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Reseña Históricade los Sistemas de computo

07/04/2010 1Reseña Histórica Sistemas de Cómputo


Ábaco Japonés

Máquinas Aritméticas: Pascal, Leibniz

Wilhem Schickard (1592-1635), Alemania.

Profesor de astronomía, matemática y hebreo en Tubingen.


Tubingen.

Diseña y construye en 1623 una máquina que efectuaba en forma totalmente automática las operaciones de suma y resta, y en formaparcialmente automática la multiplicación y división.


Reconstrucción de la máquina de Schickard

Blaise Pascal (1623-1662), Francia.


Construye una máquina aritmética pequeña y simple(la “Pascalina”). Prototipo de diversas máquinas construidas en Francia, que realizan el contéo de las operaciones fundamentales de suma y resta (el instrumento no multiplicaba ni dividía).


“Pascalina”. Una versión original y firmada por Pascal que se encuentra en el

Conservatoire des Arts et Metiers de París.

Gottfried Leibniz (1646-1716), Alemania.

Construyó una calculadora que además de sumar y restar multiplicaba y dividía. Antecedente de lo que


restar multiplicaba y dividía. Antecedente de lo que hoy conocemos como calculadoras de cuatro funciones.

La multiplicación y la división , se efectuaban por medio de adiciones y substracciones repetidas respectivamente.


Diagrama de la máquina de calcular de Leibniz, basado en uno de un libro del siglo XIX.


Máquina de calcular de Leibniz. Fabricada según sus normas, Deutsches Museum de Munich.

Charles Babbage (1791-1871), Inglaterra.

Matemático, ingeniero y filófoso inglés


La máquina de diferencias (1823-1826)

f(x) = x2 + x + 41 es un polinomio de grado 2df(x)/dx = 2x + 1 es su primer diferenciald2f(x)/dx2 = 2 es su segundo diferencial

Variable Tabla de la funciónx x2+ x + 41


x x2+ x + 411 432 473 534 615 71

variable tabla de la función 1ra Dif. 2da Dif.x x2+ x + 41 ∆l ∆2

1 43 4 22 47 6 23 53 8 24 61 105 71


5 71

f1 = 43∆1f1 = 4∆2fr = 2 constante para todo r

Se puede calcular, f2 = f1 + ∆

1f1 = 43 + 4 = 47∆1f2 = ∆

1f1 + ∆2f1 = 4+2 = 6


La máquina de diferencias1 de Babbage (1832)


La máquina de diferencias 2 de Babbage (1991)

La Máquina Analítica (1934)

Más versatil.Más Rápida.Más fácil de construir.

Control del proceso: juego de tarjetas perforadas


Control del proceso: juego de tarjetas perforadas (semejantes a las usadas en el telar de Jacquard, 1801 y todavía hoy en uso).

Sra. Ada Augusta Lovelace (1815-1852): “La Máquina Analítica calcula patrones algebraicos como el telar de Jacquard teje flores y hojas”.

Foto: la "mill" (unidad de cómputo)de la máquina analítica.

Tenía 4 componentes:


Tenía 4 componentes:

store (memoria): 1000 palabras de 50 dígitos decimales.mill (unidad de cómputo): suma, resta,multiplicación y divición desde y hacia el storeinput section (lectora de tarjetas perforadas)output section (perforadora e impresora de salida). .

Era mecánica: 1623-1945

Datos

Instrucciones

Mill(ALU)

Store(Memoria)

Impresora,perforadora

tarjetas


Instrucciones

Programa

Estructura de la máquina analítica de Babbage

Tarjetasoperación

Tarjetasvariables


Una implementación de la maquina analítica hecha por unode los hijos de Babbage.

�� Válvulas Válvulas -- 19461946--19571957

�� Transistores Transistores -- 19581958--19641964

�� Escala pequeña de integración (Escala pequeña de integración (SSISSI) ) -- 1965 1965

�� hasta 100 dispositivos en un chiphasta 100 dispositivos en un chip

�� Escala media de integración (Escala media de integración (MSIMSI) ) -- hasta 1971hasta 1971

�� 100100--3,000 dispositivbos en un chip3,000 dispositivbos en un chip

Era Electrónica. Generaciones


�� 100100--3,000 dispositivbos en un chip3,000 dispositivbos en un chip

�� Escala grande de integración (Escala grande de integración (LSILSI) ) -- 19711971--19771977

�� 3,000 3,000 -- 100,000 dispositivos en un chip100,000 dispositivos en un chip

�� Escala muy grande de integración (Escala muy grande de integración (VLSIVLSI) ) –– 1978 a la fecha1978 a la fecha

�� 100,000 100,000 -- 100,000,000 de dispositivos en un chip100,000,000 de dispositivos en un chip

ENIAC ENIAC

�� Electronic Numerical Integrator And Electronic Numerical Integrator And

ComputerComputer

�� Eckert y MauchlyEckert y Mauchly

�� University of PennsylvaniaUniversity of Pennsylvania


University of PennsylvaniaUniversity of Pennsylvania

�� Tablas de trayectorias balísticas Tablas de trayectorias balísticas

�� Inicio 1943Inicio 1943

�� Finalizada 1946Finalizada 1946

�� después de la guerradespués de la guerra

�� Usada hasta 1955Usada hasta 1955

John W. Mauchly

ENIAC ENIAC -- detallesdetalles

�� Decimal (no binaria)Decimal (no binaria)

�� 20 acumuladores de 10 dígitos20 acumuladores de 10 dígitos

�� Programada manualmente por switchesProgramada manualmente por switches

�� 18,000 válvulas de vacio18,000 válvulas de vacio


�� 18,000 válvulas de vacio18,000 válvulas de vacio

�� 30 toneladas30 toneladas

�� 15,000 pies cuadrados15,000 pies cuadrados

�� 140 kW de consumo de potencia140 kW de consumo de potencia

�� 5,000 sumas por segundo5,000 sumas por segundo


ENIAC

von Neumann/Turingvon Neumann/Turing

�� Concepto de programa almacenadoConcepto de programa almacenado

�� Memoria principal guarda programas y datosMemoria principal guarda programas y datos

�� ALU opera opera sobre datos binariosALU opera opera sobre datos binarios

�� Unidad de control interpreta instrucciones de la Unidad de control interpreta instrucciones de la memoria y ejecutamemoria y ejecuta


Unidad de control interpreta instrucciones de la Unidad de control interpreta instrucciones de la memoria y ejecutamemoria y ejecuta

�� Input y output operado por la unidad de controlInput y output operado por la unidad de control

�� Princeton Institute for Advanced Studies Princeton Institute for Advanced Studies

�� IASIAS

�� Completada 1952Completada 1952

Estructura de máquina de von NeumannEstructura de máquina de von Neumann


IAS IAS -- detallesdetalles

�� 1000 palabras x 40 bits1000 palabras x 40 bits

�� Número binarioNúmero binario

�� 2 instrucciones x 20 bits2 instrucciones x 20 bits

�� Conjuntos de registros (almacenamiento en CPU)Conjuntos de registros (almacenamiento en CPU)

�� Memory Buffer Register (MBR)Memory Buffer Register (MBR)


Memory Buffer Register (MBR)Memory Buffer Register (MBR)

�� Memory Address Register (MAR)Memory Address Register (MAR)

�� Instruction Register (IR)Instruction Register (IR)

�� Instruction Buffer Register (IBR)Instruction Buffer Register (IBR)

�� Program Counter (PC)Program Counter (PC)

�� Accumulator (AC)Accumulator (AC)

�� Multiplier Quotient (MQ)Multiplier Quotient (MQ)

Structura de Structura de

la IAS la IAS ––

detalledetalle


IntelIntel

�� 1971 1971 -- 4004 4004

�� First microprocessorFirst microprocessor

�� All CPU components on a single chipAll CPU components on a single chip

�� 4 bit4 bit

�� Followed in 1972 by 8008Followed in 1972 by 8008

07/04/2010 28

�� Followed in 1972 by 8008Followed in 1972 by 8008

�� 8 bit8 bit

�� Both designed for specific applicationsBoth designed for specific applications

�� 1974 1974 -- 80808080

�� Intel’s first general purpose microprocessorIntel’s first general purpose microprocessor

Reseña Histórica Sistemas de Cómputo

Pentium Evolution (1)Pentium Evolution (1)�� 80808080

�� first general purpose microprocessorfirst general purpose microprocessor

�� 8 bit data path8 bit data path

�� Used in first personal computer Used in first personal computer –– AltairAltair

�� 80868086

�� much more powerfulmuch more powerful

�� 16 bit16 bit

07/04/2010 29

16 bit16 bit

�� instruction cache, instruction cache, prefetchprefetch few instructionsfew instructions

�� 8088 (8 bit external bus) used in first IBM PC8088 (8 bit external bus) used in first IBM PC

�� 8028680286

�� 16 16 MbyteMbyte memory addressablememory addressable

�� up from 1Mbup from 1Mb

�� 8038680386

�� 32 bit32 bit

�� Support for multitaskingSupport for multitaskingReseña Histórica Sistemas de Cómputo

Pentium Evolution (2)Pentium Evolution (2)

�� 8048680486

�� sophisticated powerful cache and instruction pipeliningsophisticated powerful cache and instruction pipelining

�� built in maths cobuilt in maths co--processorprocessor

�� PentiumPentium

�� SuperscalarSuperscalar

�� Multiple instructions executed in parallelMultiple instructions executed in parallel

07/04/2010 30

�� Pentium ProPentium Pro

�� Increased superscalar organizationIncreased superscalar organization

�� Aggressive register renamingAggressive register renaming

�� branch predictionbranch prediction

�� data flow analysisdata flow analysis

�� speculative executionspeculative execution


Pentium Evolution (3)Pentium Evolution (3)�� Pentium IIPentium II

�� MMX technologyMMX technology

�� graphics, video & audio processinggraphics, video & audio processing

�� Pentium IIIPentium III

�� Additional floating point instructions for 3D graphicsAdditional floating point instructions for 3D graphics

�� Pentium 4Pentium 4

07/04/2010 31

�� Note Arabic rather than Roman numeralsNote Arabic rather than Roman numerals

�� Further floating point and multimedia enhancementsFurther floating point and multimedia enhancements

�� ItaniumItanium

�� 64 bit64 bit

�� See Intel web pages for detailed information on processorsSee Intel web pages for detailed information on processors


Estructura de una Computadora nivel superiorEstructura de una Computadora nivel superior

Main

Memory

Peripherals

Central

Processing

Unit

Computer


Computer

Input

Output

Systems

Interconnection

Communication

lines

Estructura Estructura -- La CPULa CPU

Computer Arithmetic

and

Login Unit

Registers

CPU

I/O

System

CPU


Control

Unit

Internal CPU

Interconnection

CPU

Memory

System

Bus

Estructura Estructura -- La Unidad de ControlLa Unidad de Control

CPUSequencing

Login

Control

ALU

Control Unit


Control

Memory

Control Unit

Registers and

Decoders

Control

Unit

Registers

Internal

Bus

FINFIN


FINFIN

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