Introducción e Historia del Computador.

Introducción al computador

Por los 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.

Historia del computador

1.      El ÁBACO:

2500 a.C. - El antecedente más remoto es el ábaco, desarrollado en China. Fue el primer instrumento utilizado por el hombre para facilitar sus operaciones de cálculo.

500 a.C. - Los romanos usaron ábacos con piedras pequeñas, a las que llamaban cálculos, que eran desplazadas sobre una tabla con canales cifrados con sus números (I, V, X, L, C, D, M).

Se compone de un marco atravesado por alambres y en cada uno se deslizan una serie de argollas. Tiempo después aparecen las estructuras de Napier, que se utilizaron para multiplicar.

Quizá fue el primer dispositivo mecánico de contabilidad que existió. Se ha calculado que tuvo su origen hace al menos 5000 años y su efectividad ha soportado la prueba del tiempo.

Un ábaco es un objeto que sirve para facilitar cálculos sencillos (sumas, restas y multiplicaciones) y operaciones aritméticas. También es un cuadro de madera con alambres paralelos por los que corren bolas movibles y que sirve para enseñar el cálculo. Su origen se remonta a la zona de Asia Menor, muchos años antes de nuestra era.

2.      LA PASCALINA:

El inventor y pintor Leonardo Da Vencí (1452-1519) trazó las ideas para una sumadora mecánica. Siglo y medio después, el filósofo y matemático francés Balicé Pascal (1623-1662) por fin inventó y construyó la primera sumadora mecánica. Se le llamo Pascalina y funcionaba como maquinaria a base de engranes y ruedas. A pesar de que Pascal fue enaltecido por toda Europa debido a sus logros, la Pascalina, resultó un desconsolador fallo financiero, pues para esos momentos, resultaba más costosa que la labor humana para los cálculos aritméticos.

La Pascalina funcionaba gracias a una serie de ruedas contadoras con diez dientes numerados del 0 al 9, como maquinaria a base de engranes y ruedas. El padre de Pascal era recaudador de impuestos, así que fue el primero en usarla.

3.      LA LOCURA DE BABBAGE:

1833 - El profesor de matemáticas de la Universidad de Cambridge Charles Babbage (1792 -1871) ideó la primera máquina procesadora de información, adelantando la situación del hardware computacional al inventar la "máquina de diferencias", capaz de calcular tablas matemáticas. En 1834, cuando trabajaba en los avances de la máquina de diferencias Babbage concibió la idea de una "máquina analítica". En esencia, ésta era una computadora de propósitos generales. Algo así como la primera computadora mecánica programable.

La máquina analítica de Babbage podía sumar, substraer, multiplicar y dividir en secuencia automática a una velocidad de 60 sumas por minuto. El diseño requería miles de engranes y mecanismos que cubrirían el área de un campo de futbol y necesitaría accionarse por una locomotora. Los escépticos l e pusieron el sobrenombre de "la locura de Babbage". Pese a que dedicó casi cuarenta años a su construcción, murió sin terminar su proyecto.

4.              LA PRIMERA TARJETA PERFORADA

El telar de tejido, inventado en 1801 por el Francés Joseph-Marie Jackard (1753-1834), usado todavía en la actualidad, se controla por medio de tarjetas perforadas. El telar de Jackard opera de la manera siguiente: las tarje tarjetas se perforan estratégicamente y se acomodan en cierta secuencia para indicar un diseño de tejido en particular. Charles Babbage quiso aplicar el concepto de las tarjetas perforadas del telar de Jackard en su motor analítico. En 1843 Lady Ada Augusta Lovelace sugirió la idea de que las tarjetas perforadas pudieran adaptarse de manera que propiciaran que el motor de Babbage repitiera ciertas operaciones. Debido a esta sugerencia algunas personas consideran a Lady Lovelace la primera programadora.XXXXXX

Herman Hollerit (1860-1929): La oficina de censos estadounidense no terminó el censo de 1880 sino hasta 1888. La dirección de la oficina ya había llegado a la conclusión de que el censo de cada diez años tardaría más que los mismos 10 años para terminarlo. La oficina de censos comisiono al estadística Herman Hollerit para que aplicara su experiencia en tarjetas perforadas y llevara a cabo el

Censo de 1890. Con el procesamiento de las tarjetas perforadas y el tabulador de tarjetas perforadas de Hollerit, el censo se terminó en sólo 3 a años y la oficina se ahorró alrededor de $5, 000,000 de dólares. Así empezó el procesamiento automatizado de datos. Hollerit no tomó la idea de las tarjetas perforadas del invento de Jackard, sino de la "fotografía de perforación" Algunas líneas ferroviarias de la época expedían boletos con descripciones físicas del pasajero; los conductores hacían orificios en los boletos que describían el color de cabello, de ojos y la forma de nariz del pasajero. Eso le dio a Hollerith la idea para hacer la fotografía perforada de cada persona que se iba a tabular. Hollerith fundó la Tabulating Machine Company y vendió sus productos en todo el mundo. La demanda de sus máquinas se extendió incluso hasta Rusia. El primer censo llevado a cabo en Rusia en 1897, se registró con el Tabulador de Hollerith. En 1911, la Tabulating Machine Company, al unirse con otras Compañías, formó la Computing-Tabulating-Recording-Company.

5.              LAS MÁQUINAS ELECTROMECÁNICAS DE CONTABILIDAD (MEC)

Los resultados de las máquinas tabuladoras tenían que llevarse al corriente por medios manuales, hasta que en 1919 la Computing-Tabulating-Recording-Company. Anunció la aparición de la impresora/listadora. Esta innovación revolucionó la manera en que las Compañías efectuaban sus operaciones. Para reflejar mejor el alcance de sus intereses comerciales, en 1924 la Compañía cambió el nombre por el de internacional Bussines Machines Corporation (IBM) Durante décadas, desde mediados de los cincuentas la tecnología de las tarjetas perforadas se perfeccionó con la implantación de más dispositivos con capacidades más complejas. Dado que cada tarjeta contenía en general un registro (Un nombre, dirección, etc.) el procesamiento de la tarjeta perforada se conoció también como procesamiento de registro unitario. La familia de las máquinas electromecánicas de contabilidad (EAM) eloctromechanical accounting machine de dispositivos de tarjeta perforada comprende: la perforadora de tarjetas, el verificador, el reproductor, la perforación sumaria, el intérprete, el clasificador, el cotejador, el calculador y la máquina de contabilidad. El operador de un cuarto de máquinas en una instalación de tarjetas perforadas tenía un trabajo que demandaba mucho esfuerzo físico. Algunos cuartos de máquinas asemejaban la actividad de una fábrica; las tarjetas perforadas y las salidas impresas se cambiaban de un dispositivo a otro en carros manuales, el ruido que producía eran tan intenso como el de una planta ensambladora de automóviles.

6.              PIONEROS DE LA INFORMÁTICA

a)      ATANASOFF Y BERRY:

Una antigua patente de un dispositivo que mucha gente creyó que era la primera computadora digital electrónica, se invalidó en 1973 por orden de un tribunal federal, y oficialmente se le dio el crédito a John V. Atanasoff como el inventor de la computadora digital electrónica. El Dr. Atanasoff, catedrático de la Universidad Estatal de Iowa, desarrolló la primera computadora digital electrónica entre los años de 1937 a 1942. Llamó a su invento la computadora Atanasoff-Berry, ó solo ABC (Atanasoff Berry Computer) Un estudiante graduado, Clifford Berry, fue una útil ayuda en la construcción de la computadora ABC.

b)      PASCAL:

Fue el primero en diseñar y construir una máquina sumadora. Quería ayudar a su padre, quien era cobrador de impuestos, con los cálculos aritméticos. La máquina era mecánica y tenía un sistema de engranes cada uno con 10 dientes; en cada diente había grabado un dígito entre el 0 y el 9. Así para representar un número, el engrane del extremo derecho se movía hasta tener el dígito de las unidades, el engrane que le seguía a la izquierda tenía el dígito de las decenas, el siguiente el de las centenas y así sucesivamente. Los números se representaban en la máquina como nosotros lo hacemos en notación decimal.

Para realizar una suma o una resta, se activaba el sistema de engranes que hacía girar cada uno de ellos. Comenzaba por el extremo derecho y seguía, uno por uno, hacia la izquierda. Cuando la suma en un engrane excedía el número 9, automáticamente el engrane inmediato a la izquierda se movía un décimo de vuelta aumentando en 1 la cantidad que representaba. Así Blaise Pascal logró resolver el problema del acarreo de dígitos para las máquinas sumadoras y obtuvo una máquina que podía sumar cualquier par de números.

c)      CHARLES BABBAGE:

Sus máquinas y su legado. El Babbage del que todo mundo ha leído es, sin embargo, el inventor fracasado que se pasó toda su vida intentando construir la primera computadora de uso general de la historia y que, pese a haber fracasado, hizo aportaciones muy significativas al desarrollo de la informática.

Muchas son las visiones románticas y hasta un tanto fantasiosas que se han escrito sobre la vida de Babbage. Mucho es lo que se ha dicho sobre sus "maravillosas máquinas", pero también mucha es la confusión que se ha desarrollado en torno a sus verdaderas aportaciones y a las razones por las que nunca pudo completar la construcción de las mismas.

d)     GOTTFRIED WILHELM LEIBNIZ:

Demostró las ventajas de utilizar el sistema binario en lugar del decimal en las computadoras mecánicas. Inventó y construyó una máquina aritmética que realizaba las cuatro operaciones básicas y calculaba raíces cuadradas. Nació el 1 de julio de 1646 en Leipzig, Sajonia (ahora Alemania). Murió el 14 de noviembre de 1716 en Hannover, Hannover (ahora Alemania). Leibniz ha sido uno de los más grandes matemáticos de la historia, se le reconoce como uno de los creadores del Cálculo Diferencial e Integral; pero fue un hombre universal que trabajó en varias disciplinas: lógica, mecánica, geología, jurisprudencia, historia, lingüística y teología.

Inventó una máquina aritmética que empezó a diseñar en 1671 y terminó de construir en 1694; era una máquina mucho más avanzada que la que había inventado Pascal y a la que llamó "calculadora secuencial o por pasos", en alemán: "dice Getrocknetsrechenmaschine". La máquina no sólo sumaba y restaba, sino que además podía multiplicar, dividir y sacar raíz cuadrada. Sin embargo, en esa época el desarrollo de la técnica no se encontraba en condiciones de producir en serie las piezas de gran precisión indispensables para el funcionamiento de la máquina.

JOHN VON NEUMANN: 

Un genio incomparable su interés por la computación con el advenimiento de la Segunda Guerra Mundial, von Neumann hubo de abandonar sus estudios en matemáticas puras, y concentrarse en problemas más prácticos para servir al Gobierno del que ahora era nacional. Fue consultor en proyectos de balística, en ondas de detonación, y eventualmente, se involucró en el desarrollo de la bomba atómica, en donde demostró la factibilidad de la técnica de implosión que más tarde se usaría en la bomba que detonó en Nagasaki. Sin embargo, debido a su valía como consultor en otras agencias gubernamentales ligadas a la guerra, von Neumann fue uno de los pocos científicos a quien no se le requirió permanecer de tiempo completo en Los Álamos. Fue precisamente durante la primera mitad de 1943, en plena guerra, que se interesó por primera vez en la computación. Tras un viaje a Inglaterra, le dijo a Voblen que creía sumamente importante que se utilizaran máquinas para acelerar los complejos cálculos involucrados con su trabajo. Aunque comenzaron a utilizar equipo de IBM, éste no satisfizo las necesidades del Proyecto Manhattan, y von Neumann empezó pronto a buscar opciones en otros lados. En 1944 sólo había unos pocos proyectos para desarrollar computadoras en los Estados Unidos: Howard Aiken en Harvard, George Stibitz en Laboratorios Bell, Jan Schilt en la Universidad Columbia, y Presper Eckert y John W. Mauchly, en la Universidad de Pennsylvania. Aunque von Neumann contactó a los 3 primeros científicos y estuvo en contacto con sus máquinas, la única computadora con la que realmente se involucró a fondo fue la última, llamada ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer), que durante mucho tiempo fue ignorada por la comunidad científica, y que con el apoyo de von Neumann fue finalmente tomada en serio hasta convertirse en un proyecto de primera línea. Curiosamente, la ENIAC tenía una arquitectura en paralelo, aunque casi carecía de memoria (sólo podía almacenar 20 palabras), y otra máquina más ambiciosa, llamada EDVAC (Electronic Discrete Variable Arithmetic Computer) nació del deseo de sus diseñadores de construir una máquina "más útil".

e)      ADA BYRON:

Ada Byron conoció a Charles Babbage en 1833, cuando ella tenía 18 años y el 42. Quedó tan impresionada por las ideas sobre las máquinas que Babbage inventaba que decidió estudiar matemáticas para poder ayudar a su amigo en lo que se refería a la rama teórica de sus inventos. Se convirtió, con el paso de los años, en una gran matemática y científica. Trabajó siempre muy cerca de Babbage en el diseño de máquinas computadoras y muy en particular en el diseño de la "máquina analítica". A propósito escribió:

"La característica que distingue a la máquina analítica, es la inclusión en ella del principio que Jacquard concibió para regular la fabricación, mediante tarjetas perforadas, de los más complicados modelos de brocados. Al capacitar a los mecanismos para combinar entre sí símbolos generales en sucesiones de variedad y extensión ilimitadas, se establece un eslabón entre las operaciones materiales y los procesos mentales abstractos de la rama más teórica de la ciencia matemática. Se desarrolla un lenguaje nuevo, amplio y poderoso, para su empleo futuro en el análisis, cuyas verdades se podrán manejar de modo que su aplicación sea más práctica y precisa para la humanidad de lo que hasta ahora han hecho las medidas a nuestro alcance...". Desarrolló de manera teórica el primer programa que la máquina analítica utilizó, pero su trabajo no se limitó a la parte científica; cuando el gobierno les retiro el apoyo financiero, Ada apostó en las carreras de caballos y empeñó todas sus joyas para obtener el dinero que se necesitaba en la construcción de la máquina.

f)       HERMAN HOLLERITH:

A los 19 años se graduó en la escuela de minería de la Universidad de Columbia y empezó a trabajar en la Oficina de Censos de los Estados Unidos. En 1880 se realizó el primer gran censo de ese país y la información se escribió en tarjetas extremadamente largas que debían acomodarse y contarse manualmente en las clasificaciones deseadas: edad, sexo, ocupación, etcétera, lo cual obligaba a que se reacomodaran y contaran varias veces.Hollerith se propuso desarrollar un método más práctico para manejar estos datos. En 1889 termino su "máquina tabuladora eléctrica" que lograba registrar datos en tarjetas perforadas. Gracias a este invento se lograban tabular de 50 a 75 tarjetas por minuto y conteos que manualmente se hubieran terminado en años, podían lograrse en pocos meses.Herman Hollerith fundó en 1896 la Compañía de Máquinas Tabuladoras para promover el uso comercial de su invento. Más tarde la compañía cambió al nombre de International Business Machine (IBM).

g)      HOWARD H. AIKEN: 

Construyó una computadora electromecánica programable siguiendo las ideas introducidas por BabbageA partir de 1939 Howard Aiken, de la Universidad de Harvard, en asociación con ingenieros de la compañía IBM, trabajó durante 5 años en la construcción de una computadora totalmente automática, la "Harvard Mark I" que medía 15 metros de largo por 2.4 de altura.Esta máquina se controlaba con tarjetas perforadas, podía realizar cinco operaciones fundamentales: suma, resta,multiplicación, división y consulta de tablas de referencia. Los datos entraban mediante tarjetas perforadas y salían a través de una máquina electrónica.

h)      KONRAD ZUSE

Introdujo interruptores magnéticos, llamados relevadores eléctricos en las computadoras.Introdujo el control programado mediante cinta perforada lo que permitió automatizar el proceso de cálculo.Construyó la primera computadora electromecánica programable. Zuse continuó perfeccionando la computadora y en 1939 terminó una segunda versión a la que llamó Z2, dos años más tarde presentó la Z3, considerada por los expertos como la primera computadora totalmente programable. Esta computadora contenía en su procesador y en su memoria cerca de 2,600 relevadores que eran interruptores magnéticos que permitían introducir en las máquinas la representación binaria de los números.

En 1941 Zuse y un amigo solicitaron al gobierno alemán un patrocinio para construir una computadora electrónica más rápida que utilizara tubos de vacío. Sin embargo la ayuda no les fue otorgada y la máquina se quedó en proyecto.

i)        ALAN MATHISON TURING

Diseñó la primera computadora electrónica digital de bulbos.Turing fue un gran matemático, lógico y teórico de la computación. Cuando era estudiante de postgrado en la universidad de Princeton en 1936, publicó el artículo "On computable numbers", que estableció las bases teóricas para la computación moderna. En él describió lo que después se llamó la "Máquina de Turing": un dispositivo teórico que leía instrucciones de una cinta de papel perforada y ejecutaba todas las operaciones de una computadora. El artículo también fijó los límites de las ciencias de la computación al demostrar que existen problemas que ningún tipo de computadora podrá resolver.

Después de doctorarse en 1938, Turing tuvo la oportunidad de poner sus teorías en práctica. Bajo su dirección se construyó "Colossus", una máquina cuyo propósito era descifrar el código secreto militar alemán y que fue terminada en 1943. En la actualidad se le considera la primera computadora digital electrónica.

j)        J. PRESPER ECKERT Y JOHN W. MAUCHLY  

Construyeron la computadora electrónica más grande del mundo y utilizaron para ello 18,000 bulbos.J. Presper Eckert y John W. Mauchly, de la Universidad de Pennsylvania, inventaron y desarrollaron en 1946 la ENIAC, acrónimo de Electronic Numerical Integrator and Calculator. Fue la mayor computadora de bulbos construida para uso general. Cuando ENIAC funcionaba correctamente, la velocidad de cálculo era entre 500 y 1000 veces superior a las calculadoras electromecánicas de su tiempo, casi la velocidad de las calculadoras de bolsillo de hoy.Años más tarde Eckert y Mauchly construyeron la UNIVAC, la primera computadora que manejó información alfabética y numérica con igual facilidad.

7.              GENERACIONES DE LA COMPUTADORA

Teniendo en cuenta las diferentes etapas de desarrollo que tuvieron las computadoras, se consideran las siguientes divisiones como generaciones aisladas con características propias de cada una, las cuáles se enuncian a continuación.

a)      PRIMERA GENERACIÓN (1951 A 1958):

Sistemas constituidos por tubos de vacío, desprendían bastante calor y tenían una vida relativamente corta. Máquinas grandes y pesadas. Se construye el ordenador ENIAC de grandes dimensiones (30 toneladas)

Almacenamiento de la información en tambor magnético interior.Un tambor magnético disponía de su interior del ordenador, recogía y memorizaba los datos y los programas que se le suministraban.Programación en lenguaje máquina, consistía en largas cadenas de bits, de ceros y unos, por lo que la programación resultaba larga y compleja. Alto costo. Uso de tarjetas perforadas para suministrar datos y los programas.

b)      SEGUNDA GENERACIÓN (1959-1964):

a.       TRANSISTORES:

Cuando los tubos de vacío eran sustituidos por los transistores, estas últimas eran más económicas, más pequeñas que las válvulas miniaturizadas consumían menos y producían menos calor. Por todos estos motivos, la densidad del circuito podía ser aumentada sensiblemente, lo que quería decir que los componentes podían colocarse mucho más cerca unos a otros y ahorrar mucho más espacio.

c)      TERCERA GENERACIÓN (1964-1971:

a.       CIRCUITO INTEGRADO (CHIPS)

Aumenta la capacidad de almacenamiento y se reduce el tiempo de respuesta.Generalización de lenguajes de programación de alto nivel. Compatibilidad para compartir software entre diversos equipos.

d)     CUARTA GENERACIÓN (1971 A 1981):MICROCIRCUITO INTEGRADO:

El microprocesador: el proceso de reducción del tamaño de los componentes llega a operar a escalas microscópicas. La micro miniaturización permite construir el microprocesador, circuito integrado que rige las funciones fundamentales del ordenador.

e)      QUINTA GENERACIÓN Y LA INTELIGENCIA ARTIFICIAL (1982-1989):

El propósito de la Inteligencia Artificial es equipar a las Computadoras con "Inteligencia Humana" y con la capacidad de razonar para encontrar soluciones. Otro factor fundamental del diseño, la capacidad de la Computadora para reconocer patrones y secuencias de procesamiento que haya encontrado previamente, (programación Heurística) que permita a la Computadora recordar resultados previos e incluirlos en el procesamiento, en esencia, la Computadora aprenderá a partir de sus propias experiencias usará sus Datos originales para obtener la respuesta por medio del razonamiento y conservará esos resultados para posteriores tareas de procesamiento y toma de decisiones. El conocimiento recién adquirido le servirá como base para la próxima serie de soluciones.

f)       SEXTA GENERACIÓN (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 
 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 Área 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, etcétera.