estructura y funcionamiento de un computador

Miguel Guarin
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se explica la estructura, funcionamiento y algo de historia sobre la computadora y sus componentes

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estructura y funcionamiento de un computador
1 para entender el funcionamiento de un computador debemos entender su lenguaje
1.1 Sistemas numericos
1.1.1 Numeros Binarios
1.1.1.1 Es el lenguaje de la computadora y en el solo se usan dos digitos
1.1.1.1.1 1, que indica cuando hay voltaje alto
1.1.1.1.2 0, que indica cuando hay muy poco voltaje o no hay
1.1.1.1.3 se utilizan estos dos digitos ya que en la electronica digital hay dos estados. cuando hay energia (generalmente de 3v a 5v) y cuando no hay (0 o cercano)
1.1.1.2 la computadora puede hacer operaciones con estos numeros por medio de compuertas logicas
1.1.1.2.1 son componentes electronicos los cuales al recibir cierto tipo de señales digitales, estos entregan una determinada señal dependiendo del tipo de compuerta
1.1.1.2.1.1 existen diversas compuertas logicas, pero hay cierto tipo que son mas comunes y utilizadas
1.1.1.2.1.1.1 Or, se caracteriza por sumar los estados de la entrada
1.1.1.2.1.1.2 And, se caracteriza por multiplicar los estados de la entrada
1.1.1.2.1.1.3 Not, se caracteriza por entregar un estado contrario al de la entrada. hay compuertas not para las or (nor), para las and (nand) y tambien para la or exclusiva (xnor)
1.1.1.2.1.1.4 Xor, es una compuerta especial, ya que esta realiza el producto de la primera entrada por la segunda negada mas el producto de la segunda por la primera negada
1.1.1.2.1.1.5 yes, es una compuerta que entrega el mismo estado de la entrada a la salida. este tiene la principal funcion de amplificar la señal de la entrada
1.1.1.3 los numeros binarios se pueden expresar tambien en negativos, esto depende de como los tomemos
1.1.1.3.1 un numero binario puede expresarse con signo: si el ultimo bit es 1 (leyendo de derecha a izqierda), este sera negativo. y sera positivo si el bit final es 0
1.1.1.3.2 si el numero binario no se expresa como un signo, el bit final 1 puede significar una cifra que se suma al numero anterior
1.1.1.4 existen tambien los numeros fraccionarios en los binarios
1.1.1.4.1 si la fraccion es finita y no contiene cantidades gigantes de numeros se puede expresar en forma binaria facilmente
1.1.1.4.2 si la fraccion es infinita se debe utilizar una tecnica para ser mas precisos con esos valores ya que las limitaciones de la memoria de los computadores impiden que se registren todos los numeros
1.1.1.4.2.1 a esto se le llama numero flotante y para esto se deben tener en cuenta ciertas cosas
1.1.1.4.2.1.1 para escribir este numero se necesita de la matisa (que es el coeficiente)
1.1.1.4.2.1.2 tambien se necesita el exponente que indica la distancia entre el numero y el punto de la mantisa
1.1.1.4.2.1.3 en las computadoras generalmente se expresan estos numeros en dos maneras
1.1.1.4.2.1.3.1 32 bits, 1 del signo de la mantisa, 23 para la mantisa y 8 para el exponente (con su signo)
1.1.1.4.2.1.3.2 64 bits, 52 de la mantisa, 1 de su signo y 11 del exponente (con su signo)
1.1.1.5 se pueden operar los numeros binarios con adiciones, sustracciones, productos y cocientes
1.1.1.5.1 para la suma se debe hacer de forma directa, como si fuese una suma normal solo que si una suma es de dos 1 esta dara 0 y un acarreo de 1
1.1.1.5.2 para la resta se debe utilizar el complemento a dos, ya que las computadoras no saben restar de la forma habitual
1.1.1.5.3 para multiplicar binarios se puede multiplicar de forma similar a la decimal o tambien se puede usar el algoritmo de both
1.1.1.5.4 el cociente se puede realizar con la division larga o con el complemento, que consiste en restar por -1 hasta que se llegue a la cifra mas insignificante
1.1.2 Numeros octales
1.1.2.1 Son numeros que van del 0 al 7 y que son muy utiles en la programacion ya que son mas faciles de usar que los hexadecimales
1.1.3 Numeros hexadecimales
1.1.3.1 son numeros que van del 0 al 15, cuando llega al digito 9 se empieza con letras del A al F para asi completar 15 numeros
1.1.4 Numeros Decimales
1.1.4.1 son los numeros que todos conocemos y estos van desde el 0 hasta el 9
1.1.5 estos numero se pueden convertir entre si y operarse por adiciones, sustracciones, productos y cocientes
2 para conocer la estructura se debe comprender su parte fisica y con ello su historia
2.1 el hardware es la parte fisica de un computador, sus componentes realizan operaciones, reciben y transfieren informacion
2.1.1 uno de los primeros intrumentos para realizar operaciones fue el abaco, este hacia adiciones, sustracciones y productos
2.1.1.1 en 1642, Blaise Pascal inventa la pascalina, un instrumento con ruedas dentadas que sirve para hacer sumas y restas (aunque solo se puede hacer con complemento a 9)
2.1.1.1.1 en 1673, Gottfried Leibniz invento la rueda de Leibniz un dispositivo cilindrico con dientes de longitud incremental. este dispositivo fue el motor de una clase de calculadoras mecanicas y fue utilizado hasta la llegada de la calculadora electronica
2.1.1.1.1.1 desde 1816 hasta sue muerte en 1871, Charles Babbage intento construir una maquina analitica cuya principal funcion iba a ser una computadora que construiria tablas de logaritmos y funciones trigonometricas. funcionaba con un motor a vapor y esta maquina no pudo ser terminada debido a problemas politicos con respecto a ella
2.1.1.1.1.1.1 la maquina de turing es un dispositivo que maneja signos que estan sobre una cinta, aunque fue descrita por Alan Turing como una maquina automatica, se llego a la conclusion de que no podia ser una maquina computadora sino mas bien un dispositivo que representaba lo que es la maquina computadora
2.1.1.1.1.1.1.1 Estos elementos antes mencionados fueron muy inovadores en su epoca e impulso a nuevos inventos como la calculadora digital o los computadores como los conocemos
2.1.1.1.1.1.1.1.1 pero antes de ser las computadoras que conocemos, estas tambien pasaron por un proceso que necesito de muchos avances para ser las que hoy estan vigentes
2.1.1.1.1.1.1.1.1.1 en 1944, IBM construyo el promer computador electromecanico basado en la maquina analitica de Babbage
2.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1 en 1946, se presento la primera computadora digital de propositos generales, a la cual se le llamo ENIAC
2.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1 en 1946, funciono la EDSAC, una computadora britanica, considerada la primera en contener ordenes internas y en la cual se desarrollo el primer videojuego de la historia, OXO
2.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1 entre los 50's y 60's se implementa la UNIVAC I, la primera computadora comercial , la cual fue fabricada en estados unidos
2.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1 en 1945, von newman desarollo una arquitura de computadoras muy util para el desarrollo de las computadoras posteriores
2.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1 parte de la historia de los computadores, esta en sus generaciones
2.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1 primera generacion
2.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1 (1946-1958) las computadoras funcionaban con válvulas, usaban tarjetas perforadas para entrar los datos y los programas, utilizaban cilindros magnéticos para almacenar información e instrucciones internas.
2.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.2 segunda generacion
2.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.2.1 (1958-1964) Usaban transistores para procesar información. Los transistores eran más rápidos, pequeños y más confiables que los tubos al vacío. 200 transistores podían acomodarse en la misma cantidad de espacio que un tubo al vacío. Usaban pequeños anillos magnéticos para almacenar información e instrucciones. Producían gran cantidad de calor y eran sumamente lentas. Se mejoraron los programas de computadoras que fueron desarrollados durante la primera generación.
2.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.3 tercera generacion
2.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.3.1 (1964-1971) omienza a utilizarse los circuitos integrados, lo cual permitió abaratar costos al tiempo que se aumentaba la capacidad de procesamiento y se reducía el tamaño de las máquinas. La tercera generación de computadoras emergió con el desarrollo de circuitos integrados (pastillas de silicio) en las que se colocan miles de componentes electrónicos en una integración en miniatura.
2.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.4 cuarta generacion
2.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.4.1 (1971-1983) Fase caracterizada por la integración sobre los componentes electrónicos, lo que propició la aparición del microprocesador, es decir, un único circuito integrado en el que se reúnen los elementos básicos de la máquina. Se desarrolló el microprocesador. Se colocan más circuitos dentro de un "chip". Se reemplaza la memoria de anillos magnéticos por la memoria de "chips" de silicio. Se desarrollan las microcomputadoras, o sea, computadoras personales o PC. Se desarrollan las supercomputadoras.
2.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.5 quinta generacion
2.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.5.1 (1984 -1999) Surge la computadora tal cual como la conocemos en la actualidad. IBM presenta su primera computadora personal y revoluciona el sector informativo. En vista de la acelerada marcha de la microelectrónica, la sociedad industrial se ha dado a la tarea de poner también a esa altura el desarrollo del software y los sistemas con que se manejan las computadoras.
3 el software hace una parte muy importante de un computador, es por eso que la evolucion de esta es tan importante como la del hardware
3.1 el software es la parte intangible de la computadora, la parte logica. esta es la que e encarga de darle instrucciones al hardware para realizar diferentes tareas
3.2 el software nace de la programacion, ya que esta es la que crea los diferentes algoritmos para que el software maneje una logica y puede asi controlar el hardware
3.2.1 en los 40's se implementaron las computadoras modernas las cuales impulsron algunos lenguajes de programacion
3.2.1.1 Plankalkül
3.2.1.2 istema de codificacion ENIAC
3.2.2 entra la decada de los 50's y 60's se establecen los 3 primeros lenguajes de programacion modernos entre muchos otros
3.2.2.1 FORTRAN
3.2.2.2 lisp
3.2.2.3 COBOL
3.2.3 a finales de los 60's hasta casi los 80's hubo un avance grande en los lenguajes de programacion, donde florecieron nuevos lenguajes
3.2.3.1 simula
3.2.3.2 c
3.2.3.3 smalltalk
3.2.3.4 prolog
3.2.3.5 ml
3.2.4 en la decada de los 80's en vez de crarse nuevos lenguajes, se vio la necesidad de mejorar los anteriores añadiendoles nuevas funciones
3.2.4.1 C++
3.2.4.2 ada
3.2.4.3 common lisp
3.2.4.4 Mattlab
3.2.4.5 eiffel
3.2.4.6 objetive-c
3.2.5 en los 90's, con el auge del internet se implementaron los principales lenguajes de programacion que se utilizan en la actualidad
3.2.5.1 java
3.2.5.2 html
3.2.5.3 php
3.2.5.4 phyton
3.2.5.5 CLOS
3.2.5.6 delphi
4 la estructura del computador es lo que lleva este que lo hace un computador. ya conociendo el hardware y el software, hay que centrarnos en la parte del hardware. ya que es la parte tangible del computador
4.1 las partes principales del computador son las partes basicas que permiten que el computador funcione
4.1.1 procesador, el que guarda los componentes principales que permiten el procesamiento de la informacion
4.1.2 memoria principal, la que esta conectada al procesador (RAM, cache) y esta permite que se almacene informacion que sera usada por el procesador
4.1.3 memoria secundaria, es la que no esta conectada al procesador y en donde se guarda el software y otros datos. es de mayor capacidad que la principal, aunque mas lenta
4.1.4 E/S,dispositivo de entrada y salida que permite conectar a la computadora con el mundo exterior
4.1.5 buses, son los que permiten transferir datos a diferentes componentes del computador o aotras computadoras
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