Unidad 1

Informtica

La palabra informtica es de origen francs y est formado por la contraccin de los vocablos: INFORmacin y autoMTICA Por Informtica se entiende al Conjunto de conocimientos cientficos y tcnicas que hacen posible el tratamiento automtico y racional de la informacin por medio de computadoras. En esta definicin se destacan dos trminos relevantes: Tratamiento automtico: se refiere a que son las propias maquinas (computadoras) las que realizan las tareas de captura, proceso y presentacin de la informacin. Tratamiento racional: se refiere a que todo el proceso est regulado a travs de una secuencia de instrucciones (programa) que siguen el razonamiento humano. Por lo tanto la ciencia informtica se encarga del tratamiento automtico de la informacin a travs de la computadora. Para entender en qu consiste la Informtica, es imprescindible conocer:

Las caractersticas tcnicas de las computadoras y sus componentes asociados (perifricos).

Los distintos tipos de informacin y datos que se manejan (sistemas de representacin, archivos y bases de datos).

Los procesos y mtodos aplicados a la informacin o datos (programas). Los sistemas de comunicacin que permiten tratar la informacin a distancia y compartirla

de manera confiable (redes de comunicacin de datos). Conocer con detalle estos aspectos y la relacin que existe entre ellos, permitir entender cmo se realiza el tratamiento automtico de la informacin utilizando computadoras.En la definicin se hace mencin a la utilizacin de computadoras. En realidad, el trmino es msamplio y debe entenderse como sistema informtico, siendo este un conjunto de recursos destinados al tratamiento de la informacin.

Datos, Informacin y Conocimiento. Conceptos generales.

Datos: Los datos son la mnima unidad expresada sobre un tema. Tambin se pueden ver como un conjunto de valores que por s solos son irrelevantes como apoyo a la toma de decisiones, no dicen nada sobre el por qu de las cosas y no son orientativos para la accin. Un nmero telefnico o un nombre de una persona, por ejemplo, son datos que, sin un propsito, una utilidad o un contexto no sirven como base para tomar una decisin. Los datos pueden ser una coleccin de hechos almacenados en algn lugar fsico como un papel, un dispositivo electrnico (CD, DVD, disco duro...), o la mente de una persona. En este sentido las tecnologas de la informacin han aportado mucho a recopilacin de datos. Informacin: La informacin se puede definir como un conjunto de datos procesados y que tienen un significado (relevancia, propsito y contexto), por lo tanto son de utilidad para quin debe tomar decisiones, al disminuir su incertidumbre. Los datos se pueden transformar en informacin aadindoles valor, por ejemplo:

ubicando el contexto y para qu propsito se generaron, procesndolos matemtica o estadsticamente, corrigiendo sus errores e inconsistencias o resumindolos.

Por ende, la informacin es capaz de cambiar la forma en que el receptor percibe algo, impactando sobre sus juicios de valor y sus comportamientos.Conocimiento: El conocimiento es una mezcla de experiencia, valores, informacin y know-how que sirve como marco para la incorporacin de nuevas experiencias e informacin, y es til para la accin. Se origina y aplica en la mente de los conocedores.

El conocimiento se deriva de la informacin, as como la informacin se deriva de los datos. Para que la informacin se convierta en conocimiento es necesario realizar acciones como:

Comparar con otros elementos. Predecir consecuencias. Buscar conexiones. Conversar con otros portadores de conocimiento.

Hardware y software

En un sistema informtico, se encuentran dos partes fundamentales que interactan entre s:

Hardware: el origen etimolgico del trmino hardware lo encontramos claramente en el ingls. Y es que aquel est conformado por la unin de dos vocablos de la lengua anglosajona: hard que puede traducirse como duro y ware que es sinnimo de cosas. La Real Academia Espaola define al hardware como el conjunto de los componentes que conforman la parte material (fsica) de una computadora, como el disco duro, la placa madre, y la unidad central de proceso.

Software: El software es una palabra que proviene del idioma ingls, pero que gracias a la masificacin de uso, ha sido aceptada por la Real Academia Espaola. Segn la RAE, el software es un conjunto de programas, instrucciones y reglas informticas que permiten ejecutar distintas tareas en una computadora. Se considera que el software es el equipamiento lgico e intangible de un ordenador. En otras palabras, el concepto de software abarca a todas las aplicaciones informticas, como los procesadores de textos, las planillas de clculo y los editores de imgenes.

Personal del rea informtica

En un Centro de Proceso de Datos existen diversos puestos de trabajo para las distintas reas y funciones que se realizan en el mismo. La clasificacin del personal de informtica, depende del tipo de empresa, tamao del Centro de Proceso de Datos y del tipo y volumen de las aplicaciones que se realicen.

Director de informtica Jefe del rea de desarrollo Jefe de proyectos Tcnico de sistemas Administrador de la base de datos Administrador del sistema Analistas Programadores Operadores

Director de informtica: Es el responsable mximo. Se encarga de la seleccin, eleccin, estructura y direccin del personal y equipos del Centro de Proceso de Datos, coordina todos los trabajos que se realizan y controla los presupuestos. Por otra parte, es el encargado de las relaciones con la direccin de la empresa y el resto de directores de departamentos con quienes tiene que dialogar y estudiar las necesidades de mecanizacin de trabajos. Jefe del rea de desarrollo: Es el responsable de la creacin y desarrollo de nuevos sistemas y aplicaciones. Entre sus misiones se encuentra la de coordinar y distribuir el personal a su cargo entre los distintos proyectos, dependiendo de l todo el grupo de jefes de proyectos, analistas y programadores. ,

Jefe de proyectos: Depende directamente del jefe del rea de desarrollo. Su misin consiste en la direccin de un proyecto informtico a partir de las especificaciones y necesidades de usuario hasta su explotacin. Se encarga del control de su desarrollo y de asegurar el perfecto funcionamiento de la aplicacin una vez terminada; asimismo, debe estimar los recursos y el tiempo necesario para su puesta en marcha.

Tcnico de sistemas: Su misin fundamental es el conocimiento profundo de los equipos y del sistema operativo. Debe asesorar, en ese sentido, al director de informtica y a los jefes de rea, as como a los analistas y programadores. Es el encargado de imponer restricciones de seguridad a personal informtico y usuarios.

Administrador de la base de datos: Es el gestor de la base de datos del sistema, encargndose de facilitar su uso al personal informtico y asesorando sobre la misma a jefes de rea, jefes de proyectos y analistas.

Analistas: A partir de los requerimientos de los usuarios y bajo las rdenes del jefe de proyectos, deben confeccionar el anlisis de las aplicaciones y ayudar a los programadores en la puesta a puntode las mismas. Pueden ser analistas funcionales u orgnicos, segn el tipo de anlisis que realicen, yanalistas de sistemas o aplicaciones, segn se ocupen del sistema o de las aplicaciones de usuario.

Programadores: Reciben el anlisis de la aplicacin de los analistas y, a partir de l, disean el diagrama o pseudocdigo, codificndolo en el lenguaje elegido. Adems, se encargan de su puesta apunto y documentacin dirigida al usuario. Pueden ser programadores de sistemas o de aplicaciones, dependiendo funcionalmente de los analistas correspondientes.

Operadores: Se encargan del funcionamiento y operacin directa del sistema, ejecucin de los procesos, preparacin de soportes, perifricos y material necesario. El operador de consola controla el funcionamiento de los equipos a travs del sistema operativo y asiste a los usuarios en la explotacin del sistema.

Evolucin histrica

El primer dispositivo manual de clculo fue El baco, que serva para representar nmeros en el sistema decimal y contar, permitiendo la realizacin de operaciones aritmticas sencillas. (Figura No. 1. El baco ).

El matemtico escocs, John Napier (1550 1617), es un intento de simplificar las operaciones de multiplicacin, divisin y exponenciacin, invent los logaritmos naturales o neperianos a finales del siglo XVI, construyendo en 1614 las primeras tablas de los mismos. (Figura No. 2.Jhon Napier y sus estructuras)

Hacia el ao 1623, el cientfico alemn Wilhelm Schickard (1592 1635) ide una calculadora mecnica denominada reloj calculante, que funcionaba con ruedas dentadas y era capaz de sumar y restar, pero no se pudo montar en aquella poca, de tal forma que fue construida, segn el diseo de su autor, a principios del siglo XX por ingenieros de IBM. (Figura No.3. Calculadora de Schickard y su autor)

Algunos aos despus, en 1642, el matemtico y filsofo francs Blaise Pascal (1623 1662) invent la primera mquina automtica de calcular completa a base de ruedas dentadas que simulaba el funcionamiento del baco. Esta mquina realizaba operaciones de suma y resta mostrando el resultado por una serie de ventanillas. En un principio se denomin pascalina, recibiendo posteriormente el nombre de mquina aritmtica de Pascal.

En 1650, Patridge, basndose en los descubrimientos de Napier, invent la regla de clculo, pequea regla deslizante sobre una base fija en la que figuraban diversas escalas para la realizacin de determinadas operaciones.

Paralelamente a Pascal, en 1666 el matemtico ingls Samuel Morland invent otro aparato mecnico que realizaba operaciones de suma y resta; se denomin mquina Aritmtica de Morland y su funcionamiento y prestaciones se asemejan a los de la mquina de Pascal.

Pocos aos ms tarde, en 1672, el filsofo y matemtico alemn Gottfried Wilhelm Von Leibnitz (1646 1716) mejor la mquina de Pascal construyendo su calculadora universal, capaz de sumar, restar, multiplicar, dividir y extraer races cuadradas, caracterizndose por hacer la multiplicacin deforma directa, en vez de realizarla por sumas sucesivas, como la mquina de Pascal. Utilizando como modelo la calculadora universal de Leibnitz, el Francs Charles Xavier Thomas (1785 1870) invent una mquina que adems de funcionar a la perfeccin, tuvo un gen xito comercial. Esta mquina se denomin aritmmetro. En 1779, Mattieu Hahn dise y construy una mquina de calcular capaz de realizar sumas, restas,multiplicaciones y divisiones.

Ya en el siglo XIX, en el ao 1805 el francs Joseph Marie Jacquard (1752 1834), despus de algunos intentos anteriores, construy un telar automtico que realizaba un control prefecto sobre las agujas tejedoras, utilizando tarjetas perforadas que contenan los datos para el control de las figuras y dibujos que haba que tejer. Se puede considerar el telar de Jacquard como la primera mquina mecnica programada. El matemtico ingls y profesor de la Universidad de Cambridge Charles Babbage (1792 1871) dise dos mquinas de calcular que rompan la lnea general de las mquinas de aquella poca por su grado de complejidad. La primera de ellas, diseaba en ruedas dentadas; sus aplicaciones ms importantes fueron la resolucin de funciones y la obtencin de tablas de dichas funciones (por ejemplo, tablas de funcin X2). Poco despus, en 1833, Babbage dise su segunda mquina, denominada mquina analtica, capaz de realizar todas las operaciones matemticas y con posibilidad de ser programada por medio de tarjetas de cartn perforado (similares a las tarjetas de Jaquard), siendo adems capaz de almacenar en su interior una cantidad de cifras considerable.

La hija del famoso poeta Lord Byron (1788 1824), Augusta Ada Byron, condesa de Lovelace, fue la primera persona que realiz programas para la mquina analtica de Babbage, de tal forma que hasido considerada como la primera programadora de la historia.

En 1854, el ingeniero sueco Pehr George Sheutz (1785 1873), apoyado por el gobierno de su pas,construy una mquina diferencial similar a la de Babbage, denominada mquina de tabular, que tuvo un gran xito y se utiliz fundamentalmente para la realizacin de clculos astronmicos y la confeccin tablas para las compaas de seguros. (Figura No. 4. Calculadora de George Scheutz)

Tambin en 1854, el matemtico ingls George Boole (1815 1864) desarroll la teora del lgebra de Boole.

El norteamericano y funcionario de la oficina del censo de Estados Unidos Herman Hollerith ideo en 1886 una tarjeta perforada para contener la informacin de las personas censadas y una mquina capaz de leer y tabular dicha informacin. Construy su mquina Censadora o tabuladora que fue capaz de reducir el trabajo manual a la tercera parte.

En 1887, el francs Lon Bolle (1870 1913), famoso por su gran aficin al automovilismo, construy una mquina de multiplicar en la que la multiplicacin se realizaba directamente, sin

utilizar el procedimiento de sumas sucesivas. Tambin a finales del siglo XIX, un espaol reside en Estados Unidos, Ramn Verea, construy unamquina que realizaba la multiplicacin directamente de forma similar a la mquina de Lon Bolle.

En 1893, el suizo Otto Steiger Construy la primera calculadora que tuvo xito comercial; su nombre fue la millonaria y se utiliz para los grandes negocios y en algunas aplicaciones de clculo cientfico.

A principios del siglo XX, en 1910, James Power Dise nuevas mquinas censadoras siguiendo la idea de Hollerith.

Leonardo Torres Quevedo ()1852 1936), construy a principios del siglo XX, siguiendo la lnea de Babbage, varias mquinas o autmatas teledirigidos, una mquina para jugar al ajedrez y una mquina calculadora.

En 1936, el matemtico ingls Alan M. Turing (1912 1954) desarroll la teora de una mquina capaz de resolver todo tipo de problemas con solucin algortmica, llegando a la construccin terica de las mquinas de Turing. Una mquina de Turing es una forma de representar un proceso apartir de su descripcin. (Figura No. 5. Alan M. Turing y el esquema de su mquina terica)

Con los estudios de Alan M. Turing, se inici la teora matemtica de la computacin. De estos estudios surgi la terica de la computabilidad que engloba el anlisis encaminado a encontrar formas de descripcin y representacin del proceso o algoritmos.

En 1937, Howard H. Aiken El resultado de sus estudios culmin en la construccin de una calculadora numrica basada en el uso de rels electromagnticos, ruedas dentadas y embragues electromecannicos, configurando la primer computadora electromecnica.

En 1938, el Alemn Calude Shannon comenz a aplicar la teora del lgebra de Boole en la presentacin de circuitos lgicos. Public en 1948 la teora matemtica de las comunicaciones y realiz diversos estudios sobre la teora de la informacin, donde aparecieron medidas de la cantidad de informacin como el bit (binary digit).

Tambin en 1938, el fsico norteamericano John Vicent Atanasoff, profesor de la Universidad de Iowa, junto con su colaborador C. Berry construyeron una mquina electrnica que operaba en binario siguiendo la idea de Babbage.

Esta fue terminada en 1942 y se llam ABC (Atanasoff Berry Computer), siendo considerada como la primer Mquina de calcular digital. No tom carcter de computadora puesto que no exista la posibilidad de programarla.

En 1940, John W. Mauchly y Joh Presper Eckert junto con cientficos de la Universidad de Pensilvania construyeron en la escuela Moore de Ingeniera Elctrica, a peticin del Ministerio de Defensa de Estados Unidos, la primera computadora electrnica denominada ENIAC (Electronic Numerical Integrator and calculador) construida a base de vlvulas al vaco, que entr en funcionamiento en 1945.

En 1944, el ingeniero y matemtico John Von Neumann (1903 1957), de origen hngaro y naturalizado norteamericano, desarrolla la idea de programa interno y describe el fundamento terico de construccin de una computadora electrnica denominada modelo de Von Neumann.

En 1952 se realiz esta mquina que se denomin EDVAC (Electronic 30 Discrete Variable Automatic Computer) y fue una modificacin de la ENIAC. Esta computadora utilizaba lneas de demora acstica de mercurio por donde circulaban seales elctricas sujetas a retardo y permitan lamemorizacin de los datos.

Poco despus, en 1951, John W. Mauchly construy la primera computadora de serie puesta a la venta; sta fue UNIVAC-I (Universal Automatic Computer Computador Automtico Universal), que tambin utilizaba cintas magnticas.

Evolucin Electrnica:

En 1904, el ingls Fleming invent la vlvula de vaco,. Que se utiliz como elemento de control para sustituir a los rels electromecnicos y para conformar dispositivos biestables.

En los aos cincuenta, con el descubrimiento de los semiconductores, aparecieron el diodo y el transistor, este ltimo inventado por Walter Brattain, jhon Barden y W.Shockley en los laboratorios BELL en enero de 1947, por este descubrimiento obtuvieron el premio Nobel. El transistor sustituy a la vlvula de vaco permitiendo la reduccin de circuitos de tamao y aumentando la fiabilidad de los equipos debido a sus mejores caractersticas.

Basndose en el transistor, se construyeron circuitos capaces de realizar funciones lgicas, con lo que surgieron las puertas lgicas y sus circuitos derivados.

Aos ms tarde, comenz la miniaturizacin con la construccin de los circuitos integrados, que consistan en la implementacin de un circuito complejo en una pastilla que ocupaba un tamao reducido. Con este elemento empez la ciencia del diseo lgico de circuitos a baja escala de integracin (SSI, Short Scale Integration), que permita introducir en cada circuito alrededor de diezpuertas lgicas.

Apareci a continuacin la integracin a media escala MSI (Mdium Scale Integration), en la que seintegraban en una sola pastilla de circuito integrado entre 100 y 1000 puertas lgicas.

Poco tiempo despus, se consigui introducir en un mismo circuito entre 1000 y 10000 puertas lgicas, con lo que se pas a la integracin a gran escala (LSI, Long Scale Integration).

Cuando se superaron las 10000 puertas lgicas por circuito se pas a la muy alta escala de integracin (VLSI, Very Long Scale Integration).

En 1971 apareci un circuito integrado denominado microprocesador, en el que se consigui introducir todo el procesador de una computadora en un solo elemento.

Generacin de Computadores:

Primera generacin (1940 1952). La constituyen todas aquellas computadoras diseadas a base de vlvulas al vaci como principal elemento de control y cuyo uso fundamental fue la realizacin de aplicaciones en los campos cientficos y militar. Utilizaban como lenguaje de programacin el lenguaje mquina y como nicas memorias para conservar informacin las tarjetas perforadas, la cinta perforadora y las lneas de demora de mercurio.

Segunda generacin (1952 -1964). Al sustituirse la vlvula de vaco por el transistor, comenz la llamada segunda generacin de computadoras. En ella, las mquinas ganaron potencia y fiabilidad,

perdiendo tamao, consumo y precio, lo que las hacia mucho ms prcticas y asequibles. Los campos de aplicacin en aquella poca fueron, adems del cientfico y militar, el administrativo y de gestin; es decir las computadoras empezaron a utilizarse en empresas que se dedicaban a los negocios. Comenzaron adems a utilizarse los llamados lenguajes de programacin; entre ellos podemos citar el ensamblador y algunos de los denominados de alto nivel como Fortran, Cobol y Algol. As mismo, comenzaron a utilizarse como memoria interna los ncleos de ferrita y el tambor magntico, y como memoria externa la cinta magntica y los tambores magnticos.

Tercera generacin (1964 1971). En esta generacin el elemento ms significativo es el circuito integrado aparecido en 1964, que consista en el encapsulamiento de una gran cantidad de componentes discretos (resistencias, condensadores, diodo y transistores), conformando uno o varios circuitos con una funcin determinada, sobre una pastilla de silicona o plstico. La miniaturizacin se extendi a todos los circuitos de la computadora, apareciendo las minicomputadoras. Se utilizaron tecnologas SSI Y MSI. Tambin el software evolucion de forma considerable con un gran desarrollo de los sistemas operativos, en los que se incluy la multiprogramacin, el tiempo real y el modo interactivo. Comenzaron a utilizarse las memorias de semiconductores y los discos magnticos.

Cuarta generacin (1971 1981). En 1971 aparece el microprocesador, consistente en la integracin de toda la UCP de una computadora en un solo circuito integrado. La tecnologa utilizada es la LSI que permiti la fabricacin de microcomputadoras y computadoras personales, as como las computadoras monopastilla. Se utiliz adems el diskette (floppy disk) como unidad de almacenamiento externo. Aparecieron una gran cantidad de len guajesde programacin de todo tipo y las redes de transmisin de datos (teleinformtica) para la interconexin de computadoras.

Quinta generacin (1981 1995). Fue un ambicioso proyecto propuesto por Japn a finales de la dcada de 1970. Su objetivo era el desarrollo de una nueva clase de computadoras que utilizaran tcnicas y tecnologas de inteligencia artificial tanto en el plano del hardware como del software,1 usando el lenguaje PROLOG 2 3 4 al nivel del lenguaje de mquina y seran capaces de resolver problemas complejos, como la traduccin automtica de una lengua natural a otra (del japons al ingls, por ejemplo). Como unidad de medida del rendimiento y prestaciones de estas computadorasse empleaba la cantidad de LIPS (Logical Inferences Per Second) capaz de realizar durante la ejecucin de las distintas tareas programadas. Para su desarrollo se emplearon diferentes tipos de arquitecturas VLSI (Very Large Scale Integration). Los campos principales para la investigacin de este proyecto inicialmente eran:

Tecnologas para el proceso del conocimiento. Tecnologas para procesar bases de datos y bases de conocimiento masivo. Sitios de trabajo del alto rendimiento. Informticas funcionales distribuidas. Supercomputadoras para el clculo cientfico.

Tipos de computadoras

Mainframes y supercomputadoras

Antes de la revolucin de las microcomputadoras, la mayora de la informacin que se procesaba era realizada por mainframes, mquinas del tamao de una gran sala. En la actualidad, las empresas importantes como bancos y lneas areas, siguen usando este tipo de computadoras para trabajos que impliquen grandes tareas de computacin. Un mainframe puede comunicarse con distintos usuarios de forma simultnea mediante una tcnica conocida como comparticin de tiempo (tiempo compartido). Este sistema, por ejemplo, permite que las agencias de viaje de un pas efecten reservas usando la misma computadora y la misma informacin de vuelos a la vez. La comparticinde tiempo tambin permite que los usuarios con diversas necesidades de computacin utilicen equipos de procesamiento que tienen un elevado coste. Por ejemplo, muchos investigadores precisan de ms capacidad de procesamiento matemtico del que pueden obtener de sus PC, por lo que deben echar mano de un mainframe ms potente. Una mquina con comparticin de tiempo puede atender simultneamente las necesidades de cientficos e ingenieros de diferentes departamentos trabajando en distintos proyectos.

A pesar de ello, existen muchos procesos que no tienen suficiente con la capacidad de procesamiento de los mainframe; el tradicional big iron simplemente no tiene suficiente velocidad para los intensos trabajos de clculo necesarios en las predicciones meteorolgicas, el diseo de redes telefnicas, la simulacin de accidentes de trfico, las prospecciones petrolferas, la animacin por computadora y los diagnsticos mdicos. Los usuarios con este tipo de necesidades precisan de computadoras ms potentes y rpidas, las supercomputadoras.

Servidores, estaciones de trabajo y PC

Para aplicaciones que dan servicio a mltiples usuarios, se emplea una computadora de gama alta llamada servidor, una mquina diseada para ofrecer el software y otro tipo de recursos al resto de computadoras conectadas a una red. Aunque casi cualquier mquina puede usarse como servidor, algunas de ellas estn especialmente diseadas para este propsito.

La estacin de trabajo (una computadora de sobremesa de gama alta con gran potencia de procesamiento) se emplea para aplicaciones interactivas como el anlisis de datos cientficos a gran escala. Las estaciones de trabajo son ampliamente utilizadas por cientficos, ingenieros, analistas financieros, diseadores y animadores cuyos trabajos implican unas grandes necesidades operativas.

La mayora de usuarios de computadoras no necesitan de la potencia de una estacin de trabajo cientfica para su trabajo diario. Cualquier PC moderno tiene total capacidad para trabajar con procesadores de texto, realizar operaciones contables, jugar, disfrutar con msica digital y vdeo, etc. Una computadora personal, tal y como su propio nombre indica, est casi siempre dedicado a un nico usuario.