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Historia de la computación y estructura de un computador

Resumen: Historia de la computación. Generaciones de computadoras. Esquema general de un computador. Las computadoras no han nacido en los últimos años, en realidad el hombre siempre buscó tener dispositivos que le ayudaran a efectuar cálculos precisos y rápidos. Desde la aparición de las calculadoras binarias hasta nuestros días, hay muy pocas actividades humanas que no estén ligadas en una u otra forma a las máquinas electrónicas.(V)
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Autor: Tulio Infante y Milvia Benitez

Índice

Introducción

Historia de la computación

Generaciones de computadoras

Esquema general de un computador

Conclusiones

Bibliografía

 

INTRODUCCION

Las computadoras no han nacido en los últimos años, enrealidad el hombre siempre buscó tener dispositivos que le ayudaran a efectuarcálculos precisos y rápidos. Desde la aparición de las calculadoras binariashasta nuestros días, hay muy pocas actividades humanas que no estén ligadas enuna u otra forma a las máquinas electrónicas. De tal forma podemos definir ala computadora como un dispositivo electrónico capaz de recibir un conjunto deinstrucciones y ejecutarlas realizando cálculos sobre los datos numéricos, ocompilando y correlacionando otros tipos de información para obtener otroconjunto de datos o información como respuesta.

La informática, por su rapidez de crecimiento y expansión,ha venido transformando rápidamente las sociedades actuales; sin embargo el públicoen general solo las conoce superficialmente. Lo importante para entrar en elasombroso mundo de la computación, es perderle el miedo a esa extrañapantalla, a ese complejo teclado y a esos misteriosos discos y así poderentender lo práctico, lo útil y sencillo que resulta tenerlas como nuestroaliado en el día a día de nuestras vidas.

El presente trabajo esta diseñado de forma práctica ysencilla para comenzar a conocer un poco de esta extraordinaria herramienta,recorriendo la historia de las mismas, su origen, evolución, clasificándolaspor generaciones y dando una breve descripción de los principales componentesde un computador.

HISTORIA DE LA COMPUTACIÓN

Uno de los primeros dispositivos mecánicos para contar fueel ABACO, cuya historia se remonta a 3000 años AC desarrollada por loschinos y utilizado por civilizaciones griegas y romanas. Este dispositivo es muysencillo, consta de un marco rectangular de madera ensartado de varillas en lasque se desplazaban bolas agujereadas de izquierda a derecha. Al desplazar lascuentas (bolas) sobre las varillas, sus posiciones representan valoresalmacenados, y es mediante estas posiciones que se representa y almacena datos.A este dispositivo no se le puede llamar computadora pues carece de un elementofundamental llamado programa.

En el siglo XVII, el creciente interés en Europa porlas ciencias, tales como la astronomía y la navegación, impulsó a las mentescreativas a simplificar los cálculos, se encontraba en uso "la regla del cálculo",calculadora basada en las invenciones de y Napier, Gunther Bissaker.En 1614, el escocés Napier había anunciado el descubrimiento de loslogaritmos permitiendo que los resultados de complicadas multiplicaciones seredujeran a un proceso simple de suma; Edmund Gunther se encarga deenmarcar los logaritmos de Napier en líneas, por su parte Bissaker coloca las líneasde ambos sobre un pedazo de madera, creando de esta manera la regla del cálculo.

Blaise Pascal a la edad de 19 años, además deescribir tratados filosóficos, literarios, científicos y matemáticos inventóuna máquina para calcular capaz de realizar sumas y restas, parecida a loscuenta kilómetros de los automóviles, el cual utilizaba una serie de ruedas de10 dientes en las que cada uno de los dientes representaba un dígito del 0 al9; las ruedas estaban conectadas de tal manera que podían sumarse números haciéndolasavanzar el número de dientes correctos.

Los conceptos de esta máquina se utilizaron durante muchotiempo, pero estas calculadoras exigían intervención de un operador, pues estedebía escribir cada resultado parcial en una hoja de papel. Esto era sumamentelargo y por lo tanto produce errores en los informes.

En 1670 el filósofo y matemático alemán GottfriedWilhelm Leibnizf fue el siguiente en avanzar en el diseño de una máquinacalculadora mecánica, perfeccionó la anterior inventada además de añadir lafunción de multiplicar, efectuaba divisiones y raíces cuadradas.

Charles Babbage (1792-1781), profesor de matemáticas dela Universidad de Cambridge, Inglaterra, desarrolla en 1823 el concepto de unartefacto, que el denomina "máquina diferencial". La máquina estabaconcebida para realizar cálculos, almacenar y seleccionar información,resolver problemas y entregar resultados impresos. Babbage imaginó su máquinacompuesta de varias otras, todas trabajando armónicamente en conjunto: losreceptores recogiendo información; un equipo transfiriéndola; un elementoalmacenador de datos y operaciones; y finalmente una impresora entregandoresultados. Pese a su increíble concepción, la máquina de Babbage, que separecía mucho a una computadora, no llegó jamás a construirse. Los planes deBabbage fueron demasiado ambiciosos para su época. Demasiado y demasiadopronto. Este avanzado concepto, con respecto a la simple calculadora, le valióa Babbage ser considerado el precursor de la computadora. La novia de Babbage, AdaAugusta Byron, luego Condesa de Lovelace, hija del poeta inglés Lord Byron,que le ayuda en el desarrollo del concepto de la Máquina Diferencial, creandoprogramas para la máquina analítica, es reconocida y respetada, como el primerprogramador de computadoras.

Joseph Jacquard(1752-1834), industrial francés es el siguiente en aportar algo al modernoconcepto de las computadoras, para seguir adelante.

Jacquard tuvo la idea de usar tarjetas perforadas paramanejar agujas de tejer, en telares mecánicos. Un conjunto de tarjetas constituíanun programa, el cual creaba diseños textiles.

Una ingeniosa combinación de los conceptos de Babbage yJacquard, dan origen en 1890 a un equipo electromecánico, que salva del caos ala Oficina de Censo de Estado Unidos. Hermann Hollerith usa unaperforadora mecánica para representar letras del alfabeto y dígitos entarjetas de papel, que tenían 80 columnas y forma rectangular. La máquina deHollerith usando información perforada en las tarjetas, realiza en corto tiempola tabulación de muchos datos.

En el año 1944 se construyó en la Universidad de Harvard,la MARK I, diseñada por un equipo encabezada por el Dr. HowardAiken, es esta la primera máquina procesadora de información. La Mark Ifuncionaba eléctricamente, tenia 760.000 ruedas y relés y 800 Km. de cable yse basaba en la máquina analítica de Babbage., a pesar de su peso superior a 5toneladas y su lentitud comparada con los equipos actuales fue la primera máquinaen poseer todas las características de una verdadera computadora.

La primera computadora electrónica fue terminada deconstruir en 1946, por J.P.ECKERT y J.W MAUCHLY en la Universidad dePensilvania y se llamó ENIAC(Electric Numeric Integrator AndCalculador); podía multiplicar 10.000 veces más rápido que la máquina deAiren pero tenía problemas pues estaba construida con casi 18.000 válvulas devacío, era enorme la energía que consumía y el calor que producía; estohacia que las válvulas se quemaran rápidamente y que las casas vecinastuviesen cortes de luz.

 

Considerado como el padre de las computadoras el matemático JOHNNVON NEUMANN propuso almacenar el programa y los datos en la memoria delordenador, su idea fundamental era permitir que en la memoria coexistan datoscon instrucciones, para que entonces la computadora pueda ser programada en unlenguaje, y no por medio de alambres que eléctricamente interconectaban variassecciones de control, a este se le llamó EDVAC (Electronic DiscreteVariable Automatic Computer).

Todo este desarrollo de las computadoras suele dividirse porgeneraciones y el criterio que se empleo para determinar el cambio de generaciónno está muy bien definido, pero por lo menos deben cumplirse al menos lossiguientes requisitos: La forma en que están construidas y la forma en el serhumano se comunica con ellas.

GENERACIONES DE COMPUTADORAS

GENERACION CERO (1942 - 1945)

Aparecieron los primeros ordenadores analógicos: comenzarona construirse a principios del siglo XX los primeros modelos realizaban los cálculosmediante ejes y engranajes giratorios. Con estas máquinas se calculaban lasaproximaciones numéricas de ecuaciones demasiado difíciles como para poder serresueltas mediante otros métodos.

La generación cero que abarcó la década de la segundaguerra mundial un equipo de científicos y matemáticos crearon lo que seconsidera el primer ordenador digital totalmente eléctrico: EL COLOSSUS,este incorporaba 1500 válvulas o tubos de vacío y era ya operativo. Fueutilizado por el equipo dirigido por Alan Turíng para decodificar los mensajesde radio cifrado de los Alemanes.

PRIMERA GENERACION (1951 - 1958)

En esta generación había un gran desconocimiento de lascapacidades de las computadoras, puesto que se realizó un estudio en esta épocaque determinó que con veinte computadoras se saturaría el mercado de losEstados Unidos en el campo de procesamiento de datos. Estas tenían lassiguientes características:

  • Emplearon bulbos (Válvulas al vacío) para procesar la información.

  • Esta generación de máquinas eran muy grandes y costosas.

  • Alto consumo de energía. El voltaje de los bulbos era de 300 v y la posibilidad de fundirse era grande, además de que requerían de sistemas de aire acondicionado especial.

  • Uso de tarjetas perforadas. Se utilizaba un modelo de codificación de la información originado en el siglo pasado, las tarjetas perforadas.

  • Almacenamiento de información en tambor magnético interior. Un tambor magnético dispuesto en el interior de la computadora, recogía y memorizaba los datos y los programas que le suministraban mediante tarjetas.

  • Lenguaje máquina. La programación se codificaba en un lenguaje muy rudimentario denominado "Lenguaje Máquina" el cual consistía en la yuxtaposición de largos bits o cadenas de ceros y unos, la combinación de los elementos del sistema binarios era la única manera de "instruir a la máquina", pues no entendía más lenguaje que el numérico.

  • Tenían aplicaciones en el área científica y militar.

  • Eckert y Mauchly contribuyeron al desarrollo de las computadoras de la primera generación, formando una compañía privada y construyendo la UNIVAC I, la cual se utilizó para evaluar el censo de 1950 en los Estados Unidos.

En las dos primeras generaciones, las unidades de entradautilizaban tarjetas perforadas, retomadas por Herman Hollerith, quien ademásfundó una compañía que con el paso del tiempo se conocería como IBM(Internacional Bussines Machines).

Después se desarrolló la IBM 701 de la cual seentraron 18 unidades entre 1953 y 1957.

La computadora mas exitosa de esta generación fue la IBM650 la cuál usaba un esquema de memoria secundaria llamado tambor magnéticoque es el antecesor de los discos actuales.

SEGUNDA GENERACION (1959-1954)

La segunda generación se basa en el funcionamiento deltransistor, lo que hizo posible una nueva generación de computadoras más pequeñas,más rápidas y con menores necesidades de ventilación, por todos estos motivosla densidad del circuito podía ser aumentada significativamente, lo que queríadecir que los componentes podían colocarse mucho más cerca unos de otros y asíahorrar mas espacio.

Diversas compañías como IBM, UNIVAC, HONEYWELL,construyen ordenadores de este tipo. Las principales características son:

  • El componente principal es un pequeño trozo de semiconductor: el transistor.

  • Disminución del tamaño.

  • Disminución del consumo y la producción de calor.

  • Aumento de la factibilidad.

  • Mayor rapidez.

  • Memoria interna de núcleo de ferrita y tambor magnético.

  • Instrumento de almacenamiento: accesorio para almacenar en el exterior información (Cintas y discos).

  • Mejoran los dispositivos de entradas y salidas, para la mejor lectura de las tarjetas perforadas, se disponía de células fotoeléctricas.

  • Introducción de elementos modulares.

  • Las impresoras aumentan su capacidad de trabajo.

  • Lenguajes de programación más potentes, ensambladores y de alto nivel (Fortran, Cobol y Algol).

  • Se usaban para nuevas aplicaciones, como en los sistemas de reservación de líneas aéreas y simulaciones para uso general. Las empresas comenzaron a usarlas en tareas de almacenamiento de registros, nóminas y contabilidad.

TERCERA GENERACION (1964-1971)

Con los progresos de la electrónica y los avances encomunicación con las computadoras en la década de 1960, surge la tercerageneración de las computadoras. Se inaugura con la IBM 360 en abril de1064. Las principales características son:

  • Circuito integrado. Miniaturización y reunión de centenares de elementos en una placa de silicio o "Chip".

  • Menor consumo de energía.

  • Apreciable reducción de espacio.

  • Aumento de la fiabilidad.

  • Teleprocesos. Se instalan terminales remotos que acceden a la computadora central para realizar operaciones, extraer o introducir información en bancos de datos, etc.

  • Trabajo a tiempo compartido: uso de las computadoras por varios clientes a tiempo compartido, pues el aparato puede discernir entre diversos procesos que realiza simultáneamente.

  • Multiprogramación.

  • Renovación de periféricos.

  • Generalización de los lenguajes de alto nivel

  • Instrumentalización del sistema.

  • Compatibilidad.

  • Ampliación de aplicaciones: en procesos industriales, en la educación, en el hogar, agricultura, etc.

  • La miniaturización de los sistemas lógicos conduce a la fabricación de la mini computadora, que agiliza y descentraliza los procesos.

CUARTA GENERACION (1972-1984)

El Microprocesador: el proceso de reducción del tamaño delos componentes llega a operar a escalas microscópicas. La microminiaturizaciónpermite construir el microprocesador, circuito integrado que rige las funcionesfundamentales del ordenador.

Las aplicaciones del microprocesador se han proyectado másallá de la computadora y se encuentra en multitud de aparatos, seaninstrumentos médicos, automóviles, juguetes, electrodomésticos, etc.

Memorias Electrónicas: Se desechan las memorias internas delos núcleos magnéticos de ferrita y se introducen memorias electrónicas, queresultan más rápidas. Al principio presentan el inconveniente de su mayorcosto, pero este disminuye con la fabricación en serie.

Sistema de tratamiento de base de datos: el aumentocuantitativo de las bases de datos lleva a crear formas de gestión quefaciliten las tareas de consulta y edición. Lo sistemas de tratamiento de basede datos consisten en un conjunto de elementos de hardware y softwareinterrelacionados que permite un uso sencillo y rápido de la información. Lasprincipales características son:

  • Aparición del microprocesador.

  • Memoria electrónica.

  • Sistema de tratamiento de base de datos.

  • Se fabrican computadoras personales y microcomputadoras.

  • Se utiliza el disquete (Floppy Disk) como unidad de almacenamiento.

  • Aparecieron gran cantidad de lenguajes de programación y las redes de transmisión de datos (Teleinformática).

ESQUEMA GENERAL DE UN COMPUTADOR

Es un sistema compuesto de cinco elementos diferenciados: 1.-CPU (unidad central de Procesamiento), 2.-Dispositivo de entrada,3.-Dispositivos de almacenamiento, 4.-Dispositivos de salida y 5.-Una red decomunicaciones, denominada bus, que enlaza todos los elementos del sistema yconecta a éste con el mundo exterior.

1. –CPU (UNIDAD CENTRAL DEL PROCESO):

Interpreta y lleva a cabo las instrucciones de los programas,efectúa manipulaciones aritméticas y lógicas con los datos y se comunica conlas demás partes del sistema. Una CPU es una colección compleja de circuitoselectrónicos. Cuando se incorporan todos estos circuitos en un chip de silicio,a este chip se le denomina microprocesador. La CPU y otros chips y componenteselectrónicos se ubican en un tablero de circuitos o tarjeta madre.

La mayoría de los chips de CPU y de los microprocesadoresestán compuestos de 4 secciones funcionales:

  • Una unidad aritmética/lógica que proporciona al chip su capacidad de cálculo.

  • Unos registros que son áreas de almacenamiento temporal que contienen datos, realizan seguimiento de instrucciones y conservan la ubicación y los resultados de las operaciones.

  • Una sección de control que temporiza y regula las operaciones de la totalidad del sistema informático, lee las configuraciones de datos en un registro designado y las convierte en una actividad e indica en que orden utilizará la CPU las operaciones individuales y el tiempo que consumirá cada operación.

  • Bus interno, red de líneas de comunicación que conecta los elementos internos del procesador y envía también información a los conectores externos que enlazan al procesador con los demás elementos del sistema informático.

Hay 3 tipos de bus en la CPU: bus de control, bus de direccióny bus de datos.

2.-DISPOSITIVOS DE ENTRADA

Son todos aquellos elementos que permiten la interacción delusuario con la unidad de procesamiento central y la memoria.

En esta se encuentran:

    • Teclado.

    • Mouse o Ratón.

    • Escáner o digitalizador de imágenes.

    • Lápices ópticos.

    • Joysticks.

    • Micrófonos.

El Teclado:

Es un dispositivo periférico de entrada, que convierte laacción mecánica de pulsar una serie de pulsos eléctricos codificados quepermiten identificarla. Las teclas que lo constituyen sirven para entrarcaracteres alfanuméricos y comandos a una computadora es similar al de las máquinasde escribir.

Mouse y Joysticks:

Son dispositivos que convierten el movimiento físico en señaleseléctricas binarias que permitan reconstruir su trayectoria con el fin de quela misma sea repetida en el monitor.

Escáner o digitalizador de imágenes:

Están concebidos para interpretar caracteres, combinaciónde caracteres, dibujos gráficos escritos a mano o en maquinas o impresoras ytraducirlos al lenguaje que la computadora entiende.

Lápices ópticos:

Transmiten información gráfica desde tabletas electrónicashasta el ordenador.

Micrófonos:

Módulos de reconocimiento de voz que convierten la palabrahablada en señales digitales comprensibles para el ordenador.

3.-DISPOSITIVOS DE ALMACENAMIENTO:

En esta se encuentran:

    • Disco Duro.

    • Disquettes 3 ½.

    • Maletón-ópticos de 5,25.

    • DVD.

    • Cintas magnéticas.

Disco Duro:

Este esta compuestos por varios platos, es decir, variosdiscos de material magnético montados sobre un eje central sobre el que semueven. Para leer y escribir datos en estos platos se usan las cabezas delectura / escritura que mediante un proceso electromagnético codifican /decodifican la información que han de leer o escribir. La cabeza de lectura /escritura en un disco duro está muy cerca de la superficie, de forma que casida vuelta sobre ella, sobre el colchón de aire formado por su propiomovimiento. Debido a esto, están cerrados herméticamente, porque cualquierpartícula de polvo puede dañarlos.

Este dividen en unos círculos concéntricos cilíndricos(coincidentes con las pistas de los disquetes), que empiezan en la parteexterior del disco (primer cilindro) y terminan en la parte interior (ultimo).Asimismo, estos cilindros se dividen en sectores, cuyo numero esta determinadopor el tipo de disco y su formato, siendo todos ellos de un tamaño fijo encualquier disco. Cilindros como sectores se identifican con una serie de númerosque se les asigna, empezando por el 1, pues el numero 0 de cada cilindro sereservan para propósitos de identificación mas que para almacenamientos dedatos. Estos escritos / leídos en el disco deben ajustarse al tamaño fijadodel almacenamiento de los sectores. Habitualmente, los sistemas de discos duroscontienen mas de una unidad en su interior, por lo que el número de caras puedeser mas de dos. Estas se identifican con un numero, siendo el 0 para la primera.En general su organización es igual a los disquetes. La capacidad del discoresulta de multiplicar el número de caras por el de pistas por cara y por el desectores por pista, al total por el numero de bytes por sector.

Disquetes 3 ½:

Son disco de almacenamiento de alta densidad de 1,44 MB, estepresenta dos agujeros en la parte inferior del mismo, uno para proteger al discocontra escritura y el otro solo para diferenciarlo del disco de doble densidad.

Maletón-Ópticos De 5,25(CD):

Este se basa en la misma tecnología que sus hermanos pequeñosde 3,5", su ventajas: Gran fiabilidad y durabilidad de los datos a la vezque una velocidad razonablemente elevada Los discos van desde los 650 MB hastalos 5,2 GB de almacenamiento, o lo que es lo mismo: desde la capacidad de unsolo CD-ROM hasta la de 8.

Disco de Video Digital:

Disco de vídeo digital (DVD), un dispositivo dealmacenamiento masivo de datos cuyo aspecto es idéntico al de un discocompacto, aunque contiene hasta 15 veces más información y puede transmitirlaa la computadora unas 20 veces más rápido que un CD-ROM. El DVD, denominadotambién disco de Súper Densidad (SD) tiene una capacidad de 8,5 gigabites dedatos o cuatro horas de vídeo en una sola cara. En la actualidad, estándesarrollándose discos del estilo del DVD regrabables y de doble cara.

Cintas Magnéticas:

Utilizados por los grandes sistemas informáticos.

4.-DISPOSITIVOS DE SALIDA:

Estos dispositivos permiten al usuario ver los resultados delos cálculos o de las manipulaciones de datos de la computadora. El dispositivode salida más común es el monitor, pantalla en la que se ve lainformación suministrada por el ordenador. En el caso más habitual se trata deun aparato basado en un tubo de rayos catódicos (CRT) como el de lostelevisores, mientras que en los portátiles es una pantalla plana de cristal líquido(LCD).

La resolución se define como el número de puntos que puederepresentar el monitor por pantalla, en horizontal x vertical. Así, un monitorcuya resolución máxima sea de 1024x768 puntos puede representar hasta 768 líneashorizontales de 1024 puntos cada una, probablemente además de otrasresoluciones inferiores, como 640x480 u 800x600. Cuan mayor sea la resoluciónde un monitor, mejor será la calidad de la imagen en pantalla, y mayor será lacalidad (y por consiguiente el precio) del monitor.

Otro de los dispositivos de salida comunes es la impresoraes la que permite obtener en un soporte de papel una copia visualizable,perdurable y transportable de la información procesada por un computador.

Las primeras impresoras nacieron muchos años antes que el PCe incluso antes que los monitores, siendo durante años el método más usualpara presentar los resultados de los cálculos en aquellos primitivosordenadores, todo un avance respecto a las tarjetas y cintas perforadas que seusaban hasta entonces.

Por último se puede hacer mención a el módem, elcual enlaza dos ordenadores transformando las señales digitales en analógicaspara que los datos puedan transmitirse a través de las telecomunicaciones.

5.-RED DE COMUNICACIONES:

Un sistema computacional es un sistema complejo que puedellegar a estar constituido por millones de componentes electrónicoselementales. Esta naturaleza multinivel de los sistemas complejos es esencialpara comprender tanto su descripción como su diseño. En cada nivel se analizasu estructura y su función en el sentido siguiente:

Estructura: La forma en que se interrelacionan lascomponentes

Función: La operación de cada componente individualcomo parte de la estructura.

Por su particular importancia se considera la estructura deinterconexión tipo bus. EI bus representa básicamente una serie de cablesmediante los cuales pueden cargarse datos en la memoria y desde allítransportarse a la CPU. Por así decirlo es la autopista de los datos dentro delPC ya que comunica todos los componentes del ordenador con el microprocesador.El bus se controla y maneja desde la CPU.

CONCLUSIONES

Con las "generaciones nace la industria de loscomputadores. El trabajo de los computadores desarrollados en la década de los40 había sido básicamente experimental. Se habían utilizado con fines científicospero era evidente que su uso podía desarrollarse en muchas áreas.

Eran máquinas muy grandes y pesadas con muchas limitaciones;el tubo de vacío, siendo su elemento fundamental, tiene un gran consumo deenergía, poca duración y disipación de mucho calor. Estos eran problemasnecesarios de resolver.

La evolución de las computadoras nos ha servido para hacer cálculosmás rápidos, también ha sido implicada en otras actividades humanas facilitándolasy promoviendo su desarrollo.

Como vimos en este trabajo la computación seguiráevolucionando como lo ha hecho hasta ahora para cubrir las necesidades de lavida moderna y los nuevos proceso industriales, de salud, educativos y decomunicación.

BIBLIOGRAFIA

NORTON, Norton. Introducción a la Computación. México,1995.

MARZULLO, Carmelo. Notas Sobre Informática. Cumaná,2003.

DE AGOSTINI, Juan. Herramientas Para Microcomputadoras.Universidad Simón Bolívar.Caracas, 1989.

Biblioteca de Consulta Encarta 2001. Microsoft.

http://conozcasuhardware.com

 

  

Lic. MILVIA BENITEZ

Dr. TULIO INFANTE

elgatotj@hotmail.com

 

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