Evolución de la Informática
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A lo largo de la historia, incluso desde tiempos en los
que no existía la electricidad, el hombre siempre ha querido simplificar su
modo de vida, por esta razón los grandes pensadores de todos los tiempos, han
dedicado gran parte de su vida a desarrollar teorías matemáticas para construir
máquinas que simplifiquen las tareas de la vida diaria.
El verdadero auge de estas ideas comienza en la época de la revolucion industrial con la aparición de la máquina de tejer, y muchas otras maquinarias. Luego se comienza a necesitar realizar cálculos muy grandes, que eran difíciles de realizar por el hombre, ya que tomaba años terminar un cálculo. Entonces comienzan a crear las computadoras, con ellas se realizaban las tareas matemáticas de manera más rápida y segura.
Sin embargo no era suficiente, por naturaleza se tiende a buscar mas rapidez, y es cuando comienza la técnica de "miniaturización" que cada día se perfecciona mas; con este método se logra hacer procesadores mas rápidos por circuitos mas pequeños, de igual manera se logra tener capacidades de almacenamiento abismales en espacios físicos muy pequeños, la ciencia de la computación se encuentra en su mejor momento.
1. Hechos y Personajes:
El primer dispositivo manual de cálculo fue El Ábaco, que servía para representar números en el sistema decimal y contar, permitiendo la realización de operaciones aritméticas sencillas. (Figura No. 1. El ábaco ).
El matemático escocés, John Napier (1550 – 1617), es un intento de simplificar las operaciones de multiplicación, división y exponenciación, inventó los logaritmos naturales o neperianos a finales del siglo XVI, construyendo en 1614 las primeras tablas de los mismos. (Figura No. 2.
Jhon Napier y sus estructuras)
Hacia el año 1623, el científico alemán Wilhelm Schickard (1592 – 1635) ideó una calculadora mecánica denominada reloj calculante, que funcionaba con ruedas dentadas y era capaz de sumar y restar, pero no se pudo montar en aquella época, de tal forma que fue construida, según el diseño de su autor, a principios del siglo XX por ingenieros de IBM. (Figura No.3. Calculadora de Schickard y su autor)
Algunos años
después, en 1642, el matemático y filósofo francés Blaise Pascal (1623 – 1662)
inventó la primera máquina automática de calcular completa a base de ruedas
dentadas que simulaba el funcionamiento del ábaco. Esta máquina realizaba
operaciones de suma y resta mostrando el resultado por una serie de
ventanillas. En un principio se denominó pascalina, recibiendo posteriormente
el nombre de máquina aritmética de Pascal.
En 1650, Patridge, basándose en los descubrimientos de Napier, inventó la regla de cálculo, pequeña regla deslizante sobre una base fija en la que figuraban diversas escalas para la realización de determinadas operaciones.
Paralelamente a Pascal, en 1666 el matemático inglés Samuel Morland inventó otro aparato mecánico que realizaba operaciones de suma y resta; se denominó máquina Aritmética de Morland y su funcionamiento y prestaciones se asemejan a los de la máquina de Pascal.
Pocos años más tarde, en 1672, el filósofo y matemático
alemán Gottfried Wlhelm Von Leibnitz (1646 – 1716) mejoró la máquina de Pascal
construyendo su calculadora universal, capaz de sumar, restar, multiplicar,
dividir y extraer raíces cuadradas, caracterizándose por hacer la
multiplicación de forma directa, en vez de realizarla por sumas sucesivas, como
la máquina de Pascal.
Utilizando como modelo la calculadora universal de
Leibnitz, el Francés Charles – Xavier Thomas (1785 – 1870) inventó una máquina
que además de funcionar a la perfección, tuvo un gen éxito comercial. Esta
máquina se denominó aritmómetro.
En 1779, Mattieu Hahn diseñó y construyó una máquina de
calcular capaz de realizar sumas, restas, multiplicaciones y divisiones.
Ya en el siglo XIX, en el año 1805 el francés Joseph
Marie Jacquard (1752 – 1834), después de algunos intentos anteriores, construyó
un telar automático que realizaba un control prefecto sobre las agujas
tejedoras, utilizando tarjetas perforadas que contenían los datos para el
control de las figuras y dibujos que había que tejer. Se puede considerar el
telar de Jacquard como la primera máquina mecánica programada.
El matemático inglés y profesor de la Universidad de
Cambridge Charles Babbage (1792 – 1871) diseñó dos máquinas de calcular que
rompían la línea general de las máquinas de aquella época por su grado de
complejidad. La primera de ellas, diseñaba en ruedas dentadas; sus aplicaciones
más importantes fueron la resolución de funciones y la obtención de tablas de
dichas funciones (por ejemplo, tablas de función X2).
Poco después, en 1833, Babbage diseñó su segunda
máquina, denominada máquina analítica, capaz de realizar todas las operaciones
matemáticas y con posibilidad de ser programada por medio de tarjetas de cartón
perforado (similares a las tarjetas de Jaquard), siendo además capaz de
almacenar en su interior una cantidad de cifras considerable.
La hija del famoso poeta Lord Byron (1788 – 1824),
Augusta Ada Byron, condesa de Lovelace, fue la primera persona que realizó
programas para la máquina analítica de Babbage, de tal forma que ha sido
considerada como la primera programadora de la historia.
También en 1854, el matemático inglés george Boole (1815 – 1864) desarrolló la teoría del algebra de Boole.
El norteamericano y funcionario de la oficina de l censo de Estados Unidos Herman Hollerith ideo en 1886 una tarjeta perforada para contener la información de las personas censadas y una máquina capaz de leer y tabular dicha información. Construyó su máquina Censadora o tabuladota que fue capaz de reducir el trabajo manual a la tercera parte.
En 1887, el francés Léon Bollée (1870 – 1913), famoso por su gran afición al automovilismo, construyó una máquina de multiplicar en la que la multiplicación se realizaba directamente, sin utilizar el procedimiento de sumas sucesivas.
También a finales del siglo XIX, un español reside en
Estados Unidos, Ramón Verea, construyó una máquina que realizaba la
multiplicación directamente de forma similar a la máquina de Léon Bollée.
En 1893, el suizo Otto Steiger Construyó la primera calculadora que tuvo éxito comercial; su nombre fue la millonaria y se utilizó para los grandes negocios y en algunas aplicaciones de cálculo científico.
A principios del siglo XX, en 1910, James Power Diseñó nuevas máquinas censadoras siguiendo la idea de Hollerith.
Leonardo Torres Quevedo ()1852 – 1936), construyó a
principios del siglo XX, siguiendo la línea de Babbage, varias máquinas o
autómatas teledirigidos, una máquina para jugar al ajedrez y una máquina calculadora.
En 1936, el matemático inglés Alan M. Turing (1912 – 1954) desarrolló la teoría de una máquina capaz de resolver todo tipo de problemas con solución algorítmica, llegando a la construcción teórica de las máquinas de Turing. Una máquina de Turing es una forma de representar un proceso a partir de su descripción. (Figura No. 5. Alan M. Turing y el esquema de su máquina teórica)
Con los estudios de Alan M. Turing, se inició la teoría matemática de la computación.
De estos estudios surgió la teórica de la
computabilidad que engloba el análisis encaminado a encontrar formas de
descripción y representación del proceso o algoritmos.
En 1937, Howard H. Aiken El resultado de sus estudios culminó en la construcción de una calculadora numérica basada en el uso de relés electromagnéticos, ruedas dentadas y embragues electromecanánicos, configurando la primer computadora electromecánica.
En 1938, el Alemán Calude Shannon comenzó a aplicar la teoría del álgebra de Boole en la presentación de circuitos lógicos. Publicó en 1948 la teoría matemática de las comunicaciones y realizó diversos estudios sobre la teoría de la información, donde aparecieron medidas de la cantidad de información como el bit (binary digit).
También en 1938, el físico norteamericano John Vicent Atanasoff, profesor de la Universidad de Iowa, junto con su colaborador Cfford Berry construyeron una máquina electrónica que operaba en binario siguiendo la idea de Babbage.
Esta fue terminada en 1942 y se llamó ABC (Atanasoff Berry Computer), siendo considerada como la primer Máquina de calcular digital. No tomó carácter de computadora puesto que no existía la posibilidad de programarla.
En 1940, John W. Mauchly y Joh Presper Eckert junto con científicos de la Universidad de Pensilvania construyeron en la escuela Moore de Ingeniería Eléctrica, a petición del Ministerio de Defensa de Estados Unidos, la primera computadora electrónica denominada ENIAC (Electronic Numerical Integrator and calculador) construida a base de válvulas al vacío, que entró en funcionamiento en 1945.
En 1944, el ingeniero y matemático John Von Neumann (1903 – 1957), de origen húngaro y naturalizado norteamericano, desarrolla la idea de programa interno y describe el fundamento teórico de construcción de una computadora electrónica denominada modelo de Von Neumann.
En 1952 se realizó esta máquina que se denominó EDVAC (Electronic 30 Discrete Variable Automatic Computer) y fue una modificación de la ENIAC. Esta computadora utilizaba líneas de demora acústica de mercurio por donde circulaban señales eléctricas sujetas a retardo y permitían la memorización de los datos.
Poco después, en 1951, John W. Mauchly construyó la primera computadora de serie puesta a la venta; ésta fue UNIVAC-I (Universal Automatic Computer – Computador Automático Universal), que también utilizaba cintas magnéticas.
2. Evolución Electrónica:
En
1904, el inglés Fleming inventó la válvula de vacío,. Que se utilizó como
elemento de control para sustituir a los relés electromecánicos y para
conformar dispositivos biestables.
En
los años cincuenta, con el descubrimiento de los semiconductores, aparecieron
el diodo y el transistor, este último inventado por Walter Brattain, jhon
Barden y W.Shockley en los laboratorios BELL en enero de 1947, por este
descubrimiento obtuvieron el premio Nobel. El transistor sustituyó a la válvula
de vacío permitiendo la reducción de circuitos de tamaño y aumentando la
fiabilidad de los equipos debido a sus mejores características.
Basándose
en el transistor, se construyeron circuitos capaces de realizar funciones
lógicas, con lo que surgieron las puertas lógicas y sus circuitos derivados.
Años
más tarde, comenzó la miniaturización con la construcción de los circuitos
integrados, que consistían en la implementación de un circuito complejo en una
pastilla que ocupaba un tamaño reducido. Con este elemento empezó la ciencia
del diseño lógico de circuitos a baja escala de integración (SSI, Short Scale
Integration), que permitía introducir en cada circuito alrededor de diez
puertas lógicas.
Apareció
a continuación la integración a media escala MSI (Médium Scale Integration), en
la que se integraban en una sola pastilla de circuito integrado entre 100 y
1000 puertas lógicas.
Poco
tiempo después, se consiguió introducir en un mismo circuito entre 1000 y 10000
puertas lógicas, con lo que se pasó a la integración a gran escala (LSI, Long
Scale Integration).
Cuando
se superaron las 10000 puertas lógicas por circuito se pasó a la muy alta
escala de integración (VLSI, Very Long Scale Integration).
En
1971 apareció un circuito integrado denominado microprocesador, en el que se
consiguió introducir todo el procesador de una computadora en un solo elemento.
3.
Generación de Computadores:
Primera
generación (1940 – 1952). La
constituyen todas aquellas computadoras diseñadas a base de válvulas al vació
como principal elemento de control y cuyo uso fundamental fue la realización de
aplicaciones en los campos científicos y militar. Utilizaban como lenguaje
deprogramación el lenguaje máquina y como únicas memorias para conservar
información lastarjetas perforadas, la cinta perforadora y las líneas de demora
de mercurio.
Segunda
generación (1952 -1964). Al
sustituirse la válvula de vacío por el transistor, comenzó la llamada segunda
generación de computadoras. En ella, las máquinas ganaron potencia y
fiabilidad, perdiendo tamaño, consumo y precio, lo que las hacia mucho más
prácticas y asequibles. Los campos de aplicación en aquella época fueron,
además del científico y militar, el administrativo y de gestión; es decir las
computadoras empezaron a utilizarse en empresas que se dedicaban a los
negocios. Comenzaron además a utilizarse los llamados lenguajes de
programación; entre ellos podemos citar el ensamblador y algunos de los
denominados de alto nivel como Fortran, Cobol y Algol. Así mismo, comenzaron a
utilizarse como memoria interna los núcleos de ferrita y el tambor magnético, y
como memoria externa la cinta magnética y los tambores magnéticos.
Tercera
generación (1964 – 1971). En
esta generación el elemento más significativo es el circuito integrado
aparecido en 1964, que consistía en el encapsulamiento de una gran cantidad de
componentes discretos (resistencias, condensadores, diodo y transistores),
conformando uno o varios circuitos con una función determinada, sobre una
pastilla de silicona o plástico. La miniaturización se extendió a todos los
circuitos de la computadora, apareciendo las minicomputadoras. Se utilizaron
tecnologías SSI Y MSI. También el software evolucionó de forma considerable con
un gran desarrollo de los sistemas operativos, en los que se incluyó la
multiprogramación, el tiempo real y el modo interactivo. Comenzaron a
utilizarse las memorias de semiconductores y los discos magnéticos.
Cuarta
generación (1971 – 1981). En
1971 aparece el microprocesador, consistente en la integración de toda la UCP
de una computadora en un solo circuito integrado. La tecnología utilizada es la
LSI que permitió la fabricación de microcomputadoras y computadoras personales,
asó como las computadoras monopastilla. Se utilizó además el diskette (floppy
disk) como unidad de almacenamiento externo. Aparecieron una gran cantidad de
len guajesde programación de todo tipo y las redes de transmisión de datos
(teleinformática) para la interconexión de computadoras.
Quinta
generación (1981 – 199?). En
1981, los principales países productores de nuevas tecnologías
(Fundamentalmente Estados Unidos y Japón) anunciaron una nueva generación, uyas
características principales iban a ser:
1.
Utilización de componentes a muy alta escala de integración (VLSI)
2. Computadoras con Inteligencia artificial
3. Utilización del lenguaje natural (lenguajes de quinta generación).
4. Interconexión entre todo tipo de computadoras, dispositivos y redes (redes
integradas) y La gran red de redes Internet.
5. Integración de datos, imágenes y voz (entorno multimedia).
6. Redes neuronales
7. Realidad virtual.
8. Etcétera.
2. Computadoras con Inteligencia artificial
3. Utilización del lenguaje natural (lenguajes de quinta generación).
4. Interconexión entre todo tipo de computadoras, dispositivos y redes (redes
integradas) y La gran red de redes Internet.
5. Integración de datos, imágenes y voz (entorno multimedia).
6. Redes neuronales
7. Realidad virtual.
8. Etcétera.
