jueves, 14 de abril de 2011

ORIGEN Y EVOLUCIÓN DEL COMPUTADOR

ORIGEN Y EVOLUCIÓN DEL COMPUTADOR


ANTECEDENTES HISTÓRICOS DEL COMPUTADOR


http://www.monografias.com/trabajos6/orievo/Image70.gifLa 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
http://www.monografias.com/trabajos6/orievo/Image71.gifConsiderada por muchos como predecesora directa de los modernos dispositivos de cálculo, la máquina diferencial era capaz de calcular tablas matemáticas. Este corte transversal muestra una pequeña parte de la ingeniosa máquina diseñada por el matemático británico Charles Babbage en la década de 1820. La máquina analítica, ideada también por Babbage, habría sido una auténtica computadora programable si hubiera contado con la financiación adecuada. Las circunstancias quisieron que ninguna de las máquinas pudiera construirse durante su vida, aunque esta posibilidad estaba dentro de la capacidad tecnológica de la época. En 1991, un equipo del Museo de las Ciencias de Londres consiguió construir una máquina diferencial Nº 2 totalmente operativa, siguiendo los dibujos y especificaciones de Babbage.
           
LOS 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

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.

La primera computadora electrónica comercial, la UNIVAC I, fue también la primera capaz de procesar información numérica y textual. Diseñada por J. Presper Eckeret y John Mauchly, cuya empresa se integró posteriormente en Remington Rand, la máquina marcó el inicio de la era informática. En la ilustración vemos una UNIVAC. La computadora central está al fondo, y en primer plano puede verse al panel de control de supervisión. Remington Rand entregó su primera UNIVAC a la Oficina del Censo de Estados Unidos en 1951.


CIRCUITOS INTEGRADOS

http://www.monografias.com/trabajos6/orievo/Image74.gifA 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 silicio.
Los circuitos integrados han hecho posible la fabricación del microordenador o microcomputadora. Sin ellos, los circuitos individuales y sus componentes ocuparían demasiado espacio como para poder conseguir un diseño compacto. También llamado chip, un circuito integrado típico consta de varios elementos como reóstatos, condensadores y transistores integrados en una única pieza de silicio. En los más pequeños, los elementos del circuito pueden tener un tamaño de apenas unos centenares de átomos, lo que ha permitido crear sofisticadas computadoras del tamaño de un cuaderno. Una placa de circuitos de una computadora típica incluye numerosos circuitos integrados interconectados entre sí

7. EVOLUCIÓN CRONOLÓGICA DE LA COMPUTADORA

La necesidad del hombre de encontrar métodos rápidos y efectivos para resolver sus cálculos y su gran inventiva lo llevaron a través de los siglos al desarrollo de lo que hoy conocemos como la computadora.  Desde el ábaco hasta las computadoras personales éstas han tenido una gran influencia en diferentes aspectos de nuestro diario vivir, mejorando nuestra calidad de vida y abriendo puertas que antes eran desconocidas para la humanidad.
500 AC: ÁBACO

El primer calculador de tipo mecánico fue ideado en Babilonia alrededor de 500 A.C. Este dispositivo mecánico llamado ábaco consistía de un sistema de barras y poleas con lo cual se podían efectuar diferentes tipos de cálculos aritméticos.

1622: OUGHTRED PRESENTA LA REGLA DE CÁLCULO

Hacia 1622, el matemático inglés William Oughtred utilizó los recién inventados logaritmos para fabricar un dispositivo que simplificaba la multiplicación y la división.  Consistía en dos reglas graduadas unidas que se deslizaban una sobre otra.

1642: PRIMERA MÁQUINA DE SUMAR

El matemático y filósofo francés Blaise Pascal tenía diecinueve años cuando construyó la primera máquina sumadora del mundo en 1642.  Utilizaba un engranaje de ruedas dentadas como contadores.  El dispositivo llevaba 1 automáticamente al llegar a las decenas y también podía emplearse para restar.

1834: PRIMERA COMPUTADORA DIGITAL PROGRAMABLE

En 1834 el científico e inventor inglés Charles Babbage realizó los esquemas de un dispositivo el cual llamó máquina analítica lo que en realidad era una computadora de propósitos generales. Esta máquina era programada por una serie de tarjetas perforadas que contenían datos o instrucciones las cuales pasaban a través de un dispositivo de lectura, eran almacenados en una memoria y los resultados eran reproducidos por unos moldes.  Esta máquina superaba por mucho la tecnología de su tiempo y nunca se terminó.


1850: PRIMERA SUMADORA DE TECLADO

El teclado apareció en una máquina inventada en Estados Unidos en 1850. Podían sumarse una secuencia de dígitos pulsando unas teclas sucesivas. Cada tecla alzaba un eje vertical a cierta altura y la suma quedaba indicada por la altura total.

ORDENADORES ANALÓGICOS  

El ordenador analógico es un dispositivo electrónico o hidráulico diseñado para manipular la entrada de datos en términos de, por ejemplo, niveles de tensión o presiones hidráulicas, en lugar de hacerlo como datos numéricos. El dispositivo de cálculo analógico más sencillo es la regla de cálculo, que utiliza longitudes de escalas especialmente calibradas para facilitar la multiplicación, la división y otras funciones. En el típico ordenador analógico electrónico, las entradas se convierten en tensiones que pueden sumarse o multiplicarse empleando elementos de circuito de diseño especial. Las respuestas se generan continuamente para su visualización o para su conversión en otra forma deseada.
ORDENADORES DIGITALES  

Todo lo que hace un ordenador digital se basa en una operación: la capacidad de determinar si un conmutador, o ‘puerta’, está abierto o cerrado. Es decir, el ordenador puede reconocer sólo dos estados en cualquiera de sus circuitos microscópicos: abierto o cerrado, alta o baja tensión o, en el caso de números, 0 o 1. Sin embargo, es la velocidad con la cual el ordenador realiza este acto tan sencillo lo que lo convierte en una maravilla de la tecnología moderna. Las velocidades del ordenador se miden en megahercios, o millones de ciclos por segundo. Un ordenador con una velocidad de reloj de 100 MHz, velocidad bastante representativa de un microordenador o microcomputadora, es capaz de ejecutar 100 millones de operaciones discretas por segundo. Las microcomputadoras de las compañías pueden ejecutar entre 150 y 200 millones de operaciones por segundo, mientras que las supercomputadoras utilizadas en aplicaciones de investigación y de defensa alcanzan velocidades de miles de millones de ciclos por segundo.

EVOLUCIÓN FUTURA

 Una tendencia constante en el desarrollo de los ordenadores es la micro-miniaturización, iniciativa que tiende a comprimir más elementos de circuitos en un espacio de chip cada vez más pequeño. Además, los investigadores intentan agilizar el funcionamiento de los circuitos mediante el uso de la superconductividad, un fenómeno de disminución de la resistencia eléctrica que se observa cuando se enfrían los objetos a temperaturas muy bajas.

Las redes informáticas se han vuelto cada vez más importantes en el desarrollo de la tecnología de computadoras. Las redes son grupos de computadoras interconectados mediante sistemas de comunicación. La red pública Internet es un ejemplo de red informática planetaria. Las redes permiten que las computadoras conectadas intercambien rápidamente información y, en algunos casos, compartan una carga de trabajo, con lo que muchas computadoras pueden cooperar en la realización de una tarea. Se están desarrollando nuevas tecnologías de equipo físico y soporte lógico que acelerarán los dos procesos mencionados.

Otra tendencia en el desarrollo de computadoras es el esfuerzo para crear computadoras de quinta generación, capaces de resolver problemas complejos en formas que pudieran llegar a considerarse creativas. Una vía que se está explorando activamente es el ordenador de proceso paralelo, que emplea muchos chips para realizar varias tareas diferentes al mismo tiempo. El proceso paralelo podría llegar a reproducir hasta cierto punto las complejas funciones de realimentación, aproximación y evaluación que caracterizan al pensamiento humano. Otra forma de proceso paralelo que se está investigando es el uso de computadoras moleculares. En estas computadoras, los símbolos lógicos se expresan por unidades químicas de ADN en vez de por el flujo de electrones habitual en las computadoras corrientes.

LAS PARTES DE LA COMPUTADORA
Partes de la Computadora
(aspecto físico: hardware), también llamadas dispositivos de entrada/salida (E/S), son todos aquellos artefactos electrónicos que observamos ilustrados en nuestra computadora.

CPU (Unidad Central de Proceso)

CPUEl CPU es una de las partes fundamentales del Hardware. Contiene los circuitos, los procesadores y las memorias que ejecutan las transferencias de información. La unidad central de proceso (CPU),parte más importante del computador”. es un conjunto de circuitos electrónicos digitales encargados de recibir la información de los dispositivos de entrada/salida, procesarla y enviarla de nuevo a los dispositivos de entrada/salida, constituyéndose en la “


Pantalla o Monitor

Pantalla o MonitorEs un periférico de salida y en su superficie luminiscente es en la que se reproducen las imágenes. El monitor es el que mantiene informado al usuario de lo que está haciendo el computador en cada momento.
Las características de un monitor dependen de la calidad de la imagen y esta del número de píxeles que dispone y del número de colores que pueda mostrar.

Un monitor VGA muestra apenas 16 colores y una resolución de 640 x 480 (baja resolución). Un monitor SVGA llega hasta 16 millones de colores con resolución de 1280 x 1024 (altísima resolución).

Ratón o Mouse
Ratón o MouseEs un dispositivo de forma plana cuyo desplazamiento sobre una superficie lisa horizontal se refleja fielmente en el movimiento del cursor en la pantalla (o monitor) de visualización. Existen mouse que funciona con un cable conectado al computador y los que operan sin cable y transmiten las órdenes por rayos infrarrojos (también llamado mouse inalámbrico).
Unidad de Disquetes
Unidad de DisqueteLas unidades de disquetes (o drivers de disquete) son dispositivos de entrada y salida que permiten el cargue y descargue masivo de información al computador, así como su almacenamiento y transporte. Operan grabando y leyendo la información sobre la superficie de un disquete, modificando sus características magnéticas, por lo cual son un medio magnético.

Unidad (o Drive) de CD-Rom
Unidad de CD-RomEs la unidad encargada de leer un disco óptico, es decir de lectura mediante un rayo láser, no recargable utilizado para el almacenamiento de información en sistemas informáticos. Las siglas de la expresión CD-Rom son Compact Disc Read-Only Memory que en español es disco compacto de sólo lectura.
QUEMADOR (O GRABADORA) DE CD y DVD
Quemador o Grabadora de CDEsta unidad no sólo lee los cd’s sino que permite grabar en ellos cualquier clase de información, utilizando un programa especialmente diseñado para esta función (Nero, Roxio CD Creator, etc.).
Esta unidad se encarga de leer DVD (disco de video digital), que es un formato de almacenamiento de datos digitales, tiene una gran capacidad de almacenamiento. Permite guardar desde 4.5 GB (gigabytes) hasta 17 GB.
EL TECLADO
Teclado de una Computadoraes permite la comunicación con la computadora e ingresar la información. Es fundamental para utilizar cualquier aplicación.
El teclado más comúnmente utilizado tiene 102 teclas, agrupadas en cuatro bloques: teclado alfanumérico, teclado numérico, teclas de función y teclas de control. Se utiliza como una máquina de escribir, presionando sobre la tecla que se quiere ingresar; algunas teclas tienen una función predeterminada que es siempre la misma, pero hay otras cuya función cambia según el programa que se esté usando.

MEMORIA PRINCIPAL
La memoria principal o primaria (MP), también llamada memoria central,es una unidad dividida en celdas que se identifican mediante una dirección. Está formada por bloques de circuitos integrados o chips capaces de almacenar, retener o "memorizar" información digital, es decir, valores binarios; a dichos bloques tiene acceso el microprocesador de la computadora.
La MP se comunica con el microprocesador de la CPU mediante el bus de direcciones. El ancho de este bus determina la capacidad que posea el microprocesador para el direccionamiento de direcciones en memoria.
En algunas oportunidades suele llamarse "memoria interna" a la MP, porque a diferencia de los dispositivos de memoria secundaria, la MP no puede extraerse tan fácilmente por usuarios no técnicos.
La MP es el núcleo del sub-sistema de memoria de un computador, y posee una menor capacidad de almacenamiento que la memoria secundaria, pero una velocidad millones de veces superior.
TIPOS
En las computadoras son utilizados dos tipos:
ROM o memoria de sólo lectura (Read Only Memory). Viene grabada de fábrica con una serie de programas. El software de la ROM se divide en dos partes:
Rutina de arranque o POST (Power On Self Test, auto diagnóstico de encendido): Realiza el chequeo de los componentes de la computadora; por ejemplo, circuitos controladores de video, de acceso a memoria, el teclado, unidades de disco,etc. Se encarga de determinar cuál es el hardware que está presente y de la puesta a punto de la computadora. Mediante un programa de configuración, el SETUP, lee una memoria llamada CMOS RAM (RAM de Semiconductor de óxido metálico). Ésta puede mantener su contenido durante varios años, aunque la computadora está apagada, con muy poca energía eléctrica suministrada por una batería, guarda la fecha, hora, la memoria disponible, capacidad de disco rígido, si tiene disquetera o no. Se encarga en el siguiente paso de realizar el arranque (booteo): lee un registro de arranque 'BR' (Boot Record) del disco duro o de otra unidad (como CD, USB, etc.), donde hay un programa que carga el sistema operativo a la RAM. A continuación cede el control a dicho sistema operativo y el computador queda listo para trabajar.
Rutina BIOS o Sistema Básico de Entrada-Salida (Basic Input-Output System): permanece activa mientras se está usando el computador. Permite la activación de los periféricos de entrada/salida: teclado, monitor, ratón, etc.
RAM o memoria de acceso aleatorio (Random Access Memory). Es la memoria del usuario que contiene de forma temporal el programa, los datos y los resultados que están siendo usados por el usuario del computador. En general es volátil, pierde su contenido cuando se apaga el computador, es decir que mantiene los datos y resultados en tanto el bloque reciba alimentación eléctrica, a excepción de la CMOS RAM.
Tanto la RAM como la ROM son circuitos integrados, llamados comúnmente chips. El chip o circuito integrado es una pequeña pastilla de material semiconductor (silicio) que contiene múltiples circuitos integrados, tales como transistores, entre otros dispositivos electrónicos, con los que se realizan numerosas funciones en computadoras y dispositivos electrónicos; que permiten, interrumpen o aumentan el paso de la corriente. Estos chips están sobre una tarjeta o placa.
ALMACENAMIENTO SECUNDARIO
Además de la memoria principal, una computadora cuenta con almacenamiento en memoria secundaria de tipo magnético u óptico. Tal memoria puede considerarse físicamente como dispositivos de entrada/salida, ya que requiere de dispositivos que se conectan fuera del circuito principal de la computadora. Además, la velocidad de acceso a su contenido es mucho más lenta que aquella entre CPU y memoria principal.
La mayoría de la memoria secundaria es magnética, ya sea a una cinta o a un disco. Funcionan muy parecido a los equipos para grabar sonido, es decir, las cintas y discos están recubiertos de un material magnético que permite borrar, leer y grabar mediante cabezas que contienen sensores o polarizadores electromagnéticos.
Las cintas son los medios magnéticos más baratos y de mayor capacidad. Pueden tener un buen tiempo de acceso si se considera un acceso de tipo secuencial a su contenido. Sin embargo, su tiempo de acceso para acceso aleatorio es pobre. Los discos se presentan como la opción cuando se requiere la combinación de una gran capacidad con la relativa economía y velocidad del acceso aleatorio. Los discos de memoria pueden ser de dos tipos: flexibles (floppy disks) o duros (hard disks).
Los discos flexibles son baratos, lentos, y de baja capacidad. Actualmente, su diámetro estándar es de 3.5 pulgadas, y generalmente son removibles de la unidad de disco que los lee o escribe. Esto los hace una “biblioteca” de almacenamiento casi ilimitado (dependiendo de su número). La información se almacena en líneas concéntricas llamadas tracks, en uno o ambos lados del disco. El número de tracks, y el número de bytes por track varía respecto a la densidad de escritura, pero en general, la máxima capacidad de un disco flexible de este tipo es de 1.4 Mbytes. Los discos flexibles típicamente giran a 300 rpm, y su tiempo de acceso depende del tiempo requerido para colocar la cabeza lectora móvil en el track correcto, que es de una fracción de segundo, más el tiempo que le toma a la cabeza encontrar el registro a lo largo de la circunferencia del disco, que aproximadamente toma la quinta parte de un segundo. Por lo tanto, un conjunto de unos miles de bytes consecutivos puede ser accesado en cada segundo.

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