HISTORIA DE LA COMPUTACIÓN
Uno de los primeros dispositivos mecánicos
inventados por el ser humano para contar fue el ábaco,
cuya historia se remonta a las antiguas civilizaciones Griega y
Romana.
Este dispositivo es muy sencillo, consta de cuentas
ensartadas en varillas que a su vez están montadas en un
marco rectangular.
Al desplazar las cuentas sobre varillas, sus
posiciones representan valores almacenados, y es mediante dichas
posiciones que este representa y almacena datos.
A este
dispositivo no se le puede computadora por carecer del
elemento fundamental llamado programa.
Otro de los inventos hechos por el hombre en su
afán de mejorar el cálculo fue la Pascalina
inventada por Blaise Pascal (1623 - 1662) de Francia y la
de Gottfried Wilhelm von Leibniz (1646 - 1716) de Alemania.
Con
estas máquinas, los datos se representaban mediante las
posiciones de los engranajes y los datos se introducían
manualmente estableciendo dichas posiciones finales de las
ruedas, de manera similar a como leemos los números en el
cuentakilómetros de un automóvil.
Pascalina
La primera computadora fue la máquina
analítica creada por Charles Babbage, profesor
matemático de la Universidad de Cambridge en el
siglo XIX.
La idea que tuvo Charles Babbage sobre un computador
nació debido a que la elaboración de las tablas
matemáticas era un proceso tedioso y propenso a errores.
En 1823 el gobierno Británico lo apoyo para crear el
proyecto de una máquina de diferencias, un dispositivo
mecánico para efectuar sumas repetidas.
Mientras tanto Charles Jacquard (francés), fabr
icante de tejidos, había creado un telar que podía
reproducir automáticamente patrones de tejidos leyendo la
información codificada en patrones de agujeros perforados
en tarjetas de papel rígido.
Al enterarse de este
método Babbage abandonó la máquina de
diferencias y se dedicó al proyecto de la máquina
analítica que se pudiera programar con tarjetas perforadas
para efectuar cualquier cálculo con una precisión
de 20 dígitos.
La tecnología de la época no
bastaba para hacer realidad sus ideas.
El mundo no estaba listo,
y no lo estaría por cien años
más.
En 1944 se construyó en la de
Harvard, la Mark I, diseñada por un equipo
encabezado por Howard H. Aiken.
Esta máquina no
está considerada como computadora electrónica
debido a que no era de propósito general y su
funcionamiento estaba basado en dispositivos
electromecánicos llamados relevadores.
En 1947 se construyó en la Universidad de
Pennsylvania la ENIAC (Electronic Numerical Integrator And
Calculator) que fue la primera computadora electrónica, el
equipo de diseño lo encabezaron los ingenieros John
Mauchly y John Eckert.
Esta máquina ocupaba todo un
sótano de la Universidad, tenía más de 18
000 tubos de vacío, consumía 200 KW de
energía eléct rica y requería todo un
sistema de aire acondicionado, pero tenía la capacidad de
realizar cinco mil operaciones aritméticas en un
segundo.
El proyecto, auspiciado por el departamento de Defensa
de los Estados Unidos, culminó dos años
después, cuando se integró a ese equipo el
ingeniero y matemático húngaro John von Neumann
(1903 - 1957).
Las ideas de von Neumann resultaron tan
fundamentales para su desarrollo posterior, es considerado el
padre de las computadoras.
La EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic
Computer) fue diseñada por este nuevo equipo.
Tenía aproximadamente cuatro mil bulbos y usaba un tipo de
memoria basado en tubos llenos de mercurio por donde circulaban
señales eléctricas sujetas a retardos.
La idea fundamental de von Neumann fue: permitir que en
la memoria coexistan datos con instrucciones, para que entonces
la computadora pueda ser programada en un lenguaje, y no por
medio de alambres que eléctricamente interconectaban
varias secciones de control, como en la ENIAC.
Todo este desarrollo de las suele divisarse
por generaciones y el criterio que se determinó para
determinar el cambio de generación no está muy bien
definido, pero resulta aparente que deben cumplirse al menos los
siguientes requisitos:
· La forma en que están
construidas.
· Forma en que el ser humano se
comunica con ellas.
Von Neumann
EDVAC
En esta generación había un gran
desconocimiento de las capacidades de las computadoras, puesto
que se realizó un estudio en esta época que
determinó que con veinte computadoras se saturaría
el mercado de los Estados Unidos en el campo de procesamiento de
datos.
Esta generación abarco la
década de los cincuenta. Y se conoce como la primera
generación.
Estas máquinas tenían las
siguientes características:
· Estas máquinas estaban
construidas por medio de tubos de vacío.
· Eran programadas en lenguaje de
máquina.
En esta generación las
máquinas son grandes y costosas (de un costo aproximado de
ciento de miles de dólares).
En 1951 aparece la UNIVAC (Universal
Computer), fue la primera computadora comercial, que
disponía de mil palabras de memoria central y
podían leer cintas magnéticas, se utilizó
para procesar el censo de 1950 en los Estados
Unidos.
En las dos primeras generaciones, las unidades de
entrada utilizaban tarjetas perforadas, retomadas
por Herman Hollerith (1860 - 1929), quien además
fundó una compañía que con el
paso del tiempo se conocería como IBM (International
Bussines Machines).
Después se desarrolló por IBM la IBM 701
de la cual se entregaron 18 unidades entre 1953 y
1957.
Posteriormente, la compañía Remington Rand
fabricó el modelo 1103, que competía con la 701 en
el campo científico, por lo que la IBM desarrollo la 702,
la cual presentó problemas en memoria, debido a esto no
duró en el mercado.
La computadora más exitosa de la primera
generación fue la IBM 650, de la cual se produjeron varios
cientos.
Esta computadora que usaba un esquema de memoria
secundaria llamado tambor magnético, que es el antecesor
de los discos actuales.
Otros modelos de computadora que se pueden situar en los
inicios de la segunda generación son: la
UNIVAC 80 y 90, las IBM 704 y 709, Burroughs 220 y UNIVAC
1105.
Segunda Generación
Cerca de la década de 1960, las computadoras
seguían evolucionando, se reducía su tamaño
y crecía su capacidad de procesamiento.
También en
esta época se empezó a definir la forma de
comunicarse con las computadoras, que recibía el nombre de
programación de sistemas.
Las características de la segunda
generación son las siguientes:
· Están construidas con
circuitos de transistores.
· Se programan en nuevos lenguajes
llamados lenguajes de alto nivel.
En esta generación las computadoras se reducen de
tamaño y son de menor costo.
Aparecen muchas
compañías y las computadoras eran bastante
avanzadas para su época como la serie 5000 de
Burroughs y la ATLAS de la Universidad de Manchester.
Algunas de estas computadoras se programaban con cintas
perforadas y otras más por medio de cableado en un
tablero.
Los programas eran hechos a la medida por un equipo de
expertos: analistas, diseñadores, programadores y
operadores que se manejaban como una orquesta para resolver los
problemas y cálculos solicitados por la
administración.
El final de la información
no tenía contacto directo con las computadoras.
Esta
situación en un principio se produjo en las primeras
computadoras personales, pues se requería saberlas
"programar" (alimentarle instrucciones) para obtener resultados;
por lo tanto su uso estaba limitado a aquellos audaces pioneros
que gustaran de pasar un buen número de horas escribiendo
instrucciones, "corriendo" el programa resultante y verificando y
corrigiendo los errores o bugs que aparecieran.
Además,
para no perder el "programa" resultante había que
"guardarlo" (almacenarlo) en una grabadora de casette, pues en
esa época no había discos flexibles y mucho menos
discos duros para las PC; este procedimiento podía tomar
de 10 a 45 minutos, según el programa.
El panorama se
modificó totalmente con la aparición de las
computadoras personales con mejores circuitos, más
memoria, unidades de disco flexible y sobre todo con la
aparición de de aplicación general en
donde el usuario compra el programa y se pone a trabajar.
Aparecen los programas procesadores de palabras como el
célebre Word Star, la impresionante hoja de cálculo
(spreadsheet) Visicalc y otros más que de la a la
mañana cambian la imagen de la PC.
El software empieza a
tratar de alcanzar el paso del hardware.
Pero aquí aparece
un nuevo elemento: el usuario.
El usuario de las computadoras va cambiando y
evolucionando con el tiempo.
De estar totalmente
desconectado a ellas en las máquinas grandes pasa la PC a
ser pieza clave en el diseño tanto del hardware como del
software.
Aparece el concepto de human interface que es la
relación entre el usuario y su computadora.
Se habla
entonces de hardware ergonómico (adaptado a las
dimensiones humanas para reducir el cansancio), diseños de
pantallas antirreflejos y teclados que descansen la
muñeca.
Con respecto al software se inicia una verdadera
carrera para encontrar la manera en que el usuario pase menos
tiempo capacitándose y entrenándose y más
tiempo produciendo.
Se ponen al alcance programas con
menús (listas de opciones) que orientan en todo momento al
usuario (con el consiguiente aburrimiento de los usuarios
expertos); otros programas ofrecen toda una artillería de
teclas de control y teclas de funciones (atajos) para efectuar
toda suerte de efectos en el trabajo (con la consiguiente
desorientación de los usuarios novatos).
Se ofrecen un sin
número de cursos prometiendo que en pocas semanas hacen de
cualquier persona un experto en los programas comerciales.
Pero
el problema "constante" es que ninguna solución para el
uso de los programas es "constante".
Cada nuevo programa requiere
aprender nuevos controles, nuevos trucos, nuevos menús.
Se
empieza a sentir que la relación usuario-PC no está
acorde con los desarrollos del equipo y de la potencia de los
programas.
Hace falta una relación amistosa entre el
usuario y la PC.
Las computadoras de esta generación fueron: la
Philco 212 (esta compañía se retiró del
mercado en 1964) y la UNIVAC M460, la Control Data Corporation
modelo 1604, seguida por la serie 3000, la IBM mejoró la
709 y sacó al mercado la 7090, la National Cash Register
empezó a producir máquinas para proceso de datos de
tipo comercial, introdujo el modelo NCR 315.
La Radio Corporation of America introdujo el modelo 501,
que manejaba el lenguaje COBOL, para procesos administrativos y
comerciales.
Después salió al mercado la RCA
601.
Tercera Generación
Con los progresos de la electrónica y los avances
de comunicación con las computadoras en la
década de los 1960, surge la tercera
generación de las computadoras.
Se inaugura con la
IBM 360 en abril de 1964.3
Las características de esta generación
fueron las siguientes:
· Su fabricación
electrónica está basada en circuitos
integrados.
· Su manejo es por medio de los
lenguajes de control de los sistemas operativos.
La IBM produce la serie 360 con los modelos 20, 22, 30,
40, 50, 65, 67, 75, 85, 90, 195 que utilizaban técnicas
especiales del procesador, unidades de cinta de nueve canales,
paquetes de discos magnéticos y otras
características que ahora son estándares (no todos
los modelos usaban estas técnicas, sino que estaba
dividido por aplicaciones).
El sistema operativo de la serie 360, se llamó OS
que contaba con varias config uraciones, incluía un
conjunto de técnicas de manejo de memoria y del procesador
que pronto se convirtieron en estándares.
En 1964 CDC introdujo la serie 6000 con la computadora
6600 que se consideró durante algunos años como la
más rápida.
En la década de 1970, la IBM produce la serie 370
(modelos 115, 125, 135, 145, 158, 168). UNIVAC compite son los
modelos 1108 y 1110, máquinas en gran escala; mientras que
CDC produce su serie 7000 con el modelo 7600.
Estas computadoras
se caracterizan por ser muy potentes y veloces.
A finales de esta década la IBM de su serie 370
produce los modelos 3031, 3033, 4341.
Burroughs con su serie 6000 produce los modelos 6500 y
6700 de avanzado diseño, que se reemplazaron por su serie
7000. Honey - Well participa con su computadora DPS con varios
modelos.
A mediados de la década de 1970, aparecen en el
mercado las computadoras de tamaño mediano, o
minicomputadoras que no son tan costosas como las grandes
(llamadas también como mainframes que significa
también, gran sistema), pero disponen de gran capacidad de
procesamiento.
Algunas minicomputadoras fueron las siguientes: la PDP -
8 y la PDP - 11 de Digital Equipment Corporation, la VAX (Virtual
Address eXtended) de la misma compañía, los modelos
NOVA y ECLIPSE de Data General, la serie 3000 y 9000 de Hewlett -
Packard con varios modelos el 36 y el 34, la Wang y Honey - Well
-Bull, Siemens de origen alemán, la ICL fabricada en
Inglaterra.
En la Unión Soviética se utilizó
la US (Sistema Unificado, Ryad) que ha pasado por varias
generaciones.
Cuarta Generación
Aquí aparecen los microprocesadores que es un
gran adelanto de la microelectrónica, son circuitos
integrados de alta densidad y con una velocidad impresionante.
Las microcomputadoras con base en estos circuitos son
extremadamente pequeñas y baratas, por lo que su uso se
extiende al mercado industrial.
Aquí nacen las
computadoras personales que han adquirido proporciones enormes y
que han influido en la sociedad en general sobre la llamada
"revolución informática".
En 1976 Steve Wozniak y Steve Jobs inventan la primera
microcomputadora de uso masivo y más tarde forman la
compañía conocida como la Apple que fue la segunda
compañía más grande del mundo, antecedida
tan solo por IBM y está por su parte es aún de las
cinco compañías más grandes del
mundo.
En 1981 se vendieron 80000 computadoras personales, al
siguiente subió a 1 400 000.
Entre 1984 y
1987 se vendieron alrededor de 60 millones de computadoras
personales, por lo que no queda duda que su impacto
y penetración han sido enormes.
Con el surgimiento de las computadoras personales, el
software y los sistemas que con ellas de manejan han tenido un
considerable avance, porque han hecho m ás interactiva la
comunicación con el usuario.
Surgen otras aplicaciones
como los procesadores de palabra, las hojas electrónicas
de cálculo, paquetes gráficos, etc.
También las industrias del Software de las
computadoras personales crece con gran rapidez, Gary Kildall y
William Gates se dedicaron durante años a la
creación de sistemas operativos y métodos para
lograr una utilización sencilla de las microcomputadoras
(son los creadores de CP/M y de los productos de
Microsoft).
No todo son microcomputadoras, por supuesto, las
minicomputadoras y los grandes sistemas
continúan en desarrollo.
De hecho las
máquinas pequeñas rebasaban p or mucho la
capacidad de los grandes sistemas de 10 o 15
años antes, que requerían de instalaciones costosas
y especiales, pero sería equivocado suponer
que las grandes computadoras han desaparecido; por el contrario,
su presencia era ya ineludible en prácticamente todas las
esferas de control gubernamental, militar y de la gran
industria.
Las enormes computadoras de las series CDC, CRAY,
Hitachi o IBM por ejemplo, eran capaces de atender a varios
cientos de millones de operaciones por segundo.
Gary Kildall
Quinta Generación
En vista de la acelerada marcha de la
microelectrónica, la sociedad industrial se ha dado a la
tarea de poner también a esa altura el desarrollo del
software y los sistemas con que se manejan las computadoras.
Surge la competencia internacional por el dominio del mercado de
la computación, en la que se perfilan dos líderes
que, sin embargo, no han podido alcanzar el nivel que se desea:
la capacidad de comunicarse con la computadora en un lenguaje
más cotidiano y no a través de códigos o
lenguajes de control especializados.
Japón lanzó en 1983 el llamado "programa
de la quinta generación de computadoras", con los
objetivos explícitos de producir máquinas con
innovaciones reales en los criterios mencionados.
Y en los
Estados Unidos ya está en actividad un programa en
desarrollo que persigue objetivos semejantes, que pueden
resumirse de la siguiente manera:
· Procesamiento en paralelo mediante
arquitecturas y diseños especiales y circuitos de
gran velocidad.
· Manejo de lenguaje natural y
sistemas de inteligencia artificial.
El futuro previsible de la computación es muy
interesante, y se puede esperar que esta ciencia siga siendo
objeto de atención prioritaria de gobiernos y de la
sociedad en conjunto.
ARQUITECTURA VON NEUMANN.
Las computadoras digitales actuales se ajustan al modelo
propuesto por el matemático John Von Neumann.
De acuerdo
con él, una característica importante de este
modelo es que tanto los datos como los programas, se almacenan en
la memoria antes de ser utilizados.
Tradicionalmente los sistemas con
microprocesadores se basan en esta arquitectura, en la
cual la unidad central de proceso (CPU), está
conectada a una memoria principal única (casi siempre
sólo RAM) donde se guardan las instrucciones del programa
y los datos.
A dicha memoria se accede a través de un
sistema de buses único (control, direcciones y
datos).
En un sistema con arquitectura Von Neumann
el tamaño de la unidad de datos o instrucciones
está fijado por el ancho del bus que comunica la
memoria con la CPU.
Así un microprocesador de 8 bits con
un bus de 8 bits, tendrá que manejar datos e instrucciones
de una o más unidades de 8 bits (bytes) de longitud. Si
tiene que acceder a una instrucción o dato de más
de un byte de longitud, tendrá que realizar
más de un acceso a la memoria.
El tener un único bus hace que el
microprocesador sea más lento en su respuesta, ya que no
puede buscar en memoria una nueva instrucción mientras no
finalicen las transferencias de datos de la instrucción
anterior.
Las principales limitaciones que nos
encontramos con la arquitectura Von Neumann son:
· La limitación de la
longitud de las instrucciones por el bus de datos, que hace que
el microprocesador tenga que realizar varios accesos a memoria
para buscar instrucciones complejas.
· La limitación de la
velocidad de operación a causa del bus único para
datos e instrucciones que no deja acceder simultáneamente
a unos y otras, lo cual impide superponer ambos tiempos de
acceso
Los ordenadores con arquitectura Von
Neumann constan de las siguientes partes:
La arquitectura Von Neumann realiza o emula
los siguientes pasos secuencialmente:
1) Obtiene la siguiente instrucción
desde la memoria en la dirección indicada por el contador
de programa y la guarda en el registro de
instrucción.
2) Aumenta el contador de programa en la
longitud de la instrucción para apuntar a la
siguiente.
3) Descodifica la instrucción
mediante la unidad de control. Ésta se encarga de
coordinar el resto de componentes del ordenador para
realizar una función determinada.
4) Se ejecuta la instrucción.
Ésta puede cambiar el valor del contador del programa,
permitiendo así operaciones repetitivas.
5) Regresa al paso N° 1.
Conclusión:
* La mayoría de las computadoras
todavía utilizan la arquitectura Von Neuma nn, propuesta
a principios de los años 40 por John Von
Neumann.
* La arquitectura Von Neumann describe a la
computadora con 4 secciones principales: la unidad lógica
y aritmética (ALU), la unidad de control, la memoria, y
los dispositivos de entrada y salida (E/S).
* En este sistema, la memoria es una
secuencia de celdas de almacenamiento numeradas,
donde cada una es un bit, o unidad de
información.
La instrucción es la
información necesaria para realizar, lo que se desea, con
la computadora. Las celdas contienen datos que se necesitan para
llevar a cabo las instrucciones, con la computadora.
* El tamaño de cada celda y el
número de celdas varía mucho de computadora a
computadora, y las tecnologías empleadas para la memoria
han cambiado bastante; van desde los relés
electromecánicos, tubos llenos de mercurio en los que se
formaban los pulsos acústicos, matrices de imanes
permanentes, transistores individuales a circuitos integrados con
millones de celdas en un solo chip.
ARQUITECTURA HARVARD.
La arquitectura Harvard proviene de la computadora
Harvard Mark I, se encarga de almacenar instrucciones en cintas
perforadas y los datos en interrupciones.
Es la misma
arquitectura de computadoras, posee dispositivos de almacenami
ento que se encuentran separados físicamente para los
datos y las instrucciones.
Las partes principales de las
computadoras es la memoria y la CPU, la primera guarda los datos
y la CPU los procesa.
A través de la memoria no solo se
pueden manejar los datos sino también el lugar donde se
encuentran almacenados, estos dos parámetros son de mucha
importancia para la CPU.
El CPU trabaja con mucha mayor velocidad
que las memorias con las que trabaja.
Para que la memoria valla
más rápida se aconseja suministrar una
pequeña memoria llamada caché que es muy
rápida.
Se pueden conseguir memorias con más
velocidad pero estas poseen un alto precio.
Si los datos
están en la caché rendirán mucho más
tiempo, pero si la caché tiene que obtener los datos a
través de la memoria principal estos no perduraran mucho.
La arquitectura Harvard permite que los datos y las instrucciones
se almacenen en chaches separados para obtener mejor rendimiento.
Se utiliza en procesadores de señal digital (DSP), que son
utilizados en productos para procedimiento de video y
audio.
