Arquitectura de Computadores INTRODUCCIN

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Arquitectura de Computadores INTRODUCCIÓN
IIC 2342 Semestre 2006-2 Domingo Mery
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D.Mery
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Arquitectura de
Computadores
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Índice
D.Mery
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Arquitectura de
Computadores
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Índice
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Arquitectura de
Computadores
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4
Introducción
Algunas reflexiones
El transistor (1947)
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Arquitectura de
Computadores
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5
Introducción
Algunas reflexiones
El mouse (1964)
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Arquitectura de
Computadores
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6
Introducción
Algunas reflexiones
Appel I (1976)
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Arquitectura de
Computadores
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7
Introducción
Algunas reflexiones
Apple II (1978) US 1930
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Arquitectura de
Computadores
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8
Introducción
Algunas reflexiones
D.Mery
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Arquitectura de
Computadores
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9
Introducción
Algunas reflexiones
D.Mery
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Arquitectura de
Computadores
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10
Introducción
Algunas reflexiones
Disco Duro Memorex 10MB (1983)
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Arquitectura de
Computadores
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11
Introducción
Algunas reflexiones
D.Mery
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Arquitectura de
Computadores
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12
Se rieron del pasado?
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Veamos nuestro presente?
14
Introducción
Algunas reflexiones
D.Mery
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Arquitectura de
Computadores
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15
Introducción
Algunas reflexiones
D.Mery
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Arquitectura de
Computadores
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16
Introducción
Algunas reflexiones
D.Mery
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Arquitectura de
Computadores
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Cuándo nuestro presente será pasado?
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Índice
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Arquitectura de
Computadores
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Introducción
Qué es un computador?
DEFINICIÓN DE LA RAE Máquina electrónica,
analógica o digital, dotada de una memoria de
gran capacidad y de métodos de tratamiento de
información, capaz de resolver problemas
matemáticos y lógicos mediante la utilización
automática de programas informáticos. Se acepta
computador o computadora.
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Arquitectura de
Computadores
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Introducción
Qué es un computador?
DEFINICIÓN DE Stallings Máquina digital
electrónica programable para el tratamiento
automático de la información, capaz de recibirla,
operar sobre ella mediante procesos determinados
y suministrar los resultados de tales operaciones.
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Arquitectura de
Computadores
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Introducción
Funcionamiento
Transferencia de datos
Control
Almacenamiento de datos
Procesamiento de datos
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Arquitectura de
Computadores
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Introducción
Funcionamiento
Transferencia de datos
TRANSFERENCIA
Control
Almacenamiento de datos
Procesamiento de datos
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Arquitectura de
Computadores
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23
Introducción
Funcionamiento
Transferencia de datos
ALMACENAMIENTO
Control
Almacenamiento de datos
Procesamiento de datos
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Arquitectura de
Computadores
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24
Introducción
Funcionamiento
Transferencia de datos
PROCESAMIENTO CON USO DE MEMORIA
Control
Almacenamiento de datos
Procesamiento de datos
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Arquitectura de
Computadores
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25
Introducción
Funcionamiento
Transferencia de datos
PROCESAMIENTO CON USO DE MEMORIA Y TRANSFERENCIA
Control
Almacenamiento de datos
Procesamiento de datos
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Arquitectura de
Computadores
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26
Introducción
Estructura
Computer
Peripherals
Central Processing Unit
Main Memory
Computer
Systems Interconnection
Input Output
Communication lines
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26
Arquitectura de
Computadores
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27
Introducción
Estructura
CPU
Arithmetic and Login Unit
Computer
Registers
I/O
CPU
System Bus
Internal CPU Interconnection
Memory
Control Unit
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Arquitectura de
Computadores
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28
Introducción
Estructura
Control Unit
CPU
Sequencing Login
ALU
Control Unit
Internal Bus
Control Unit Registers and Decoders
Registers
Control Memory
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Arquitectura de
Computadores
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Índice
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Arquitectura de
Computadores
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30
Introducción
Historia
D.Mery
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Arquitectura de
Computadores
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Introducción
Historia
La generación 0 (hasta 1945)

• Ábacos
• Calculadoras mecánicas.
• Sistemas basados en relés.

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Arquitectura de
Computadores
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Introducción
Historia
El ábaco (Babilonia 3500AC, China 1300AC)
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Arquitectura de
Computadores
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33
Introducción
Historia
El quipu (Perú, 1400 DC )
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Arquitectura de
Computadores
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34
Introducción
Historia
Primera Computadora Digital (mecánica) Usada
para calcular tablas numéricas, calculaba
cualquier función algebraica y almacenaba
números. Se programaba con tarjetas. Charles
Babbage y Ada Lovelace.
Difference Engine (1822)
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Arquitectura de
Computadores
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35
Introducción
Historia
Census Tabulator (1890)
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Arquitectura de
Computadores
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36
Introducción
Historia
Máquinas de escribir (1890)
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Arquitectura de
Computadores
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37
Introducción
Historia
Usada para computar tablas matemáticas y de
navegación.
Harvard Mark I (1930)
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Arquitectura de
Computadores
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Introducción
Historia
La primera generación (1940-1955)

• Luego se utilizan tubos al vacío
• Eran enormes (20.000 tubos) y lentas (un ciclo ?
  1 seg.)
• Un solo grupo diseñaba, construía, programaba,
  operaba y mantenía cada máquina.
• Toda la programación se hacía en lenguaje
  máquina (alambrando tableros por ejemplo).
• No existían los sistemas operativos.
• En 1950 se introducen las tarjetas perforadas.

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Arquitectura de
Computadores
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Introducción
Historia
Tubo al vacío
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Arquitectura de
Computadores
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Introducción
Historia
Usada en la Segunda Guerra Mundial para decifrar
los mensajes de los alemanes.
Colossus (1945)
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Arquitectura de
Computadores
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Introducción
Historia

• 2300 tubos
• US 500.000
• Primer problema
• T60 días!!

IAS (1952)
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Arquitectura de
Computadores
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42
Introducción
Historia
ENIAC (1946)
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Arquitectura de
Computadores
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43
Introducción
Historia
UNIVAC (1946)
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Arquitectura de
Computadores
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44
Introducción
Historia

• 7200 kg
• 5000 tubos
• 1000 cálculos/seg

UNIVAC (1946)
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Arquitectura de
Computadores
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Introducción
Historia
Primera máquina que funcionó con un programa
almacenado. John von Neumann, Princeton
Manchester Mark I (1948)
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Arquitectura de
Computadores
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Introducción
Historia
La segunda generación (1955-1965)

• Se introducen los transistores.
• Distinción entre diseñadores, constructores,
  programadores, operadores y personal de
  mantenimiento.
• Mainframes en salas acondicionadas.
• Se escribían los programas en papel, luego se
  perforaban las tarjetas, cuarto de entrada, café,
  esperar la salida.
• Los operadores toman las tarjetas del programa y
  colocan también los del compilador.
• Se crea el proceso por lotes que agrupa
  trabajos.

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Arquitectura de
Computadores
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47
Introducción
Historia
Transistor (1947)
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Arquitectura de
Computadores
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Introducción
Historia
Máquina que funcionaba con tarjetas.
JOHNNIAC (1954)
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Arquitectura de
Computadores
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49
Introducción
Historia
Tarjeta sin perforar
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Arquitectura de
Computadores
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Introducción
Historia
Línea de programa
A 1 5 6
Tarjeta perforada
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Arquitectura de
Computadores
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51
Introducción
Historia
Primera máquina comercial con hardware de punto
flotante (5kFLOPS).
IBM 704 (1955)
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Arquitectura de
Computadores
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52
Introducción
Historia
Primer compilador FORTRAN para IBM 704 (Formula
Translator)
FORTRAN (1957)
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Arquitectura de
Computadores
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53
Introducción
Historia
4KB de memoria expandible a 16KB. Buena para leer
tarjetas, copiar cintas e imprimir resultados,
pero mala para cáclulos numéricos. Se utilizaba
con fines comerciales (bancos, etc.)
IBM 1401(1959)
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Arquitectura de
Computadores
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Introducción
Historia
IBM 1401 Centro de Cómputo
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Arquitectura de
Computadores
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55
Introducción
Historia
Buena para hacer cómputos, se utilizaba con fines
científicos.
IBM 7094
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Arquitectura de
Computadores
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Introducción
Historia

• IBM 1401 IBM 7094
• los programadores llevan tarjetas
• La 1401 lee un lote de tarjetas y los graba en la
  cinta
• Un operador lleva la cinta a la 7094
• La 7094 realiza los cómputos
• Un operador lleva la cinta a una 1401
• La 1401 imprime las salidas

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Arquitectura de
Computadores
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57
Introducción
Historia
Fortran Monitor System
Trabajo en FORTRAN
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Arquitectura de
Computadores
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58
Introducción
Historia
ERMA, General Electric (1959)
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Arquitectura de
Computadores
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59
Introducción
Historia
Primer video-juego. Estudiantes de MIT (1962)
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Arquitectura de
Computadores
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60
Introducción
Historia
Invención del mouse (1964).
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Computadores
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Introducción
Historia
La tercera generación (1965-1980)

• Se introducen los circuitos integrados, lo cual
  es una gran ventaja en el precio y desempeño del
  computador.
• Se introduce el sistema IBM 360 altamente
  compatible.
• Se introduce la multiprogramación
• Se introducen los discos duros.
• Se introduce el tiempo compartido entre
  usuarios.

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Arquitectura de
Computadores
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62
Introducción
Historia
Software compatible con IBM 7094, 1401 entre
otros.
IBM 360 (1964)
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Introducción
Historia
Circuitos integrados
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Arquitectura de
Computadores
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64
Introducción
Historia
IBM 360
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Arquitectura de
Computadores
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65
Introducción
Historia
GE 625 (1965)
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Computadores
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66
Introducción
Historia
4K de palabras de 18 bits. US 120.000 lt 5 del
precio de la IBM 7094
DEC PDP-1 (1961)
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Arquitectura de
Computadores
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67
Introducción
Historia
Fundación de Intel (1968)
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68
Introducción
Historia
include main() for() printf("Hello
world..."\n)
Laboratorio Bell desarrolla el lenguaje C (1972)
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Introducción
Historia
MULTICS (1976)
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70
Introducción
Historia
PDP-11/70 (1974)
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Computadores
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Introducción
Historia
De MULTICS nace UNICS (UNiplexed Information and
Computing Service) luego se cambió a UNIX. Era
un sistema abierto lo que generó un caos. IEEE
generó un estándar llamado POSIX.
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Arquitectura de
Computadores
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72
Introducción
Historia
Primer microprocesador en un chip Intel 4004
(1971)
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Arquitectura de
Computadores
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73
Introducción
Historia
Intel 4004 (1971)
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Arquitectura de
Computadores
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74
Introducción
Historia

• 4K RAM
• I/O botones y leds
• diskettes 8

IMSAI 8080 (1975)
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75
Introducción
Historia
Steve Jobs Steve Wosniak
Appel I (1976)
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Arquitectura de
Computadores
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76
Introducción
Historia
ALTAIR 8800 (1975)
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77
Introducción
Historia

• 2MHz 8088
• 256 bytes RAM
• I/O botones y leds
• diskettes 8

ALTAIR 8800 (1975)
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Arquitectura de
Computadores
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78
Introducción
Historia

• Mark 8
• Intel 8088
• 256 bytes RAM
• sin ROM
• Se vendieron 1500
• US 12.000

Mark 8 (1974) IBM 5100 (1975)
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Computadores
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79
Introducción
Historia
Apple II (1978) US 1930
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Computadores
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80
Introducción
Historia
Microsoft (1978)
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Computadores
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81
Introducción
Historia
La cuarta generación (desde 1980)

• Usan LSI (large scale integration).
• Intel 8080 (8 bits) -gt IBM PC (1980) con DOS.
• Intel 80286 (1983), 80386 (1985) y 80486 (1989).
• GUI (graphical User Interface) -gt Macintosh
• Microsoft adopta GUI y desarrolla Windows (sobre
  DOS)
• Microsoft saca Windows 95 como sistema
  operativo, luego Windows 98 (basado en 16 bits),
  Windows NT (32 bits) con ideas de VAX VMS.
• Windows NT 5.0 se transformó en Windows 2000
• Windows 98 se transformó en Windows Me.
• Windows XP

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Computadores
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Introducción
Historia
La cuarta generación (desde 1980)

• UNIX se mantiene más fuerte en computadores
  potentes
• Se basa en chips RISC de alto desempeño.
• Pentium Liunx es una alternativa a Windows
• Unix saca X Windows basado en GUI
• Se introducen sistemas operativos en red (varios
  computadores conectados) y sistemas operativos
  distribuidos (múltiples procesadores).
• continuará

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Arquitectura de
Computadores
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83
Introducción
Historia
IBM PC (1981)
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Arquitectura de
Computadores
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84
Introducción
Historia
Commodore 64 (1982)
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85
Introducción
Historia

• 11 kg
• CPU Z80

Kaypro2 portable (1983)
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86
Introducción
Historia

• 10.6 kg
• CPU Z80
• Monitor 5
• diskette 5.25 91K
• 64K RAM

Osborne portable (1981)
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87
Introducción
Historia

• 64K RAM
• expandible a 128K
• DOS
• CPU 8088
• 4kg
• 6.3 kg con printer
• touchpad mouse

Gavilan Laptop (1983)
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Arquitectura de
Computadores
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88
Introducción
Historia
Disco Duro Seagate 40 MB (1978)
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88
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Computadores
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89
Introducción
Historia
Disco Duro Memorex 10MB (1983)
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Computadores
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90
Introducción
Historia
include main() char s1, s2 par
s1 "Hello" s2 "world\n" cout
ltlt s1 ltlt s2 ltlt endl return(0)
ATT y Laboratorio Bell desarrollan C (1983)
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91
Introducción
Historia
IBM PC/AT (1983)
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92
Introducción
Historia
Sony introduce el CD (1984)
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Arquitectura de
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93
Introducción
Historia
Commodore Amiga (1985)
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94
Introducción
Historia
Macintosh (1984)
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94
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95
Introducción
Historia
X Windows para UNIX (1984)
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96
Introducción
Historia
Sparcstation (1989)
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97
Introducción
Historia
Estoy construyendo un sistema operativo gratuito
(no es más que un hobby, no será una cosa grande
y profesional como GNU) para clónicos AT (con un
386 o 346). Linus Torvalds, Helsinki, Oct. 91
Nace LINUX
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98
Introducción
Historia
Intel Pentium (1993)
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99
Introducción
Historia
Appel Newton (1993)
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Arquitectura de
Computadores
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100
Introducción
Historia
Windows 95 (1995)
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Arquitectura de
Computadores
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101
Introducción
Historia
Power Macintosh (1994)
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101
Arquitectura de
Computadores
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102
Introducción
Historia
D.Mery
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Arquitectura de
Computadores
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103
Introducción
Historia
Continuará...
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103
Arquitectura de
Computadores
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