¿La era de las computadoras?

Fundamentos de Computación e Introducción a Sistemas de Cómputo

• Años atrás, era impensable que las computadoras se convertirían en una parte esencial de la vida cotidiana.
• En las sociedades globalizadas actuales, es casi imposible sobrevivir sin computadoras, ya que pueden procesar información automáticamente en cuestión de segundos.
• La Segunda Guerra Mundial marcó un punto de inflexión en el desarrollo de la tecnología.
• El deseo humano de diseñar máquinas que imiten las funciones cerebrales impulsó una etapa importante de crecimiento tecnológico.
• La humanidad inventó y perfeccionó herramientas y objetos sin precedentes para facilitar la vida diaria.
• El hombre desarrolló una herramienta, que evolucionó a la computadora actual, para representar, codificar y almacenar datos conocidos.
• Los programas permitieron realizar cálculos rápidos con menos esfuerzo utilizando un sistema diferente al numérico.
• Las computadoras actuales se construyen con elementos físicos y electrónicos que han evolucionado para ejecutar eficientemente instrucciones para resolver problemas.

¿Qué es una computadora y cuál es su función?

• Una computadora es una máquina que puede realizar y controlar cálculos y procesos complejos que requieren decisiones rápidas.
• La computadoras son consideradas productos de alta tecnología que resultan misteriosas para algunas personas.
• Las computadoras son herramientas diseñadas, programadas y utilizadas por humanos, a pesar de los mitos desarrollados a su alrededor.
• Las computadoras pueden hacer cosas sorprendentes siguiendo las instrucciones dadas en los programas creados por personas.
• Las computadoras fueron creadas para ayudar a los humanos, no para reemplazarlos, y no pueden tomar decisiones emocionales, desobedecer instrucciones o reemplazar las relaciones interpersonales.
• Los humanos deben ser muy claros al instruir o programar computadoras para realizar tareas simples.
• Las computadoras son útiles para almacenar grandes cantidades de información, procesar datos rápidamente y con precisión, representar números gráficamente y simular resultados en función de las condiciones.

Antecesores de la Computadora

• En la antigüedad, el ser humano realizaba cálculos mediante sistemas rudimentarios.
• Al principio, se usaban los dedos, nudos en cuerdas y agrupaciones de piedras.
• El ábaco es un instrumento de cálculo que se atribuye tanto a chinos como a egipcios y data de hace 5,000 años.
• El ábaco es un dispositivo de conteo mecánico que todavía se utiliza con fines educativos para enseñar los conceptos básicos de conteo y aritmética.
• Los siguientes instrumentos se consideran antecesores de las computadoras:
  • La máquina de Pascal (Pascalina).
  • El telar de Jacquard.
  • La máquina analítica de Babbage.
  • La máquina tabuladora de Hollerith.
  • La Mark I.
  • la ENIAC.

La máquina de Pascal o Pascalina

• Blaise Pascal (1623-1662) creó una máquina para sumar en 1642 llamada Pascalina, que se basaba en un sistema de engranajes.
• Este sistema todavía se usa en cajas registradoras mecánicas básicas, odómetros de automóviles y bombas de gasolina.

El telar de Jacquard

• Joseph Marie Jacquard (1753-1871) creó el telar de Jacquard en 1801 para mejorar las condiciones de trabajo de los tejedores.
• En este telar, se utilizaban perforaciones en tarjetas para dirigir el movimiento de las agujas, el hilo y la tela, generando patrones en los tejidos.
• El telar de Jacquard fue aceptado rápidamente porque permitía realizar el trabajo de varios tejedores al mismo tiempo y con menos tiempo.

La máquina de Babbage

• Charles Babbage (1791-1871) desarrolló la máquina diferencial y la máquina analítica a mediados del siglo XIX debido a la necesidad de utilizar tablas matemáticas en las actividades cotidianas.
• Antes, las tablas se calculaban manualmente y contenían muchos errores.
• Babbage ideó la máquina diferencial accionada por vapor y, luego, la máquina analítica que podía realizar cálculos con precisión a 60 operaciones por segundo.
• Las máquinas podían ser programadas con tarjetas perforadas así como calcular tablas matemáticas, logaritmos y funciones trigonométricas.
• Babbage diseñó en 1833 una máquina de cálculo que requería miles de engranajes, ocupaba un campo de fútbol y era impulsada por una locomotora
• Babbage pensó en crear una enorme máquina de Pascal pero no pudo concretarse debido a la limitada tecnología de engranes.
• Babbage es considerado el padre de la informática gracias a sus inventos.
• Sus inventos fueron descubiertos y rescatados en 1940, cuando ya existían laboratorios trabajando en computadoras electrónicas.
• La computadora de Babbage no se llegó a terminar.
• Lady Ada Augusta Lovelace (1816-1852) colaboró con Babbage traduciendo sus trabajos y agregando notas sobre el uso de tarjetas perforadas para repetir operaciones de cálculo con lo cual se le considera la primera programadora de computadoras.

La máquina censadora de Hollerith

• En 1886, Herman Hollerith (1860-1929) buscó crear una máquina para leer y tabular información del censo.
• Las autoridades tardaron diez años en realizar el censo, lo que lo llevó a idear una tarjeta perforada.
• La máquina resultante redujo el trabajo manual en un tercio y logró almacenar, codificar y ordenar la información del censo de 1890 en sólo tres años.
• En 1895, Hollerith agregó la función de sumar para utilizarla en la contabilidad de los ferrocarriles centrales de Nueva York.
• La adición a su máquina constituyó el primer intento de realizar una aplicación comercial.
• En 1896, Hollerith fundó la empresa Tabulating Machines Company la cual se fusionó con otras en 1924, creando International Business Machines (IBM).

La Mark I

• Howard Aiken (1900-1973) desarrolló la idea de Babbage en 1937 con el apoyo de científicos de Harvard e ingenieros de IBM.
• El resultado fue la construcción de una calculadora numérica llamada Harvard Mark I, que utilizaba relés electromagnéticos, ruedas dentadas y embragues electromecánicos.
• Este invento, terminado en 1944, revolucionó el mundo de las computadoras y contaba con elementos de entrada, memoria central, unidad aritmética, unidad de control y elementos de salida, así como tarjetas y cintas perforadas para la entrada de datos.

La ENIAC

• John W. Mauchly y John Presper Eckert construyeron la primera computadora electrónica en 1940 llamada ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Calculator) en la escuela Moore de ingeniería eléctrica.
• La ENIAC fue construida con base en válvulas de vacío pero no entró en funcionamiento hasta 1945.
• J. V. Atanasoff y C. Berry, cuyos estudios y ensayos acerca de su calculadora ABC fueron muy decisivos para el proyecto ENIAC.
• La diferencia esencial entre la ABC y la ENIAC consistía en que esta última era programable y universal.
• La ENIAC fue ampliamente utilizada por el ejército de Estados Unidos para el cálculo de la trayectoria de proyectiles por medio de tablas.
• En 1951, John W. Mauchly construyó la primera computadora de serie puesta a la venta: la UNIVAC-I (Universal Automatic Computer).
• Los años 50, esta computadora quedó inconclusa por falta de financiamiento, por lo que se vendió a la compañía IBM la cual dividió en generaciones la evolución de las computadoras.
• La existencia de las computadoras se debe al avance de la electrónica, la teoría matemática sobre variables lógicas y la disponibilidad de capital para investigación.
• La era de las computadoras surge como respuesta a la necesidad de resolver de forma práctica y rápida el problema de calcular la trayectoria de un proyectil.

Generaciones De Las Computadoras

• Primera generación (1946-1958):
  • Al inicio de la era de las computadoras, existía un gran desconocimiento acerca de las características y las capacidades, lo que quedó demostrado a través de un estudio que determinó que con veinte computadoras se saturaría el mercado de Estados Unidos.
  • La primera generación comprende de 1946 a 1958 y se consideran las computadoras creadas entre 1944 y 1947.
  • Características:
    • Contenían tubos al vacío (18,000), su programación era externa, y su memoria estaba construida con tambores magnéticos, por lo que al calentarse producían errores.
    • Estaban compuestas por 200,000 piezas mecánicas y 800,000 metros de cable, ocupaban grandes espacios físicos y tenían control de calidad del aire acondicionado que variaba entre 17 y 22 grados centígrados y su peso era de 70-80 toneladas.
    • Su tambor magnético era de aluminio cubierto de un material llamado MAYDEN y el software tenía lenguaje de máquina.
• Segunda generación (1958-1965):
  • Hubo una marcada evolución de las computadoras con una reducción de tamaño, peso, volumen, materiales y componentes
  • El sistema no era muy eficaz debido a la falta de una capa protectora en el tambor magnético.
    • Características:
      • Los bulbos son sustituidos por transistores.
      • Disminuye el tamaño físico de las computadoras aproximadamente en 50%.
      • Se reduce el control de calidad del aire acondicionado.
      • La programación es interna y se pueden soportar todos los programas de proceso.
      • La velocidad de operación es de microsegundos.
      • Software: la programación se hace en lenguajes de alto nivel.
  • Compañías dedicadas a la producción de equipos de cómputo fueron fundadas durante esta generación.
  • Las computadoras de esta generación eran la serie 5000 de Burroughs y la ATLAS de la Universidad de Manchester.
• Tercera generación (1965-1970):
  • El tamaño físico de las computadoras se redujo considerablemente, desprendían menos calor y eran energéticamente más eficientes.
  • Características:
    • El tamaño físico de las computadoras disminuye entre 60 y 70%.
    • El control de calidad del aire acondicionado es menos estricto.
    • La memoria continúa siendo interna, por medio de núcleos magnéticos y la velocidad de proceso permanece en microsegundos.
    • El transistor es sustituido por el microtransistor.
    • Software: aparición del sistema operativo.
• Cuarta generación (1971-1980):
  • El tamaño físico de las computadoras se redujo hasta en 80 o 90%.
  • Características:
    • El microtransistor es sustituido por circuitos integrados que tienen una función equivalente a 64 microtransistores, el control de calidad del aire acondicionado nulo o bajo y la velocidad del proceso es de nanosegundos: 1 3 10–9.
    • Los equipos de computadoras operan a través de la multiprogramación y el teleproceso local y remoto.
    • Software: LISP, PROLOG.
  • Las microcomputadoras son pequeñas, baratas, y su uso se extendió al mercado industrial.
• Quinta generación (1981- ):
  • A pesar de que las computadoras actuales pertenecen a la cuarta generación, ya se están sentando las bases para la quinta.
  • En 1981, Estados Unidos y Japón anunciaron la creación de una nueva generación de computadoras.

Clasificación de las Computadoras por su Capacidad

• Computadora analógica:
  • Maneja señales eléctricas analógicas proporcionales a medidas físicas continuas.
  • Su programación está en su cableado y se utiliza para controlar procesos y en problemas de simulación.
• Computadora digital:
  • Maneja señales eléctricas digitales y se programa por medio de lenguajes de programación.
  • Se utiliza para cualquier tipo de trabajo y más del 95% de las computadoras actuales son de este tipo.
• Computadora híbrida:
  • Posee características de los dos tipos anteriores: una computadora digital que procesa información analógica mediante convertidores analógicos-digitales y digitales-analógicos.
• Supercomputadora:
  • Diseñada para cálculos que requieren una gran velocidad de proceso.
  • Usa un número de procesadores que trabajan en paralelo para realizar miles de millones de ejecuciones por segundo, como la Cray Y-MP de Cray Research Inc.
• Computadora o mainframe:
  • Ofrece un servicio a grandes empresas y organizaciones.
  • Cifra varios millones de operaciones por segundo con la posibilidad de soportar terminales o estaciones de trabajo.
  • La IBM 3090 es capaz de soportar aproximadamente 50,000 terminales conectadas.
• Minicomputadora:
  • Es una máquina de tipo medio con capacidad de proceso inferior a la de las mainframe y puede controlar un número menor de terminales.
  • la VAX de Digital Equipment Corporation (DEC) y la AS/400 de IBM pertenecen a ese tipo.
• Microcomputadora:
  • Se basa en el microcomputador y tiene ventajas como potencia, manejabilidad, portabilidad y precio.
  • Domina en el ámbito de la informática actual.
• Estación de Trabajo:
  • Microcomputadora de gran potencia para trabajos de ingeniería y similares.
  • Permite la conexión a través de una red con una computadora de mayor potencia.
• Computadora personal:
• Es la microcomputadora fácil de usar y ofrece un número de ventajas.
• Posee un solo puesto de trabajo y su hardware y software, son los existentes en el mercado.

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