La computación

Introducción

En la actualidad es imposible pensar en alguna actividad
en la cual no intervengan de alguna manera los procesos de
cómputo. Las computadoras han invadido la mayoría
de las labores del ser humano. La computación está
cambiando nuestras vidas, pues, ha permitido facilitar los
quehaceres del día a día, cosa que no
pudiésemos haber imaginado años atrás. Los
habitantes del mundo somos dependientes directos o indirectos del
uso de las computadoras, como en oficinas bancarias, grandes y
medianos comercios, centros de enseñanza, clínicas
médicas u hospitales, fábricas y almacenes
industriales, organismos de gobierno, laboratorios, y centros de
investigación.

Estas máquinas maravillosas inventadas por el
hombre, tal como ahora las concebimos, son el resultado de una
secuencia de eventos que el transcurso de esta
investigación conoceremos. En esta investigación
mostraremos las diferentes generaciones por las que ha pasado el
mundo de la computación, esta larga historia es necesario
mencionar las épocas y los personajes gracias a cuyos
valiosos aportes a través del tiempo, hicieron posible la
gestación de la hoy llamada Era de la Computación,
la cual sin lugar a dudas es el resultado de un largo proceso
evolutivo que jamás cesará.

Reseña
histórica de la Computación

Todo comenzó con máquinas destinadas a
manejar números, es así como nos remitimos al
Ábaco, inventado por los babilonios allá por
el año 1000 A.C. Utilizado sobre todo por los chinos para
la realización de operaciones sencillas, está
formado por una tablilla con una serie de cuentas que sirven para
efectuar sumas y restas.

Justo antes de morir en 1617, el matemático
escocés John Napier (mejor conocido por su
invención de logaritmos) desarrolló un juego de
palitos para calcular a las que llamó "Napier
Bones." Así llamados porque se tallaron las ramitas de
hueso o marfil, los "bones" incorporaron el sistema
logarítmico. Los Huesos de Napier tuvieron una influencia
fuerte en el desarrollo de la regla deslizante (cinco años
más tarde) y máquinas calculadoras subsecuentes que
contaron con logaritmos.

En 1621 la primera regla deslizante fue inventada
por el del matemático inglés William Oughtred. La
regla deslizante (llamóada "Círculos de
Proporción") era un juego de discos rotatorios que se
calibraron con los logaritmos de Napier. Uno de los primeros
aparatos de la informática analógica, la regla
deslizante se usó normalmente (en un orden lineal) hasta
que a comienzos de 1970, cuando calculadoras portátiles
comenzaron a ser más popular.

En 1623 la primera calculadora mecánica
fue diseñada por Wilhelm Schickard en Alemania. Llamado
"El Reloj Calculador", la máquina incorporó los
logaritmos de Napier, hacia rodar cilindros en un albergue
grande. Se comisionó un Reloj Calculador para Johannes
Kepler, el matemático famoso, pero fue destruido por fuego
antes de que se terminara.

Uno de los antepasados más directos de la
computadora actual, fue creada por el científico
francés Blaise Pasca en el siglo XVII (1642). A sus 18
años, Pascal invento su primera máquina
calculadora, capaz de sumar y restar; y todo ello a base
de engarzar múltiples ruedas dentadas.

En 1666 la primera máquina de multiplicar se
inventó por Sir Samuel Morland, entonces Amo de
mecánicas a la corte de Rey Charles II de Inglaterra. El
aparato constó de una serie de ruedas, cada una
representaba, dieses, cientos, etc. Un alfiler del acero
movía los diales para ejecutar los
cálculos.

Años más tarde, en 1673, Gottfied Von
Leibnitz perfecciono los estudios de Pascal, y llego a construir
una máquina que no solo sumaba y restaba, sino que
también multiplicaba, dividía e incluso calculaba
raíces cuadradas.

En 1769 el Jugador de Ajedrez Autómata fue
inventado por Barón Empellen, un noble húngaro. El
aparato y sus secretos se le dieron a Johann Nepomuk
Maelzel, un inventor de instrumentos musicales,
quien recorrió Europa y los Estados Unidos con el aparato,
a finales de 1700 y temprano 1800. Pretendió ser una
máquina pura, el Autómata incluía un jugador
de ajedrez "robótico". El Automatón era una
sensación dondequiera que iba, pero muchas comentaristas,
incluso el Edgar Allen Poe famoso, ha escrito críticas
detalladas diciendo que ese era una "máquina pura." En
cambio, generalmente, siempre se creyó que el aparato fue
operado por un humano oculto en el armario debajo del tablero de
ajedrez. El Autómata se destruyó en un incendio en
1856.

Se inventó la primera máquina
lógica en 1777 por Charles Mahon, el Conde de Stanhope. El
"demostrador lógico" era un aparato tamaño
bolsillo que resolvía silogismos tradicionales y preguntas
elementales de probabilidad. Mahon es el precursor de los
componentes lógicos en computadoras modernas.

En 1790 Joseph-Marie Jacquard (1572-1834) utilizo
tarjetas perforadas para controlar un telar. El "Jacquard
Loom" se inventó en 1804 por Joseph-Marie Jacquard.
Inspirado por instrumentos musicales que se programaban usando
papel agujereados, la máquina se parecía a una
atadura del telar que podría controlar
automáticamente dibujos usando una línea tarjetas
agujereadas. La idea de Jacquard, que revolucionó el hilar
de seda, formó la base de muchos aparatos de la
informática e idiomas de la
programación.

La primera calculadora de producción masiva se
distribuyó, empezando en 1820, por Charles Thomas de
Colmar. Originalmente se les vendió a casas parisenses, el
"aritmómetro" de Colmar operaba usando una
variación de la rueda de Leibniz. Más de mil
aritmómetros se vendieron y eventualmente recibió
una medalla a la Exhibición Internacional en Londres en
1862.

Microcontroladores

En 1971 Intel fabrica el primer microprocesador (el
4004) de tecnología PMOS. Este era un microprocesador de 4
bits y fue fabricado por Intel a petición de Datapoint
Corporation con el objeto de sustituir la CPU de terminales
inteligentes que eran fabricadas en esa fecha por Datapoint
mediante circuitería discreta. El dispositivo fabricado
por Intel resultó 10 veces más lento de lo
requerido y Datapoint no lo compró, de esta manera Intel
comenzó a comercializarlo. El 4004 era un microprocesador
de 4 bits, contenía 2,300 transistores y corría a
108 Khz podía direccionar sólo 4096 (4k)
localidades de memoria de 4 bits, reconocía 45
instrucciones y podía ejecutar una instrucción en
20 &µseg en promedio. Este procesador se utilizó
en las primeras calculadoras de escritorio.

Para 1972 las aplicaciones del 4004 estaban muy
limitadas por su reducida capacidad y rápidamente Intel
desarrolló una versión más poderosa (el
8008), el cual podía manipular bytes
completos, por lo cual fue un microprocesador de 8 bits. La
memoria que este podía manejar se incrementó a 16
kbytes, sin embargo, la velocidad de operación
continuó igual. 1973 Intel lanza al mercado el 8080 el
primer microprocesador de tecnología NMOS, lo cual permite
superar la velocidad de su predecesor (el 8008) por un factor de
diez, es decir, el 8080 puede realizar 500 000
operaciones por segundo, además se incrementó la
capacidad de direccionamiento de memoria a 64 kbytes. A partir
del 8080 de Intel se produjo una revolución en el
diseño de microcomputadoras y varias
compañías fabricantes de circuitos integrados
comenzaron a producir microprocesadores. Algunos ejemplos de los
primeros microprocesadores son: el IMP-4 y el SC/MP de National
Semiconductors, el PPS-4 y PPS-8 de Rockwell International, el
MC6800 de Motorola, el F-8 de Fairchild.

Más tarde en 1975, Zilog lanza al mercado el Z80,
uno de los microprocesadores de 8 bits más poderosos. En
ese mismo año, Motorola abate dramáticamente los
costos con sus microprocesadores 6501 y 6502 (este último
adoptado por APPLE para su primera microcomputadora personal).
Estos microprocesadores se comercializan en $20 y $25 (dls. USA)
respectivamente. Esto provoca un auge en el mercado de
microcomputadoras de uso doméstico y un caos en la
proliferación de lenguajes, sistemas operativos y
programas (ningún producto era compatible con el de otro
fabricante).

En 1976 surgen las primeras microcomputadoras de un
sólo chip, que más tarde se denominarán
microcontroladores. Dos de los primeros microcontroladores, son
el 8048 de Intel y el 6805R2 de Motorola.

En la década de los 80's comienza la ruptura
entre la evolución tecnológica de los
microprocesadores y la de los microcontroladores, Ya que los
primeros han ido incorporando cada vez más y mejores
capacidades para las aplicaciones en donde se requiere el manejo
de grandes volúmenes de información y por otro
lado, los segundos han incorporado más capacidades que les
permiten la interacción con el mundo físico en
tiempo real, además de mejores desempeños en
ambientes de tipo industrial.

Arquitectura
Básica del Computador

Los primeros computadores se programaban en realidad
recableándolos. Esto prácticamente equivalía
a reconstruir todo el computador cuando se requería de un
nuevo programa. A diferencia de los primeros computadores, von
Neumann proponía que tanto el programa como sus datos
fueran almacenados en la memoria del computador. Esto no solo
simplificaba la labor de programación al no tener que
llevar a cabo el recableado del computador sino que además
libraba y

generalizaba el diseño del hardware para hacerlo
independiente de cualquier problema y enfocado al control y
ejecución del programa. Este concepto fue tan importante y
decisivo que dio lugar al concepto de la arquitectura de von
Neumann, aún presente en nuestros días.

La arquitectura de von Neumann se compone de tres
elementos:

1. La Unidad Central de Procesamiento (CPU), que es
considerada como el cerebro y corazón del computador.
Internamente consiste de una Unidad
Aritmético-Lógica (ALU), un conjunto de registros y
una Unidad de Control (CU). La ALU es donde se realizan todas las
operaciones que involucran un procesamiento matemático
(particularmente aritmético) o lógico (operaciones
booleanas). Los registros permiten el almacenamiento de datos
para estas operaciones y sus resultados. En la CU es donde se
ejecutan todo el resto de las operaciones (decisión,
control, movimiento de datos). Una CPU con todos estos elementos
implementada en un solo chip recibe el nombre de
microprocesador.

2. La memoria, que es donde datos y programa es
almacenado. La memoria puede ser visto como un arreglo
unidimensional finito en la que cada localidad es identificada
por un valor asociado a su posición y que es
comúnmente llamado dirección. Existen diversos
tipos de memoria, identificados por el tipo de tecnología
usada, aunque para un computador son generalmente clasificadas en
dos grandes grupos por tipo de uso al que se destina. La memoria
RAM (Random Access Memory, Memoria de Acceso Aleatorio) y que es
aquella destinada al almacenamiento de datos y programas
(incluyendo al sistema operativo), es considerada temporal o de
tipo volátil ya que pierde contenido cuando el computador
es apagado o reinicializado. La memoria ROM es aquella de tipo
permanente, aun cuando el computador sea desenergizado
mantendrá su contenido. Es usada principalmente para el
almacenamiento de pequeños programas destinados a la
administración básica de recursos, especialmente de
entrada y salida.

3. Las interfaces de entrada y salida (I/O). destinadas
a liberar de trabajo a la CPU en la comunicación con
dispositivos de entrada (teclados, ratones), salida (impresoras)
y entrada-salidas (discos, cintas).

Estos tres elementos están interconectados a
través de un conjunto de líneas que llevan
instrucciones (control bus), datos (data bus) y que permiten dar
los valores de direcciones de memoria y dispositivos (memory
bus).

? Generaciones de
computadoras

-Primera Generación

(1951-1958). Las computadoras de la primera
Generación emplearon bulbos para procesar
información. Los operadores ingresaban los datos y
programas en código especial por medio de tarjetas
perforadas.

El almacenamiento interno se lograba con un tambor que
giraba rápida mente, sobre el cual un dispositivo de
lectura/escritura colocaba marcas magnéticas. Esas
computadoras de bulbos eran mucho más grandes y generaban
más calor que los modelos contemporáneos. La IBM
tenía el monopolio de los equipos de procesamiento de
datos a base de tarjetas perforadas y estaba teniendo un gran
auge en productos como rebanadores de carne, básculas para
comestibles, relojes y otros artículos; sin embargo no
había logrado el contrato para el Censo de
1950.

IBM comenzó entonces a construir computadoras
electrónicas y su primera entrada fue con la IBM 701 en
1953. Después de un lento pero emocionante comienzo la IBM
701 se convirtió en un producto comercialmente viable. Sin
embargo en 1954 fue introducido el modelo IBM 650, el cual es la
razón por la que IBM disfruta hoy de una gran parte del
mercado de las computadoras. La administración de la IBM
asumió un gran riesgo y estimó una venta de 50
computadoras. Este número era mayor que la cantidad de
computadoras instaladas en esa época en EE.UU. De hecho la
IBM instaló 1000 computadoras, el resto es historia.
Aunque caras y de uso limitado las computadoras fueron aceptadas
rápidamente por las Compañías privadas y de
Gobierno. A la mitad de los años 50 IBM y Remington Rand
se consolidaban como líderes en la fabricación de
computadoras.

-Segunda Generación

(1959-1964). El invento del transistor hizo posible una
nueva generación de computadoras, más
rápidas, más pequeñas y con menores
necesidades de ventilación. Sin embargo el costo
seguía siendo una porción significativa del
presupuesto de una compañía. Las computadoras de la
segunda generación también utilizaban redes de
núcleos magnéticos en lugar de tambores giratorios
para el almacenamiento primario. Estos núcleos
contenían pequeños anillos de material
magnético, enlazados entre sí, en los cuales
podían almacenarse datos e instrucciones.

Los programas de computadoras también mejoraron.
El COBOL desarrollado durante la primera generación estaba
ya disponible comercialmente. Los programas escritos para una
computadora podían transferirse a otra con un
mínimo esfuerzo. El escribir un programa ya no
requería entender plenamente el hardware de la
computación. Las computadoras de la segunda
generación eran substancialmente más
pequeñas y rápidas que las de bulbos, y se usaban
para nuevas aplicaciones, como en los sistemas para
reservación en líneas aéreas, control de
tráfico aéreo y simulaciones para uso general. Las
empresas comenzaron a aplicar las computadoras a tareas de
almacenamiento de registros, como manejo de inventarios,
nómina y contabilidad. La marina de EE.UU. utilizó
las computadoras de la segunda generación para crear el
primer simulador de vuelo (Whirlwind I). HoneyWell se
colocó como el primer competidor durante la segunda
generación de computadoras. Burroughs, Univac, NCR, CDC,
HoneyWell, los más grandes competidores de IBM durante
los 60s se conocieron como el grupo BUNCH
(siglas).

-Tercera Generación

(1964-1971). Las computadoras de la tercera
generación emergieron con el desarrollo de los circuitos
integrados (pastillas de silicio) en las cuales se colocan miles
de componentes electrónicos, en una integración
miniatura. Las computadoras nuevamente se hicieron más
pequeñas, más rápidas, desprendían
menos calor y eran energéticamente más
eficientes.

Antes del advenimiento de los circuitos integrados, las
computadoras estaban diseñadas para aplicaciones
matemáticas o de negocios, pero no para las dos cosas. Los
circuitos integrados permitieron a los fabricantes de
computadoras incrementar la flexibilidad de los programas, y
estandarizar sus modelos. La IBM 360 fue una de las
primeras computadoras comerciales que usó circuitos
integrados, podía realizar tanto análisis
numéricos como administración o
procesamiento de archivos. Los clientes podían
escalar sus sistemas 360 a modelos IBM de mayor tamaño y
podían todavía correr sus programas
actuales.

Las computadoras trabajaban a tal velocidad que
proporcionaban la capacidad de correr más de un programa
de manera simultánea (multiprogramación). Por
ejemplo la computadora podía estar calculando la
nómina y aceptando pedidos al mismo tiempo. Con la
introducción del modelo 360 IBM acaparó el 70% del
mercado, para evitar competir directamente con IBM, la empresa
Digital Equipment Corporation (DEC) redirigió sus
esfuerzos hacia computadoras pequeñas. Mucho menos
costosas de comprar y de operar que las computadoras grandes, las
Minicomputadoras se desarrollaron durante la segunda
generación pero alcanzaron su mayor auge entre 1960 y
70.

-Cuarta Generación

(1971 a la fecha). Dos mejoras en la tecnología
de las computadoras marcan el inicio de la cuarta
generación: el reemplazo de las memorias con
núcleos magnéticos, por las de chips de silicio y
la colocación de muchos más componentes en un chip:
producto de la microminiaturización de los circuitos
electrónicos. El tamaño reducido del
microprocesador de chips hizo posible la creación de las
computadoras personales. Hoy en día las tecnologías
LSI (Integración a gran escala) y VLSI (integración
a muy gran escala) permiten que cientos de miles de componentes
electrónicos se almacén en un clip. Usando VLSI, un
fabricante puede hacer que una computadora pequeña
rivalice con una computadora de la primera generación que
ocupara un cuarto completo.

? Sistemas
Operativos

El sistema operativo es el programa que controla los
diferentes trabajos que realiza la computadora. Un trabajo
importante es la interpretación de los comandos que
permiten al usuario comunicarse con la computadora. Algunos
intérpretes de estos comandos están basados en
texto y exigen que los comandos sean introducidos mediante el
teclado. Otros están basados en gráficos, y
permiten al usuario comunicarse señalando y haciendo clic
en un icono. Por lo general, los intérpretes basados en
gráficos son más sencillos de utilizar.

El sistema operativo tiene entre sus funciones:
Coordinar y manipular el hardware de la computadora (como la
memoria, las impresoras, las unidades de disco, el teclado o el
ratón), organizar el almacenamiento de los archivos en
diversos dispositivos (como discos flexibles, discos duros,
discos compactos o cintas magnéticas), y supervisar la
ejecución de las diferentes tareas. Los sistemas
operativos pueden ser de tarea única o multitarea. Los
sistemas operativos de tarea única, más primitivos,
sólo pueden manejar una tarea en cada momento. Por
ejemplo, cuando se está editando un documento la
computadora no puede iniciar otra tarea ni responder a nuevas
instrucciones hasta que se termine la edición del
documento.

Todos los sistemas operativos modernos son multitarea y
pueden ejecutar varias tareas simultáneamente. En la
mayoría de las computadoras sólo hay una CPU, por
lo que un sistema operativo multitarea debe compartir este CPU
entre las distintas tareas que se ejecutan, creando la
ilusión de que estas tareas se ejecutan
simultáneamente en la CPU.

Los sistemas operativos pueden emplear memoria virtual
para ejecutar tareas que exigen más memoria principal de
la realmente disponible. Con esta técnica se emplea
espacio en el disco duro para simular la memoria adicional
necesaria. Sin embargo, cuando el CPU requiere una tarea que ha
sido pasada a memoria virtual (en disco duro), ésta debe
ser llevada de nuevo a la memoria principal antes de poder ser
procesada. El acceso al disco duro requiere más tiempo que
el acceso a la memoria principal, por lo que el funcionamiento de
la computadora cuando se utiliza la memoria virtual se hace
más lento.

Toda computadora está conformada por dos
componentes, el hardware y el software. Siendo el software o
programas la parte no física o lógica que hace
funcionar a la computadora, los que a su vez se clasifican en
programas del sistema y programas de aplicación. El
software se ejecuta sobre la plataforma de hardware. Los
programas del sistema son los programas básicos e
indispensables para poder utilizar la computadora, ya que manejan
directamente la operación de la computadora (manejan y
controlan el hardware de la misma). A los programas del sistema
pertenecen los programas que conforman los sistemas operativos.
Estos programas pueden ser desarrollados por el fabricante del
equipo o por una casa de software independiente.

El sistema operativo, que está almacenado en
algún medio de almacenamiento secundario, es el primer
programa que se carga (copia), en la memoria principal (RAM) de
la computadora después de que ésta es encendida, y
el núcleo central (kernel) del mismo debe estar siempre en
la memoria principal (por lo que sus rutinas pueden ser usadas
por cualquier otro programa que las requiera) y se mantiene en
ejecución cuando no se está procesando ninguna otra
tarea, atento a procesar cualquier requerimiento del
usuario.

?
Evolución de los Sistemas Operativos

Los sistemas operativos han venido evolucionando a
través de los años, partiendo desde la no
existencia de sistema operativo alguno, como fue el caso de las
primeras computadoras que se fabricaron (MARK I, ENIAC); pasando
por la introducción de los primeros sistemas
operativos multiusuario y multitarea, hasta llegar a los
sofisticados sistemas operativos que existen hoy en
día.

Los primeros sistemas operativos fueron desarrollados a
fines de los años 50 para administrar el almacenamiento en
cinta y disco, éstos se basaban en el procesamiento por
lotes. A mediados de los 60, los sistemas operativos se hicieron
indispensables para manejar la complejidad que introducían
las nuevas características presentes en las computadoras,
como lo fueron el tiempo compartido y la
multiprogramación; siendo el OS/360 introducido con la
computadora IBM 360 en 1964 uno de los sistemas operativos
más difundidos y estudiados.

A inicios de la década de los años 70, en
los Laboratorios Bell de la American Telephone and Telegraph
(AT&T), se desarrolló el sistema operativo UNIX por
Dennis Ritchie y Ken Thompson. El sistema operativo UNIX ha sido
mejorado y perfeccionado hasta convertirse en el sistema
operativo que funciona en casi la totalidad de los equipos de
computación existentes, desde una microcomputadora hasta
en supercomputadoras como las Cray.

El primer sistema operativo que se convirtió en
un estándar en el mundo de las microcomputadoras fue el
CP/M (Control Program for Microcomputers de Digital Research),
que funcionaba en máquinas basadas en los
microprocesadores de 8 bits: INTEL 8080, INTEL 8085 y Z80. La
primera venta del CP/M se realizó en
1976.

A finales de la década de los 80 y principios de
los 90, los sistemas operativos más populares para ser
utilizados en las microcomputadoras son el MS-DOS, escrito por
Microsoft Corporation, para la IBM PC y los equipos que
utilizaban como CPU un microprocesador de la familia INTEL 80×86
o compatibles, y el sistema operativo UNIX que se utilizaba en
las microcomputadoras de mayor poder que tenían como CPU
un Motorola 68000.

? Tabla
comparativa entre algunos sistemas operativos:

Conclusiones

La computación ha avanzado bastante, gracias a
eso hemos alcanzado un nivel de tecnología muy elevado el
cual nos ha servido para muchas áreas, como por ejemplo
las comunicaciones, la medicina, la educación, etc. En el
pasado, cuando un se introducía un nuevo sistema
operativo, los profesionales de la computación
debían dedicar bastante tiempo y esfuerzo para dominar el
nuevo sistema. Mientras que los usuarios cuando necesitaban
utilizar la computadora tenían que apoyarse en los
profesionales de la computación para poder realizar sus
tareas. Hoy en día, el manejo del sistema operativo y del
computador en sí queda en manos de los mismos usuarios,
aunque el aprendizaje y dominio del mismo no es una tarea muy
sencilla.

Las computadoras son muy importantes para todas las
personas ya que permite mejorar nuestra calidad de vida, hacer el
trabajo más rápido y hasta con mejor
presentación. La investigación actual va dirigida a
aumentar la velocidad y capacidad de las computadoras se centra
sobre todo en la mejora de la tecnología de los circuitos
integrados y en el desarrollo de componentes de
conmutación aún más rápidos. Se han
construido circuitos integrados a gran escala que contienen
varios millones de componentes en un solo chip.

Las computadoras se han convertido en la principal
herramienta utilizada por el hombre y ya son parte esencial de
cada uno de nosotros.

Bibliografía

· Páginas
web:

-Alejandro F., (2000) Sistemas
Operativos.

http://www.euram.com.ni/pverdes/verdes_informatica/informatica_al_dia/que_es_u
n_so_144.htm

–Israel R., (2010)
Computación.

http://isis.faces.ula.ve/computacion/

· Libros:

-Introducción a la
Computación, Peter Norton Mc Graw Hill. Pág:
23-25.

-Sistemas Operativos, Starlling William.
Prentice Hall.

Autor:

Pablo Turmero

Profesor:

Hector Zerpa

Universidad Nacional Experimental
Politécnica

"Antonio José De Sucre"
Vice-Rectorado Puerto Ordaz Cátedra: Computación I
Sección: M1

Puerto Ordaz, 03 de Mayo de 2012