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sábado, 7 de junio de 2014

Aritmetica binaria

¿Que es la aritmetica binaria?

La unidad aritmético lógica, en la CPU del procesador, es capaz de realizar operaciones aritméticas, con datos numéricos expresados en el sistema binario. Naturalmente, esas operaciones incluyen la adición, la sustracción, el producto y la división. Las operaciones se hacen del mismo modo que en el sistema decimal, pero debido a la sensillez del sistema de numeración, pueden hacerse algunas simplificaciones que failitan mucho la realizacion de las operaciones

Suma en binario

La tabla de sumar, en binario es mucho más sencilla que un decimal. Solo hay que recordar cuatro combinaciones posibles



Las sumas 0 + 0,0 + 1 y 1 + 0 son evidentes:
0 + 0 = 0
0 + 1 = 1
1 + 0 = 1

Pero la suma de 1+1, que sabemos que es 2 en el sistema decimal, debe escribirse en binario con dos cifras (10) y, por lo tanto 1+1 es 0 y se arrastra una unidad, que se suma a la posicion siguiente a la izquierda como se explica de mejor manera en el siguiente video:


Sustraccion en binario

La tecnica de la resta en binario es, nuevamente, igual que la misma operación en sistema decimal. Pero conviene repasar la operacion de restar en decimal para comprender la operacion binaria, que es mas sencilla. Los terminos que intervienen en la resta se llaman minuendo, sustraendo y diferencia


Las restas  0 - 0,1 - 0 y 1 -1 son evidentes:
0 – 0 = 0
1 – 0 = 1
1 – 1 = 0

La resta 0 - 1 se resuelve, igual que en el sistema decimal, tomando una unidad prestada de la posición siguiente: 10 - 1, es decir, 210 – 110 = 1.  Esa unidad prestada debe devolverse, sumándola, a la posición siguiente, en el video se explica de una mejor y mas detallada forma


Multiplicacion binaria

La multiplicacion en binario es mas facil que en cualquier otro sistema de numeracion. Como los factores de la multiplicacion solo pueden ser ceros o unos, el producto solo puede ser cero o uno. En otras palabras, las tablas del multiplicar del cero y del uno son muy faciles de aprender



En un ordenador, sin embargo, la operacion de multiplicar se realiza mediante sumas repetidas. Eso crea algunos problemas en la programacion porque cada suma de dos unos origina un arrastre, que se resuelven contando el numero de unos y de arrastres en cada columna. Si el numero de unos es par, la suma es un cero y si es impar, un uno. Luego, para determinar los rrastres a la posicion superior, se cuentan las parejas de unos, aca un video para resumir la informacion en ejemplos




Division binaria

Igual que en el producto, la division es muy facil de realizar, porque no son posibles en el cociente otras cifras que nos y ceros

Si la division es posible, entonces el divisor solo podra estar contenido una vez en el dividendo, es decir, la primera cifra del cociente es un uno. En ese caso, el resultado de multiplicar el divisor por 1 es el propio divisor. Restamos las cifras del dividendo del divisor y bajamos la cifra siguiente

El procedimiento de division continua del mismo modo que en el sistema decimal, aca un video para ejemplificar lo anteriormente hablado











               

martes, 25 de marzo de 2014

Evolución Histórica del Computador

El Abaco

Fue inventada en Babilonia unos 500 anos antes de Cristo, los abacos antiguos eran tableros para contar, no eran una computadora porque no tenian la capacidad para almacenar informacion, pero con este instrumento se realizaban transacciones en diversas ciudades de la antiguedad. Actualmente se pueden realizar operaciones como multiplicacion y division en los abacos y son muy usados en China.

Calculadora de Pascal
En 1642 por el joven frances BLAISE PASCAL al ver que su padre tenia problemas para llevar una correcta cuenta de los impuestos que cobraba inventa una maquina calculadora que trabajaba a base de engranajes, la mimsa que Pascal la llamo con en nombre de PASCALINA.


Maquina de Multiplicar de Leibniz
Gottfried Wilhelm von Leibniz agrega a la maquina inventada por Blaise Pascal las funciones de multiplicación y división.

Charles Xavier Thomas de Colmar (1820)
Inventó una calculadora que podía llevar a cabo las cuatro operaciones matemáticas básicas (sumar, restar, dividir y multiplicar).

Maquina de Telar de Jacquard
En 1801 el Francés Joseph Marie Jacquard inventa una máquina de telar. Una de las ventajas es que por atravez de tarjetas perforadas la maquina era capaz de crear diferentes patrones en las telas. Las tarjetas perforadas contenían orificios, los cuales la maquina era capaz de leer y así efectuar el tipo de patrón que se le había indicado. Esto quiere decir que se había inventado el almacenamiento por medio de las tarjetas perforadas los cuales ahora  conocemos como discos. Las tarjetas perforadas fueron el inicio de poder almacenar información por medio de los orificios.

 Máquina diferencia y analítica de Babbage (1822)
En 1822 Charles Babbage creo una maquina diferencial capaz de desarrollar polinomios pero varios inconvenientes en las piezas de esta maquina hicieron que fracasara, luego de este fracaso en 1833 Babbage crea la maquina analitica la cual era capaz de hacer todas las operaciones matemáticas y ser programada por medio de tarjetas de cartón perforado y guardar una enorme cantidad de cifras, es por esto que a Charles Babbage se le considera el padre de la informatica.

Maquina tabuladora de Hollerith (1889)

Entre los años 1880 y 1890 se realizaron censos en los estados unidos, los resultados del primer censo se obtuvieron despues de 7 años, por lo que se suponia que los resultados del censo de 1890 se obtendrian entre 10 a 12 años, es por eso que Herman Hollerith propuso la utilizacion de su sistema basado en tarjetas perforadas, y que fue un exito ya que a los seis meses de haberse efectuado el censo de 1890 se obtuvieron los primeros resultados, los resultados finales del censo fueron luego de 2 años, el sistema que utilizaba Hollerith ordenaba y enumeraba las tarjetas perforadas que contenia los datos de las personas sensadas, fue el primer uso automatizado de una maquina. Al ver estos resultados Holerith funda una compañia de maquinas tabuladoras que posteriormente paso a ser la International Business Machines (IBM). 

Hardware


El Hardware es toda la parte tangible de la computadora, es decir todos los dispositivos electrónicos y mecánicos, como los cables, gabinetes, dispositivos de entrada y salida, entre otros. El término “Hardware” proviene del idioma inglés, y es definido por la Real Academia Española (RAE) como “Conjunto de los componentes que integran la parte material de una computadora”; sin embargo esta terminación puede aplicarse en la actualidad a otros dispositivos.

Durante el transcurso del tiempo, el hardware ha ido evolucionado para adaptarse a la nueva tecnología que va apareciendo en cada ordenador; en un inicio el cambio se percibió de manera radical, ya que en las tres primeras generaciones, el mundo tecnológico estaba en un alto proceso de evolución. No obstante en los últimos años, los cambios no fueron tan drásticos como en un principio, ya que actualmente se está tomando mayor importancia al software, lo que quiere decir que el hardware se está adaptando al proceso evolutivo del software.




Primera Generación

Podemos decir que las computadoras de hoy,  son inventos recientes que han evolucionado rápidamente.  Esta evolución comenzó para el año 1947,  cuando se fabricó en la Universidad de Pennsylvania, la ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Calculator),  la primera computadora electrónica, cuyo equipo de diseño lo encabezaron los ingenieros John Mauchly y John Eckert. Esta máquina ocupaba todo un sótano de la Universidad, tenía más de 18 000 tubos al vacío, consumía 200 KW de energía eléctrica y requería todo un sistema de acondicionador de aire, pero su característica principal, que era mil veces más rápida que cualquier calculadora de la época.

El proyecto, auspiciado por el departamento de Defensa de los Estados Unidos, culminó dos años después, cuando se integró a ese equipo el ingeniero y matemático John von Neumann. Las ideas de von Neumann resultaron tan fundamentales para su desarrollo posterior, que hoy es considerado el padre de las computadoras. La idea fundamental de von Neumann fue: permitir que en la memoria coexistan datos con instrucciones, para que la computadora pueda ser programada en un lenguaje, y no por medio de alambres que eléctricamente interconectaban varias secciones de control, como en la ENIAC.

En esta generación había un gran desconocimiento de las capacidades de los sistemas, puesto que se realizó un estudio en esta época que determinó que con veinte computadoras se saturaría el mercado de los Estados Unidos en el campo de procesamiento de datos. Esta generación abarcó la década de los cincuenta. Y se conoce como la primera generación. Estas máquinas tenían las siguientes características:

·         eran construidas por medio de tubos al vacío
·         programadas en lenguaje de máquina.

En esta época las máquinas eran grandes y costosas (de cientos de miles de dólares). En 1951 aparece la UNIVAC (UNIVersAComputer), que fue el primer diseño comercial, disponía de mil palabras de memoria central, podía leer cintas magnéticas y se utilizó para procesar el censo de 1950 en los Estados Unidos.  Este fue otro exitoso proyecto de Eckert y Mauchly.

Segunda Generación

Cerca de la década de 1960, donde se define la segunda generación, las computadoras seguían evolucionando, se reducía su tamaño y crecía su capacidad de procesamiento. También en esta época se empezó a definir la forma de comunicarse entre ellas,  recibiendo el nombre de programación de sistemas.Las características de la segunda generación son las siguientes: 

·         están construidas con circuitos de transistores
·         se programan en nuevos lenguajes llamados lenguajes de alto nivel (COBOL y FORTRAN)

En esta generación aparecen diversas compañías y las computadoras eran bastante avanzadas para su época como la serie 5000 de Burroughs y la ATLAS de la Universidad de Manchester.
Algunas de éstas se programaban con cintas perforadas y otras por medio de cableado en un tablero. Los programas eran hechos a la medida por un equipo de expertos: analistas, diseñadores, programadores y operadores que se manejaban como una orquesta para resolver los problemas y cálculos solicitados por la administración. El usuario final de la información no tenía contacto directo con las computadoras.

En las dos primeras generaciones, las unidades de entrada utilizaban tarjetas perforadas, retomadas por Herman Hollerith, quien además fundó una compañía que con el paso del tiempo se conocería como IBM (International Bussines Machine).

Tercera generación

Con los progresos de la electrónica y los avances de comunicación en la década de los 1960, surge la tercera generación de las computadoras.   Las características de esta generación fueron las siguientes:

·         su fabricación electrónica está basada en circuitos integrados
·         su manejo por medio de los lenguajes de control de los sistemas operativos. 

A finales de la década de 1960, aparecen en el mercado las computadoras de tamaño mediano, o mini computadoras que no son tan costosas como las grandes (llamadas también como mainframes que significa, gran sistema), pero disponen de gran capacidad de procesamiento. Algunas mini computadoras fueron las siguientes: la PDP - 8 y la PDP - 11 de Digital Equipment Corporation, la VAX (Virtual Address eXtended) de la misma compañía, los modelos NOVA y ECLIPSE de Data General, la serie 3000 y 9000 de Hewlett - Packard con varios modelos.  La IBM produjo la serie 360 y 370.

Cuarta generación

Es entonces en la cuarta generación y a mediados de 1970, en donde aparecen los microprocesadores.   Estos son circuitos integrados de alta densidad y con una velocidad impresionante. Las microcomputadoras con base en estos circuitos son extremadamente pequeñas y baratas, por lo que su uso se extendió al mercado en general.  Aquí nacen las computadoras personales que han adquirido proporciones enormes y que han influido en la dinámica social, llamada hoy "revolución de la informática".

El  Dr. Ted Hoff  fue uno del los que comenzó ésta revolución con el primer microprocesador de la compañía Intel (Intel 4004).  En 1970 el Intel 4004,  marcó el inicio de una serie de procesadores,  seguido entre otros,  por el Intel 8088,  utilizado en la primera computadora personal (PC), manufacturada por IBM.  Esta evolución  continúa hasta  los más recientes: el Intel Pentium 4 y el Itanium.

En 1976 Steve Wozniak y Steve Jobs inventan la primera microcomputadora de uso masivo y más tarde forman la compañía conocida como la Apple que fue la segunda más grande del mundo, antecedida tan sólo por IBM; y ésta por su parte es aún una de las cinco compañías más grandes del mundo.

En 1981 se vendieron aproximadamente 80,000 computadoras personales, al siguiente subió a 1,400,000. Entre 1984 y 1987 alrededor de 60 millones de computadoras personales, por lo que no queda duda de su impacto y penetración en el mercado.

Con el surgimiento de las computadoras personales, el software y los sistemas que con ellas se manejan, han tenido un considerable avance, porque han hecho más interactiva la comunicación con el usuario.

No todo son microcomputadoras,  las mini computadoras y los grandes sistemas continúan en desarrollo. De hecho, las máquinas pequeñas rebasaban por mucho la capacidad de los grandes sistemas de 10 o 15 años antes, que requerían de instalaciones costosas y especiales, pero sería equivocado suponer que las grandes  han desaparecido; por el contrario, su presencia es ineludible en esferas de control gubernamental, militar,  industrial y educación.

Las llamadas supercomputadoras, como por ejemplo el modelo ASCI White de IBM, un proyecto para el Departamento de Energía Federal,  puede ejecutar 12.28 teraflops (trillones de instrucciones por segundo) y simultáneamente procesar transacciones en el Web por cada hombre, mujer y niño que existe en el planeta, en tan solo un minuto.  Esta máquina  provee una capacidad de disco de sobre 160 trillones de bytes.  Esto es 16,000 veces más capacidad que una PC promedio.  Este sistema es mil veces más poderoso que la famosa  “Deep Blue” de IBM, la supercomputadora que compitió contra el campeón mundial de ajedrez Garry Kasparov en 1987.

La historia presentada aquí,  sólo resalta algunos aspectos y no incluye todos los avances en detalle que han acontecido durante la evolución de la computadora.

Podemos concluir que la historia de ésta asombrosa evolución no termina aquí y se espera que continúe con la llamada Quinta Generación,  que estaría basada entre otras cosas,  en inteligencia artificial,  en donde las computadoras exhibirían características similares a la inteligencia humana.