ANTECEDENTES
Por siglos los hombres han tratado de usar fuerzas y artefactos de diferente
tipo para realizar sus trabajos, para hacerlos más simples y rápidos. La
historia conocida de los artefactos que calculan o computan, se remonta a
muchos años antes de Jesucristo.
Dos principios han
coexistido respecto a este tema. Uno es usar cosas para contar, ya sea los
dedos, piedras, conchas, semillas. El otro es colocar esos objetos en
posiciones determinadas. Estos principios se reunieron en el ábaco, instrumento
que sirve hasta el día de hoy, para realizar complejos cálculos aritméticos con
enorme rapidez y precisión.
En el Siglo XVII en occidente se encontraba en uso la regla de cálculo, calculadora
basada en las investigaciones de Nappier, Gunther y Bissaker. John Napier
(1550-1617) descubre la relación entre series aritmética y geométricas, creando
tablas que llama logaritmos. Edmund Gunter se encarga de marcar los logaritmos
de Napier en líneas. Bissaker por su parte coloca las líneas de Nappier y
Gunter sobre un pedazo de madera, creando de esta manera la regla de cálculo.
Durante más de 200 años, la regla de cálculo es perfeccionada, convirtiéndose
en una calculadora de bolsillo, extremadamente versátil.
Por el año 1700 las calculadoras numéricas digitales, representadas por el
ábaco y las calculadoras análogas representadas por la regla de cálculo, eran
de uso común en toda Europa.
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.
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 caracteristicas 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.
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
1944 marca la fecha de la primera computadora, al modo actual, que se pone en
funcionamiento. Es el Dr. Howard Aiken en la Universidad de Harvard, Estados
Unidos, quien la presenta con el nombre de Mark I. Es esta la primera máquina
procesadora de información. La Mark I funcionaba eléctricamente, instrucciones
e información se introducen en ella por medio de tarjetas perforadas y sus
componentes trabajan basados en principios electromecánicos. A pesar de su peso
superior a 5 toneladas y su lentitud comparada con los equipos actuales, fue la
primer máquina en poseer todas las características de una verdadera
computadora.
La primera computadora electrónica fue terminada de construir en 1946, por
J.P.Eckert y J.W.Mauchly en la Universidad de Pensilvania, U.S.A. y se le llamó
ENIAC. Con ella se inicia una nueva era, en la cual la computadora pasa a ser
el centro del desarrollo tecnológico, y de una profunda modificación en el comportamiento
de las sociedades.
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.
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 silicios
GENERACIONES
SEGUNDA GENERACIÓN
Del 1941 a 1958
Características principales:
Tecnología: válvulas de vacío, eran
máquinas voluminosas, de alto consumo, caras y de vida limitada.
Avances del equipo físico: en la memoria se pasa de registros de válvulas a
núcleos de ferrita; en la memoria secundaria, de tarjetas y cintas perforadas a
tambores y cintas magnéticas..
Avances del equipo lógico: utilización de aritmética binaria, programación en
ensamblador (para ayudar al programador).
Principales Equipos que se destacan
Mark I.
Un dispositivo electromecánico, basado en relés, fabricado para la Marina de EU
por Howard Aitken e ingenieros de la IBM. La ultima en su clase. Sustituida por
la electrónica.
Colossus.
Usado para descifrar los códigos de radio de los alemanes.
ABC.
Siglas de Atanasoff-Berry Computer, fabricada en la Univ. Estatal de Iowa.
Conocida ahora como la primera computadora digital electrónica.
ENIAC.
La más famosa de las primeras computadoras, contenía más de 18.000 tubos de
vacío. Fabricada para aplicaciones balísticas del Ejército de EU.
Manchester Mark I.
Producida por la Universidad de Manchester; la primera computadora con
"programa almacenado". Hasta ese momento, todas las computadoras
tenían que ser reprogramadas mediante cambios en el alambrado. Esto fue un gran
avance.
UNIVAC I
Primera computadora creada por una firma comercial pertenecientes a John W.
Mauchly y J. Prespert Eckert.
EDVAC, EDSAC, IAS, y las comerciales IBM 650, 701, 704, 709.
TERCERA GENERACIÓN:
De 1964 a 1970
En esta
época se desarrollan los circuitos integrados -un circuito electrónico completo
sobre una pastilla (chip) de silicio-, que constaban inicialmente de la
agrupación de unos cuantos transistores. Hechos de uno de los elementos más
abundantes en la corteza terrestre, el silicio, una sustancia no metálica que
se encuentra en la arena común de las playas y en prácticamente en todas
las rocas y arcilla. Cada pastilla, de menos de 1/8 de pulgada
cuadrada, contiene miles o millones de componentes electrónicos entre
transistores, diodos y resistencias.
El
silicio es un semiconductor sustancia que conducirá la corriente eléctrica
cuando ha sido "contaminada" con impurezas químicas.
Los
chips de circuitos integrados tienen la ventaja, respecto de los
transistores, de ser más confiables, compactos y de menor costo. Las técnicas de
producción masiva han hecho posible la mano-factura de circuitos integrados abajo costos
Las características principales de estas
computadoras son:
-Se
sigue utilizando la memoria de núcleos magnéticos.
-Los
tiempos de operación son del orden de nanosegundos (una mil millonésima parte
de segundo)
-Aparece
el disco magnético como medio de almacenamiento.
-Compatibilidad
de información entre diferentes tipos de computadoras.
Hasta
1970 las computadoras mejoraron dramáticamente en velocidad, confiabilidad
y capacidad de almacenamiento. La llegada de la cuarta generación sería más una
evolución que una revolución; al pasar del chip especializado para uso en
la memoria y procesos lógicos del inicio de la tercera generación, al
procesador de propósito general en un chip o microprocesador.
CUARTA GENERACIÓN
La denominada Cuarta Generación (1971
a 1981) es el producto de la microminiaturización de los circuitos electrónicos.
El tamaño reducido del microprocesador de chips hizo posible la creación de las
computadoras personales (PC). Hoy en día las tecnologías LSI (Integración a
gran escala) y VLSI (integración a muy gran escala) permiten que cientos de
miles de componentes electrónicos se almacenen en un chip. Usando VLSI, un
fabricante puede hacer que una computadora pequeña rivalice con una computadora
de la primera generación que ocupaba un cuarto completo. Hicieron su gran debut
las microcomputadoras.
HISTORIA
Las microcomputadoras o Computadoras
Personales (PC´s) tuvieron su origen con la creación de los microprocesadores.
Un microprocesador es "una computadora en un chip", o sea un circuito
integrado independiente. Las PC´s son computadoras para uso personal y relativamente
son baratas y actualmente se encuentran en las oficinas, escuelas y hogares.
El término PC se deriva para el año de
1981, IBM, sacó a la venta su modelo "IBM PC",cual
se convirtió en un tipo de computadora ideal para uso "personal", de
ahí que el término "PC" se estandarizó y los clones que sacaron
posteriormente otras empresas fueron llamados "PC y compatibles",
usando procesadores del mismo tipo que las IBM , pero a un costo menor y pudiendo
ejecutar el mismo tipo de programas. Existen otros tipos de microcomputadoras ,
como la Macintosh, que no son compatibles con la IBM, pero que en muchos de los
casos se les llaman también "PC´s", por ser de uso personal. El
primer microprocesador fue el Intel 4004, producido en 1971. Se desarrolló
originalmente para una calculadora, y resultaba revolucionario para su época.
Contenía 2.300 transistores en un microprocesador de 4 bits que sólo podía
realizar 60.000 operaciones por segundo.
Microprocesadores
El primer microprocesador de 8 bits fue el Intel 8008,
desarrollado en 1972 para su empleo en terminales informáticos. El Intel 8008
contenía 3.300 transistores. El primer microprocesador realmente diseñado para
uso general, desarrollado en 1974, fue el Intel 8080 de 8 bits, que contenía
4.500 transistores y podía ejecutar 200.000 instrucciones por segundo. Los
microprocesadores modernos tienen una capacidad y velocidad mucho mayores.
Entre ellos figuran el Intel Pentium Pro,
con 5,5 millones de transistores; el UltraSparc-II, de Sun Microsystems, que
contiene 5,4 millones de transistores; el PowerPC 620, desarrollado
conjuntamente por Apple, IBM y Motorola, con 7 millones de transistores, y el
Alpha 21164A, de Digital Equipment Corporation, con 9,3 millones de
transistores. El Microprocesador, es un circuito electrónico que actúa como
unidad central de proceso de un ordenador, proporcionando el control de las
operaciones de cálculo.
Los microprocesadores también se utilizan
en otros sistemas informáticos avanzados, como impresoras, automóviles o
aviones. En 1995 se produjeron unos 4.000 millones de microprocesadores en todo
el mundo. El microprocesador es un tipo de circuito sumamente integrado. Los
circuitos integrados, también conocidos como microchips o chips, son circuitos
electrónicos complejos formados por componentes extremadamente pequeños
formados en una única pieza plana de poco espesor de un material conocido como
semiconductor.
QUINTA
GENERACIÓN
La quinta generación de computadoras,
también conocida por sus siglas en inglés, FGCS (de Fifth Generation
Computer Systems) fue un ambicioso proyecto propuesto por Japón a
finales de la década de 1970. Su objetivo era el desarrollo de una nueva
clase de computadoras que utilizarían técnicas y tecnologías de inteligencia
artificial tanto en el plano del hardware como del software,
usando el lenguaje al nivel del lenguaje de máquina y serían
capaces de resolver problemas complejos, como la traducción automática de
una lengua natural a otra (del japonés al inglés, por ejemplo). Como unidad de
medida del rendimiento y prestaciones de estas computadoras se empleaba la
cantidad de LIPS (Logical Inferences Per Second) capaz de realizar durante la
ejecución de las distintas tareas programadas. Para su desarrollo se emplearon
diferentes tipos de arquitecturas VLSI (Very Large Scale Integration).
El proyecto duró once años, pero no obtuvo
los resultados esperados: las computadoras actuales siguieron así, ya
que hay muchos casos en los que, o bien es imposible llevar a cabo una paralización del
mismo, o una vez llevado a cabo ésta, no se aprecia mejora alguna, o en el peor
de los casos, se produce una pérdida de rendimiento. Hay que tener claro que
para realizar un programa paralelo debemos, para empezar, identificar dentro
del mismo partes que puedan ser ejecutadas por separado en distintos procesadores.
Además, es importante señalar que un programa que se ejecuta de manera
secuencial, debe recibir numerosas modificaciones para que pueda ser ejecutado
de manera paralela, es decir, primero sería interesante estudiar si realmente
el trabajo que esto conlleva se ve compensado con la mejora del rendimiento de
la tarea después de paralelizarla.
SEXTA GENERACIÓN DE 1990 HASTA LA FECHA.
Como supuestamente la sexta generación de
computadoras está en marcha desde principios de los años noventa,
debemos por lo menos, esbozar las características que deben tener las
computadoras de esta generación. También se mencionan algunos de los avances
tecnológicos de la última década del siglo XX y lo que se espera lograr en
el siglo XXI. Las computadoras de esta generación cuentan con arquitecturas
combinadas Paralelo / Vectorial, con cientos de microprocesadores vectoriales
trabajando al mismo tiempo; se han creado computadoras capaces de realizar más
de un millón de millones de operaciones aritméticas de punto flotante por
segundo (teraflops); las redes de área mundial (Wide Area Network, WAN)
seguirán creciendo desorbitadamente utilizando medios de comunicación a través
de fibras ópticas y satélites, con anchos de banda impresionantes. Las
tecnologías de esta generación ya han sido desarrolla das o están en ese
proceso. Algunas de ellas son: inteligencia / artificial distribuida; teoría
del caos, sistemas difusos, holografía, transistores ópticos.
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