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EDUCACIÓN
Origen y evolución del computador
Antecedentes
historicos del computador
La primera máquina
de calcular mecánica, un precursor del ordenador digital, fue
inventada en 1642 por el matemático francés Blaise Pascal.
Aquel dispositivo utilizaba una serie de ruedas de diez
dientes en las que cada uno de los dientes representaba un dígito
del 0 al 9. Las ruedas estaban conectadas de tal manera que
podían sumarse números haciéndolas avanzar el número de
dientes correcto. En 1670 el filósofo y matemático alemán
Gottfried Wilhelm Leibniz perfeccionó esta máquina e inventó
una que también podía multiplicar.
El inventor
francés Joseph Marie Jacquard, al diseñar un telar automático,
utilizó delgadas placas de madera perforadas para controlar
el tejido utilizado en los diseños complejos. Durante la década
de 1880 el estadístico estadounidense Herman Hollerith
concibió la idea de utilizar tarjetas perforadas, similares a
las placas de Jacquard, para procesar datos. Hollerith
consiguió compilar la información estadística destinada al
censo de población de 1890 de Estados Unidos mediante la
utilización de un sistema que hacía pasar tarjetas
perforadas sobre contactos eléctricos.
El mundo de la
alta tecnología nunca hubiera existido de no ser por el
desarrollo del ordenador o computadora. Toda la sociedad
utiliza estas máquinas, en distintos tipos y tamaños, para
el almacenamiento y manipulación de datos. Los equipos informáticos
han abierto una nueva era en la fabricación gracias a las técnicas
de automatización, y han permitido mejorar los sistemas
modernos de comunicación. Son herramientas esenciales prácticamente
en todos los campos de investigación y en tecnología
aplicada.
La máquina
analítica
También en el
siglo XIX el matemático e inventor británico Charles Babbage
elaboró los principios de la computadora digital moderna.
Inventó una serie de máquinas, como la máquina diferencial,
diseñadas para solucionar problemas matemáticos complejos.
Muchos
historiadores consideran a Babbage y a su socia, la matemática
británica Augusta Ada Byron (1815-1852), hija del poeta inglés
Lord Byron, como a los verdaderos inventores de la computadora
digital moderna.
La tecnología
de aquella época no era capaz de trasladar a la práctica sus
acertados conceptos; pero una de sus invenciones, la máquina
analítica, ya tenía muchas de las características de un
ordenador moderno.
Incluía una
corriente, o flujo de entrada en forma de paquete de tarjetas
perforadas, una memoria para guardar los datos, un procesador
para las operaciones matemáticas y una impresora para hacer
permanente el registro.
Considerada por
muchos como predecesora directa de los modernos dispositivos
de cálculo, la máquina diferencial era capaz de calcular
tablas matemáticas. Este corte transversal muestra una pequeña
parte de la ingeniosa máquina diseñada por el matemático
británico Charles Babbage en la década de 1820. La máquina
analítica, ideada también por Babbage, habría sido una auténtica
computadora programable si hubiera contado con la financiación
adecuada. Las circunstancias quisieron que ninguna de las máquinas
pudieran construirse durante su vida, aunque esta posibilidad
estaba dentro de la capacidad tecnológica de la época. En
1991, un equipo del Museo de las Ciencias de Londres consiguió
construir una máquina diferencial Nº 2 totalmente operativa,
siguiendo los dibujos y especificaciones de Babbage.
Los
primeros ordenadores
Los ordenadores
analógicos comenzaron a construirse a principios del siglo
XX. Los primeros modelos realizaban los cálculos mediante
ejes y engranajes giratorios. Con estas máquinas se evaluaban
las aproximaciones numéricas de ecuaciones demasiado difíciles
como para poder ser resueltas mediante otros métodos. Durante
las dos guerras mundiales se utilizaron sistemas informáticos
analógicos, primero mecánicos y más tarde eléctricos, para
predecir la trayectoria de los torpedos en los submarinos y
para el manejo a distancia de las bombas en la aviación.
Ordenadores
electrónicos
Durante la II
Guerra Mundial (1939-1945), un equipo de científicos y matemáticos
que trabajaban en Bletchley Park, al norte de Londres, crearon
lo que se consideró el primer ordenador digital totalmente
electrónico: el Colossus. Hacia diciembre de 1943 el
Colossus, que incorporaba 1.500 válvulas o tubos de vacío,
era ya operativo. Fue utilizado por el equipo dirigido por
Alan Turing para descodificar los mensajes de radio cifrados
de los alemanes. En 1939 y con independencia de este proyecto,
John Atanasoff y Clifford Berry ya habían construido un
prototipo de máquina electrónica en el Iowa State College
(EEUU). Este prototipo y las investigaciones posteriores se
realizaron en el anonimato, y más tarde quedaron eclipsadas
por el desarrollo del Calculador e integrador numérico electrónico
(en inglés ENIAC, Electronic Numerical Integrator and
Computer) en 1945. El ENIAC, que según se demostró se basaba
en gran medida en el ordenador Atanasoff-Berry (en inglés
ABC, Atanasoff-Berry Computer), obtuvo una patente que caducó
en 1973, varias décadas más tarde.
La primera
computadora electrónica comercial, la UNIVAC I, fue también
la primera capaz de procesar información numérica y textual.
Diseñada por J. Presper Eckeret y John Mauchly, cuya empresa
se integró posteriormente en Remington Rand, la máquina marcó
el inicio de la era informática. En la ilustración vemos una
UNIVAC. La computadora central está al fondo, y en primer
plano puede verse al panel de control de supervisión.
Remington Rand entregó su primera UNIVAC a la Oficina del
Censo de Estados Unidos en 1951.
El eniac
El ENIAC contenía
18.000 válvulas de vacío y tenía una velocidad de varios
cientos de multiplicaciones por minuto, pero su programa
estaba conectado al procesador y debía ser modificado
manualmente. Se construyó un sucesor del ENIAC con un
almacenamiento de programa que estaba basado en los conceptos
del matemático húngaro-estadounidense John von Neumann. Las
instrucciones se almacenaban dentro de una llamada memoria, lo
que liberaba al ordenador de las limitaciones de velocidad del
lector de cinta de papel durante la ejecución y permitía
resolver problemas sin necesidad de volver a conectarse al
ordenador.
A finales de la
década de 1950 el uso del transistor en los ordenadores marcó
el advenimiento de elementos lógicos más pequeños, rápidos
y versátiles de lo que permitían las máquinas con válvulas.
Como los transistores utilizan mucha menos energía y tienen
una vida útil más prolongada, a su desarrollo se debió el
nacimiento de máquinas más perfeccionadas, que fueron
llamadas ordenadores o computadoras de segunda generación.
Los componentes se hicieron más pequeños, así como los
espacios entre ellos, por lo que la fabricación del sistema
resultaba más barata.
Circuitos
integrados
A finales de la
década de 1960 apareció el circuito integrado (CI), que
posibilitó la fabricación de varios transistores en un único
sustrato de silicio en el que los cables de interconexión
iban soldados. El circuito integrado permitió una posterior
reducción del precio, el tamaño y los porcentajes de error.
El microprocesador se convirtió en una realidad a mediados de
la década de 1970, con la introducción del circuito de
integración a gran escala (LSI, acrónimo de Large Scale
Integrated) y, más tarde, con el circuito de integración a
mayor escala (VLSI, acrónimo de Very Large Scale Integrated),
con varios miles de transistores interconectados soldados
sobre un único sustrato de silicio.
Los circuitos
integrados han hecho posible la fabricación del
microordenador o microcomputadora. Sin ellos, los circuitos
individuales y sus componentes ocuparían demasiado espacio
como para poder conseguir un diseño compacto. También
llamado chip, un circuito integrado típico consta de varios
elementos como reóstatos, condensadores y transistores
integrados en una única pieza de silicio. En los más pequeños,
los elementos del circuito pueden tener un tamaño de apenas
unos centenares de átomos, lo que ha permitido crear
sofisticadas computadoras del tamaño de un cuaderno. Una
placa de circuitos de una computadora típica incluye
numerosos circuitos integrados interconectados entre sí.
Evolución
cronológica de la computadora
La necesidad
del hombre de encontrar métodos rápidos y efectivos para
resolver sus cálculos y su gran inventiva lo llevaron a través
de los siglos al desarrollo de lo que hoy conocemos como la
computadora. Desde el ábaco hasta las computadoras personales
éstas han tenido una gran influencia en diferentes aspectos
de nuestro diario vivir, mejorando nuestra calidad de vida y
abriendo puertas que antes eran desconocidas para la
humanidad.
500 AC:
Ábaco
El primer calculador de tipo mecánico fue ideado en
Babilonia alrededor de 500 A.C. Este dispositivo mecánico
llamado ábaco consistía de un sistema de barras y poleas con
lo cual se podían efectuar diferentes tipos de cálculos
aritméticos.
1622:
Oughtred presenta la regla de cálculo
Hacia 1622, el matemático inglés William Oughtred
utilizó los recién inventados logaritmos para fabricar un
dispositivo que simplificaba la multiplicación y la división.
Consistía en dos reglas graduadas unidas que se deslizaban
una sobre otra.
1642:
Primera máquina de sumar
El matemático y filósofo francés Blaise Pascal tenía
diecinueve años cuando construyó la primera máquina
sumadora del mundo en 1642. Utilizaba un engranaje de ruedas
dentadas como contadores. El dispositivo llevaba 1 automáticamente
al llegar a las decenas y también podía emplearse para
restar.
1834:
Primera computadora digital programable
En 1834 el científico e inventor inglés Charles
Babbage realizó los esquemas de un dispositivo el cual llamó
máquina analítica lo que en realidad era una computadora de
propósitos generales. Esta máquina era programada por una
serie de tarjetas perforadas que contenían datos o
instrucciones las cuales pasaban a través de un dispositivo
de lectura, eran almacenados en una memoria y los resultados
eran reproducidos por unos moldes. Esta máquina superaba por
mucho la tecnología de su tiempo y nunca se terminó.
1850:
Primera sumadora de teclado
El teclado apareció en una máquina inventada en
Estados Unidos en 1850. Podían sumarse una secuencia de dígitos
pulsando unas teclas sucesivas. Cada tecla alzaba un eje
vertical a cierta altura y la suma quedaba indicada por la
altura total.
Generaciones
Del Computador
A.C. (Antes
De Ordenadores)
Dotación física
Mecánico
Software lógica
Tarjetas o cinta de papel perforadas
Ada Lovelace - primer programador (c. 1840)
Máquina de Turing y Church-Turing Thesis (1937)
Máquinas Especiales
Ábaco
Pascaline - Primera Máquina calculadora Automática (1642)
Telar De Telar jacquar (1805)
Motores De Babbage
Motor De Diferencia (1822)
Motor Analítico (1832)
Hollerith
Máquina De Tabulación (Censo 1890 De los E.E.U.U.)
La máquina de tabulación de las formas Co. (1896) - se
convierte la IBM en 1924
Máquina sumadora De Burroughs (1888)
Primera
generación: C. 1940 – 1955
Dotación física
Tubos de vacío
Tambores magnéticos
Cinta magnética (cerca del extremo de la generación)
Software lógica
Programas en terminología de la informática
Programas en lenguaje ensamblador (cerca del extremo de la
generación)
1946 -
von Neumann publica el documento sobre el ordenador salvado
del programa
1950 -
Prueba de Turing publicada
Máquinas Especiales
1940 - ABC (1r ordenador electrónico)
1940 - Robinson (1r ordenador, código operacionales de Enigma
de las grietas)
1946 - Calculadora numérica de ENIAC (1r completamente electrónico,
de uso general)
1950 - UNIVAC I (1r ordenador comercialmente acertado)
Segunda
generación: C. 1955 – 1964
Dotación física
Transistores
1947 - Convertido
1955 - Calculadora Del Transistor De IBM's
Minicomputadoras
Discos magnéticos
Tarjetas de circuito impresas
Software lógica
Lenguajes de alto nivel
1956 - FORTRAN
1959 - COBOL
Máquinas Especiales
1963 -- PDP 8 (1ra minicomputadora)
Tercera
generación: C. 1964 – 1971
Dotación física
Circuitos integrados (c. desarrollada 1958)
Familias de los ordenadores (1964 - IBM 360)
1970 - Diskette
Software lógica
Los programas entraron directamente en los ordenadores
Lenguajes de un nivel más alto (1965 - BASIC)
Sistemas operativos
Timesharing
Máquinas Especiales
1964 -- Serie del sistema 360 de la IBM (1ra familia de
ordenadores)
Cuarta
generación: C. 1971 – PRESENTE
Dotación física
1971 - Viruta del microprocesador introducida en los E.E.U.U.
por Intel
Microordenadores (Ordenadores Personales)
Integración De la Escala Grande (LSI)
Integración De la Escala Muy Grande (Vlsi)
Software lógica
Programación estructurada
Conjuntos de aplicación
Sistemas del windowing (interfaces utilizador gráficos --
GUIs)
Programas conviviales
Máquinas Especiales
1971 - (1ra calculadora de bolsillo)
1975 -- Altaír 8800 (1ra PC)
1977 -- Manzana I (hágala usted mismo kit)
1978 -- Manzana II (premontada)
1981 -- PC DE LA IBM
1984 -- Impermeable
Tendencias
generales
Dotación física
Más pequeño
Más rápidamente
Más barato
Más disponible
Software lógica
Más grande (más exige en la dotación física: CPU, memoria,
espacio de disco, etc.)
Más fácil utilizar
Mejore El Diseño
Más barato
Más disponible
Ordenadores
analógicos
El ordenador
analógico es un dispositivo electrónico o hidráulico diseñado
para manipular la entrada de datos en términos de, por
ejemplo, niveles de tensión o presiones hidráulicas, en
lugar de hacerlo como datos numéricos. El dispositivo de cálculo
analógico más sencillo es la regla de cálculo, que utiliza
longitudes de escalas especialmente calibradas para facilitar
la multiplicación, la división y otras funciones. En el típico
ordenador analógico electrónico, las entradas se convierten
en tensiones que pueden sumarse o multiplicarse empleando
elementos de circuito de diseño especial. Las respuestas se
generan continuamente para su visualización o para su
conversión en otra forma deseada.
Ordenadores
digitales
Todo lo que
hace un ordenador digital se basa en una operación: la
capacidad de determinar si un conmutador, o ‘puerta’, está
abierto o cerrado. Es decir, el ordenador puede reconocer sólo
dos estados en cualquiera de sus circuitos microscópicos:
abierto o cerrado, alta o baja tensión o, en el caso de números,
0 o 1. Sin embargo, es la velocidad con la cual el ordenador
realiza este acto tan sencillo lo que lo convierte en una
maravilla de la tecnología moderna. Las velocidades del
ordenador se miden en megahercios, o millones de ciclos por
segundo. Un ordenador con una velocidad de reloj de 100 MHz,
velocidad bastante representativa de un microordenador o
microcomputadora, es capaz de ejecutar 100 millones de
operaciones discretas por segundo. Las microcomputadoras de
las compañías pueden ejecutar entre 150 y 200 millones de
operaciones por segundo, mientras que las supercomputadoras
utilizadas en aplicaciones de investigación y de defensa
alcanzan velocidades de miles de millones de ciclos por
segundo.
La velocidad y
la potencia de cálculo de los ordenadores digitales se
incrementan aún más por la cantidad de datos manipulados
durante cada ciclo. Si un ordenador verifica sólo un
conmutador cada vez, dicho conmutador puede representar
solamente dos comandos o números. Así, ON simbolizaría una
operación o un número, mientras que OFF simbolizará otra u
otro. Sin embargo, al verificar grupos de conmutadores
enlazados como una sola unidad, el ordenador aumenta el número
de operaciones que puede reconocer en cada ciclo. Por ejemplo,
un ordenador que verifica dos conmutadores cada vez, puede
representar cuatro números (del 0 al 3), o bien ejecutar en
cada ciclo una de las cuatro operaciones, una para cada uno de
los siguientes modelos de conmutador: OFF-OFF (0), OFF-ON (1),
ON-OFF (2) u ON-ON (3). En general, los ordenadores de la década
de 1970 eran capaces de verificar 8 conmutadores simultáneamente;
es decir, podían verificar ocho dígitos binarios, de ahí el
término bit de datos en cada ciclo.
Un grupo de
ocho bits se denomina byte y cada uno contiene 256
configuraciones posibles de ON y OFF (o 1 y 0). Cada
configuración equivale a una instrucción, a una parte de una
instrucción o a un determinado tipo de dato; estos últimos
pueden ser un número, un carácter o un símbolo gráfico.
Por ejemplo, la configuración 11010010 puede representar
datos binarios, en este caso el número decimal 210 , o bien
estar indicando al ordenador que compare los datos almacenados
en estos conmutadores con los datos almacenados en determinada
ubicación del chip de memoria. El desarrollo de procesadores
capaces de manejar simultáneamente 16, 32 y 64 bits de datos
ha permitido incrementar la velocidad de los ordenadores. La
colección completa de configuraciones reconocibles, es decir,
la lista total de operaciones que una computadora es capaz de
procesar, se denomina conjunto, o repertorio, de
instrucciones. Ambos factores, el número de bits simultáneos
y el tamaño de los conjuntos de instrucciones, continúa
incrementándose a medida que avanza el desarrollo de los
ordenadores digitales modernos.
Evolución
futura
Una tendencia
constante en el desarrollo de los ordenadores es la
microminiaturización, iniciativa que tiende a comprimir más
elementos de circuitos en un espacio de chip cada vez más
pequeño. Además, los investigadores intentan agilizar el
funcionamiento de los circuitos mediante el uso de la
superconductividad, un fenómeno de disminución de la
resistencia eléctrica que se observa cuando se enfrían los
objetos a temperaturas muy bajas.
Las redes
informáticas se han vuelto cada vez más importantes en el
desarrollo de la tecnología de computadoras. Las redes son
grupos de computadoras interconectados mediante sistemas de
comunicación. La red pública Internet es un ejemplo de red
informática planetaria. Las redes permiten que las
computadoras conectadas intercambien rápidamente información
y, en algunos casos, compartan una carga de trabajo, con lo
que muchas computadoras pueden cooperar en la realización de
una tarea. Se están desarrollando nuevas tecnologías de
equipo físico y soporte lógico que acelerarán los dos
procesos mencionados.
Otra tendencia
en el desarrollo de computadoras es el esfuerzo para crear
computadoras de quinta generación, capaces de resolver
problemas complejos en formas que pudieran llegar a
considerarse creativas. Una vía que se está explorando
activamente es el ordenador de proceso paralelo, que emplea
muchos chips para realizar varias tareas diferentes al mismo
tiempo. El proceso paralelo podría llegar a reproducir hasta
cierto punto las complejas funciones de realimentación,
aproximación y evaluación que caracterizan al pensamiento
humano. Otra forma de proceso paralelo que se está
investigando es el uso de computadoras moleculares. En estas
computadoras, los símbolos lógicos se expresan por unidades
químicas de ADN en vez de por el flujo de electrones habitual
en las computadoras corrientes.
Trabajo
enviado por:
Legnis Mota
l.mota@codetel.net.do
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