PAC- Performance-centered Adaptive Curriculum for Employment Needs Programa ERASMUS: Acción Multilateral - 517742-LLP-1-2011-1-BG-ERASMUS-ECUE

MASTER DEGREE: Industrial Systems Engineering

ASIGNATURA ISE3:

Electrónica para Sistemas Industriales (EIS) MÓDULO 4: Circuitos VLSI básicos en la arquitectura de ordenadores TAREA 4-3: Plataformas PC

Nombre Apellido1 Apellido2 Electrrónica para Sistemas Industriales

Contenido

TAREA 4-3: Plataformas PC ...... 3 1. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS ...... 3 2.PLATAFORMAS PC ...... 6 2.1 COMPUTADOR DE SOBRMESA ...... 6 2.2 LAPTOP ...... 12 2.3 SERVIDORES...... 16 2.4 ESTACIONES DE TRABAJO(WORKSTATION)...... 19 2.5 SUPERCOMPUTADORES...... 21 3. CONCLUSIONES ...... 25 4. BIBLIOGRAFÍA Y/O REFERENCIAS ...... 26 5. ENLACES DE INTERÉS ...... 26

Índice de figuras

Figura 1: Colossus, primera computador totalmaente electrónica...... Fehler! Textmarke nicht definiert. Figura 2: Imagén de UNIVAC II ...... 5 Figura 3: CDC 6600 y CDC 7600...... 5 Figura 4: Placa base con sus componentes ...... 7 Figura 5: Disco duro ...... 8 Figura 6: Torre con los elementos interconectados ...... 9 Figura 7: Diferentes dispositivos de entrada/salida...... 10 Figura 8: Imagen de un Laptop Estandar...... 13 Figura 9: Cluster de servidores...... 17 Figura 10: El Cray 1 fue el primer supercomputador "moderno"...... 23 Figura 11: Supercomputadora Intel iPSC/860...... 24

Índice de tablas

Tabla 1: Clasificación básica de las generaciones de computadoras ...... 3

Tabla 2: Comparación entre laptops y ordenadores de sobremesa ...... 15

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TAREA 1-1: FUNCIONES Y CARACTERÍSTICAS DE IS. CONCEPTOS DE ORDENADORES (Formato Título 1)

1. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS.

Podemos comenzar con una historia común para todos, ya que todas las plataformas no son mas que variaciones y evoluciones sobre la idea originaria de obtener una máquina que pudiese realizar operaciones lógicas a traves de las instrucciones adecuadas.

En los sólo 50 años de vida de los computadores, los avances en suarquitectura y en la tecnología usada para implementarlos han permitidoconseguir una evolución en su rendimiento sin precedentes en ningún otrocampo de la ingeniería.

Dentro de este progreso la tecnología ha mantenido un ritmo de crecimiento constante, mientras que la contribución de la arquitecturaha sido más variable. En los primeros años de los computadores (desde el 45 hasta el 70) la mejora provenía tanto de los avances tecnológicos como de innovaciones en el diseño. En una segunda etapa (aproximadamente de los 70 a mediados de los80) el desarrollo de los computadores se debió principalmente al progreso en la tecnología de semiconductores, que obtuvo mejoras impresionantes endensidad, velocidad y disipación de potencia. Gracias a estos avances elnúmero de transistores y la frecuencia de reloj se incrementaron en un orden de magnitud en la década de los 70 y en otro en la de los 80. Posteriormente tanto la tecnología como la arquitectura tuvieron una influencia fundamental en dicha evolución, cuyo ritmo se ha acelerado actualmente. En la década de los 90 el número de transistores y la frecuenciade reloj se han multiplicado por 20.

Hay quien indica que este avance de la velocidad se reducira a medida que nos acerquemos a los límites físicos de la tecnología, a partir de este momento se hara fudamental el diseño de arquitectura de Ordenadores.

Vamos a realizar una clasificación sobre las computadoras en generaciones, dependiendo de sus avances y características básicas.

Tabla 1: Clasificación básica de las generaciones de computadoras

Generación Fechas Caráteristica Otros avances Arquitectura Tecnología Básica tecnológicos Primera 1946- Válvula de vacio Memoria de Modelo von 1957 ferrita Neumann

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Cintas magnéticas Disco magnético Segunda 1958- Transistor Incremento Memoria virtual 1963 capacidad de Interrupciones memorias Segmentación

Tercera 1964- Circuito Integrado Disco Microprogramación 1971 SSI-MSI Winchester memoria cache Cuarta 1971- LSI Memorias de 1980 Microprocesadores semiconductores Quinta 1981- VLSI Incremento de Computadores capacidad de RISC memoria y Superescalares discos Supersegmentados

Veamos algunos ejemplos de computadoras antes de adentrarnos en sus usos de hoy en día, y viendo como originariamente estos dispositivos eran usados por grandes corporaciones o gobiernos siendo su uso inexistente para los hogares o incluso empresas.

El primer ejemplo de computor con un programa almacenado lo encontramos en Inglaterra en la segunda guerra mundial (1943) diseñado para descifrar mensajes nazis. Su tecnología se basaba en válvulas de vacio. Y fue llamado Colossus.

Figura 1: Colossus, primera computadora totalmente electrónica

Aunque es en 1946 cuando se considera el origen de la historia de computadores con la llegada del ENIAC( Electronic Numerical Integrator and Calculator), pesaba unas 30 toneladas y consumía 150 KW. Constituido por

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100.00 válvulas de vacio realizaba operaciones 100 veces más rápido que una persona. La programación se efectuaba con cables y con conmutadores. Ya entrando en la decada de los 50 encontramos los primeros ordenadores comerciales llamados UNIVAC I y II o también la serie 700 de IBM

Figura2: Imagén de UNIVAC II

Con la llegada del transistor Aparece el IBM 7030 o stretch el primer computador que usaba segmentación. Otros aparecierón también estos fuerón por ejemplo: CDC 6600 y CDC 7600 diseñados por Seymour Cray, estos poseian cierto grado de capacidad gráfica lo que llevo al desarrollo de las primeros lenguajes de programación de alto nivel, como FORTRAN, COBOL y LISP. Apareciendo el procesamiento por lotes, que será el comienzo de los sistemas operativos.

Figura 3: CDC 6600 y CDC 7600

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El siguiente avance tecnológico es la invención de los circuitos integrados. Esta tecnológia permitió la reducción del tamaño de los computadores así como aumentar su velocidad. Cada año se podian incrementar el número de transitores en una placa sin que aumentase el precio (dio lugar a la ley de Moore). Dos ejemplos de esta época fueron B2500 y B3500 de Borroughs.

Con la siguiente evolución 1971, los microprocesadores, que se producjo al implentar la tecnología LSI. Se consiguio añadir 100.000 transistores en un chip. Lo que abarataría los usos de una compuadora tanto que permitio su entrada en los hogares de la mano del Macintosh(Apple). Vamos a ver ahora como se han producido ramificaciones en el mundo de las computadores en estos últimos 40 años, llevadas por las necesidades de comunicación y avance del internet por el mundo. En concreto vamos a estudiar la siguientes plataformas:

 Ordenador de Sobremesa.  Portátiles  Estaciones de trabajo  Servidores  Mainframes  Supercomputadores

2. Plataformas PC

2.1 ORDENADOR DE SOBREMESA

Como su nombre indica es un equipo diseñado para ser utilizado en una ubicación fija y heredero dierecto de todos los aances producidos desdel el comienzo de l historia de las computadoras.

Dentro de el campo de los ordenadores de Sobremesa los podriamos dividir en los orientados al hogar y los orientados al puesto de trabajo. Los primeros tienen una función más dedicada al mundo multimedia y entretenimiento las cuale suelen carecer de gestión por parte del usuario ya que estas tareas carecen de tareas.

Por el contrario en los ordenadores dedicados al ambito profesional, estos deben realizar tares importantes como la redacción de memorandos, presentaciónes, informes, comunicación con otras empresas, contabilidad... Debemos observar que mientras el manteniemiento en el caso de un particular se limita a una o dos computadores. Para una empresa puede convertirse en un parque de cientos o miles de computadores.

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-COMPONENTES-

Torre o caja

Esta contiene los elementos más importantes para su funcionamiento, los elementos gozan de bastante espacio y siempre hay espacio para modificaciones, ampliar propiedades o sustiruir piezas obsoletas. El diseño de la torre es importante ya que de una buena ventilación de esta depende el funcionamiento adecuado de el microprocesador. Denttro de la Torre encontramos:

PLACA BASE

Esta es una parte fundamental del ordenador en ella encontramos los siguiente elementos:

 Uno o varios conectores de alimentación: por estos conectores, una alimentación eléctrica proporciona a la placa base los diferentes voltajes e intensidades necesarios para su funcionamiento.  El zócalo de CPU es un receptáculo que recibe el microprocesador y lo conecta con el resto de componentes a través de la placa base.  Las ranuras de memoria RAM, en número de 2 a 6 en las placas base comunes.  El chipset: una serie de circuitos electrónicos, que gestionan las transferencias de datos entre los diferentes componentes de la computadora (procesador, memoria,tarjeta gráfica, unidad de almacenamiento secundario, etc.)

Figura 4: Placa base con sus componentes

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DISCO DURO

En informática, un disco duro o disco rígido (en inglés Hard Disk Drive, HDD) es un dispositivo de almacenamiento de datos no volátil que emplea un sistema de grabación magnética para almacenardatos digitales. Se compone de uno o más platos o discos rígidos, unidos por un mismo eje que gira a gran velocidad dentro de una caja metálica sellada. Sobre cada plato, y en cada una de sus caras, se sitúa un cabezal de lectura/escritura que flota sobre una delgada lámina de aire generada por la rotación de los discos.

Figura 5: Disco duro

EL MICROPROCESADOR

Situado en el Zocalo de la placa base y el cual nos determinara el rendimiento máximo de nuestro computadore.

UNIDADES LECTORAS ÓPTICAS

Estos elementos (ya sean CD, DVD o BLU-RAY) Permitten una transferencia de datos másivos entre computadoras así como como poder tranportar los datos fácilmente, si bien su uso se esta viendo mermado ultimamente por las grandes transferencias de datos en internet y la aparición de memórias flash masivas, así como discos duros portátiles ultrapequeños. Se siguen montando en las torres ya que existen mucha información actualmente sobre estos medios ópticos.

TARJETA GRÁFICA

Este elmento ha pasado de ser opcional a convertirse en un elemento indispensable en la arquitectura de una torre de computadora. Esta tarjeta traduce los datos de la CPU para que sean comprensibles por un monitor u otra unidad de salida gráfica. Ejemplos muy comunes de estas tarjetas son los módelos NVIDIA y ATI, con sus chips gráficos Geforce y Radeon Respectivamente.

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De forma estandar encontramos la unidad de ventilación fuente de alimentación, dichos elementos aunque no intervienen en la lógica de los procesos si proveen de refrigeración y energía a la computadora. Factores indispensables para el buen fucionamiento.

Por último en la Torre se puede añadir otros tipos de tarjetas, como Tarjeta-TV, otros tipos de unidades lectoras de información (tarjetas FLASH, SD). Esto da idea de lo configurable y de la libertad que ofrece el ordenador de sobremesa. Pudiendo tener un Ordenador de Sobremesa para toda la vida.

Figura 6:Torre con los elementos interconectados

Una de las características más importantes que diferencian a los odernadores de sobremesa de otro tipos de computadoras. Es que el dispositvo para representar la informción(monitor, video proyector...) se encuentra situado como un elemento periferico esto quiere decir que en un ordenador de sobremesa cuando hablamos de la computadora solo nos referimos a la torre. Por lo general las salidas gráficas se realizan sobre monitores, de los cuales encontramos en el mercado multitud de módelos y tenologías. Siendo los más novedosos los de tecnología táctil(óptimos para el sistema operativo Windows8).

Otros dispositvos de entrada/salida indispensables para el funcionamiento de computador son el teclado y el ratón. Los cuales permiten

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introducir información en nuestro computador y utilizar los diferentes softwares.

En General podemos encontrar más dispositvos de entrada/salida(periféricos) que aunno siendo imprescindibles si se han convertido en muy utiles según depende del uso.

Vemos algunos ejemplos en la imagen inferior:

Figura 7: Diferentes dispositivos de entrada/salida

-MANTENIMIENTO DE UN ORDENADOR DE SOBREMESA-

HARDWARE

La computadora de escritorio, como cualquier máquina, está sujeta a defectos y averías. La incidencia de una avería en un usuario doméstico suele reducirse a una mera molestia. En el ámbito empresarial el de una avería supone como poco, la pérdida de tiempo de trabajo de un empleado. Pero existen casos donde hay pérdida monetaria y de imagen. Generalmente, en puestos de trabajo de atención al público; por ejemplo, en las ventanillas

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de una oficina bancaria, o en el puesto de trabajo de un broker o Agente de bolsa.

Además debido a la flexibilidad de componentes que ofrece este tipo de computadoras, las reparaciones pueden realizarse en el mismo lugar, sin tener que desplazar el dispositivo(en la mayoria de los casos). Además permite una actualización de dispositivos de forma que el ordenador nunca quede desfasado siendo esta de forma paulatina pero constante.

SOFTWARE Todas las computadoras necesitan software para funcionar. La instalación de software en miles de equipos repartidos por una oficina o diversas sedes no es nada trivial. Además, esta actividad es prácticamente obligatoria en la empresa. Las actualizaciones de software y los parches de seguridad son necesarios para evitar las mismas consecuencias que tendría una avería del hardware. Los problemas típicos de una empresa respecto al software de escritorio son:

 La presencia de software "pirata" o no autorizado. Esto puede derivar en serios perjuicios económicos, además del malfuncionamiento del software corporativo.  Incompatibilidades de las aplicaciones corporativas con el hardware o el sistema operativo. Cada computadora puede contar con una versión distinta de sistema operativo, controladores, etc.  de las licencias de software comercial: esto involucra tanto software autorizado, e incluso pagado, pero no utilizado, como software que no se usa porque faltan licencias. La renovación y expiración de licencias también es un problema a considerar.  La configuración del software y del sistema operativo para cada usuario.  La distribución e instalación de software: tanto corporativo como comercial. Un error típico de las empresas es desarrollar (o comprar) software sin saber qué características tienen las computadoras personales donde debe ser usado; por ejemplo, es frecuente desarrollar software para Windows 8 y una versión concreta de Mozilla Firefox; cuando llega el momento de la respectiva instalación resulta que parte del parque de computadoras aún tiene instalado Windows XP o una versión antigua del navegador. Por último vamos a ver los diferentes métodos para realizar un mantenimeinto efectivo de las computadoras. Para realizar esta función existen tres tipos de enfoques:

 La no-gestión. consiste en no hacer nada y confiar en que el propio usuario solucionará sus problemas. Aunque puede parecer absurdo, es

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un enfoque válido cuando los costes de gestionar una computadora son mayores que los costes de no hacer nada. Es un caso frecuente en empresas muy pequeñas (decenas de empleados).

 La gestión reactiva. consiste en mantener un equipo de personas que atienden las incidencias a medida que se van produciendo (a modo de "bombero"). Este enfoque es válido para parques pequeños de computadoras de escritorio. Habitual en empresas de tamaño medio. Sin embargo, es inviable en parques grandes; por ejemplo, es impensable que un grupo de dos o tres personas tengan que recorrer doscientos puestos de trabajo, uno por uno, instalando software. El mayor problema de este enfoque es que el usuario sigue siendo responsable de coordinar todas las actuaciones necesarias (cosa nada trivial); por ejemplo, resolver un problema puede implicar a diversos departamentos de la empresa e incluso a terceros (garantía del fabricante, servicio técnico, etc.)

 La gestión proactiva consistente en un conjunto de medidas técnicas y organizativas que se describen a continuación.

Generalmente, las organizaciones suelen estar a caballo entre dos de estos enfoques, ya que se trata de una cuestión de madurez organizativa.

2.2 LAPTOP

Estos dispositivos llamados también ordedanores portátiles, son unidades independiente de computación las cuales comprenden un peso de entre uno y tres kilos. La mayor característica que los definen es que poseen todos los componentes de un ordenador de sobremesa pero en formato comprimido y formado un todo. Además incluso también pueden operar sin estar conectados a la red eléctrica, esto los convierten en un autentico avance ya que supone el paso de un sistema fijo anclado a casa a la externalización de todos los servicios que una computadora puede ofrecer. Con lo cuál la tecnología se democratiza aun más.

El nombre originario viene del ingles y su significado es aparato que puede apoyarse en el regazo de una persona (Lap es regazo y top es encima). Estaba claro la función que este aparato estaba destinado a aquirir.

La historia de este dispositivo, no dista mucho de la actualidad( aunque si forma parte de este mundo de plataformas de computanción desde hace tiempo), la primera que salio al mercado fuen en el año 1981 y

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correspondio a Epson su introducción con el nombre de HX-20 se presento al mercado y no tardo en hacerse un hueco en el mundo empresarial, daba igual el campo que fuera; finanzas, construcción, hostelería... pronto se convirtio en una herramienta indispensable.

Más tarde(en el mismo año) apareció el Osborne1 un portatil que tendría el formato que conocemos hoy en día. Cabe decir que los portatiles de esta época eran muy limitados a capacidades técnicas, incluso para la época en la que se introdujerón.

Realmente no fue con la aparición del windows 95, cuando estos dispositivos tuvierón su boom comercial, de hecho la venta de estos dispositivos despues de casí 14 años de desarrollo, se vio que empezaba a realizarse de forma masiva. Se habia conseguido el punto concreto de precio y demanda, para que los portátiles inundasen el mundo. De hecho las ventas y los precios han ido aumentando y disminuyendo respectivamente, hasta el punto que en el año 2008 la venta de portátiles superó a la de computadores de escritorio.

Figura 8: Imagen de un Laptop Estandar

-PARTES DE UN PÓRTATIL-

La mayoría de los componentes que forman parte de un ordenador pórtatil son identicos a los de un ordenador de escritorio. En realidad se trata de un ordenador por lo tanto los elementos de computación han de ser identicos, así como las arquitecturas utilizadas. Aunque muchos de los componentes de un ordenador portátil son similares a los componentes de los ordenadores de escritorio, existen claro esta diferencias para que puedan integrarse en un todo.

Generalmente son de menor tamaño y diseñados expresamente para módelos en particular. Esto en si es ya una desventaja frente a los ordenadores de sobremesa, ya que aunque con un pórtatil se gana en flexibilidad de movimiento se pierde todo flexibilidad en lo referente a

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configuración dle Hardware del equipo, perdemos toda la libertad para modificar nuestro dispositvo. Quedandose todo limitado a expasiónes de la memoria RAM o sustituir el disco duro por uno de mayor capacidad.

Entre los elementos que forman parte de los portátiles de forma especial podemos destacar:  Una CPU de bajo consumo esencial para una mayor duración de la batería: Intel Core i3/i5/i7, Intel Core 2 Duo, Intel Core, Intel Atom, AMD Turion, AMD Phenom o AMD Fusion.  Disco duro de 2,5" (6,35 cm) o menor, frente a los discos de 3,5" (8,89 cm) de los ordenadores de escritorio. También Unidades de estado sólido.  Módulos de memoria RAM SO-DIMM (Small Outline DIMM) más pequeños que los DIMM usuales en los ordenadores de escritorio.  Unidad lectora y grabadora de CD, DVD o Blu-Ray de formato reducido (slim).En la actualidad se pueden encontrar portátiles que han prescindido de esta unidad para ganar en ligereza y comodidad, son los conocidos “ultra books”. Realmente el uso de estas unidades se esta viendo mermado dado la gran evolución de las memorias sólidas y la globalización del servicio global de conexión a internet.  Teclado integrado, que suelen tener una distancia de recorrido más corta para las combinaciones y para un reducido grupo de teclas. No suele contar con teclado numérico y las teclas de función pueden estar colocadas en sitios que difieren de un teclado de ordenador de sobremesa.  Pantalla integrada tipo TFT u OLED que a su vez realiza la función de tapa del portátil y facilita su movilidad. Los portátiles más modernos cuentan con una pantalla de 13 pulgadas (33 cm) o mayor, con resoluciones de 1280×800 (16:10) o 1366 × 768 (16:9) pixeles o superiores. Algunos modelos utilizan pantallas con resoluciones comunes en ordenadores de sobremesa (por ejemplo, 1440×900, 1600×900 y 1680×1050.) Los modelos con retroiluminación basada en LED tienen un menor consumo de electricidad y ángulos de visión más anchos. Los que cuentan con pantallas de 10 pulgadas (25 cm) o menos poseen una resolución de 1024×600, mientras que los de 11,6 (29 cm) o 12 pulgadas (30 cm) tienen resoluciones estándares de portátiles.  Panel táctil(Touchpad) para manejar el puntero en lugar del ratón.  Cargador o abreviadamente PSU (del inglés Power supply unit, fuente de alimentación), que tiende a ser universal (denominado Universal

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Power Adapter for Mobile Devices - UPAMD). Los portátiles se pueden cargar en uso, para optimizar tiempo y energía. Producen un voltaje de corriente continúa de unos 12 voltios (en el rango de 7,2 a 14,8 voltios).  Batería, que suele tener típicamente una duración de 2 a 4 horas en equipos de 15,6". Una batería de 6 celdas en un netbook con Intel Atom puede proporcionar una duración de unas 6 horas dependiendo del modelo y el uso.Este elemento es el que actualmente limita más a estos dispositivos. Ya que aunque se desarrollan cada vez equipos más potentes y rápidos. Las baterias no siguen el mismo camino y aunque se crean cada vez con más capacidad, la vida limitada hace que los portátiles no sean unos equipos duraderos, o al menos no como los ordenadores de escritorio.

Visto estos puntos es inevitable realizar una comparación entre portatiles y ordenadores de escritorio, vamos a resumir en la siguiente tabla las ventajas y desventajas más características de lo portátiles.

Tabla 2: Comparación entre laptops y ordenadores de sobremesa

VENTAJAS DESVENTAJAS Flexibilidad de movimientos, permite La poca intercambiabilidad de los trabajar en cualquier lugar o realizar elementos internos.(Cada fabricante la atención de cualquier emergencia. posee sus dispositivos propios). Ocupan menos espacio. La linea de visión se encuentra por debajo de lo que debería estar. Con la tecnologia WIFI, pueden Necesidad de cambiar de emquipo conectarse idependientemente del cada pocos años. lugar donde se encuentren. Algo que aun da más libertad al mundo tanto profesional como particular. Pueden ser conectados a monitores o La limitación de las baterias proyectores para hacer presentaciónes. actualmente. Estan en constante evolución. Si un elemento se deteriora, el equipo no funciona.

-FABRICANTES-

Podemos encontrar dos vertientes muy diferentes en este aspecto y que día a día se esta haciendo más grande. Se trata de los equipos producidos por Apple (sistema operativo IOS-x) y el resto de fabricantes ( generalmente con Windows). Como vemos la batalla por vender portátiles no solo se basa en los dispositivos, sino que los sistemas operativos juegan un papel muy importante. Muchas marcas, incluidas las más importantes, no diseñan y no

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fabrican sus ordenadores portátiles. En su lugar, un pequeño número de fabricantes de diseños originales (ODM) diseñan los nuevos modelos de ordenadores portátiles, y las marcas eligen los modelos que se incluirán en su alineación.

En 2006, siete ODM principales fabricaron 7 de cada 10 ordenadores portátiles en el mundo, con el más grande (Quanta Computer) que tiene 30% de cuota de mercado mundial. Por lo tanto, a menudo son modelos idénticos a disposición tanto de una multinacional y de una empresa de bajo perfil ODM de marca local. La gran mayoría de ordenadores portátiles en el mercado son fabricados por un puñado de fabricantes de diseños originales (ODM),p.ej:

 Quanta Computer: vende a (entre otros) HP / Compaq, Dell, Toshiba, Sony,

 Fujitsu, Acer, NEC, Gateway y Lenovo / IBM - tenga en cuenta que Quanta es en la actualidad, el mayor fabricante de ordenadores portátiles en el mundo.

 Asus: vende a Apple (iBook), Sony y Samsung.

 Uniwill: vende a Lenovo / IBM y Fujitsu, y PC World Reino Unido propia marca de Adviento.

. 2.3 SERVIDORES

En informática, un servidor es un tipo de software que realiza ciertas tareas en nombre de los usuarios. El término servidor ahora también se utiliza para referirse al ordenador físico en el cual funciona ese software, una máquina cuyo propósito es proveer datos de modo que otras máquinas puedan utilizar esos datos.

Este uso dual puede llevar a confusión. Por ejemplo, en el caso de un servidor web, este término podría referirse a la máquina que almacena y maneja los sitios web, y en este sentido es utilizada por las compañías que ofrecen hosting o hospedaje. Alternativamente, el servidor web podría referirse al software, como el servidor de http de Apache, que funciona en la máquina y maneja la entrega de los componentes de los páginas web como respuesta a peticiones de los navegadores de los clientes.

Un servidor sirve información a los ordenadores que se conecten a él. Cuando los usuarios se conectan a un servidor pueden acceder a programas, archivos y otra información del servidor.

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Los servidores se conectan a la red mediante una interfaz que puede ser una red verdadera o mediante conexión vía línea telefónica o digital. Cluster de servidores

Este tipo de sistemas se basa en la unión de varios servidores que trabajan como si de uno sólo se tratase. Los sistemas cluster han evolucionado mucho desde su primera aparición, ahora se pueden crear distintos tipos de clusters, en función de lo que se necesite:

 Unión de Hardware

 Clusters de Software

 Alto rendimiento de bases de datos

Estas son solo algunas de las opciones que tenemos disponibles. En resumen, cluster es un grupo de múltiples ordenadores unidos mediante una red de alta velocidad, de tal forma que el conjunto es visto como un único ordenador, más potente que los comunes de escritorio. De un sistema de este tipo se espera que presente combinaciones de los siguientes servicios:

 Alto rendimiento

 Alta disponibilidad

 Equilibrio de carga

 Escalabilidad

Para que un sistema cluster funcione no es necesario que todas las máquinas dispongan del mismo Hardware y sistema operativo (cluster heterogéneo). Este tipo de sistemas debe de disponer de un interfaz de manejo de clusters, la cual se encargue de interactuar con el usuario y los procesos, repartiendo la carga entre las diferentes máquinas del grupo

Figura 9: Cluster de servidores

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Por norma general un cluster hace uso de diferentes componentes para funcionar, entre estos están:

 Nodos (Ordenadores o servidores)

 Sistema operativo

 Conexión de Red (ampliado más abajo)

 Middleware (capa entre el usuario y el sistema operativo)

 Protocolos de comunicación y servicio

 Aplicaciones

Nodos:

Los nodos pueden ser ordenadores de escritorio o servidores, de hecho se puede establecer un cluster con cualquier tipo de máquina.

Sistema operativo:

Este debe de tener un entorno multiusuario, cuanto más fácil sea el manejo del sistema menores problemas tendremos. Comúnmente Solingest instala sus cluster con sistemas Microsoft Cluster Services (MSCS), pero es totalmente factible la instalación de un Cluster con un sistema Linux o Unix como podrían ser Rocks (Linux) o Solaris (Unix).

Han surgido ocasiones en las que se ha requerido el montaje de un sistema cluster en Mac OS X, sobretodo en Granjas de render (para procesado 3D).

Conexiones de Red:

Las conexiones utilizadas en este tipo de sistema pueden ser muy variadas, se pueden utilizar desde simples conexiones Ethernet con placas de red comunes o sistemas de alta velocidad como Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, Myrinet, Infiniband, SCI, etc.

Middleware:

El middleware es el software que actúa entre el sistema operativo y las aplicaciones y que brinda al usuario la experiencia de estar utilizando una única super máquina. Este software provee una única interfaz de acceso al sistema, denominada SSI (Single System Image). Optimiza el sistema y provee herramientas de mantenimiento para procesos pesados como podrían ser migraciones, balanceo de carga, tolerancia de fallos, etc.

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Este sistema también se encarga de la escalabilidad del cluster, detectando nuevas máquinas y añadiéndolas al grupo.

Por lo tanto, si un cliente quisiera disponer de un cluster para su servidor Web, este podría optar entre diferentes opciones. No habría ningún problema en instalar un cluster que tuviese un sistema MySQL y PHP repartido entre diferentes máquinas.

Este tipo de sistemas son los más fiables, ya que para la parada total del proceso deben de pararse todas las máquinas que componen el grupo. Es la mejor solución para crecer según las necesidades reales, ya que puede añadir tantas máquinas necesite.

Empresas muy importantes como Google y Microsoft utilizan este tipo de sistemas para poner en marcha sus portales. Realmente con este tipo de soluciones las posibilidades son inmensas.En la actualidad Amazon posee tal cluster de servidores, preveyendo que tendría un uso mayor del necesario, que se dedica al alquiler de sus servidores para startuops o empresas que necesiten eventualmente una ampliación de recursos debidos a picos de consumo descontrolados.

2.4.Estaciones de trabajo(Workstation).

En informática una estación de trabajo (en inglés workstation) es un minicomputador de altas prestaciones destinado para trabajo técnico o científico. En una red de computadoras, es unacomputadora que facilita a los usuarios el acceso a los servidores y periféricos de la red. A diferencia de una computadora aislada, tiene una tarjeta de red y está físicamente conectada por medio de cablesu otros medios no guiados con los servidores.

Los componentes para servidores y estaciones de trabajo alcanzan nuevos niveles de rendimiento informático, al tiempo que ofrecen fiabilidad, compatibilidad, escalabilidad y arquitectura avanzada ideales para entornos multiproceso.

Lo de las computadoras en general, las computadoras promedio de hoy en día son más poderosas que las mejores estaciones de trabajo de una generación atrás. Como resultado, el mercado de las estaciones de trabajo se está volviendo cada vez más especializado, ya que muchas operaciones complejas que antes requerían sistemas de alto rendimiento pueden ser ahora dirigidas acomputadores de propósito general. Sin embargo, el hardware de las estaciones de trabajo está optimizado para situaciones que requieren un alto rendimiento y fiabilidad, donde generalmente se mantienen operativas en situaciones en las cuales cualquier computadora personal tradicional dejaría rápidamente de responder.

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Diferencias entre una Workstation y un odenador de sobremesa:

Las estaciones de trabajo fueron un tipo popular de computadoras para ingeniería, ciencia y gráficos durante las décadas de 1980 y 1990. Últimamente se las asocia con CPUs RISC, pero inicialmente estaban basadas casi exclusivamente en la serie de procesadores Motorola 68000.

Las estaciones de trabajo han seguido un camino de evolución diferente al de las computadoras personales o PC. Fueron versiones de bajo costo de minicomputadoras como son las de la línea VAX, la cual había sido diseñada para sacar datos de tareas de cómputos más pequeñas de la muy cara computadora mainframe de la época. Rápidamente adoptaron un solo chip micropocesador de 32-bits, en oposición a los más costosos procesadores de multi-chip prevalecientes en aquel entonces. Posteriormente, las generaciones de estaciones de trabajo usaron procesadores RISC de 32-bits y 64-bits, que ofrecían un rendimiento más alto que los procesadores CISC usados en los computadoras personales.

Las estaciones de trabajo también corrían el mismo sistema operativo multi-usuario/multi-tarea que las microcomputadoras usaban, comúnmente Unix. También usaban redes para conectarse a computadoras más potentes para análisis de ingeniería y visualización de diseños. El bajo costo relativo a minicomputadoras y mainframes permitió una productividad total mayor a muchas compañías que usaban computadoras poderosas para el trabajo de cómputo técnico, ya que ahora cada usuario individual contaba con una máquina para tareas pequeñas y medianas, liberando así a las computadoras más grandes para los tratamientos por lotes.

Las Computadoras personales, en contraste con las estaciones de trabajo, no fueron diseñadas para traer el rendimiento de la minicomputadora al escritorio de un ingeniero, sino que fueron previstas originalmente para el uso en casa o la productividad de oficina, la sensibilidad al precio fue un aspecto de consideración primaria. La primera computadora personal usaba un chip de procesador de 8-bits, especialmente los procesadores MOS Technology 6502 y Zilog Z80, en los días de Apple II, Atari 800,Commodore 64 y TRS-80. La introducción del IBM PC en 1981, basado en el diseño de procesador Intel x86, finalmente cambió la industria.

Los primeros sistemas operativos de PC fueron diseñados para ser de una sola tarea (MS DOS), luego incluyeron una limitada multitarea cooperativa (Windows 3.1) y últimamente han incluido multitarea con prioridad (Windows 95, Windows XP, GNU/Linux). Cada uno de estos diferentes tipos de sistemas operativos varía en la habilidad para utilizar la potencia total inherente del hardware para realizar múltiples tareas simultáneamente.

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2.5 Supercomputadores.

Una supercomputadora es el tipo de computadora más potente y más rápida que existe en este momento. Como estas máquinas están diseñadas para procesar enormes cantidades de información en poco tiempo y se dedican a una tarea específica, su aplicación o uso se escapa del particular, más bien se dedican a:

 Búsqueda de yacimientos petrolíferos con grandes bases de datos sísmicos.  El estudio y predicción de tornados.  El estudio y predicción del clima de cualquier parte del mundo.  La elaboración de maquetas y proyectos de la creación de aviones, simuladores de vuelo.

También hay que agregar que las supercomputadoras son una tecnología relativamente nueva, por lo tanto su uso no se ha masificado y está sensible a los cambios. Es por esta razón que su precio es muy elevado superando los 30 millones de dólares y el número que se fabrica al año es reducido.

-CONCEPTO-

Las supercomputadoras son el tipo de computadoras más potentes y más rápidas que existen en un momento dado. Son de gran tamaño, las más grandes entre sus pares. Pueden procesar enormes cantidades de información en poco tiempo pudiendo ejecutar millones de instrucciones por segundo, están destinadas a una tarea específica y poseen una capacidad de almacenamiento muy grande. Además son los más caros teniendo un costo que puede superar los 30 millones de dólares. Por su alto costo se fabrican muy pocas durante un año, incluso existen algunas que se fabrican solo por pedido.

Cuentan con un control de temperatura especial para poder disipar el calor que algunos de sus componentes pueden llegar a alcanzar. Actúa como árbitro de todas las solicitudes y controla el acceso a todos los archivos, lo mismo hace con las operaciones de entrada y salida. El usuario se dirige a la computadora central de la organización cuando requiere apoyo de procesamiento.

Están diseñados para sistemas de multiprocesamiento, la CPU es el centro del procesamiento y pueden soportar a miles de usuarios en línea. La cantidad de procesadores que puede llegar a tener un supercomputador depende principalmente del modelo, pueden tener desde alrededor de 16 procesadores hasta 512 (como el modelo SX-4 de NEC de 1997) y más.

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Como pertenecientes a la clase de los supercomputadores se pueden nombrar: La CRAY 1, Cyber, Fujitsu, etc.

-MÓDELOS HISTÓRICOS-

 MANCHESTER MARK (1948)

El primer supercomputador británico sentó las bases de muchos conceptos todavía usados hoy en día. En términos modernos tenía una RAM (memoria de acceso aleatorio) de sólo 32 posiciones o 'palabras'. Cada palabra constaba de 32 bits (dígitos binarios), lo que quiere decir que la máquina tenía una cantidad total de 1024 bits de memoria. La RAM se basó en la tecnología del tubo de rayos catódicos (CRT). Los CRTs fueron usados para almacenar bits de datos como áreas cargadas sobre el fósforo de la pantalla, mostrándose como una serie de puntos incandescentes sobre ella. El haz de electrones del CRT podría controlar esta carga y eficientemente escribir un 1 o 0 y leerlo posteriormente según se solicitase.

 LOS SISTEMAS FERRANTI ATLAS (DéCADA DE LOS 60)

A mediados de 1950 Inglaterra fue por detrás de los Estados Unidos en la producción de computadores de alto rendimiento. En otoño de 1956 Tom Kilburn (co-diseñador del Manchester Mark I) había iniciado un intento conocido como el computador MUSE (microsegundo) .

Las especificaciones de diseño incluían el deseo de una velocidad de instrucción próxima a una orden por microsegundo y la necesidad de agregar un gran número de periféricos de varios tipos. También requerían que hubiera una capacidad de almacenamiento de acceso inmediato superior a cualquiera de las que entonces había disponible. Las técnicas especiales que fueron empleadas eventualmente incluyeron las que actualmente son conocidas como: multiprogramación; planificación de tareas; spooling; interrupciones; pipelining; almacenamiento intercalado; unidades de transferencia autónomas; paginación y almacenamiento virtual, técnicas todavía no creadas.

En 1959 el computador había sido renombrado como el Atlas y fue después desarrollado como una unión entre Universidad de Manchester y la empresa Ferranti de Tom Kilburn. Atlas fue inaugurado el 7 de Diciembre de 1962. Se consideró que iba a ser el más potente computador del mundo. Era 80 veces mas potente que Meg/Mercury y 2400 veces más potente que el Mark 1.

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 IBM y NAS (1960-1980)

El primer computador IBM en Daresbury, un IBM 1800, llegó en Junio de 1966 y actuó como un computador de control y transferencia de datos para el sincrotón NINA, entonces el principal servicio experimental. Fue rápidamente seguido por el primer computador central IBM en Daresbury, el IBM 360/50 el cual inició el servicio en Julio de 1966. Este fue sustituido por un IBM 360/65 en Noviembre de 1968.

Durante los primeros años la principal tarea fue proporcionar poder computacional a los grupos de Física de Alta Energía que trabajaban en el Laboratorio. La informática era muy diferente en esos días. El modo habitual de decirle al computador que trabajo hacer era por tarjetas perforadas (aunque algunos incondicionales todavía insistían con la cinta de papel de 5 agujeros). Típicamente uno preparaba un trabajo en tarjetas perforadas y las situaba en una corredera elevada. Más tarde un operador tomaría la carga previa de tarjetas perforadas de la corredera y la salida de la impresora de línea que se había producido.

El tiempo de carga y descarga se midió lo menos en decenas de minutos. El tiempo medio entre fallos hacia el final de los 60 era de un día. Sin embargo estos fracasos del computador fueron 'ignorados' por los usuarios que estaban esperando por la corredera para reaparecer, y sólo anotaban un ligero retardo de velocidad en las operaciones. El NAS/7000 (un IBM 'clonico') fue instalado en Junio de 1981. Este ofreció un enorme aumento en potencia y exactitud frente a sistemas previos.

 CRAY (DéCADA DE LOS 70)

Figura10:El Cray 1 fue el primer supercomputador "moderno".

Una de las razones por las que el Cray-1 tuvo un éxito tal fue que podía realizar más de cien millones de operaciones aritméticas por segundo (100 Mflop/s).

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Si hoy, siguiendo un proceso convencional, intentaramos encontrar un computador de la misma velocidad usando PCs, necesitariamos conectar 200 de ellos, o también podriamos simplemente comprar 33 Sun4s.

 CONVEX C-220 Y LA REVOLUCIÓN UNIX

La llegada de UNIX cambió cualitativamente el modo en que los científicos abordaban problemas informáticos. Primeramente es un modo flexible de proporcionar potencia al ordenador, al rápidamente cambiante mercado del hardware y de un modo crucial a los cambiantes requerimientos de las aplicaciones científicas de los usuarios. Nuevos componentes puede ser añadidos simplemente, o incrementada la potencia como sea necesario.

 INTEL

El Intel iPSC/860 tiene 64 nodos llamados RX. Cada nodo tiene un reloj de 40 MHz y 16 Mbytes de memoria. El hardware de conexión directa permite transferencias de datos nodo a nodo de 2.8 Mbytes/second. Hay 12 Gbytes de disco unido localmente y conexiones Ethernet a una estación de trabajo Sun-670MP para acceso de usuario.

Un rendimiento de nodo máximo individual de 40 Mflops ofrece un total de más de 2.5 Gflops para la máquina completa. El software para hacer la programación más fácil incluye: Fortran y C a través de compiladores.

Figura 11: Supercomputadora Intel iPSC/860

CARACTERÍSTICAS IMPORTANTES

 Velocidad de Proceso: Miles de millones de instrucciones de punto flotante por segundo.  Usuarios a la vez: Hasta miles, en entorno de redes amplias.  Tamaño: Requieren instalaciones especiales y aire acondicionado industrial.  Facilidad de uso: Solo para especialistas.

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 Clientes usuales: Grandes centros de investigación.  Penetración social: Prácticamente nula.  Impacto social: Casi nulo pero sin los supercomputadores no se podrían hacer cosas como la predicción del tiempo a una década de distancia o resolver cálculos muy complejos que no se pueden resolver a mano.  Parque instalado: Menos de un millar en todo el mundo.  Costo: Hasta decenas de millones cada una.

Los usos más comunes para las supercomputadoras son: predicción del clima, complejas animaciones 3D, cálculos de fluidos dinámicos, investigación nuclear, exploración petrolera, etc.

De las 500 supercomputadoras en el mundo, 376 emplean alguna versión de Linux como sistema operativo (según la edición 2007 del top 500 supercomputadoras del mundo).

3. CONCLUSIONES

Superordenador. con capacidades de cálculo muy superiores a aquellas comunes para la misma época de fabricación. Son muy costosas, por eso su uso está limitado a organismos militares, gubernamentales y empresas. Generalmente tienen aplicaciones científicas, especialmente simulaciones de la vida real. Algunas supercomputadoras conocidas son Blue Gene, Seymour Cray, Deep Blue, Earth Simulator, MareNostrum, etc. Las supercomputadoras suelen planificarse siguiendo algunos de los siguientes cuatro modelos:

 Registros vectoriales.  Sistema M.P.P. o Massively Parallel Processors (Procesadores Masivamente Paralelos)  Tecnología de computación distribuida.  Cuasi-Supercómputo.

Los usos más comunes para las supercomputadoras son: predicción del clima, complejas animaciones 3D, cálculos de fluidos dinámicos, investigación nuclear, exploración petrolera, etc. De las 500 supercomputadoras en el mundo, 376 emplean alguna versión de Linux como sistema operativo (según la edición 2007 del top 500 supercomputadoras del mundo).

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4. BIBLIOGRAFÍA Y/O REFERENCIAS

[1] C. de Mora, M. Castro y otros. Estructura y Tecnología de Computadores I (Gestión y Sistemas). Ed. UNED 2002 [2] Antonio Salavert Casamor. Redes de ordenadores Protocolos. [3] Carlos A. Coello Coello. Breve historia de la computación y sus pioneros.] [4] Sergio Lujan Mora. Programación de servidores Web con CGI,SSI e IDC.

5. ENLACES DE INTERÉS

 http://das.ite.iowa.gov/standards/enterprise_it/index_01_platform_hardwar e.html  http://en.wikipedia.org/wiki/Mainframe_computer  http://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer  http://compreviews.about.com/od/buyers/a/Tablets-vs-Laptops.htm  http://msdn.microsoft.com/es-es/library/hh212940.aspx

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