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Origen y evolución del computador

Resumen: Antecedentes historicos del computador. La máquina analítica. Los primeros ordenadores. Los ordenadores electronicos. Eniac. Circuitos integrados. Evolucion cronologica del computador. Generaciones del computador. A.C. (antes de ordenadores). Primera generación: c. 1940 - 1955. Segunda generación: c. 1955 - 1964. Tercera generación: c. 1964 - 1971. Cuarta generación: c. 1971 - presente. Tendencias generales. Computadores analogico. Computadores digitales. Evolucion futura.
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Autor: Legnis Mota
Índice

Índice

1. Antecedenteshistoricos del computador

2. La máquina analítica

3. Los primerosordenadores

4. Los ordenadoreselectronicos

5. Eniac

6. Circuitos integrados

7. Evolucioncronologica del computador

8. Generaciones delcomputador

9. A.C. (antes deordenadores)

10. Primera generación:c. 1940 - 1955

11. Segunda generación:c. 1955 - 1964

12. Tercera generación:c. 1964 - 1971

13. Cuarta generación:c. 1971 - presente

14. Tendenciasgenerales

15. Computadoresanalogico

16. Computadoresdigitales

17. Evolucion futura

 

1. Antecedentes historicos del computador

 

 

La primera máquina de calcular mecánica, un precursor del ordenadordigital, fue inventada en 1642 por el matemático francés Blaise Pascal. Aqueldispositivo utilizaba una serie de ruedas de diez dientes en las que cada uno delos dientes representaba un dígito del 0 al 9. Las ruedas estaban conectadas detal manera que podían sumarse números haciéndolas avanzar el número dedientes correcto. En 1670 el filósofo y matemático alemán Gottfried WilhelmLeibniz perfeccionó esta máquina e inventó una que también podíamultiplicar.

El inventor francés Joseph Marie Jacquard, al diseñar un telar automático,utilizó delgadas placas de madera perforadas para controlar el tejido utilizadoen los diseños complejos. Durante la década de 1880 el estadísticoestadounidense Herman Hollerith concibió la idea de utilizar tarjetasperforadas, similares a las placas de Jacquard, para procesar datos. Hollerithconsiguió compilar la información estadística destinada al censo de poblaciónde 1890 de Estados Unidos mediante la utilización de un sistema que hacíapasar tarjetas perforadas sobre contactos eléctricos.

El mundo de la alta tecnología nunca hubiera existido de no ser por eldesarrollo 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 alas técnicas de automatización, y han permitido mejorar los sistemas modernosde comunicación. Son herramientas esenciales prácticamente en todos los camposde investigación y en tecnología aplicada.

2. La máquina analítica

También en el siglo XIX el matemático e inventor británico Charles Babbageelaboró los principios de la computadora digital moderna. Inventó una serie demáquinas, como la máquina diferencial, diseñadas para solucionar problemasmatemáticos complejos.

Muchos historiadores consideran a Babbage y a su socia, la matemática británicaAugusta Ada Byron (1815-1852), hija del poeta inglés Lord Byron, como a losverdaderos inventores de la computadora digital moderna.

La tecnología de aquella época no era capaz de trasladar a la práctica susacertados conceptos; pero una de sus invenciones, la máquina analítica, ya teníamuchas de las características de un ordenador moderno.

Incluía una corriente, o flujo de entrada en forma de paquete de tarjetasperforadas, una memoria para guardar los datos, un procesador para lasoperaciones 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.

3. 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.

4. 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 laprimera capaz de procesar información numérica y textual. Diseñada por J.Presper Eckeret y John Mauchly, cuya empresa se integró posteriormente enRemington Rand, la máquina marcó el inicio de la era informática. En lailustración vemos una UNIVAC. La computadora central está al fondo, y enprimer plano puede verse al panel de control de supervisión. Remington Randentregó su primera UNIVAC a la Oficina del Censo de Estados Unidos en 1951.

5. El eniac

El ENIAC contenía 18.000 válvulas de vacío y tenía una velocidad devarios cientos de multiplicaciones por minuto, pero su programa estaba conectadoal procesador y debía ser modificado manualmente. Se construyó un sucesor delENIAC con un almacenamiento de programa que estaba basado en los conceptos delmatemático húngaro-estadounidense John von Neumann. Las instrucciones sealmacenaban dentro de una llamada memoria, lo que liberaba al ordenador de laslimitaciones de velocidad del lector de cinta de papel durante la ejecución ypermitía resolver problemas sin necesidad de volver a conectarse al ordenador.

A finales de la década de 1950 el uso del transistor en los ordenadores marcóel advenimiento de elementos lógicos más pequeños, rápidos y versátiles delo que permitían las máquinas con válvulas. Como los transistores utilizanmucha menos energía y tienen una vida útil más prolongada, a su desarrollo sedebió el nacimiento de máquinas más perfeccionadas, que fueron llamadasordenadores o computadoras de segunda generación. Los componentes se hicieron máspequeños, así como los espacios entre ellos, por lo que la fabricación delsistema resultaba más barata.

 

6. Circuitos integrados

A finales de la década de 1960 apareció el circuito integrado (CI), queposibilitó la fabricación de varios transistores en un único sustrato desilicio en el que los cables de interconexión iban soldados. El circuitointegrado permitió una posterior reducción del precio, el tamaño y losporcentajes de error. El microprocesador se convirtió en una realidad amediados de la década de 1970, con la introducción del circuito de integracióna gran escala (LSI, acrónimo de Large Scale Integrated) y, más tarde, con elcircuito de integración a mayor escala (VLSI, acrónimo de Very Large ScaleIntegrated), con varios miles de transistores interconectados soldados sobre unúnico sustrato de silicio.

Los circuitos integrados han hecho posible la fabricación del microordenadoro microcomputadora. Sin ellos, los circuitos individuales y sus componentesocuparían demasiado espacio como para poder conseguir un diseño compacto.También llamado chip, un circuito integrado típico consta de varios elementoscomo reóstatos, condensadores y transistores integrados en una única pieza desilicio. En los más pequeños, los elementos del circuito pueden tener un tamañode apenas unos centenares de átomos, lo que ha permitido crear sofisticadascomputadoras del tamaño de un cuaderno. Una placa de circuitos de unacomputadora típica incluye numerosos circuitos integrados interconectados entresí.

7. Evolución cronológica de lacomputadora

La necesidad del hombre de encontrar métodos rápidos y efectivos pararesolver sus cálculos y su gran inventiva lo llevaron a través de los siglosal desarrollo de lo que hoy conocemos como la computadora.  Desde el ábacohasta las computadoras personales éstas han tenido una gran influencia endiferentes aspectos de nuestro diario vivir, mejorando nuestra calidad de vida yabriendo puertas que antes eran desconocidas para la humanidad.

500 AC: Ábaco

El primer calculador de tipo mecánico fue ideado en Babilonia alrededor de500 A.C. Este dispositivo mecánico llamado ábaco consistía de un sistema debarras y poleas con lo cual se podían efectuar diferentes tipos de cálculosaritméticos.

1622: Oughtred presenta la regla de cálculo

Hacia 1622, el matemático inglés William Oughtred utilizó los reciéninventados logaritmos para fabricar un dispositivo que simplificaba lamultiplicación y la división.  Consistía en dos reglas graduadas unidasque se deslizaban una sobre otra.

1642: Primera máquina de sumar

El matemático y filósofo francés Blaise Pascal tenía diecinueve añoscuando construyó la primera máquina sumadora del mundo en 1642.  Utilizabaun engranaje de ruedas dentadas como contadores.  El dispositivo llevaba 1automáticamente al llegar a las decenas y también podía emplearse pararestar.

1834: Primera computadora digital programable

En 1834 el científico e inventor inglés Charles Babbage realizó losesquemas de un dispositivo el cual llamó máquina analítica lo que en realidadera una computadora de propósitos generales. Esta máquina era programada poruna serie de tarjetas perforadas que contenían datos o instrucciones las cualespasaban a través de un dispositivo de lectura, eran almacenados en una memoriay los resultados eran reproducidos por unos moldes.  Esta máquina superabapor 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. Podíansumarse una secuencia de dígitos pulsando unas teclas sucesivas.  Cadatecla alzaba un eje vertical a cierta altura y la suma quedaba indicada por laaltura total.

8. Generaciones Del Computador

  1. 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)

10. 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)

11. 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)

12. 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)

13. 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

14. 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

15. Ordenadores analógicos  

El ordenador analógico es un dispositivo electrónico o hidráulico diseñadopara manipular la entrada de datos en términos de, por ejemplo, niveles detensión o presiones hidráulicas, en lugar de hacerlo como datos numéricos. Eldispositivo de cálculo analógico más sencillo es la regla de cálculo, queutiliza longitudes de escalas especialmente calibradas para facilitar lamultiplicación, la división y otras funciones. En el típico ordenador analógicoelectrónico, las entradas se convierten en tensiones que pueden sumarse omultiplicarse empleando elementos de circuito de diseño especial. Lasrespuestas se generan continuamente para su visualización o para su conversiónen otra forma deseada.

16. Ordenadores digitales  

Todo lo que hace un ordenador digital se basa en una operación: la capacidadde determinar si un conmutador, o ‘puerta’, está abierto o cerrado. Esdecir, el ordenador puede reconocer sólo dos estados en cualquiera de suscircuitos microscópicos: abierto o cerrado, alta o baja tensión o, en el casode números, 0 o 1. Sin embargo, es la velocidad con la cual el ordenadorrealiza este acto tan sencillo lo que lo convierte en una maravilla de latecnología moderna. Las velocidades del ordenador se miden en megahercios, omillones de ciclos por segundo. Un ordenador con una velocidad de reloj de 100MHz, velocidad bastante representativa de un microordenador o microcomputadora,es capaz de ejecutar 100 millones de operaciones discretas por segundo. Lasmicrocomputadoras de las compañías pueden ejecutar entre 150 y 200 millones deoperaciones por segundo, mientras que las supercomputadoras utilizadas enaplicaciones de investigación y de defensa alcanzan velocidades de miles demillones de ciclos por segundo.

La velocidad y la potencia de cálculo de los ordenadores digitales seincrementan aún más por la cantidad de datos manipulados durante cada ciclo.Si un ordenador verifica sólo un conmutador cada vez, dicho conmutador puederepresentar solamente dos comandos o números. Así, ON simbolizaría unaoperación o un número, mientras que OFF simbolizará otra u otro. Sin embargo,al verificar grupos de conmutadores enlazados como una sola unidad, el ordenadoraumenta el número de operaciones que puede reconocer en cada ciclo. Porejemplo, un ordenador que verifica dos conmutadores cada vez, puede representarcuatro números (del 0 al 3), o bien ejecutar en cada ciclo una de las cuatrooperaciones, 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 décadade 1970 eran capaces de verificar 8 conmutadores simultáneamente; es decir, podíanverificar ocho dígitos binarios, de ahí el término bit de datos en cadaciclo.

Un grupo de ocho bits se denomina byte y cada uno contiene 256configuraciones posibles de ON y OFF (o 1 y 0). Cada configuración equivale auna instrucción, a una parte de una instrucción o a un determinado tipo dedato; estos últimos pueden ser un número, un carácter o un símbolo gráfico.Por ejemplo, la configuración 11010010 puede representar datos binarios, eneste caso el número decimal 210 , o bien estar indicando al ordenador quecompare los datos almacenados en estos conmutadores con los datos almacenados endeterminada ubicación del chip de memoria. El desarrollo de procesadorescapaces de manejar simultáneamente 16, 32 y 64 bits de datos ha permitidoincrementar la velocidad de los ordenadores. La colección completa deconfiguraciones reconocibles, es decir, la lista total de operaciones que unacomputadora es capaz de procesar, se denomina conjunto, o repertorio, deinstrucciones. Ambos factores, el número de bits simultáneos y el tamaño delos conjuntos de instrucciones, continúa incrementándose a medida que avanzael desarrollo de los ordenadores digitales modernos.

 

17. Evolución futura

  Una tendencia constante en el desarrollo de los ordenadores es lamicrominiaturización, iniciativa que tiende a comprimir más elementos decircuitos en un espacio de chip cada vez más pequeño. Además, losinvestigadores intentan agilizar el funcionamiento de los circuitos mediante eluso de la superconductividad, un fenómeno de disminución de la resistencia eléctricaque se observa cuando se enfrían los objetos a temperaturas muy bajas.

Las redes informáticas se han vuelto cada vez más importantes en eldesarrollo de la tecnología de computadoras. Las redes son grupos decomputadoras interconectados mediante sistemas de comunicación. La red públicaInternet es un ejemplo de red informática planetaria. Las redes permiten quelas computadoras conectadas intercambien rápidamente información y, en algunoscasos, compartan una carga de trabajo, con lo que muchas computadoras puedencooperar en la realización de una tarea. Se están desarrollando nuevastecnologías de equipo físico y soporte lógico que acelerarán los dosprocesos mencionados.

Otra tendencia en el desarrollo de computadoras es el esfuerzo para crearcomputadoras de quinta generación, capaces de resolver problemas complejos enformas que pudieran llegar a considerarse creativas. Una vía que se estáexplorando activamente es el ordenador de proceso paralelo, que emplea muchoschips para realizar varias tareas diferentes al mismo tiempo. El procesoparalelo podría llegar a reproducir hasta cierto punto las complejas funcionesde realimentación, aproximación y evaluación que caracterizan al pensamientohumano. Otra forma de proceso paralelo que se está investigando es el uso decomputadoras moleculares. En estas computadoras, los símbolos lógicos seexpresan por unidades químicas de ADN en vez de por el flujo de electroneshabitual en las computadoras corrientes.

 

Trabajo enviado por:
Legnis Mota
l.mota@codetel.net.do

 

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