Historia de la Computadora

El Ábaco

Historia de la computadora – Ábaco

Los palitos y piedras junto con las semillas se usaron por el hombre primitivo para contar y calcular pero por la época del 300 a.C al 500 a.C es en China donde se inventa el primer artefacto de cómputo en la historia de la humanidad.

El ábaco es un instrumento de cálculo que utiliza cuentas o semillas para representar unidades, decenas, centenas, etc., que se deslizan a lo largo de cuerdas, alambres o barras de metal fijadas paralelamente en un marco.

Con el ábaco se pueden realizar fácilmente operaciones aritméticas de suma, resta, multiplicación y división.

Sin embargo, no puede considerarse una computadora por carecer de un programa.

En América la civilización Inca utilizó el Quipus cómo instrumento para almacenar información. Quipus significa nudo y es un dispositivo de cuerdas de lana o algodón usado para codificar números.

La Pascalina

Una invención más compleja pero igualmente mecánica fue la pascalina ideada por Blaise Pascal en 1645 cuya función es resolver problemas aritméticos.

Consiste en un sistema de discos y engranajes que giran sincronizadamente un cilindro después de otro que dado la vuelta completa.

Para visualizar el resultado cada cilindro lleva marcado los números del cero al nueve, algo parecido al cuenta kilómetros de nuestro auto que utiliza el mismo principio.

Para que tenga una idea de lo efectivo del sistema, en 1960 los empleados de IBM utilizaban la pascalina para sus propios cálculos por lo rápido y efectivo que era el dispositivo.

La máquina diferencial.

Si te tocó resolver a mano algún problema de cálculo diferencial, esta máquina es tu sueño hecho realidad.

Charles Babagge diseño una máquina capaz de construir tablas de logaritmos y funciones trigonométricas, evaluando polinomios por aproximación.

Lastimosamente para Babagge su diseño no fue implementado por él. En 1822 para funcionar habría necesitado un motor a vapor de 30 metros de largo por 10 de ancho.

El diseño de Babagge se basa en uno anterior de Charles Jacquard quién fabricaba tejidos y habría logrado reproducir automáticamente algunos patrones utilizando tarjetas de papel rígido perforadas.

Las tarjetas perforadas tienen historia desde 1725 cuando son utilizadas para controlar telares textiles en Francia.

La Mark I

Tiene un funcionamiento electromecánico y es un acercamiento más a la computadora electrónica.

Este ordenador recibe instrucciones a través de lectoras de cinta perforada de papel, el cálculo es con relés y transmitido por señales eléctricas de un registro a otro, el resultado se imprime usando máquinas de escribir eléctricas o perforadora de tarjetas.

El diseño está inspirado en la máquina diferencial y fue creado por el Ingeniero Howard H. Aiquen.

La construcción y financiamiento fue realizada por IBM y enviada a la Universidad de Hardward en febrero de 1944 año en que también alcanzó su gran éxito realizando cálculos de balística durante el final de la segunda guerra mundial.

Sus características de construcción fueron impresionantes, 5 toneladas de peso, cableado interno de 800 kilómetros de longitud, 7600 engranajes, 15.5 metros de largo, 2.4 metros de alto, 60 centímetros de ancho.

Fue capaz de realizar operaciones aritméticas básicas y cálculos complejos de ecuaciones sobre el movimiento parabólico de forma secuencial. Tardaba de 3 a 5 segundo por cálculo por lo que se puede considerar algo lenta.

ENIAC

La ENIAC y el Colossus MarK I son adelantos relacionados que responde las preguntas: ¿Cuándo se inventaron las computadoras y quién las inventó?

El primer ordenador en ejecutar procesos y operaciones mediante instrucciones de máquina que puede ser considerada como una computadora digital es la ENIAC fabricada en el año de 1946.

La ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer) fue presentada en 1943 al gobierno de los Estados Unidos por los Ingenieros John William Mauchly y John Presper Eckert para resolver problemas de balística.

Su construcción duró varios años, y finalizó luego de la segunda guerra mundial por lo que se utilizó más bien para investigación científica.

Sus características de construcción al igual que su antecesora son más que impresionantes, pesaba 27 toneladas, ocupaba una habitación de 6 x 12 metros y estaba compuesta por 17468 tubos de vacío.

Este dispositivo tardaba menos de un segundo en realizar 5000 sumas y 300 multiplicaciones y 1.5 segundos para elevar un número a la potencia 5000.

Esta capacidad de procesamiento fue suficiente para realizar mayor cantidad de cálculos que los realizados hasta entonces por la humanidad.

¿Por qué las computadoras utilizan el sistema binario de numeración?

Creación de una tarjeta perforada

Las tarjetas perforadas fueron utilizadas por los telares en Francia mucho antes que empezara la historia de las computadoras modernas.

La información que contiene cada tarjeta es sencilla, abra un circuito si encuentra perforación y cierre si no.

La aparición de nuevas tecnologías como relés, válvulas de vacío, transistores, etc., funcionan cómo interruptores de 2 valores: encendido y apagado. Esto en sí es un sistema binario.

Generar más estados siguiendo esta tecnología es complejo.

Primera Generación de Computadoras

¿Cuándo aparecieron las computadoras comerciales?

Las computadoras comerciales aparecieron con la primera generación entre 1945 y 1956 y su construcción se basa en el uso de válvulas o bulbos electrónicos para procesar información.

La válvula electrónica es el componente crítico que posibilita el desarrollo de la electrónica en la primera mitad del siglo XX y da lugar a la expansión de otras invenciones cómo fueron la radio, la televisión, el radar, etc.

UNIVAC

Es en Alemania donde se comercializó la primera computadora, venciendo a la británica Ferranti Mark I y a la UNIVAC I. Se entrega a ETH Zürich en Suiza en septiembre de 1950. El Z4 se utilizó para los cálculos de la represa Dixence Grande.

La UNIVAC I (UNIVersal Automatic Computer I, Computadora Automática Universal I) fue la primera computadora comercial fabricada en Estados Unidos, entregada el 31 de marzo de 1951 a la oficina del censo. Fue diseñada por J. Presper Eckert y John William Mauchly, autores de la primera computadora electrónica estadounidense, la ENIAC.

Su valor comercial estaba entre millón y millón y medio de dólares (el equivalente actual de 7 a 9 millones de dólares).

Está computadora podía realizar una 100.000 sumas por segundo, o unos 1.000 cálculos más complejos.

Segunda Generación de Computadoras

Esta generación abarca de 1956 a 1965, y se destaca que los bulbos son reemplazados por transistores.

El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor que puede producir una respuesta a una señal de entrada exactamente cómo los bulbos con la diferencia que se halla muy por debajo en su tamaño y consumo de energía que lo vuelve más práctico.

En esta generación las computadoras reducen su tamaño físico y aumenta su velocidad de operación al rango de los microsegundos.

Tercera Generación de Computadoras

De 1965 a 1970. Los transistores son reemplazados por microtransistores y circuitos integrados o chips que repercute a su vez en el tamaño de los equipos.

Las computadoras trabajan a muy buena velocidad lo que permite funcionar con más de un programa a la vez.

Cuarta Generación de Computadoras

Aparece por vez primera el microprocesador permitiendo que miles de componentes se almacenen en su interior.

Los microprocesadores actúan como unidad central de procesamiento (CPU) de un ordenador.

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 microchip.

Usando VLSI, un fabricante puede hacer que una computadora pequeña rivalice con una computadora de la primera generación que ocupaba un cuarto completo.

El primer microprocesador de 8 bits fue el Intel 8008, desarrollado en 1972 para su empleo en terminales informáticos. El Intel 8008 contenía 3300 transistores.

El primer microprocesador realmente diseñado para uso general, desarrollado en 1974, fue el Intel 8080 de 8 bits, que contenía 4500 transistores y podía ejecutar 200.000 instrucciones por segundo.

Los microprocesadores modernos tienen una capacidad y velocidad mucho mayores.

Los microprocesadores modernos incorporan hasta 10 millones del transistores (que actúan como amplificadores electrónicos, osciladores o, más a menudo, como conmutadores), además de otros componentes como resistencias, diodos, condensadores y conexiones, todo ello en una superficie comparable a la de un sello postal.

Un microprocesador moderno funciona con una anchura de bus de 64 bits: esto significa que pueden transmitirse simultáneamente 64 bits de datos.

Un cristal oscilante situado en el ordenador proporciona una señal de sincronización, o señal de reloj, para coordinar todas las actividades del microprocesador.

Lógica de las Computadoras

Su lógica está basada en el álgebra booleana y sistema de numeración binario (base dos).

El álgebra booleana tiene funciones simples (NOT, AND, OR, NAND, XOR, etc) que pueden ser calculadas con circuitos electrónicos que no son nada más que interruptores en serie o paralelo que dejan pasar o no la corriente.

En un circuito digital en un instante dado de tiempo, la presencia de un pulso eléctrico representa un uno y su ausencia un cero.

La posibilidad de obtener un uno o un cero digital se denomina bit de datos.

Por ejemplo, para un circuito electrónico también llamado compuerta lógica del tipo NOT ante la presencia de un bit cero la respuesta será un uno y para un uno la respuesta será cero.

Un cálculo más complejo se puede realizar con la compuerta AND que es un circuito que requiere dos entradas pero da una única salida. Su función es la de realizar una multiplicación de sus entradas, así:

x y r
1 1 1
0 0 0
1 0 0
0 1 0

Los cálculos realizados por una computadora básicamente es la toma de decisiones lógicas basadas en algoritmos programados previamente.

Computadora con sus partes

CPU

Computadora CPU

El CPU es la Unidad Central de Procesamiento y se ocupa de realizar cálculos, comparaciones y tomar decisiones lógicas.

En la actualidad un ordenador puede tener más de un CPU en un solo chip. El Chip es un trozo de silicio que contiene millones de componentes electrónicos.

Para aceptar las órdenes, acceder a los datos y presentar resultados, la CPU se conecta mediante un conjunto de circuitos llamados BUS de datos.

El BUS de datos conecta el CPU con los dispositivos de almacenamiento y con los de entrada y salida.

Tarjeta Madre

Tarjeta Madre

Es la tarjeta principal de la computadora que contiene los circuitos que servirán como medios de conexión entre el CPU, el disco, las memorias, fuentes de energía y los interfaces para conectar con los dispositivos de entrada y salida.

Para cumplir su función viene instalado de fábrica un software básico que le permite administrar las entradas y salidas del equipo denominado BIOS.

Memoria RAM

Memoria RAM

La memoria de acceso aleatorio es un arreglo de componentes electrónicos para leer y escribir información. Utilizada como memoria temporal debido a que requiere de energía eléctrica para preservar los datos.

Es memoria aleatoria porque los diferentes accesos son independientes entre sí.

Se conectan a la placa base mediante zócalos denominados bancos de memoria.

Disco Duro

Disco Duro

El disco duro es la principal forma de almacenamiento de datos no volátiles en la mayor parte de computadoras. Por su capacidad se denomina también dispositivo de almacenamiento masivo.

Los discos duros se componen internamente de uno o varios platos, el eje y el motor, el brazo actuador o posicionador de las cabezas y los circuitos electrónicos de control.

Los platos metálicos es en donde se almacena la información y están apilados uno sobre otros, con separaciones muy pequeñas entre sí, pueden ser de metal, plástico o vidrio, aunque en la mayoría de los casos son de aluminio, y están cubiertos a ambos lados con un finísimo polvo de óxido de hierro o película fina de metal, siendo ambas sustancias magnéticas.

La cabeza de un disco es un dispositivo electromagnético capaz de leer, escribir y borrar datos en medios magnéticos.

Fuente de energía

Es un componente del computador que se encarga de transformar la corriente eléctrica alterna en corriente continua.

Es posible que ante variaciones de voltaje este componente se veo afectado pero preserva la integridad del resto de componentes que suelen ser mucho más costosos.

Dispositivos de entrada y salida

Computadora – Elementos I/O

Denominados también periféricos, son los componentes del computador que en general están más expuestos al contacto con las personas.

Dispositivos de entrada son: el teclado y el ratón.

Dispositivos de salida son: El monitor, la impresora, los parlantes.

Bibliografía.

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