpretar-ne els

resultats. Els transistors van reduir enormement la mida dels ordinadors, el cost inicial, i el

cost d'operació. El transistor de junció bipolar fou inventat el 1947.

Un transistor i una vàlvula compleixen funcions equivalents, amb la qual cosa cada vàlvula

pot ser reemplaçada per un transistor. Un transistor pot tenir la mida d'una llentia mentre

que un tub de buit té una mida més gran que el d'un cartutx d'escopeta de cacera. Mentre

que les tensions d'alimentació dels tubs eren al voltant dels 300 volts, les dels transistors

són de 10 volts, amb la qual cosa els altres elements del circuit també poden ser de

menor mida, en haver de dissipar i suportar tensions molt menors. El transistor és un

element constituït fonamentalment per silici o germani. La seva vida mitjana és

pràcticament il·limitada i en qualsevol cas molt superior a la del tub de buit.

Es van crear noves professions; programador, analista, expert en sistemes d'informació, i

es va iniciar la indústria del programari.

1948: William Bradford Shockley, John Bardeen i Walter H. Brattain Inventen el Transistor.

1959 IBM treu el seu primer ordinador transistoritzat, els models 1620 fins 1790

1961: Apareixen nous conceptes pioners, entre ells el caràcter de 8 bits

1962: IBM treu al mercat els primers discs extraibles que es van convertir en un estàndard

de la indústria de la computació.

Caràcters ASCII imprimibles, del 32 al 126.

1963: Un comitè Indústria-Govern desenvolupa el codi de caràcters ASCII, (es pronuncia

asqui), el primer estàndard universal per a intercanvi d'informació (American Standard

Code for Information Interchange), el qual va permetre que màquines de tot tipus i marca

poguessin intercanviar dades.

1964: La evolució dels ordinadors fa que sorgeixin llenguatges d'alt nivell, més entenedors

com el COBOL, FORTRAN o BASIC.

La tercera generació d'ordinadors (1964-1971) – Circuits

Integrats

Tot i que els circuits integrats van ser inventats en el 1958, no va ser fins al 1964 que es

van construir ordinadors amb aquests components. Varen ser els primers ordinadors en

disposar de sistema operatiu que controlava l'execució dels diferents programes a

executar.

1958. Jack Kilby de Texas Instruments fabrica el primer circuit integrat. La idea d'un circuit

integrat, és la d'encapsular transistors en un mateix xip. Fent que els transistors siguin

més petits i propers per tal que un impuls elèctric, viatgi més ràpid, ja que ha de

transcórrer menys espai. En un mateix xip s'han integrat fins a milions de transistors.

1959. Digital Equipment Corporation treu el PDP, primer miniordinador de 18 bits.

1964

L'aparició de l'IBM 360 marca el començament de la tercera generació. Les plaques de

circuit imprès amb múltiples components passen a ser substituides pels circuits integrats.

Aquests elements són unes plaquetes de silici anomenades xips, sobre la superfície de

les quals es col·loca per mitjans especials unes impureses que fan les funcions de

diversos components electrònics. Això representa un gran avenç quant a velocitat i, en

especial, quant a reducció de mida. En un xip de silici d'aproximadament un centímetre

quadrat hi cap 64.000 bits d'informació. En nuclis de ferrita aquesta capacitat de memòria

pot requerir prop d'un litre en volum.

Investigadors de l'Institut Tecnològic de Massachusetts (MIT), de la Corporació Rand i del

Laboratori Nacional de Física de la Gran Bretanya, van presentar simultàniament

solucions a allò proposat per les Forces Armades nord-americanes. I aquell mateix any la

Força Aèria va assignar un contracte a la Corporació RAND per a l'anomenada "xarxa

descentralitzada". Aquest projecte va fracassar després de molts intents i mai no va ser

realitzat, però la idea d'una xarxa que no depengués d'un sol punt central i amb la

transferència de dades per paquet es va quedar ancorada al cap de moltes persones.

En Paul Baran, que llavors treballava amb Rand Corporation, va ser un dels primers en

publicar a Data Communications Networks les seves conclusions en forma gairebé

simultània amb la publicació de la tesi de Kleinrock sobre teoria de línies d'espera. Va

dissenyar una xarxa de comunicacions que utilitzava computadors i no tenia nucli ni

govern central. A més, assumia que totes les unions que connectaven les xarxes no eren

prou fiables.

El sistema de Baran treballava amb un esquema que partia els missatges en petits

trossos i els posava en sobres electrònics, anomenats "paquets" cada un amb l'adreça del

remitent i del destinatari. Els paquets es llançaven en una xarxa de computadors

interconnectats, on rebotaven de l'un a l'altre fins a arribar al seu punt de destinació, en el

qual s'ajuntaven novament per recompondre el missatge total. Si algun dels paquets es

perdia o s'alterava (i se suposava que alguns s'haurien de dislocar), no era problema, ja

que es tornaven a enviar.

1966. Texas instruments treu la seva primera calculadora de butxaca.

1968. Es funda Integrated Electronics (Intel) dedicada a la construcció de circuits

integrats.

La quarta generació d'ordinadors (1971 en endavant) – PC’s

Apple II d'Apple, un dels primers ordinadors personals

La base de la quarta generació fou l'invenció per part de Marcian Hoff del

microprocessador.

A diferència de les minicomputadores de tercera generació, que eren essencialment una

versió reduïda d'ordinadors mainframe, els orígens de la quarta generació són

fonamentalment diferents. Els ordinadors basats en microprocessadors originàriament

eren molt limitats pel que fa a la capacitat computacional i velocitat, i no eren per tant cap

intent de fer una versió de mida petita d'un minicomputador, sinó que anava dirigits a un

mercat completament diferent.

Tot i que la capacitat de computació i emmagatzemament s'ha incrementat

espectacularment des del anys 70, la tecnologia subjacent dels xips (LSI (large scale

integration) o VLSI (very large scale integration)) s'ha mantingut bàsicament la mateixa,

de manera que és àmpliament acceptat que la majoria d'ordinadors d'avui en dia encara

pertanyen a la quarta generació.

Alguns xips caracerístics eren el 8008, 8080 d'intel, el Z80 de Zilog o el 6800 de Motorola.

Aquests xips es dissenyen amb objectius genèrics i gràcies al programari poden executar

funcions molt diverses.

Durant aquesta generació l'evolució dels microprocessadors ha seguit la llei de Moore

(que al 1965 va dir que la capacitat dels microprocessadors es doblaria cada 2 anys),

duplicant-se cada 18 mesos.

1971. Intel treu el microprocessador 4004. Encarregat per una empresa japonesa per fer

una calculadora d'escriptori. Era un xip de 4 bits, amb 2300 transistors que processaven

108 kHz. Tenia una capacitat per a 4KB de memòria.

• 1973. IBM treu al mercat els discs durs anomenats Winchester.

• 1975. Gary Klidall i John Torode treuen CP/M (Control Program for Microcomputers)

el primer Sistema Operatiu estàndard, per les màquines basades amb els xips 8080

d'intel i el Z80.

• 1976. Steve Wozniak i Steve Jobs van fundar Apple Computer.

• 1978. Intel fabrica la CPU, Intel 8086 (de 16 bits). IBM va treure al mercat el seu

primer PC, amb un xip de mateixa la família, un intel 8088 (amb bus de dades

extern de 8 bits). D'aquí van sorgir els 80286, 80386 (de 32 bits), 80486 (amb

coprocessador matemàtic incorporat), i Pèntium, II, III i IV. Els PC’s que trobem

actualment al mercat són una evolució dels 8086.

• 2000 Intel Fabrica el Pentium 4 amb 42.000.000 de transistors.

• 2003: Apareixen els primers xips de 64 bits l'Opteron de AMD i l'Itanium d'Intel

adreçats a usuaris domèstics.

• 2005: Es comencen a comercialitzar els processadors amb diversos nuclis o multi

core per a PCs domèstics.

Intent fallit de cinquena generació

L'any 1982, el Ministeri d'Indústria Japonès va intentar revolucionar el món dels

ordinadors llençant un projecte per a desenvolupar ordinadors de cinquena generació en

un termini de 10 anys. Havien de ser ordinadors capaços d'utilitzar intel·ligència (sistemes

experts) per tal de resoldre els problemes.

Tot indueix a pensar que els resultats d'aquest projecte no es van correspondre ni de bon

tros amb les expectatives que es van generar.

Bill Gates

Mentre estudiava a Harvard, va escriure junt amb Paul Allen (amic de Bill) l'Altair BASIC

per l'Altair 8800 (el primer PC comercialment exitós) a mitjans dels anys 70. Estava

inspirat en BASIC, un llenguatge de programació fàcil d'aprendre que havia estat

desenvolupat al Dartmouth College amb finalitats didàctiques. Al 1975 Paul Allen i Gates

van traslladar-se a Alburquerque (Nou Mèxic) per especialitzar-se en aquesta feina. Un

any després van fundar Microsoft Corporation, on Bill Gates ocupava el càrrec de

president i director general, la funció de l'empresa era desenvolupar programes per a

microordinadors i posteriorment vendre'ls a les empreses, que els era més econòmic això

que haver de desenvolupar elles mateixes el programari.

El 1983 va ser l'any on Gates va tornar a revolucionar el món de la informàtica: no només

va incloure el ratolí als seus projectes sinó que ho va saber combinar amb una interfície

gràfica que prometia substituir l'MS-DOS.

4. Hardware i software

CPU

Una Unitat Central de Procés (UCP/CPU) anomenada col·loquialment com a processador

és un component electrònic digital capaç d'interpretar instruccions de forma ordenada, de

processar dades i generar la informació requerida. A la CPU s'executen les instruccions

dels programes i es controla el funcionament dels diferents components de l'ordinador. Sol

estar integrada en un xip anomenat microprocessador.

Està constituïda per dues unitats funcionals: la unitat aritmetico-lògica, i la unitat de

control.

La complexitat dels dissenys de les CPU es va anar incrementant a mesura que la

tecnologia permetia la construcció de dispositius electrònics cada cop més petits i fiables.

La primera d'aquestes millores tecnològiques va arribar amb l'aparició del transistor. Les

CPU transistoritzades de les dècades del 1950 i 1960 ja no necessitaven els dispositius

de commutació fràgils i poc fiables com les vàlvules de buit o els relés electromecànics.

Amb els transistors es van construir CPUs sobre un o varis circuits impresos que

contenien components discrets.

Funcionament d'un processador

Totes les dades procedents de qualsevol perifèric o unitat d'emmagatzematge del PC

arriben a la memòria RAM. El microprocessador llavors es capaç de llegir la informació

continguda en aquestes direccions de memòria en un ordre determinat habitualment pel

sistema operatiu.

De la RAM a la CPU es troba l'anomenat bus de sistema que funciona a velocitats molt

elevades (actualment entre 400-1066Mhz).

La CPU simplement processa les dades i les torna a guardar a la RAM i el destí gràcies a

la seva connexió física amb el processador serà capaç de llegir de nou del bus de dades

la posició de memòria desitjada.

Segons la velocitat del bus de sistema i un factor multiplicatiu s'obté la freqüència a la que

treballa el processador (ex: 200Mhz×4=800Mhz).

Perifèrics

Els perifèrics són tots aquells dispositius que, tot i formar part de l'ordinador, es troben

fora del contenidor principal (anomenat "caixa" o "torre"). Actualment també es fa

referència com a perifèrics els dispositius que, tot i estar inclosos dins d'aquesta caixa són

elements complementaris al funcionament bàsic de l'ordinador. És el cas d'alguns

dispositius inclosos en ordinadors portàtils, com el monitor, el teclat, el ratolí, càmeres

web, etc.

El concepte "perifèric" fa referència, no tan a la posició física d'un component, com a la

seva situació lògica respecte al bus principal del sistema. En certa manera, tot allò que no

sigui la UPC, la memòria principal, la memòria secundària (per exemple el disc dur) i el

bus del sistema, és considerat perifèric.

Periferics comuns

Perifèrics d'emmagatzemament

Perifèrics d'emmagatzemament o perifèrics d'entrada/sortida que permeten a un

sistema informàtic emmagatzemar informació per a ser recuperada posteriorment.

• Removibles (Llegeixen/escriuen medis portables)

• CD (Lector de disc òptic)

• CD-ROM

• CD-RW

• CD-R

• DVD (Lector de disc òptic)

• DVD-ROM

• DVD-RW

• DVD-R

• Memòria USB

• Unitat de cinta

• Disquet

• Tarja perforada

• No-removibles

• Disc dur

Perifèrics d'entrada

• Els perifèrics d'entrada són aquells dispositius que han estat construïts per enviar

informació cap a l'ordinador (obviant les senyals de control), com ara imatges,

moviments, etc...

• Manual

• Teclat

• Dispositiu assenyalador

• Ratolí

• Ratolí de bola (Trackball)

• Palanca de control (Joystick)

• Pantalla tàctil

• Comandament (Gamepad)

• Micròfon

• Escàner

• Terminal d'ordinador

• Reconeixement de la parla

• Càmera web

• Tauleta digitalitzadora

• Lector de codi de barres

Perifèrics de sortida

Els perifèrics de sortida són aquells dispositius que han estat construïts per enviar

informació cap a fora de l'ordinador (obviant les senyals de control), com ara imatges,

senyals, etc...

• Impressió

• Traçador (plotter)

• Impressora

• Terminal braille

• So

• Sintetitzador de veu

• Targeta de so

• Altaveus

• Visual

• Càmera digital

• Targeta gràfica

• monitor

• Visualitzador braille

Progamari (software)

El programari (software, en anglès) és un terme general emprat per descriure el conjunt

dels programes informàtics, procediments i documentació que fan alguna tasca en un

ordinador. Comprèn el conjunt sistemàtic dels programes d’explotació i dels programes

informàtics que serveixen per a aplicacions determinades. El terme inclou aplicacions com

els processadors de text, programari de sistema com el sistema operatiu, que fa

d'interfície entre el maquinari i les aplicacions, i finalment el middleware, que controla i

coordina sistemes distribuïts.

Classificació

Si bé aquesta distinció és, en certa manera, arbitrària, i de vegades confusa, prioritzant la

finalitat pràctica de l'objecte, el programari es pot classificar en tres grans grups:

1. Programari de sistema

2. Programari de programació

3. Programari d'aplicació

• Programari de sistema. El seu objectiu és desvincular adequadament l'usuari i el

programador dels detalls de l'ordinador que s'usi en particular, aïllant-lo

especialment del processament referit a les característiques internes com poden

ser la memòria, els discs, els ports i els dispositius de comunicacions, la

impressora, la pantalla, o el teclat. El programari de sistema us procura l'usuari i

programador adequades interfícies d'alt nivell, eines i utilitats de suport que

permeten el seu manteniment. Inclou entre altres:

• Sistemes operatius. És el programari que s'inicia en engegar un ordinador, i

que controla l'execució de tots els altres programes.

• Controladors de dispositiu

• Eines de diagnòstic

• Eines de correcció i optimització

• Servidors

• Utilitats

• Programari de programació. És el conjunt d'eines que permeten al programador

desenvolupar programes informàtics, utilitzant diferents alternatives i llenguatges de

programació, d'una manera pràctica. Inclou entre altres:

• Editors de text

• Compiladors

• Intèrprets

• Enllaçadors

• Depuradors

• Entorns de Desenvolupament Integrats (IDE). Agrupen les anteriors eines,

normalment en un entorn visual, de manera que el programador no necessiti

introduir múltiples ordres per, entre altres coses, compilar, interpretar, i

depurar. Habitualment compten amb una avançada interfície gràfica d'usuari

(GUI).

• Programari d'aplicació. És aquell que permet als usuaris dur a terme una o

diverses tasques específiques, en qualsevol camp d'activitat susceptible de ser

automatitzat o assistit, amb especial èmfasi en els negocis. Inclou entre altres:

• Aplicacions de sistema de control i automatització industrial

• Aplicacions ofimàtiques

• Programari educatiu

• Programari empresarial

• Bases de dades

• Telecomunicacions (com per exemple internet i tota la seva estructura lògica)

• Videojocs

• Programari mèdic

• Programari de càlcul numèric

• Programari de disseny assistit (CAD)

• Programari de Fabricació assistida per ordinador(CAM)

Con a complement al que s'ha dit, hi ha altres possibles tipus de programari que es poden

considerar:

• El microprogramari (firmware, en anglès) és el programari específic que controla un

dispositiu (un mòdem, una unitat de DVD, un microprocessador...)

• El programari portàtil és aquell que es pot ubicar normalment en un medi que es

pot extreure i que pot executar-se en qualsevol maquinari.

• Les biblioteques contenen funcions comunes del sistema operatiu, que són

utilitzades des d'altres programes.

• Les aplicacions són programes que executa un usuari amb una funció concreta;

calculadora, processador de textos, gestors de fulls de càlcul, videojocs,

missatgeria...

Processadors