DISEO E INGENIERIA ASISTIDO X COMPUTADORAUNIDAD 1ING. SAN JUAN MENDEZ MACIAS

Hewlett-Packard

1.- Introduccin1.1.- Conceptos fundamentales sobre CAD/CAE/CAM/CIM. No cabe la menor duda de que se est produciendo un cambio radical en el diseo y fabricacin de todos los productos industriales, desde los automviles a los zapatos y juguetes, pasando por las prendes de confeccin. En los prximos aos los sistemas CAD estarn al alcance de cualquier fbrica, taller o laboratorio, por pequeo que sea. El concepto y organizacin de una fbrica tambin experimentara una mutacin total. Y el empresario que no lo entienda as est condenado su negocio al letargo, languidecimiento e incluso a la extincin. La fbrica del futuro se basara muy probablemente en una integracin completa mediante computador, en la que el diseo de los productos se realizara mediante el dialogo interactivo entre el operador y un computador, sustituyendo los procesos menos creativos y liberando al proyectista, que podr intensificar su esfuerzo en aquello que nunca se automatizara: el libre ejercicio de la imaginacin creadora. A lo largo del proceso, el computador evaluara constantemente la informacin acerca de los costes de fabricacin, calidad fiabilidad, y posibilidad de fabricacin. Tomando como base los datos del diseo, uno de los subsistemas se encargara de generar toda la planificacin optimizada para el proceso de fabricacin (planos, especificaciones tcnicas secuencias en taller rdenes para almacn, etc.) que tendr en cuenta los recursos disponibles, las combinaciones de productos fabricados y la prioridad de los mismos. A otro subsistema sele confiara la fabricacin de componentes o piezas, empleando control adaptativo e intercalando clulas de inspeccin, diagnstico y control de calidad de los productos. Otra de las funciones previstas en la fbrica del futuro ser la manipulacin y ensamblaje automtico de materiales mediante vehculos auto guiados, robots industriales, cintas de transporte, etc. Finalmente se tendr la funcin de informacin y control globales, realizados mediante un sistema de clculo distribuido y a la que se confiara las tares de almacenar, procesar e interpretar todos los datos de fabricacin y dems actividades empresariales. El personal involucrado en el diseo, planificacin de la produccin, ingeniera de fabricacin y otras funciones asociadas, deber reciclarse constantemente; la separacin entre diseo y fabricacin se reducirn a la misma expresin, y la calificacin de los operarios y tcnicos mejorara sustancialmente. El objetivo del CIM -fabricacin integrada por computadora- es la automatizacin del flujo de informacin en la organizacin global de la produccin, desde la entrada de una orden de suministro, a lo largo de todas las etapas del proceso, hasta el embarque y servicio postventa del producto fabricado. Como puede verse, se trata de una nueva concepcin de la fabricacin que abarca conceptos tan novedosos como: control adaptativo de procesos, robtica control numrico, inteligencia artificial, sistemas expertos, sistemas flexibles de fabricacin tecnolgica de base de datos y transmisin de informacin, gestin de datos tcnicos, planificacin de procesos, almacenaje y manipulacin automtica de materiales, programacin y control de mantenimiento, etc.

Los beneficios potenciales de la adopcin de tcnicas CAD/CAM/CIM/CAE se puede simplificar as:1).- Notable aumento en la productividad. 2).- Disminucin del coste de la produccin.3).- Adaptabilidad rpida de la produccin a las fluctuaciones y exigencias del mercado.4).- Mejora considerable de la calidad y fiabilidad de la produccin.5).- Promocin profesional del tcnico y obrero, y utilizacin ms eficaz de la maquinaria.

INTRODUCCION A LOS SISTEMAS PARA CAD/CAM/CIM/CAE/CAL/CAICAD (Computer Aided Desing).- Diseo Asistido por Computadora.CAE (Computer Aided Engineering).- Ingeniera Asistida por Computadora.CAI (Computer Aided Instruction).- Enseanza Asistida por Computadora.CAL (Computer Aided Learning).- Aprendizaje Asistido por Computadora.CAM (Computer Aided Manufacturing).- Fabricacin Asistida por Computadora.CIM (Computer Integrated Manufacturing).- Fabricacin Integrada por Computadora.

El diseo y fabricacin con ayuda de computadora, comnmente llamado CAD/CAM, es una tecnologa que podra descomponerse en numerosas disciplinas pero que, normalmente, abarca el diseo grfico, el manejo de base de datos para el diseo y la fabricacin, control numrico de mquinas herramientas, robticas y visin computarizada. Histricamente los CAD comenzaron como una ingeniera tecnolgica computarizada, mientras los CAM era una tecnologa semiautomtica para el control de mquinas de forma numrica. Pero estas dos disciplinas, que nacieron separadamente se han ido mezclando gradualmente hasta conseguir una tecnologa suma de las dos, pero de tal forma que los sistemas CAD/CAM son considerados, hoy en da como una disciplina nica identificable. Sin embargo esta disciplina va usando, cada da ms, ramas de otras disciplinas, como puede ser: el lenguaje natural (asociado a la inteligencia artificial e incluso ella misma), la simulacin CAS (Computer Aided Simulation) o la geometra computacional. La evolucin del CAD/CAM ha sido debida, en gran parte, a que esta tecnologa es fundamental para obtener ciclos de produccin ms rpidos y productos elaborados de mayor calidad. As, han sido espectaculares sus recientes desarrollos: el diseo 3D, la automatizacin total de la industria, los sistemas de control descentralizados, los anlisis y diseos cartogrfico, o el anlisis de objetos en movimiento que pueden representar algunos de estos logros. Bsicamente, las condiciones que deben reunir los sistemas CAD/CAM podran resumirse en:1).- El sistema debe ayudar al diseador a realizar un trabajo mediante relaciones mutuamente humano.2).- El sistema debe ayudar en todos los procesos, desde el diseo conceptual al control numrico.3).- En la etapa de diseo conceptual, el sistema deber facilitar una presentacin efectiva del objeto diseado.

Disciplinas imprescindibles para CAD/CAM.1).- Sistemas de informacin sobre imgenes (PIS).2).- Anlisis por computadora de imgenes variables en el tiempo (CATVI).3).- Diferenciacin.4).- Tcnicas del gradiente espacio-tiempo.5).- Ajuste.6).- CATVI de objetos en 3D. 7).- Diseo de objetos en 3D.

FABRICACION INTEGRADA POR COMPUTADORA (CIM)

El desarrollo de la tecnologa CIM incluye el diseo y aplicacin de cada uno de los sistemas que pueden verse en la fig. de tal modo que la salida de un sistema es la entrada del otro. Por ejemplo, en el nivel de planificacin general, la atencin a la demanda recibe una entrada del departamento de ventas relativa a descripciones del producto que podran ser comprados por posibles clientes. La descripcin del producto es una salida hacia la ingeniera de diseo. Si el producto presenta elementos previamente diseados un sistema de documentacin asistido por computadora trasladara esta informacin al sistema de planificacin de la produccin. Si la descripcin del producto contiene nuevos tipos de componentes, dicha descripcin servir como entrada a un sistema interactivo de diseo grfico asistido por computadora, que se utilizara como una ayuda para obtener informacin acerca de la estructura que deber tener la fabricacin del producto. La informacin completa de un sistema CIM se traduce pues en la automatizacin del flujo de informacin en la organizacin global de la produccin, desde la entrada de una orden de suministro a lo largo de todas las etapas del proceso, hasta el embarque del producto fabricado. Los beneficios potenciales del empleo de tecnologa CIM se pueden desglosar de la siguiente manera:1).- Mejora de la productividad. Utilizacin ms eficaz tanto del personal como de la maquinaria empleada.2).- Disminucin del coste de la produccin.3).- Aumento de la capacidad para reaccionar rpidamente a las fluctuaciones del mercado.4).- Aumento de la calidad y uniformidad de la produccin.

La mejora en el flujo de informacin que resulta de la integracin total permitir aumentar la productividad del trabajo indirecto al reducir la recogida de informacin redundante, al aumentar la eficacia en la recogida de datos, y al mejorar las funciones de planificacin y seguimiento. El trabajo directo tambin se beneficiara de la integracin, ya que a travs de una mayor planificacin se perder menos tiempo a la espera de que las piezas lleguen a los centros de trabajo.

INGENIERIA ASISTIDA POR COMPUTADORA (CAE)

Las computadoras estn siendo empleadas cada vez con ms frecuencia y eficacia en el diseo y fabricacin de productos. Los principios de diseo se pueden incluir dentro de programas especficos (p.e. dibujo de circuitos), y determinadas tareas como el ensamblaje de soldaduras, etc., se pueden llevar a cabo bajo la supervisin de un computador. Bajo el nombre de Ingeniera asistida por Computadora se agrupan habitualmente tpicos tales CAE, asociado a la concepcin de un producto y alas etapas de investigacin y diseo previas a su fabricacin, sobre todo cuando esta ltima es asistida o controlada mediante computador, se extiende cada vez ms hasta incluir progresivamente a la propia fabricacin. Podemos decir, por tanto que la CAE es un proceso integrado que incluye todas las funciones de ingeniera que van desde el diseo propiamente dicho hasta la fabricacin. Esto supone, en la prctica, el empleo de sistemas grficos interactivos combinados con tcnicas de moldeado geomtrico, anlisis de estructuras, diseo y dibujo de detalle de piezas, simulacin, anlisis por elemento finito y evaluacin de comportamiento de los elementos diseados. El modelo geomtrico de un producto es sin duda el elemento central dentro del concepto de la CAE y consiste en la representacin del mismo en la memoria del computador. Todos los dems elementos del CAE utilizan esta descripcin geomtrica como punto de partida. Por ejemplo, el contorno de la pieza puede emplearse para determinar el paso de la herramienta al mecanizarse esta mediante un sistema de control numrico. Dependiendo del sistema CAD/CAM que se emplee, el modelo geomtrico puede representarse en la memoria en dos o tres dimensiones. Es frecuente, en la representacin en tres dimensiones, el diseo tipo (croquis), que es el ms sencillo pero que representa el inconveniente de ofrecer poca informacin acerca de las superficies de la pieza y no distingue entre su interior y su exterior. Su desventaja estriba pues en las dificultades de interpretacin cuando se trata de estructuras complejas. Las ambigedades que surgen empleando la tcnica anterior, se pueden evitar mediante el sombreado de las superficies del modelo, con lo que se consigue un mayor realismo. En este caso los modelos definen con gran precisin, la geometra de las superficies de la pieza, y por ello son ms tiles para aplicaciones como la del control numrico. Sin embargo, esta tcnica de modelado de superficies presenta el conveniente de que, al no contener materias, impide el clculo de magnitudes como el volumen, peso, momentos de inercia, etc. Cuando la tcnica de sombreado de superficies es completada con informacin acerca de la solidez de la pieza, tenemos lo que se conoce como modelo matemtico slido, y en este caso el modelo puede ser empleado para realizar anlisis complejos. El mtodo de los elementos finitos es considerado actualmente como la tcnica ms generalizada para el anlisis de una estructura o modelo. En esta tcnica se emplea una malla de elementos sencillos para representar la pieza. El computador utiliza dicha representacin para determinar caractersticas impuestas por determinadas condiciones de trabajo, como por ejemplo esfuerzos y deformaciones. Un programa de elementos finitos puede caracterizarse por los diferentes problemas mecnicos que es capaz de resolver y por las diferentes geometras que son susceptibles de anlisis. Desde el punto de vista geomtrico pueden presentarse problemas en una, dos o tres dimensiones, y desde el punto de vista de los problemas mecnicos a resolver podemos citar los siguientes anlisis: anlisis trmico, anlisis esttico, anlisis dinmico. El empleo de las simulaciones en un sistema de CAE permite evaluar el comportamiento de un elemento constituido por diversas piezas. Los datos de dichas piezas y su comportamiento son empleados en conjunto para predecir el funcionamiento del producto final. Por ejemplo, al disear una vlvula se puede desear conocer con qu rapidez puede abrirse y cerrarse o cuanta energa se necesita para tal fin. Las simulaciones se llevan a cabo empleando diseos previos y datos conocidos. Cuando se desean nuevos productos, las simulaciones se efectan a travs de un dialogo interactivo, en el que se solicitan datos acerca de parmetros cuyos valores son ajustados de forma interactiva por el diseador. Los programas necesarios para un sistema de CAE puede provenir de tres fuentes diferentes: el vendedor del sistema los desarrollados en la propia empresa y los subcontratados con terceros. Un aspecto de espacial inters se centra alrededor de la mejora de la productividad de los sistemas de CAE existentes. Por ejemplo, la obtencin de un producto simtrico a otro a partir de este, suele necesitar de cuatro o cinco horas. Con CAE el tiempo se reduce a 15 minutos, pero los usuarios requieren un tiempo de solo 10 segundos. Actualmente los usuarios de sistemas CAE estn esperando el 90% del tiempo total empleado en el diseo de un producto. La tendencia actual de los fabricantes de sistema de CAE es el proveer de trabajo con un computador. Los usuarios de CAE precisan adems que se mejoren notablemente los sistemas de gestin de base de datos y que los nuevos sistemas que aparezcan en el mercado sean compatibles con los existentes. Hay numerosos ejemplos del empleo de CAE, entre los que podemos citar el diseo y prueba de transmisores diferenciales de presin o el diseo, prueba y fabricacin de variadores de velocidad basados en microprocesadores para motores de corriente continua.

APRENDIZAJE ASISTIDO POR COMPUTADORA (CAL)

Un gran nmero de aplicaciones en la educacin se encuentran dentro de la disciplina denominada CAL que comprende:1).- Enseanza asistida por computadora (CAI): normalmente referida a la enseanza programada, inicialmente aplicada a repeticiones y repasos de lecciones y que se analizara con ms detalle posteriormente.2).- Enseanza gestionada por computadora: cuya finalidad es ayudar a seleccionar lecciones y poner trabajos a los estudiantes en funcin de la programacin de la enseanza y del nivel de cada alumno.3).- Aprendizaje experimental: cuya finalidad es la simulacin de problemas en las ciencias y la creacin de seminarios de matemticas.4).- Procesamiento de la informacin: su finalidad es el manejo de grandes bases de datos.5).- Procesamiento de palabras: su fin es mejorar la capacidad de escritura de los alumnos evitando la pesadez de la escritura a mano.6).- Resolucin de problemas: su finalidad es permitir a los estudiantes resolver problemas, desde fsica ala qumica, eliminando los procesos engorrosos facilitando las correcciones y ayudando a conocer mejor un tema, analizando en profundidad. Esta incluido normalmente dentro de los CAI.7).- Enseanza totalmente computarizada: se aplica normalmente en cursos que requieren un alto grado de progreso individual.8).- Conocimiento de computadores: su fin es ensear a los alumnos el funcionamiento interno y aplicaciones de los computadores; el computador en esta aplicacin pasa a ser un objeto de la enseanza en lugar de un medio de la enseanza.9).- Computador ayudando a las repeticiones y a la prctica: sirve para que todos los estudiantes desarrollen las herramientas bsicas necesarias para la prctica intelectuales complejas como la compresin y la resolucin de problemas.

Todas estas aplicaciones y disciplinas de los CAL estn a veces, incluidas dentro de los CAI y por otra parte estos abordan tema de la enseanza alejados de la educacin de los alumnos en la escuela.

INSTRUCCIN ASISTIDA POR COMPUTADORA (CAI)

Cuando hablamos de la CAI no nos estamos refiriendo a la enseanza del funcionamiento de un computador, aunque tambin estara incluido, si tomamos la informtica como una unidad didctica, como puede ser la fsica, la geografa o las matemticas. Se trata por consiguiente, de una tcnica pedaggica que pretende informatizar la enseanza, es decir que el computador sea un medio para el aprendizaje igual que lo es un libro o un proyecto de diapositivas. El CAI comenz en EE.UU en la dcada de los sesenta, extendindose rpidamente por Europa: incluso en Espaa se empez a hablar de ella hace ms de 15 aos, aunque no se ha introducido en la escuela hasta de dcada de los ochenta. Su origen lo encontramos en la enseanza programada, aunque no se pueda identificar. La aparicin de los microcomputadores en 1975 se impone en todos los ambientes sociales: su fcil utilizacin, su bajo precio y su tamao, estn modificando el ritmo de las relaciones sociales. Que la escuela quede al margen, como en tantos otros aspectos, sera un gran error. Si ocurre esto, el aprendizaje del nio en el ambiente escolar pasara ser la abuela prehistrica que no conecta con el alumno acostumbrado a la imagen, a la accin, y en definitiva a la respuesta individual que el microcomputador le proporciona en otros ambientes. Los docentes en nuestro pas estn, en general muy alejados en el tema de la CAI, a la que ven:1).- Como algo misterioso a lo que solo tienen acceso los entendidos. El educador que se quiere introducir en la CAI no tiene por qu saber informtica; lo nico que necesita es saber utilizar el aparato, al igual que utilizar la TV, la radio, etc. Esto no quiere decir que no sea positivo contar con alguien dentro del equipo docente que quiere especializarse y llegue a crear sus propios programas, para no tener que depender de lo que las empresas de software quieran realizar.2).- Como una tcnica de fuerte capacidad educativa, pero que no controlan. Pensando que pueden llevar a sus alumnos y a ellos mismos al confusionismo y/o a la prdida de tiempo.3).- Como algo inaccesible econmicamente. Esto es radicalmente falso, ya que su coste ha disminuido enormemente con respecto a los computadores de los aos sesenta. Hoy cualquier centro docente puede adquirir uno, teniendo en cuenta que los precios siguen descendiendo y que continan apareciendo en el mercado modelos de las mejores caractersticas a precios cada vez ms asequibles.4).- Como algo que acaba con un gran nmero de puestos de trabajo. Tambin es falso, ya que los computadores son un medio y/o un complemento en manos del educador. El microcomputador podr transmitir conocimientos, corregir, preguntar, evaluar, pero no educan.

No se pueden caer en el caso extremo de querer realizar toda la enseanza a travs del computador. Debemos tener presente que es un medio y no el nico y por lo tanto debe convivir con los libros, pizarras, murales, videos, diapositivas, retroproyectores, etc.

Ventajas e inconvenientes de la CAI.

Las desventajas de la CAI son las siguientes:1).- La interaccin: para nosotros es la gran ventaja que incorpora el microcomputador, que es el nico medio audiovisual que permite el dialogo alumno-computador consiguiendo que el alumno no se situ pasivamente ante l.2).- La captacin de la atencin y la potenciacin de la memoria visual.3).- La explicacin, la pregunta, la correccin y la evaluacin, se hacen de modo inmediato con lo que la eficacia pedaggica alcanza un alto nivel.4).- La individualizacin, ya que permite a cada alumno aprender a su propio ritmo, evitando las lagunas del aprendizaje y dando la posibilidad a los ms rpidos de no aburrirse a esperar a los ms lentos y a estos les evita el complejo de no llegar.5).- Ver corregido el trabajo del alumno inmediatamente despus de realizado.6).- Tener la posibilidad de cometer errores; aqu el error no es motivo de castigo, ayuda a considerarlo como situacin pasajera y natural.7).- La paciencia sin lmites del computador para repetir explicaciones y preguntas de cualquier unidad temtica.

Sin embargo tambin podemos sealar los siguientes inconvenientes o peligros.1).- La individualizacin: si antes se seal de la individualizacin de la enseanza como una ventaja de la CAI el reverso de la moneda es el peligro de un empobrecimiento de la comunicacin humana.2).- El dialogo alumno-computador, que tambin hemos mencionado anteriormente como una ventaja, es poco flexible y se limita a la estructura del programa. Sin embargo, en este sentido se estn dando pasos en el campo de la inteligencia artificial.3).- Los programas: es difcil encontrar programas educativos que aprovechen al mximo todas las posibilidades del microcomputador, en cuanto a la interaccin alumno-computador y el trabajo en equipo. No obstante se estn realizando esfuerzos por parte de profesionales dedicados a la aplicacin de la informtica a la educacin, en desarrollar ambos aspectos.

INTRODUCCION A LAS CIENCIAS DE LAS COMPUTADORAS Y A LA PROGRAMACION.

1.2.- Hardware.

Una computadora es un dispositivo electrnico utilizado para procesar informacin y obtener resultados. Los datos y la informacin se pueden introducir en la computadora como entrada (input) y a continuacin se procesan para producir una salida (output). Los componentes fsicos que constituyen la computadora, junto con los dispositivos que realizan las tareas de entrada y salida, se conocen con el trmino de HARDWARE. El conjunto de instrucciones que hacen funcionar a la computadora se denomina programa; y al conjunto de programas escritos para una computadora se llama SOFTWARE.

ORGANIZACIN FISICA DE UNA COMPUTADORA (HARDWARE).

La mayora de las computadoras, grandes o pequeas, esta organizadas como se muestra en la fig. . Ellas constan de cinco componentes principales: dispositivos de entrada, dispositivos de salida, unidad central de procesos (UCP) o procesador, memoria interna y memoria externa:

1).- Dispositivos de Entrada/Salida (E/S): Los dispositivos de Entrada/Salida (E/S) [Input/Output (I/O)] permiten la comunicacin entre la computadora y el usuario. Los dispositivos de entrada, como su nombre lo indica, sirven para introducir datos en la computadora para su proceso. Los datos se leen de los dispositivos de entrada y se almacenan en la memoria central o interna. Los dispositivos de entrada convierten la informacin de entrada en seales elctricas que se almacenan en la memoria central. Dispositivos de entrada tpicos son los teclados; otros son: lectores de tarjetas, lpices pticos, palancas de mando (joystick), lectores de cdigos de barras, etc. Hoy da es muy frecuente que el usuario utilice un dispositivo de entrada llamado ratn que mueve un puntero electrnico sobre la pantalla que facilita la interaccin usuario-maquina. Los dispositivos de salida permiten representar los resultados (salida) del proceso de los datos. El dispositivo de salida tpico es la pantalla (CRT) o monitor. Otros dispositivos de salida son: impresoras, trazadores grficos (plotters), reconocedores de voz, etc.2).- La memoria centra (interna): La memoria central o simplemente memoria (interna o principal) se utiliza para almacenar informacin. En general, la informacin almacenada en memoria puede ser de dos tipos: las instrucciones de un programa y los datos con los que operan las instrucciones. La memoria central de una computadora es una zona de almacenamiento organizada en centenares o millares de unidades de almacenamiento individual o celdas. La unidad elemental de memoria se llama byte (octeto). Un byte tiene la capacidad de almacenar un carcter de denominada bits, que son dgitos binarios (0 o 1). Generalmente se acepta que un byte contiene ocho bits. Por lo consiguiente, si se desea almacenar la frase:

Hola Mortimer todo va bien.

la computadora utilizara exactamente 27bytes consecutivos de memoria. Obsrvese que, adems de las letras, existen cuatro espacios en blanco y un punto (un espacio es un carcter que emplea tambin un byte). De modo similar, el nmero del pasaporte:

P57487891

Ocupar 9bytes. Estos datos se llaman alfanumricos y pueden constar del alfabetos, dgitos o incluso caracteres especiales (smbolos: $, #, *, etc.). Mientras que cada carcter de un dato alfanumrico se almacena un byte, la informacin alfanumrica se almacena de un modo diferente. Los datos numricos ocupan 2, 4 e incluso 8 bytes consecutivos, dependiendo del tipo de dato numrico. Existen dos conceptos importantes asociados a cada byte o posicin de memoria: su direccin y su contenido. Cada celda o byte tiene asociada una nica direccin que indica su posicin relativa en memoria y mediante la cual se puede acceder a la posicin para almacenar o recuperar informacin. La informacin almacenada en una posicin de memoria es su contenido la fig. muestra una memoria de computadora que consta de 1000 posiciones en memoria con direcciones de 0 a 999. El contenido de estas direcciones o posiciones de memoria se llaman palabras, de modo que existen palabras de 8, 12, 32 y 64bits. Por consiguiente, si trabaja con una mquina de 32bits es decir, 32 dgitos, bien cero o unos.

Siempre que una nueva informacin se almacena en una posicin, se destruye cualquier informacin que en ella hubiera y no se puede recuperar. La direccin es permanente y nica el contenido puede cambiar mientras se ejecuta un programa. La memoria central de una computadora puede tener desde unos centenares de millares de bytes hasta millones de bytes. Como el byte es una unidad elemental de almacenamiento, se utilizan mltiplos para definir el tamao de la memoria central: kilo-byte (KB o Kb) igual 1024bytes -prcticamente se toman 1000- y Mega-byte (MB o Mb) igual a 1024x1024bytes -prcticamente se considera un 1000000. En la actualidad las computadoras personales tipo PC tienen memorias centrales de 512 o 640Kb, aunque ya es muy frecuente ver PCs con memorias de 1.2Mb etc.3).- La unidad central de proceso (UCP): La unidad central de proceso dirige y controla el proceso de informacin realizada por la computadora. La UCP procesa o manipula la informacin almacenada en memoria; puede recuperar informacin desde memoria (esta informacin son datos o instrucciones: programas). Tambin puede almacenar los resultados de estos procesos en memoria para su uso posterior. La UCP consta de dos componentes: unidad de control (UC) y unidad aritmtico-lgica (UAL). La unidad de control coordina las actividades de la computadora y determina que operaciones se deben realizar y en qu orden; asimismo controla y sincroniza todo proceso de la computadora. La unidad aritmtica-lgica realiza operaciones aritmticas y lgicas, tales como suma, resta, multiplicacin, divisin y comparaciones. Los datos en la memoria central se pueden leer o escribir por la UCP.4).- Memoria auxiliar (externa): cuando un programa se ejecuta, se debe situar primero en memoria central de igual modo que los datos, sin embargo, la informacin almacenada en la memoria se pierde cuando se apaga la computadora, y por otra parte la memoria central es limitada en capacidad. Por esta razn, para poder disponer de almacenamiento permanente, tanto para programas como para datos, se necesitan dispositivos de almacenamiento secundario, auxiliar o masivo. Los dispositivos de almacenamiento o memorias auxiliares (externas o secundarias) ms comnmente utilizados son: cintas magnticas y discos magnticos. Las cintas son utilizadas principalmente por sistemas de computadoras grandes similares a las utilizadas en los equipos de audio. Los discos y disquetes magnticos se utilizan por todas las computadoras, especialmente las medias y pequeas. Los discos pueden ser rgidos o duros de gran capacidad de almacenamiento (10 a centenares de Mb), disquetes o discos flexibles (360Kb a 1.2Mb) o microdiscos de naturaleza dura y ms manejables y prcticos que los discos flexibles (720Kb y 1.44Mb). El tamao fsico de los disquetes y por el que son conocidos son de 54, 32 y 3 siendo las dimensiones estndar 54 y 32 pulgadas, de capacidades 360Kb o 1.2Mb y 720Kb o 1.44Mb, respectivamente. La informacin almacenada en la memoria central voltil (desaparece cuando se apaga la computadora) y la informacin almacenada en la memoria auxiliar es permanente. La informacin se organiza en unidades independientes llamadas archivos o ficheros. Los resultados de los programas se pueden guardar como archivos de datos y los programas que se escriben se guardan como archivos de programas, ambos en la memoria auxiliar.

1.3.- Software

Las operaciones que debe realizar el hardware son especificadas por una lista de instrucciones, llamadas programas o software. El software se divide en dos grandes grupos: software del sistema y software de aplicaciones. El software del sistema es el conjunto de programas indispensable para que la maquina funcione; se denomina tambin programas del sistema. Estos programas son bsicamente, el sistema operativo, los editores de texto, los compiladores/intrpretes y los programas de utilidad. Uno de los programas ms importantes es el sistema operativo, que sirve, esencialmente, para facilitar la escritura y uso de sus propios programas. El sistema operativo dirige las operaciones globales de la computadora, instruye a la computadora para ejecutar otros programas y controla el almacenamiento y recuperacin de archivos. Gracias al sistema operativo es posible que el programador pueda introducir y grabar nuevos programas, as como para instru a la computadora para que los ejecute. Los lenguajes de programacin sirven para escribir programas que permitan la comunicacin usuario/maquina. Unos programas especiales llamados traductores (compiladores o intrpretes) convierten las instrucciones escritas en lenguajes de programacin en instrucciones escritas en lenguajes maquina (0 y 1bits) que esta pueda entender. Los lenguajes de utilidad facilitan el uso de la computadora. Un buen ejemplo un editor de textos que permiten la escritura y edicin de documentos (Word procesor). Los programas que realizan tareas concretas, nomina contabilidad, anlisis estadstico, etc. Es decir los programas que podrn escribirse en turbo pascal se denominan programas de aplicacin.

El desarrollo tecnolgico de las ltimas dcadas ha permitido el perfeccionamiento de uno de los inventos ms innovadores en la historia de la humanidad, la computadora. Este instrumento electrnico ha modificado la forma de trabajar y vivir del ser humano hoy en da es considerada una herramienta de trabajo e indispensable, tanto en labores del hogar como educativos y mdicos, en la industria y en los centros de desarrollo e investigacin ms avanzados del mundo.

Antecedentes Durante varias dcadas las computadoras solo podan ser usadas en grandes compaas, primero por su costo elevado y segundo por la necesidad de contar con enormes reas especialmente acondicionadas para reunir especificaciones tcnicas y climticas que los equipos requeran solo para operar. No fue, sino hasta la dcada de los 70s, cuando apareci la primer PC (Personal Computer, Computadora Personal) o Computadora de Escritorio, este dispositivo tena como caracterstica principal su reducido tamao y la capacidad de almacenar informacin. Adems, su bajo costo y funcionalidad de trabajar varios programas en la misma computadora, permitieron que la pc introdujera poco a poco en todas las reas de desarrollo del ser humano.

Elementos bsicos en una PC La combinacin de dos elementos son los que dan origen al sorprendente mundo de la computacin. Los elementos son: Software. Tecnicismo utilizado para hacer referencia a la parte lgica de la computadora, se refiere principalmente a los programas que existen en la computadora. Hardware. Tecnicismo utilizado para indicar todos los elementos fsicos que integran una computadora.

Hardware Se denomina hardware o soporte fsico al conjunto de elementos materiales que componen un ordenador. En dicho conjunto se incluyen los dispositivos electrnicos y electromecnicos, circuitos, cables, tarjetas, armarios o cajas, perifricos de todo tipo y otros elementos fsicos. El hardware se refiere a todos los componentes fsicos (que se pueden tocar) de la computadora: discos, unidades de disco, monitor, teclado, mouse, impresora, placas, chips y dems perifricos. En cambio, el software es intocable, existe como ideas, conceptos, smbolos, pero no tiene sustancia. Una buena metfora sera un libro: las pginas y la tinta son el hardware, mientras que las palabras, oraciones, prrafos y el significado del texto son el software. Una computadora sin software sera tan intil como un libro con pginas en blanco.

A los componentes fsicos de una PC, se denomina Dispositivos.

El monitor, gabinete, teclado y las unidades de disco son dispositivos necesarios para trabajar en la PC.

Los dispositivos se clasifican en:

Dispositivos de entrada. Son aquellos que permiten introducir informacin a la computadora para ser procesada.

Teclado Ratn Lpiz ptico Lector ptico Lector de bandas magnticas Lector de tarjetas chip o inteligentes (Smart card) Lector de marcas Lector de caracteres manuscritos Lector de cdigos de barras Reconocedores de voz Joystick Scanner o rastreadores

Dispositivos de salida. Son aquellos que nos muestran la informacin que ha sido procesada por la computadora.

Impresora Sintetizado de voz Visualizador Trazador de grficos o plotter Monitor Microfilm

Disp. De entrada/salida. Son aquellos que nos permiten introducir y que tambin nos muestran la informacin.

Terminal interactivo Terminal teletipo Pantalla sensible al tacto Lectora MODEM

SoftwareDefinicin: instrucciones que cuando se ejecutan proporcionan la funcin y el comportamiento deseado; El software es un elemento que es lgico en lugar de fsico, por lo tanto tiene caractersticas considerables distintas a las del hardware. Ninguna computadora, por ms circuitos, procesadores o elementos electromecnicos que contengan podr realizar cualquier proceso, calculo o computo, si no cuenta con los programas necesarios para hacerlo. Los programas o software son los elementos intangibles o lgicos que posibilitan que la computadora realice todos los procesos que le han ubicado como la herramienta por excelencia del siglo XX para los negocios, las comunicaciones, y en general, para casi cualquier actividad del ser humano. Los grandes avances de la microelectrnica han permitido crear microprocesadores y nuevos elementos para las computadoras, capaces de realizar millones de operaciones de clculo por segundo; por lo tanto, la programacin ha tenido queda par de esos desarrollos para que los equipos de cmputo realicen adecuadamente las tareas han sido programadas. Aunque Augusta Ada Lovelace ya haba desarrollado el concepto de programacin, es a John von Neumann a quien se debe el concepto de programa almacenado, que utilizan todas las computadoras actuales. Los programas se almacenan en medios fsicos como circuitos o chips ROM (read only memory), o en medios magnticos, para que al ejecutarlos la memoria de la computadora, realice las operaciones para las que fueron diseados.

Los programas constituidos por un conjunto de instrucciones diseadas para realizar las tareas especficas y resolver problemas; es decir utilizan algoritmos. Un algoritmo es un conjunto de procedimientos que se aplican paso a paso para resolver un problema, algo as como una receta para lograr un objetivo siguiendo instrucciones precisas. Existen una gran cantidad de programas de todos tipos, pero segn su contenido, se pueden clasificar como programas de sistemas y programas de aplicaciones especifica. Los sistemas se utilizan para controlar las operaciones de la propia computadora, mientras que los de aplicacin son los que se llevan a cabo las soluciones a los requerimientos del usuario; es decir trabajan para el mundo real. Los dos grupos pueden subdividirse a su vez en una gran cantidad de subgrupos, pero lo ms importante son:

Programas de sistema Programas de carga o inicio Sistemas operativos Controladores de dispositivos

Programas de aplicacin Procesadores de texto Manejadores de libros de calculo Manejadores de base de datos Programas de presentaciones Programas de grficos y diseosCaractersticas del software:1).- El software se desarrolla: El avance de los programas computacionales se basa en la ingeniera y es relativamente ms barato que el hardware ya que los errores pueden corregirse fcilmente.2).- El software no se estropea: No es susceptible a los males del entorno que hacen que el hardware se estropee.3).- La mayora del software se construye a medida, en vez de ensamblar componentes existentes: A diferencia del hardware, en el software no se pueden ensamblar las diferentes partes que lo componen el software se adquiere como una unidad total.

Componentes del software: Los componentes del software se crean mediante una serie de traducciones que hacen corresponder los requisitos del cliente con un cdigo ejecutable en la mquina. La reusabilidad es una caracterstica importante para un componente de software de alta calidad. Es decir el componente debe disearse e implantarse para que pueda volver a usarse en muchos programas diferentes. Los componentes del software se construyen mediante un lenguaje de programacin que tiene un vocabulario limitado, una gramtica definida explcitamente y reglas bien formadas de sintaxis y semntica.

Lenguaje de programacin: Se refiere a cualquier lenguaje artificial que puede utilizarse para definir una secuencia de instrucciones para su procesamiento por un ordenador o computadora. Es complicado definir qu es y que no es un lenguaje de programacin. Se asume generalmente que la traduccin de las instrucciones a un cdigo que comprende la computadora debe ser completamente sistemtica. Normalmente es la computadora la que realiza la traduccin.1. Lenguaje de bajo nivelVistos a muy bajo nivel, los microprocesadores procesan exclusivamente seales electrnicas binarias. Dar una instruccin a un microprocesador supone en realidad enviar series de unos y ceros espaciadas en el tiempo de una forma determinada. Esta secuencia de seales se denomina cdigo mquina. El cdigo representa normalmente datos y nmeros e instrucciones para manipularlos. Un modo ms fcil de comprender el cdigo maquina es dando a cada instruccin un mnemnico, como por ejemplo STORE, ADD o JUMP. Esta abstraccin da como resultado el ensamblador, un lenguaje de muy bajo nivel que es especifico de cada microprocesador.

Los lenguajes de bajo nivel permiten crear programas muy rpidos, pero que son a menudo difciles de aprender. Ms importante es el hecho de que los programas escritos en un bajo nivel son prcticamente especficos para cada procesador. Si se quiere ejecutar el programa en otra mquina con otra tecnologa ser necesario reescribir el programa desde el principio.

2. Lenguajes de alto nivelPor lo general se piensa que los ordenadores son mquinas que realizan tareas de clculos o procesamiento de textos. La descripcin anterior es solo una forma muy esquemtica de ver una computadora. Hay un alto nivel de abstraccin entre lo que se pide a la computadora y lo que realmente comprende. Existe tambin una relacin compleja entre los lenguajes de alto nivel y el cdigo mquina.

Los lenguajes de alto nivel son normalmente fciles de aprender porque estn formados por elementos de lenguajes naturales, como el ingls. En BASIC, el lenguaje de alto nivel ms conocido, los comandos como IF CONTADOR = 10 THEN STOP pueden utilizarse para pedir a la computadora que pare si CONTADOR es igual a 10.

Aplicaciones del softwareEl software puede aplicarse en cualquier situacin en la que se haya definido previamente un conjunto especifico de pasos proced mentales. Para determinar la naturaleza de una aplicacin de software, hay dos factores importantes que se deben considerar: el contend y el determinismo de la informacin. El contenido se refiere al significado y a la forma de la informacin de entrada y salida, por ejemplo una base de datos. El determinismo de la informacin se refiere a la predecibilidad del orden y del tiempo de llegada de los datos

Conforme aumenta la complejidad del software, es ms difcil establecer separaciones. Las siguientes reas del software indican la amplitud de las posibilidades de aplicacin. Software de sistemas: es un conjunto de programas que han sido escritos para servir a otros, por ejemplo compiladores, editores y utilidades de gestin de archivos. Software tiempo real: este software mide/analiza/controla sucesos del mundo real conforme ocurren. Software de gestin: el procesamiento de informacin comercial constituye la mayor de las reas de aplicacin del software, por ejemplo nminas, cuentas de haberes, inventarios, etc. Software de ingeniera y cientfico: est caracterizado por los algoritmos de manejo de nmeros. Las aplicaciones van desde la astronoma hasta la vulcanologa, desde el anlisis de la presin de los automotores a la dinmica orbital de los lanzadores espaciales y desde la biologa molecular a la fabricacin automtica. Software empotrado: Los productos inteligentes se han convertido en algo comn en casi todos los mercados de consumo e industriales. El software empotrado reside en memoria de solo lectura y se utiliza para controla productos y sistemas de los mercados industriales y de consumo, por ejemplo el control de las teclas de un microondas. Software de computadoras personales: el procesamiento de textos, las hojas de clculo, los grficos por computadora, entretenimiento, gestin de base de datos, aplicaciones financieras y personales, y redes de acceso a bases de datos externas son solo 9 algunas de las cientos de aplicaciones. Software de inteligencia artificial: es el que hace uso de algoritmos no numricos para resolver problemas complejos y tiene sus principales aplicaciones en los juegos y reconocimiento de imagen y de voz.

Naves espaciales ms inteligentes con software ms avanzado. Los robots exploradores del espacio de la NASA se estn volviendo ms inteligentes, gracias en gran parte al software provisto por los humanos que hace funcionar a sus mentes mecnicas. En Marte, por ejemplo, los robots gemelos Spirit y Opportunity recibieron un incremento en sus habilidades autnomas para desplazarse, durante la reciente puesta al da de software realizada por los controladores de la misin. Pero un equipo de la NASA con unos investigadores de Arizona estn llevando al autocontrol de las naves espaciales mucho ms lejos, dndoles a su robot el poder de llevar a cabo sus propias investigaciones cientficas utilizando software que automticamente explora blancos interesantes. El satlite, EO-1 Observador Terrestre -1 EO-1 por sus siglas en ingls, utilizo un software desarrollado por la NASA para realizar sus propios estudios de un volcn en la Antrtida y es capaz de seguir la pista de eventos inundaciones alrededor de todo el mundo, antes que los controladores en tierra le den cualquier orden. Como el volcn Monte Erebo- se sabe que est activo, fue uno de los objetivos de prueba primerio para probar este software inteligente indicaron los cientficos. Este software no solo detecta actividad, sino que comienza a realizar sus propias mediciones antes de que los investigadores revisen los datos, explico Ashley Davies, cientfico lder del experimento en el JPL de la NASA en Pasadena, California. Hace lo que hara un humano en tierra El estudio forma parte del Autonomus Sciencecraft Experiment (ASE) de la NASA, un programa para intensificar la habilidad de una nave espacial a llevar a cabo investigaciones cientficas sin direccin especifica de los controladores humanos. Adicional al software de la JPL dirigido hacia lo del volcn, el proyecto tambin incluye software desarrollado para el seguimiento de inundaciones y de masas de hielo que ha sido desarrollado por los investigadores universitarios de la Universidad de Arizona y de la Universidad del Estado de Arizona, le dijo Davies a Space.comING. SAN JUAN MENDEZ MACIASPgina 9