EVOLUCIÓN HISTÓRICA DE LOS COMPUTADORES

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EVOLUCIÓN HISTÓRICA DE LOS COMPUTADORES por Mind Map: EVOLUCIÓN HISTÓRICA DE LOS COMPUTADORES

1. TENDENCIAS Y PROBLEMAS ACTUALES

1.1. Tecnologia de Semiconductores

1.1.1. Problemas y Retos

1.1.1.1. Amenazas en la Ley de Moore

1.1.1.1.1. Costes de Fabricación

1.1.1.1.2. Complejidad de diseño y test

1.1.2. Tendencias

1.1.2.1. Implementar la Ley de Moore por varias decadas

1.1.2.2. Una nueva Tecnología suplirá la Ley de Moore.

1.1.2.3. Los transistores cada vez son mas óptimos y con un costo de fabricación mas bajo.

1.1.2.3.1. Aumento de velocidad

1.1.2.3.2. Mayor frecuencia en el reloj

1.1.2.4. Inversión en Investigación

1.1.2.5. Utilizar nuevos materiales para la producción como por ejemplo el silicio-germanio

1.1.2.6. Integrar mas funciones el chip

1.2. Tecnologia en Sistemas de Almacenamiento

1.2.1. Problemas y Retos

1.2.1.1. Mejorar el sistema de almacenamiento masivo con menores tiempos de acceso

1.2.1.2. Almacenar información en todos los formatos existentes

1.2.1.3. Bajar el costo de fabricación de los discos SDD

1.2.2. Tendencias

1.2.2.1. Aumentar la cantidad de almacenamiento

1.2.2.2. La información tiende a almacenarce en la nube

1.2.2.3. Implementación de discos SDD

1.3. Multimedia y sus implicaciones

1.3.1. Procesamientos de datos multimedia dinamices

1.3.1.1. Video

1.3.1.2. Animación

1.3.1.3. Musica

1.3.2. Ancho de banda

1.3.3. Procesamiento en tiempo real, vídeo en vivo(Streaming)

1.4. Evolución de Segmentos en los Productos

1.4.1. Formas de ejecutar aplicaciones en internet

1.4.1.1. Cliente- Servidor

1.4.1.1.1. Microprocesadores para clientes

1.4.1.1.2. Microprocesadores para servidores

1.4.1.2. Network Computer

1.4.2. Arquitectura de 32 Bits y 64 Bits

1.5. Tendencias en Aplicaciones

1.5.1. Internet

1.5.1.1. WWW

1.5.1.2. Dominios

1.5.1.3. Hosting

1.5.2. Arquitectura Cliente-Servidor

1.5.2.1. 1 Capa

1.5.2.2. 2 Capa

1.5.2.3. 3 Capa

1.5.3. Influencia en Internet

1.5.3.1. Comunicación en red

1.5.3.2. Globalización en la información

1.5.3.3. Información en multimedia

1.5.3.4. Autoconocimiento

1.5.3.5. Redes internas

2. PRIMERA ETAPA: 1945 - 1970

2.1. Innovaciones en el diseño

3. SEGUNDA ETAPA: 1970 - MEDIADOS DE LOS 80

3.1. Progreso en los semiconductores en: densidad, velocidad y disipación de potencia.

3.2. Incremento en el número de transistores y la frecuencia de reloj.

4. GENERACIONES

4.1. Primera (1946 - 1957)

4.1.1. Válvula de vacío

4.1.1.1. https://www.mancera.org/wp-content/uploads/2009/05/video_valvula.jpg

4.1.2. Memoria ferritas

4.1.2.1. Cada punto de memoria es un toro o anillo de ferrita, que puede presentar dos direcciones de magnetización.

4.1.2.2. Tratamiento de señales en tiempo real.

4.1.2.3. Voluminosas, caras y de lectura destructiva

4.1.3. Cintas magnéticas

4.1.3.1. Almacenamiento masivo.

4.1.4. Disco magnético

4.1.4.1. El primero aparece en 1956 en la máquina RAMAC de IBM con una capacidad de 5Mbytes

4.1.5. Arquitectura: Modelo Von Neumann

4.1.5.1. Creado para eliminar la necesidad de programar manualmente - EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer)

4.1.5.2. Unidad aritmético-lógica, unidad de control, unidades de entrada/salidda, memoria.

4.1.6. Se fabrica el Colossus: la primera computadora totalmente electrónica

4.1.7. En 1946 Eckert y Mauchly muestran a ENIAC, el primer computador electrónico de propósito general.

4.1.7.1. Ventajas: Realizar cálculos a una velocidad 100 veces mayor que una persona, programalbe y los datos se introducian mediante tarjetas perforadas.

4.1.7.2. Desventajas: Limitada capacidad de almacenamiento y la tarea de programación era muy tediosa.

4.1.8. En 1949 se construye EDSAC -Electronic Delay Storage Automatic Calculator

4.1.8.1. Utiliza la noción de memoria jerárquica y una arquitectura basada en acumulador.

4.1.9. En 1951 se introduce la idea de la microprogramación para el diseño ordenado de la unidad de control.

4.1.10. Se construye IAS - Institute for Advanced Study

4.1.10.1. Compuesto por una memoria principal para almacenar datos e instrucciones, una unidad aritmético-lógica, una unidad de control que interpreta las instrucciones y provoca su ejecución, y una unidad de entrada/salida dirigida por la unidad de control.

4.1.11. COMPUTADORES COMERCIALES

4.1.11.1. UNIVAC I y II (Universal Automatic Computer) fabricados por Eckert y Mauchly

4.1.11.2. La serie 700 de IBM

4.1.11.3. CARACTERÍSTICAS

4.1.11.3.1. Las instrucciones se procesaban en serie: se buscaba la instrucción, se decodificaba y luego se ejecutaba.

4.1.11.3.2. Velocidad típica de procesamiento: 40.000 operaciones por segundo.

4.1.11.3.3. Gran tamaño

4.1.11.3.4. Escasa capacidad

4.1.11.3.5. Difícil mantenimiento

4.1.11.3.6. Disipaban mucho calor

4.1.11.3.7. Monoprogramación

4.1.11.3.8. Sin sistema operativo

4.1.11.3.9. Los periféricos de entrada/salida dependían directamente del procesador.

4.1.11.3.10. Exigía programadores muy especializados porque se programaba en lenguaje de máquina

4.2. Segunda (1958-1963)

4.2.1. Transistor (1948)

4.2.1.1. Laboratorios Bell por Shockley, Bardeen y Brattain

4.2.2. Incremento en la capacidad de las memorias

4.2.2.1. El tamaño de la memoria principal de ferritas creció de 2 Kpalabras a 32 Kpalabras, y el tiempo de aproximación cayó de 30 ms a 1,4 ms.

4.2.3. Arquitectura

4.2.3.1. Memoria virtual

4.2.3.1.1. Gestiona automáticamente los dos niveles de la jerarquía de memoria (principal y secundaria)

4.2.3.2. Interrupciones para la E/S

4.2.3.2.1. Usado por primera vez en el sistema ATLAS (1962) en la Universidad de Manchester

4.2.3.3. Segmentación de operaciones

4.2.3.3.1. Con esta técnica, la decodificacción de una instrucción se solapa con la búsqueda de la instrucción siguiente y con la ejecución de la anterior.

4.2.3.3.2. IBM lanza con esta técnica el 7030 o Stretch

4.2.4. COMPUTADORES COMERCIALES

4.2.4.1. CDC 6600 diseñado por Cray de Control Data Corp. en 1964

4.2.4.2. La serie 7000 de IBM

4.2.4.3. PDP-1 lanzado en 1960 por DEC

4.2.5. Utilización de lenguajes de programación de alto nivel

4.2.5.1. FORTRAN

4.2.5.2. COBOL

4.2.5.3. LISP

4.2.6. Procesamiento por lotes

4.3. Tercera (1964 - 1971)

4.3.1. Circuito integrado SSI-MSI

4.3.1.1. Se pudo realizar módulos y unidades de control más complejas sin incremetar el precio de los circuitos

4.3.1.2. Se redujo considerablemente el tamaño de los computadores

4.3.1.3. Aumento de la velocidad en el computador

4.3.1.4. Disminución del consumo

4.3.2. Disco Winchester

4.3.2.1. Discos que no eran extraibles

4.3.3. Arquitectura

4.3.3.1. Microprogramación

4.3.3.1.1. Describir operaciones involucradas en la ejecución de una instrucción máquina mediante un conjunto de bits, que representan a las distintas señales de control que es necesario activar. Dicho conjunto de bits o microinstrucción se almacena en una memoria denominada memoria de control.

4.3.3.1.2. Propuesto por Wilkes a principios de los años 50

4.3.3.1.3. En 1960 IBM la introduce con la familia IBM System/360

4.3.3.2. Memoria Caché

4.3.3.2.1. Propuesta en 1965 por Wilkes

4.3.3.2.2. Se trata de añadir un nivel de memoria intermedio entre el procesador y la memoria principal, con una capacidad inferior a la memoria principal pero un tiempo de aproximación mucho menor.

4.3.3.2.3. Primera implementación: IBM en 1968 con el modelo 360/85

4.3.3.2.4. Mejora el rendimiento debido a la creciente diferencia entre la velocidad del procesador y la memoria.

4.3.3.2.5. Parámetros de diseño

4.3.4. En 1970 aparecen los discos flexibles: FLOPPY

4.3.5. Minicomputadores

4.3.5.1. Presentación del PDP-8 de DEC en 1965

4.3.5.1.1. Uso de estructura de bus

4.3.5.1.2. Se podía situar en una mesa de laboratorio

4.3.6. Sistema operativo

4.3.6.1. IBM crea el OS/360: Primer sistema operativo multiprogramado.

4.3.6.2. Multics en 1965

4.3.6.3. UNIX en 1970 por Ritchie y Thomson en los laboratorios Bell.

4.4. Cuarta (1972-1980)

4.4.1. Microprocesadores

4.4.1.1. El primero: el 4004 de Intel en 1071 https://es.wikipedia.org/wiki/Intel_4004

4.4.1.1.1. Ideado por Hoff

4.4.1.1.2. Construido por Faggin

4.4.1.1.3. 4 bits con 2300 transistores en tecnología de 8 micras

4.4.1.1.4. Fabricado en obleas de 2 pulgadas y empaquetado con 16 pines

4.4.1.1.5. Podía direccionar 8 Kbytes de ROM y 640 bytes de RAM

4.4.1.1.6. Primera aplicación: una calculadora de escritorio

4.4.1.2. El segundo: el 8008

4.4.1.2.1. 8 bits con 3500 transistores

4.4.1.2.2. Podía direccinar 16 Kbytes de memoria y trabajar a 0.5 MHz

4.4.2. Memorias de semiconductores

4.4.2.1. La primera con una capacidad apreciable: 1970 - Fairchild con 256 bits de memoria

4.4.2.1.1. Menor tiempo de aproximación que el de la memoria de ferritas

4.4.2.1.2. Costo por bit mayor que el del núcleo de ferrita

4.4.2.2. DRAM de 4 Kbits

4.4.2.2.1. Mayor almacenamiento

4.4.2.2.2. Mayor velocidad

4.4.2.2.3. Menor coste

4.4.3. Técnica de integración LSI

4.4.3.1. Permite incluir hasta 100.000 transistores en un único chip.

4.4.3.2. Apple II (1977) basado en el MC6502, junto con un terminal CRT, un teclado y una disquetera. Primero con gráficos en color. (https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/7e/Apple_II_IMG_4212.jpg/1200px-Apple_II_IMG_4212.jpg)

4.4.3.2.1. https://sc02.alicdn.com/kf/HTB17sn1LXXXXXa9XVXXq6xXFXXXv/Card-LAN-Matra-MC6502-4-HJ2361AB1.jpg_350x350.jpg

4.4.3.3. En 1973 se consiguen integrar 10.000 componentes en un chip de 1cm2

4.4.4. Computadores personales

4.4.4.1. Macintosh de Apple Computer con el MC68000 a una velocidad de 8 MHz (https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/01/Altair_8800_Computer.jpg/300px-Altair_8800_Computer.jpg)

4.4.4.2. Surgen por la reducción de costos de los CIs

4.4.4.3. 1ero : MITS Altair 8800

4.4.4.3.1. Procesador de 8 bits a 2 MHz (1974)

4.4.4.4. IBM PC (1981) con PC-DOS de Microsoft como sistema operativo.

4.4.5. Supercomputador vectorial

4.4.5.1. Cray-1 de Cray Research (1976)

4.4.5.2. VAX 11/780 de DEC (1978)

4.4.5.2.1. Con 32 bits

4.4.5.2.2. Popular para aplicacciones científicas y técnicas.

4.4.5.2.3. Simplifica la compilación de lenguajes de alto nivel creando una arquitectura ortogonal de instrucciones complejas

4.4.6. Nuevos lenguajes de alto nivel: optimizan el tamaño del código para que ocupe menos memoria

4.4.6.1. C

4.4.6.2. SmallTalk

4.4.6.3. Prolog

4.5. Quinta (1981 - Actualidad)

4.5.1. VLSI

4.5.1.1. Se caracteriza por la proliferación de sistemas basados en microprocesadores

4.5.1.2. Incremento en la capacidad de memorias y discos

4.5.1.2.1. Power4 de IBM integra unos 174 millones de transistores

4.5.1.3. Retardos de propagación de las señales dentro del propio circuito integrado

4.5.1.4. Mayor consumo de potencia

4.5.1.5. Reducción de costes

4.5.2. Arquitectura

4.5.2.1. ETAPAS

4.5.2.1.1. Primera

4.5.2.1.2. Segunda

4.5.2.1.3. Tercera

4.5.3. Técnica RAID (Redundant Array of Independent/Inexpensive Disks)

4.5.3.1. Surge en 1987

4.5.3.2. Aprovecha la reducción de tamaño y coste de lso discos para aumentar la fiabilidad y el rendimiento de los sistemas de almacenamiento masivo.

4.5.3.3. Consiste en utilizar varias unidades de discos que operen independientemente y en paralelo.

4.5.3.4. Se puede acceder a un bloque de datos en paralelo siempre que los datos de dicho bloque estén adecuadamente distribuidos a lo largo de varios discos, consiguiendo una velocidad de transferencia mucho mayor.

4.5.4. Tecnologías de almacenamiento

4.5.4.1. Óptica

4.5.4.1.1. CD-ROM

4.5.4.1.2. DVD (Digital Versatil Disk)

4.5.4.2. Magneto-óptica

4.5.4.2.1. Discos ópticos borrables

4.5.4.3. Permiten sistemas de almacenamiento de alta capacidad, seguras e intercambiables

4.5.4.4. Su tiempo de acceso es mayor que el de los discos magnéticos, por lo que no suponen una alternativa a aquellos como almacenamiento secundario durante la ejecución de los programas

4.5.5. Tecnología de red

4.5.5.1. Mejoras en la latencia y en el ancho de banda

4.5.5.1.1. Debido a

5. ANTECEDENTES

5.1. Máquina de Pascal (1962 - 1643)

5.2. Máquina de Leibnitz (1674)

5.3. Máquinas de Babbage: diferencial (1822-32) -sólo realizaba un algoritmo- y analítica (1834-35) -de propósito general-.

5.4. Computadores electromecánicos de Harvard Mark I y Mark II basados en relés (1944-1947)

5.5. Ada Lovelace escribe el primer programa para la Máquina Analítica

6. ACTUALIDAD

6.1. PROCESADORES SUPERESCALARES

6.1.1. Se caracterizan por realizar la búsqueda de múltiples instrucciones por ciclo.

6.1.2. Ejemplos: MIPS R14000, el Alpha 21264, el HP PA-8700, el Intel Pentium 4 o el AMD Athlon

6.2. Procesadores Multithreaded

6.2.1. aparecen debido a

6.2.1.1. las limitaciones que imponen las dependencias de datos

6.2.1.2. la alta latencia de memoria en los procesadores convencionales.

6.2.2. Se caracterizan por mantener varios flujos ejecutándose a la vez dentro del procesador

6.3. Procesadores en cluster

6.3.1. Familia TI TMS320C6x de Texas Instruments

6.4. Multiprocesadores en un chip

6.4.1. aumentar la productividad (throughput)

6.4.2. Standford Hydra

6.4.3. Power4 de IBM

6.5. Supercomputadores

6.5.1. Tipos

6.5.1.1. procesadores vectoriales

6.5.1.1.1. explotan el paralelismo a nivel de datos,

6.5.1.2. multiprocesadores

6.5.1.2.1. Tipos