Se presentarán los precursores de las computadoras, y algunas aportaciones importantes al desarrollo de alas mismas, así como sus generaciones y lo que las distingue.
El origen del ábaco y su uso se pierden con el paso del tiempo, dando lugar a otros inventos como los logaritmos creados por el matemático escocés John Napier (1550-1617), quien, basado en su teoría de que todas las cifras numéricas podían expresarse en forma exponencial, creó las primeras tablas de logaritmos y las publicó en su obra Rabdología.
Napier también inventó unas tablas de multiplicar móviles hechas con varillas de hueso o marfil, conocidas como huesos de Napier (se dice que representan el antecedente de las reglas de cálculo).
William Oughtret creó una herramienta apoyada en logaritmos, con base en los resultados al operar con ellos. Inventó la regla de cálculo, que además de las funciones anteriores, calculaba exponentes y realizaba operaciones trigonométricas y otras de mayor complejidad.
La primera maquina mecánica.
La primera máquina mecánica de calcular fue creación del científico alemán Wilhelm Schickard (1592-1635). Desafortunadamente se destruyó en un incendio y no pudo ser reconstruida.
Blaise Pascal diseñó la Pascalina, con un mecanismo sencillo basado en piezas de relojería (ruedas giratorias numeradas).
Esta máquina permitía efectuar sumas y restas simples. Sin embargo, aunque funcionaba efectivamente, no tuvo mucha popularidad debido al alto grado de complejidad que significaba operarla, y no se diga repararla.
Gottfried Wilhelm von Leibniz creó una máquina que, aparte de sumar y restar, podía multiplicar, dividir y extraer raíz cuadrada.
El telar de tejido, inventado por Joseph Marie Jacquard, es usado en la actualidad y se controla por medio de tarjetas perforadas.
Charles Babbage dedicó su habilidad y gran parte de su riqueza a crear la máquina diferencial, no muy distinta en cuanto a sus componentes a las calculadoras mecánicas de la época: los números estaban representados por posiciones de ruedas conectadas mediante ejes, dientes y trinquetes (tecnología de relojería), pero destinada a ser mucho más compleja y autómata que las existentes.
La máquina analítica funcionaría con un motor de vapor, al igual que los telares de la época, y consistiría en varios dispositivos más pequeños: uno para recibir la lista de instrucciones (en tarjetas perforadas); otro para poner en práctica las instrucciones codificadas en las tarjetas; uno más para almacenar los resultados de cálculos intermedios; y otro para imprimir la información en papel.
A este propósito se sumó el esfuerzo de Ada Augusta Lovelace, quien aportó la idea de que las tarjetas perforadas pudieran adaptarse de manera que propiciaran que el motor de Babbage repitiera ciertas operaciones. Por esta razón, se le conoce como la primera programadora.
A George Boole se le considera uno de los padres de las ciencias computacionales, en gran medida por su invención del álgebra booleana. Creó el primer sistema de lógica matemática conocida como "álgebra de la lógica". El álgebra booleano se basa en un sistema matemático en el que solo existen el 0 y el 1.
A los 26 años Alan Turing comenzó a trabajar para el servicio oficial británico de cifrado.
Enigma era la máquina alemana que encriptaba mensajes durante la Segunda Guerra Mundial. Bombe fue creada en 1939 por Turing para poder desencriptar dichos mensajes del ejército alemán y poder localizarlos, adelantándose a su estrategia. Bombe fue la precursora de la computadora programable electrónica digital.
“Estudié ingeniería. Un ingeniero civil tiene que hacer cálculos de estática que dan mucho trabajo. Buscaba un camino para automatizar esos cálculos y finalmente llegué a un concepto, y con él a lo hoy llaman computadora”, contaba Konrad Zuse. Para su ordenador “Z1” o “Zuse 1”, Konrad Zuse utilizó varas, latas y palancas. Para este ingeniero civil, se trataba sólo de un experimento que tenía aún muchos errores. Siguió un segundo modelo, “Z2” y éste contaba con un relé telefónico. En 1941 logró la primera computadora del mundo, la legendaria “Z3”.
“Z3” estaba compuesta por 600 relés telefónicos y tenía la forma de un inmenso armario.
Konrad Zuse construyó no sólo lo que hoy se denomina hardware. Para hacer funcionar el ordenador, necesitó un programa, un lenguaje de computadores que él llamó “Rechenkalkül”. Las órdenes y los números eran introducidos a la máquina a través de tiras perforadas.
John William Mauchly y John Presper Eckert completan el equipo al que llamaron ENIAC (Electrical Integrador Numérico y Computación), la primera computadora de propósito general y la primera con la capacidad de modificar un programa almacenado.
La ENIAC era más rápida que cualquier otra cosa disponible, no sólo para los cálculos de trayectoria, sino también para resolver ecuaciones diferenciales parciales.
Aunque en un principio el ENIAC estaba construido para fines militares, al finalizar la Segunda Guerra Mundial se utilizó para numerosos cálculos de investigaciones científicas. El ENIAC estuvo en funcionamiento hasta 1955 con mejoras y ampliaciones, y se dice que durante su vida operativa realizó más cálculos matemáticos que los realizados por toda la humanidad anteriormente.
La ENIAC tenía muchos inconvenientes, además de su tamaño. Fue costoso, debido en parte a sus necesidades de energía enorme. No había memoria y las tarjetas perforadas fueron el medio de entrada y salida. La ENIAC sólo podía almacenar 20 números de diez dígitos.
En una época tan temprana diseñó su arquitectura de computadores para resolver el problema de la necesidad de reconfiguración permanente de los primitivos ordenadores ENIAC; esta arquitectura es prácticamente la misma que tienen todos los ordenadores actuales.
La primera generación de computadoras se caracterizó por el uso de bulbos o relevadores que propiciaban un consumo excesivo de energía eléctrica, y las salas donde se instalaban requerían de costosos sistemas de enfriamiento debido al calor generado.
Los operadores ingresaban los datos por medio de tarjetas perforadas y la programación solamente se desarrollaba en lenguaje de máquina o binario. El almacenamiento interno se lograba con un tambor que giraba rápidamente, sobre el cual un dispositivo de lecto-escritura colocaba marcas magnéticas.
Otra característica de las computadoras de esta generación es su limitada capacidad de memoria y procesamiento.
Ejecutaban los procesos de una manera netamente secuencial; es decir, toda la información debía ser almacenada en memoria antes de que el programa pudiera ser ejecutado, y no se podía guardar en la computadora con nueva información hasta que el programa actual terminara de ejecutarse.
Generalmente, se considera que empezó con la presencia de la primera computadora electrónica digital comercialmente viable, la UNIVAC.
En 1948, en los laboratorios Bell, es inventado el transistor por John Bardeen, Walter H. Brattain y William Shockley. Este elemento podía realizar las mismas tareas que los bulbos, pero con más ventajas, por lo que pronto los reemplazó.
Los laboratorios Bell construyeron, en 1954, la primera computadora transistorizada, la TRADIC (transistorized airborne digital computer), cuya estructura interna incluía 800 transistores.
El cambio de tecnología logró un aumento de la confiabilidad de las computadoras en un factor de 10, así como disminuir el costo de las mismas, al reducir las necesidades de mecanismos de refrigeración, debido a que los transistores generan muchísimo menos calor que los tubos de vacío (bulbos). Además de estas ventajas, la tecnología de los transistores incrementó significativamente la velocidad de procesamiento.
Respecto a la programación, siguieron dominando los sistemas de tarjeta o cinta perforada para la entrada de datos. Pero en esta época se alcanzó el primer lenguaje de alto nivel, el FORTRAN (FORmula TRANslator), idóneo para trabajos científicos, matemáticos y de ingeniería.
Hubo otras aportaciones importantes en esta rama, como el lenguaje LISP (acrónimo de LISt Processor), que permite el manejo de símbolos y listas. Pero, sin duda, lo más sorprendente hasta entonces fue el lenguaje de programación COBOL (COmmon Business Oriented Language), uno de los primeros programas que se pueden ejecutar en diversos equipos de cómputo después de un sencillo procesamiento de compilación: “Grace Murray Hopper (1906-1992), quien en 1952 había inventado el primer compilador, fue una de las principales figuras del CODASYL (COmmittee on DAta SYstems Languages), que se encargó de desarrollar el proyecto COBOL.
Otro cambio notable en las computadoras de esta generación fue su tamaño, gracias a la inclusión de memorias de ferrita (redes de núcleos que contenían pequeños anillos de material magnético enlazados entre sí, en los cuales podrían almacenarse datos e instrucciones), reduciendo también su consumo de energía eléctrica y el calor generado. Pese a que aún necesitaban los sistemas de enfriamiento, este nuevo elemento les permitía trabajar más tiempo sin presentar problemas.
En esta generación, IBM lanzó sus primeros modelos de computadoras basadas en el uso de transistores. La 1401 resultó ser una de las más vendidas. Ésta era, aproximadamente, siete veces más rápida que el modelo 650 de la primera generación. Con todo, IBM no era la única empresa dedicada a la construcción y venta de computadoras. HoneyWell se colocó como el primer competidor durante la segunda generación de computadoras y pronto hubo otros en la misma rama.
Con los progresos de la electrónica y los avances de comunicación con las computadoras en la década de 1960, surge la tercera generación. El principal descubrimiento fue el primer circuito integrado, que consistió en empaquetar cientos de transistores en un delgado chip de silicio.
La fecha que marca el límite entre la tercera y cuarta generación de las
computadoras es 1971, cuando Intel Corporation, pequeña compañía fabricante de
semiconductores ubicada en Silicon Valley, presenta el primer microprocesador
(chip) de 4 bits. Este chip contenía 2250 transistores en aproximadamente 4x5 mm,
y fue bautizado como el “4004”: “Silicon Valley (Valle del Silicio) era una región
agrícola al sur de la bahía de San Francisco, que por su gran producción de silicio,
a partir de 1960 se convierte en una zona totalmente industrializada donde se
asienta una gran cantidad de empresas fabricantes de semiconductores y
microprocesadores. Actualmente, es conocida en todo el mundo como la región más
importante para las industrias relativas a la computación: creación de programas y fabricación de componentes”
En 1982, la creación de la primera supercomputadora con capacidad de proceso
paralelo, diseñada por Seymour Cray, y el anuncio por parte del gobierno japonés
de un proyecto que tenía por objetivo aplicar la inteligencia artificial (AI, artificial
intelligence), sirven como parámetro para identificar una quinta generación de
computadoras. “El proceso en paralelo es aquel que se lleva a cabo en
computadoras que tienen la capacidad de trabajar simultáneamente con varios
microprocesadores. Aunque en teoría, el trabajo con varios microprocesadores
debería ser mucho más rápido, es necesario llevar a cabo una programación
especial que permita asignar diferentes tareas de un mismo proceso a los diversos
microprocesadores que intervienen.
Se dice que la sexta generación se ha venido desarrollando desde principios de la
década de 1990, por lo que comprendería los más recientes avances tecnológicos,
muchos de ellos todavía en crecimiento, como la inteligencia artificial distribuida,
teoría del caos, sistemas difusos, holografía, transistores ópticos, etcétera. Las
computadoras sofisticadas de este tiempo se caracterizan por contar 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).
La Voz de Galicia. (3 noviembre, 2015). George Boole, el matemático que creó Google sin saberlo. Recuperado el 2 de noviembre de 2015, de: http://www.lavozdegalicia.es/noticia/redessociales/2015/11/01/george-boole-matematico-creo-google-saberlo/00031446408599416509323.htm
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Informática I
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