Unidad II: Evolucion y clasificación de las computadoras

 Historia y evolución de las computadoras:

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Uno de los primeros dispositivos mecánicos para contar fue el ABACO, cuya historia se remonta a 3000 años AC desarrollada por los chinos y utilizado por civilizaciones griegas y romanas. Este dispositivo es muy sencillo, consta de un marco rectangular de madera ensartado de varillas en las que se desplazaban bolas agujereadas de izquierda a derecha. Al desplazar las cuentas (bolas) sobre las varillas, sus posiciones representan valores almacenados, y es mediante estas posiciones que se representa y almacena datos. A este dispositivo no se le puede llamar computadora pues carece de un elemento fundamental llamado programa. En el siglo XVII, el creciente interés en Europa por las ciencias, tales como la astronomía y la navegación, impulsó a las mentes creativas a simplificar los cálculos, se encontraba en uso "la regla del cálculo", calculadora basada en las invencionesde y Napier, Gunther Bissaker. En 1614, el escocés Napier había anunciado el descubrimiento de los logaritmos permitiendo que los resultados de complicadasmultiplicaciones se redujeran a un proceso simple de suma; Edmund Gunther se encarga de enmarcar los logaritmos de Napier en líneas, por su parte Bissaker coloca las líneas de ambos sobre un pedazo de madera, creando de esta manera la regla del cálculo. Blaise Pascal a la edad de 19 años, además de escribir tratados filosóficos, literarios, científicos y matemáticos inventó una máquina para calcular capaz de realizar sumas y restas, parecida a los cuenta kilómetros de los automóviles, el cual utilizaba una serie de ruedas de 10 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 correctos. Los conceptos de esta máquina se utilizaron durante mucho tiempo, pero estas calculadoras exigían intervención de un operador, pues este debía escribir cada resultado parcial en una hoja de papel. Esto era sumamente largo y por lo tanto producto. producía errores en los informes. En 1670 el filósofo y matemático alemán Gottfried WilhelmLeibnizf fue el siguiente en avanzar en el diseño de una máquina calculadora mecánica, perfeccionó la anterior inventada además de añadir la función de multiplicar, efectuabadivisiones y raíces cuadradas. Charles Babbage (1792-1781), profesor de matemáticas de la Universidad de Cambridge, Inglaterra, desarrolla en 1823 el concepto de un artefacto, que el denomina "máquina diferencial". La máquina estaba concebida para realizar cálculos, almacenar y seleccionar información, resolver problemas y entregar resultados impresos. Babbage imaginó su máquina compuesta de varias otras, todas trabajando armónicamente en conjunto: los receptores recogiendo información; un equipo transfiriéndola; un elemento almacenador de datos y operaciones; y finalmente una impresora entregando resultados.  Pese a su increíble concepción, la máquina de Babbage, que se parecía mucho a una computadora, no llegó jamás a construirse. Los planes de Babbage fueron demasiado ambiciosos para su época. Demasiado y demasiado pronto. Este avanzado concepto, con respecto a la simple calculadora, le valió a Babbage ser considerado el precursor de la computadora. La novia de Babbage, Ada Augusta Byron, luego Condesa de Lovelace, hija del poeta inglés Lord Byron, que le ayuda en el desarrollo del concepto de la Máquina Diferencial, creando programas para la máquina analítica, es reconocida y respetada, como el primer programador de computadoras. Joseph Jacquard (1752-1834), industriales franceses el siguiente en aportar algo al moderno concepto de las computadoras, para seguir adelante. Jacquard tuvo la idea de usar tarjetas perforadas para manejar agujas de tejer, entelares mecánicos. Un conjunto de tarjetas constituían un programa, el cual creaba diseños textiles. Una ingeniosa combinación de los conceptos de Babbage y Jacquard, dan origen en 1890 a un equipo electromecánico, que salva del caos a la Oficina de Censo de Estado Unidos. Hermann Hollerith usa una perforadora mecánica para representar letras del alfabeto y dígitos en tarjetas de papel, que tenían 80 columnas y forma rectangular. La máquina de Hollerith usando información perforada en las tarjetas, realiza en corto tiempo la tabulación de muchos datos. En el año 1944 se construyó en la Universidad de Harvard,la MARK I, diseñada por un equipo encabezada por el Dr. Howard Aiken, es esta la primera máquina procesadora de información. La Mark I funcionaba eléctricamente, tenia760.000 ruedas y relés y 800 Km. de cable y se basaba en la máquina analítica de Babbage.,a pesar de su peso superior a 5 toneladas y su lentitud comparada con los equipos actuales fue la primera máquina en poseer todas las características de una verdadera computadora. La primera computadora electrónica fue terminada de construir en 1946, por J.P.ECKERTy J.W MAUCHLY en la Universidad de Pensilvania y se llamó ENIAC (Electric Numeric Integrator And Calculador); podía multiplicar 10.000 veces más rápido que la máquina de Airen pero tenía problemas pues estaba construida con casi 18.000 válvulas de vacío, era enorme la energía que consumía y el calor que producía; esto hacia que las válvulas se quemaran rápidamente y que las casas vecinas tuviesen cortes de luz. Considerado como el padre de las computadoras el matemático JOHNN VON NEUMANN propuso almacenar el programa y los datos en la memoria del ordenador, su idea fundamental era permitir que enla memoria coexistan datos con instrucciones, para que entonces la computadora pueda ser programada en un lenguaje, y no por medio de alambres que eléctricamenteinterconectaban varias secciones de control, a este se le llamó EDVAC (Electronic DiscreteVariable Automatic Computer). Todo este desarrollo de las computadoras suele dividirse por generaciones y el criterio que se empleo para determinar el  cambio de generación no está muy bien definido, pero por lo menos deben cumplirse al menos los siguientes requisitos: La forma en que están construidas y la forma en el ser humano se comunica con ellas.

Precursores y generaciones de computadoras:

GENERACIÓN CERO (1942 - 1945): Aparecieron los primeros 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 calculaban las aproximaciones numéricas de ecuaciones demasiado difíciles como para poder ser resueltas mediante otros métodos. La generación cero que abarcó la década de la segunda guerra mundial un equipo de científicos y matemáticos crearon lo que se considera el primer ordenador digital totalmente eléctrico: EL COLOSSUS, este incorporaba 1500 válvulas o tubos de vacío y era ya operativo. Fue utilizado por el equipo dirigido por Alan Turíng para decodificar los mensajes de radio cifrado de los Alemanes.

PRIMERA GENERACION (1951 - 1958) :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. Estas tenían las siguientes características:

·        Emplearon bulbos (Válvulas al vacío) para procesar la información.

·        Esta generación de máquinas era muy grande y costosa.

·        Alto consumo de energía. El voltaje de los bulbos era de 300 v y la posibilidad de fundirse era grande, además de que requerían de sistemas de aire acondicionado especial.

·        Uso de tarjetas perforadas. Se utilizaba un modelo de codificación de la información originado en el siglo pasado, las tarjetas perforadas. 

·        Almacenamiento de información en tambor magnético interior. Un tambor magnético dispuesto en el interior de la computadora, recogía y memorizaba los datos y los programas que le suministraban mediante tarjetas.

·        Lenguaje máquina. La programación se codificaba en un lenguaje muy rudimentario denominado "Lenguaje Máquina" el cual consistía en la yuxtaposición de largos bits o cadenas de ceros y unos, la combinación de los elementos del sistema binarios era la única manera de "instruir a la máquina", pues no entendía más lenguaje que el numérico. 

·        Tenían aplicaciones en el área científica y militar.

Eckert y Mauchly contribuyeron al desarrollo de las computadoras de la primera generación, formando una compañía privada y construyendo la UNIVAC I, la cual se utilizó para evaluar el censo de 1950 en los Estados Unidos. En las dos primeras generaciones, las unidades de entrada utilizaban tarjetas perforadas, retomadas por Herman Hollerith, quien además fundó una compañía que con el paso del tiempo se conocería como IBM (Internacional Bussines Machines). Después se desarrolló la IBM 701 de la cual se entraron 18 unidades entre 1953 y 1957. La computadora más exitosa de esta generación fue la IBM 650 la cuál usaba un esquema de memoria secundaria llamado tambor magnético que es el antecesor de los discos actuales.

SEGUNDA GENERACIÓN (1959-1954):  La segunda generación se basa en el funcionamiento del transistor, lo que hizo posible una nueva generación de computadoras más pequeñas, más rápidas y con menores necesidad es de ventilación, por todos estos motivos la densidad del circuito podía ser aumentada significativamente, lo que quería decir que los componentes podían colocarse mucho más cerca unos de otros y así ahorrar más espacio. Diversas compañías como IBM, UNIVAC, HONEYWELL, construyen ordenadores de este tipo. Las principales características son:

·        El componente principal es un pequeño trozo de semiconductor: el transistor.

·        Disminución del tamaño.

·        Disminución del consumo y la producción de calor.

·        Aumento de la factibilidad.

·        Mayor rapidez

·        Memoria interna de núcleo de ferrita y tambor magnético.

·        Instrumento de almacenamiento: accesorio para almacenar en el exteriorinformación (Cintas y discos).

·        Mejoran los dispositivos de entradas y salidas, para la mejor lectura de las tarjetas perforadas, se disponía de células fotoeléctricas.

·        Introducción de elementos modulares

·        Las impresoras aumentan su capacidad de trabajo.

·        Lenguajes de programación más potentes, ensambladores y de alto nivel (Fortran,Cobol y Algol).

Se usaban para nuevas aplicaciones, como en los sistemas de reservación de líneasaéreas y simulaciones para uso general. Las empresas comenzaron a usarlas entareas de almacenamiento de registros, nóminas y contabilidad.

TERCERA GENERACIÓN (1964-1971): Con los progresos de la electrónica y los avances en comunicación con las computadoras en la década de 1960, surge la tercera generación de las computadoras. Se inaugura con la IBM 360 en abril de 1064. Las principales características son:

·        Circuito integrado. Miniaturización y reunión de centenares de elementos en una placa de silicio o "Chip".

·        Menor consumo de energía.

·        Apreciable reducción de espacio.

·        Aumento de la fiabilidad.

·        Teleprocesos. Se instalan terminales remotos que acceden a la computadora central para realizar operaciones, extraer o introducir información en bancos de datos, etc.

·        Trabajo a tiempo compartido: uso de las computadoras por varios clientes a tiempo compartido, pues el aparato puede discernir entre diversos procesos que realiza simultáneamente.

·        Multiprogramación

·        Renovación de periféricos.

·        Generalización de los lenguajes de alto nivel

·        Instrumentalización del sistema

·        Compatibilidad.

·        Ampliación de aplicaciones: en procesos industriales, en la educación, en el hogar, agricultura, etc.

·        La miniaturización de los sistemas lógicos conduce a la fabricación de la minicomputadora, que agiliza y descentraliza los procesos.

CUARTA GENERACIÓN (1972-1984): El Microprocesador: el proceso de reducción del tamaño de los componentes llega a operara escalas microscópicas. La micro miniaturización permite construir el microprocesador, circuito integrado que rige las funciones fundamentales del ordenador. Las aplicaciones del microprocesador se han proyectado más allá de la computadora y se encuentra en multitud de aparatos, sean instrumentos médicos, automóviles, juguetes, electrodomésticos, etc. Memorias Electrónicas: Se desechan las memorias internas de los núcleos magnéticos de ferrita y se introducen memorias electrónicas, que resultan más rápidas.

Alprincipio presentan el inconveniente de su mayor costo, pero este disminuye con la fabricación enserie. Sistema de tratamiento de base de datos: el aumento cuantitativo de las bases de datos lleva a crear formas de gestión que faciliten las tareas de consulta y edición. Lo sistemas de tratamiento de base de datos consisten en un conjunto de elementos de hardware y software interrelacionados que permite un uso sencillo y rápido de la información. Las principales características son:

·        Aparición del microprocesador.

·        Memoria electrónica.

·        Sistema de tratamiento de base de datos.

·        Se fabrican computadoras personales y microcomputadora

·        Se utiliza el disquete (Floppy Disk) como unidad de almacenamiento.

·        Aparecieron gran cantidad de lenguajes de programación y las redes de transmisión de datos (Teleinformática).

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.

MODELO DE VON NEUMANN : Las computadoras digitales actuales se ajustan al modelo propuesto por el matemático JohnVon 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.

Primeras instituciones que usaron computadores en la República Dominicana:

En la década de 1960 es cuando comienza el desarrollo  de la informática en la República Dominicana. Las primeras compañías que tuvieron incidencia en la tecnología computacional de la época fueron la IBM, UNIVAC y la Borrough. Más adelante surgen computadoras del Caribe y CECOM Digitadas y posteriormente las empresas de líneas aéreas Eastern Airlines y American Airlines.

Sobre la historia de la primera computadora en la República Dominicana destaca que fue una computadora automática universal, mejor conocida como UNIVAC, que llegó al país a finales de 1963. Morrison dijo que fue instalada en los primeros meses de 1964 en el Central Romana Corporation, cuando para esa época existían en el país cuatro instalaciones de maquinarias electromecánicas llamadas sistemas de tabulación con máquinas clasificadoras, interpretadoras, impresoras, entre otros.

 Estaban instalados en la Dirección Generales de Estadísticas, en lo que es hoy la Junta Central Electoral, en  el Instituto Dominicano de Seguros Sociales y en el Central Romana.La Dirección General de Impuesto Sobre  Renta  recibió en el mes de mayo de 1964 una UNIVAC que entró a prestar servicio a finales de dicho año con el soporte a través de la representación local que  tenía la Casa R. Esteva y Compañía que disponía de un técnico de origen alemán de nombre Sigmund Reinhold para brindar asistencia.

Es importante destacar que la UNIVAC fue la primera computadora electrónica comercial capaz de procesar información numérica y textual, costaba  US$1.5 millones  cuando salió al mercado, pesaba 16,000 libras, estaba compuesta por 5,000 tubos de vacío, y podía ejecutar unos 1,000 cálculos por segundo. Podía hacer sumas de dos números de diez dígitos cada uno, unas 100,000 por segundo. Funcionaba con un reloj interno con una frecuencia de 2,25 MHz, tenía memorias de mercurio y no permitían el acceso inmediato a los datos.   

Precursores  y aportes tecnológicos  de los dominicanos:

En el área de las telecomunicaciones, se resaltan los aportes de la Compañía dominicana de teléfonos (CODETEL)  y el grupo financiero nacional, a través de sus subsidiarias TRICOM, y Telecable Nacional.

En el ámbito educativo, la UASD fue la primera institución educativa que organizo un concurso (en 1968) para obtener una computadora propia; mientas que la UCMM fue la primera que utilizo la computadora en la enseñanza. Durante la década 1970 un grupo de profesores salió de la UCMM y fundaron el INTEC, el cual también comenzó a utilizar para la administración académica un computador que tenía el centro de investigación y cómputos electrónicos (CICE). En la historia reciente, el parque cibernético Santo Domingo (PCSD) y el ITLA están incidiendo significativamente en el desarrollo tecnológico dominicano.

Clasificación  de las computadoras:

Por su tamaño y capacidad:

Supercomputadores:

Es un tipo de computador muy potente y rápido diseñado para procesar enormes cantidades de información en poco tiempo y son dedicadas a una tarea específica.
Así mismo son las más caras, sus precios alcanzan los 30 millones de dólares y más; y cuentan con un control de temperatura especial, ésto para disipar el calor que algunos componentes alcanzan a tener. Unos ejemplos de tareas a las que son expuestas las supercomputadoras son los siguientes:
Búsqueda y estudio de la energía y armas nucleares.
Búsqueda de yacimientos petrolíferos con grandes bases de datos sísmicos.
El estudio y predicción de tornados.
El estudio y predicción del clima de cualquier parte del mundo.
La elaboración de maquetas y proyectos de la creación de aviones, simuladores de vuelo.
Debido a su precio, son muy pocos los supercomputadores que se construyen en un año.

Macrocomputadores:

Son grandes, rápidos y caros sistemas capaces de controlar cientos de usuarios simultáneamente, así como cientos de dispositivos de entrada y salida.
Los macrocomputadores son también conocidos como Mainframes. Los mainframes tienen un costo que va desde 350.000 dólares hasta varios millones de dólares. De alguna forma los mainframes son más poderosos que los supercomputadores porque soportan más programas simultáneamente, pero los Supercomputadores pueden ejecutar un sólo programa más rápido que un mainframe.
En el pasado, los Mainframes ocupaban cuartos completos o hasta pisos enteros de algún edificio, hoy en día, un Mainframe es parecido a una hilera de archiveros en algún cuarto con piso falso, esto para ocultar los cientos de cables de los periféricos, y su temperatura tiene que estar controlada.

Minicomputadores:

Se definen como un sistema multiproceso (varios procesos en paralelo) capaz de soportar de 10 hasta 200 usuarios simultáneamente.En 1960 surgió el minicomputador, una versión más pequeña del Macrocomputador. Al ser orientado a tareas específicas, no necesitaba de todos los periféricos que necesita un Mainframe, y esto ayudo a reducir el precio y costos de mantenimiento. Los Minicomputadores, en tamaño y poder de procesamiento, se encuentran entre los mainframes y las estaciones de trabajo.Actualmente se usan para almacenar grandes bases de datos, automatización industrial y aplicaciones multiusuario.

Microcomputadores

Los microcomputadores o Computadores Personales (PC´s) son la clase más difundida, tuvieron su origen con la creación de los microprocesadores. Un microprocesador es "un computador en un chip", o sea un circuito integrado independiente.
Los PC´s son computadores para uso personal y son relativamente baratos y actualmente se encuentran en las oficinas, escuelas y hogares.
El término PC se deriva de que para el año de 1981 IBM sacó a la venta su modelo "IBM PC", el cual se convirtió en un tipo de computador ideal para uso "personal", de ahí que el término "PC" se estandarizó y los clones que se fabricaron posteriormente otras empresas fueron llamados "PC y compatibles", usando procesadores del mismo tipo que las IBM , pero a un costo menor y pudiendo ejecutar el mismo tipo de programas. Existen otros tipos de microcomputadores, como los Macintosh, que no son compatibles con los IBM, pero que en muchos de los casos se les llaman también "PC´s", por ser de uso personal. En la actualidad existen variados tipos en el diseño de PC´s: Computadores personales, con el gabinete tipo minitorre, separado del monitor. Portátiles "Laptop" o "Notebook". Computadores personales más comunes, con el gabinete horizontal, separado del monitor. Computadores personales que están en una sola unidad compacta el monitor y el CPU.

 Según su funcionamiento:

Computadoras Analógicas:

Son las que transforman los datos o información de entrada en función de alguna señal continua registrada con un determinado grado de precisión como: el tiempo, presión, temperatura. (Ferreyra, G). Ejemplo: termostatos, bombas de suministros de gasolina.

Las computadoras analógicas representan los números mediante una cantidad física, es decir, asignan valores numéricos por medio de la medición física de una propiedad real, como la longitud de un objeto, el ángulo entre dos líneas o la cantidad de voltaje que pasa a través de un punto en un circuito eléctrico.

Las computadoras analógicas obtienen todos sus datos a partir de alguna forma de medición. Aún cuando es eficaz en algunas aplicaciones, este método de representar los datos es una limitación de las computadoras analógicas. La precisión de los datos usados en una computadora analógica está íntimamente ligada a la precisión con que pueden medirse.

Computadoras Digitales:

Son las que convierten los datos o información de entrada codificada en forma numérica, utilizando el sistema binario de dos signos: 0 y 1. Las computadoras digitales representan los datos o unidades separadas. La forma más simple de computadora digital es contar con los dedos. Cada dedo representa una unidad del artículo que se está contando. A diferencia de la computadora analógica, limitada por la precisión de las mediciones que pueden realizarse, la computadora digital puede representar correctamente los datos con tantas posiciones y números que se requieran. Las sumadoras y las calculadoras de bolsillo son ejemplos comunes de dispositivos construidos según los principios de la Computadora Digital.Para obtener resultados, las computadoras analógicas miden, mientras que las computadoras digitales cuentan.

Computadoras Híbridas:

Son las que reciben o dan salida a señales analógicas que son procesadas digitalmente. Esto puede realizarse gracias a los conversores analógicos/digitales.

Combinan las características más favorables de las computadoras digitales y analógicas tienen la velocidad de las analógicas y la precisión de las digitales.

Generalmente se usan en problemas especiales en los que los datos de entrada provienen de mediciones convertidas a dígitos y son procesados por una Computadora por ejemplo las Computadoras Híbridas controlan el radar de la defensa de Estados Unidos y de los vuelos comerciales.

 Según su uso:

General:

Pueden procesar Información de negocios con la misma facilidad que procesan fórmulas matemáticas complejas.

Pueden almacenar grandes cantidades de información y los grandes programas necesarios para procesarla. Debido a que las computadoras de aplicación general son tan versátiles la mayor parte de las empresas actuales las utilizan.

Especifico:

Tienen muchas de las características de las Computadoras de uso general pero se dedican a tareas de procesamiento muy especializadas. Se diseñan para manejar problemas específicos y no se aplican a otras actividades computarizadas. Por ejemplo, las computadoras de aplicación especial pueden diseñarse para procesar exclusivamente datos numéricos o para controlar completamente procesos automatizados de fabricación. Un simulador es un ejemplo de las computadoras de uso específico y puede ser un simulador de vuelo, de entrenamiento y en otros campos como la enfermería, la tecnología del cuarto de operaciones, la administración de plantas nucleares, los vuelos espaciales, la exploración marina.