Los computadores y el mundo actual

1. LAS COMPUTADORAS Y EL MUNDO ACTUAL
1.1. EL UMBRAL DE UNA NUEVA ERA
El lector seguramente se sorprenderá al saber que es posible predecir con alto
grado de probabilidad en qué va a consistir una buena parte de su actividad
profesional en el futuro, independientemente de la carrera que escoja. La
predicción: hay una estación de trabajo en su futuro; recibirá información de
alguna fuente, hará algo con esa información y la remitirá a otra persona o
estación. En pocas palabras, pasará el resto de su vida en una sociedad en la
que la mayoría de las personas se ocupan de manipular y transmitir
información.
En este momento la humanidad está cruzando el umbral de la nueva era de la
información en la que el lector vivirá y trabajará.. Se recuerda a los antiguos
egipcios y griegos por sus pirámides y maravillas arquitectónicas. Se conservan
caminos y acueductos como monumentos a la gloria de Roma, y las
majestuosas catedrales europeas son testigos del genio de los constructores
medievales.
Pero,
aunque
actualmente
se
construyen
rascacielos
monumentales, es posible que el mayor logro de la época actual no radique en
los proyectos de construcción; antes bien, quizá los historiadores del futuro
consideren esta era como el momento en que la humanidad desarrollé
instrumentos que le permitieron amplificar su inteligencia y adquirir la
información necesaria para explorar nuevos sistemas de medicina, educación,
fabricación y gobierno.
La mayoría de las personas que llegaron a la edad adulta en la década de 1950
pensaban que las computadoras eran curiosidades grandes y costosas que
tendrían muy poco efecto sobre sus vidas. Pero aquellos que alcanzaron la
madurez en las décadas de 1960 y 1970 estaban mejor informados. Las
organizaciones sustituyeron los escasos sistemas de cómputo de la década de
1950 por cientos de miles de sistemas nuevos que no sólo jugarían un papel
critico en el envío de seres humanos a la Luna, sino que también prepararían
cheques de nómina, calcularían impuestos y facturas y procesarían muchas
otras tareas que habrían de afectar directamente sus vidas.
En la segunda mitad de la década de 1980. decenas de millones de
computadoras personales (y cientos de miles de sistemas más grandes) se
encuentran en las estaciones de trabajo de oficinas, fábricas, escuelas,
hogares, hospitales, agencias del gobierno, bancos y tiendas, además de los
laboratorios. Al igual que los automóviles y la electricidad, estos sistemas
ejercen diariamente sobre la vida de las personas una influencia que no se
puede ignorar. Y además de estos sistemas de aplicación general, que se
encuentran a plena vista, la gente se encuentra por todos lados con otras
computadoras “invisibles” de aplicación especial: en los aparatos domésticos,
en los automóviles y en los relojes de pulso. De hecho, si en este momento
dejaran de funcionar todas las computadoras, no podrían moverse los aviones,
trenes y muchos automóviles y elevadores; los semáforos y teléfonos serian
inútiles, y el mundo se vería sumido en una confusión total.
Mucha gente, se siente intranquila por algunos aspectos del empleo de las
computadoras, Algunas temen perder sus empleos al ser sustituidos por robots;
otros sienten que se les está codificando numéricamente y que se les está
moldeando para adaptarlos a las necesidades de sistemas fríos e
impersonales.
No debe sorprender el hecho que un invento revolucionario como es la
computadora pueda afectar de manera positiva y negativa a las personas.
Recuérdese que el aprovechamiento de la energía del vapor condujo a la Revolución Industrial y aumentó drásticamente a cantidad de bienes que podía
producir un trabajador. Aunque la eficiencia de semejante producción en masa
enriqueció considerablemente a muchos dueños de fábricas, las líneas de
ensamble representaron una monotonía insensibilizadora y riesgos a la salud
para miles de trabajadores. Haciendo un balance la Revolución Industrial fue
provechosa, pero tuvo un precio elevado en términos humanos.
La humanidad se encuentra en el inicio de una nueva época, en la que está
perdiendo importancia el trabajo físico que requirió la Revolución Industrial al
mismo tiempo que adquiere mayor importancia el trabajo mental que necesita
la nueva revolución informática. Así como los engranes, las máquinas de
gasolina y los motores eléctricos aumentan la potencia física de las personas,
las computadoras actuales les proporcionan la información que necesitan para
ampliar su potencia intelectual. Por primera vez la sociedad depende de un
recurso, la información; que es renovable y se reproduce así mismo. La
información científica se duplica actualmente cada cinco años y medio, pero en
los años venideros un grupo más grande de científicos, trabajando con
sistemas de información cada vez más poderosos, quizá duplicará los
conocimientos científicos existentes cada dos años. Así, además de producir
bienes en masa, se está produciendo información en masa, y estos
conocimientos son la fuerza impulsora de la economía.
1.2. NECESIDAD DE INICIARSE EN LA INFORMÁTICA
Dado que la computadora es el motor que impulsa a la sociedad informática
actual, será indispensable para el lector conocer este instrumento y sus
aplicaciones.
El lector debe comprender en términos generales la organización, capacidad y
imitaciones de las diversas máquinas, el hardware que compone un sistema de
cómputo moderno. Esto no implica que el lector tenga que entender la forma
como se desplazan los electrones en los circuitos de las computadoras. No
hace falta ser mecánico para manejar un automóvil, ni es necesario conocer los
detalles de ingeniería del equipo para saber de computación. Después de todo,
casi todas las personas saben usar un teléfono y no saben cómo funcionan
internamente los circuitos de comunicaciones. Así pues, el lector debe saber
cómo usar las computadoras.
El lector debe familiarizarse con las aplicaciones más comunes de las
computadoras. Además debe sentirse cómodo al trabajar con los programas
comerciales disponibles que permiten emplear las computadoras para obtener
los resultados deseados. Los programas para computadora el software son las
instrucciones que controlan el funcionamiento de la máquina. Los paquetes
comerciales de programas, como los programas de televisión, pueden convertir
un aparato animado en algo útil.
Saber cómo adquirir programas para computadora. Además de aprender a
seleccionar los programas comerciales que necesita, es conveniente que el
lector tenga una idea general de la forma como individuos y organizaciones
desarrollan programas y sistemas de información a la medida de sus
necesidades.
Apreciar el efecto de las Computadoras. Es necesario que el lector se percate
del efecto que las computadoras y los sistemas de información están teniendo
sobre las personas y las organizaciones.
1.3. POSIBILIDADES DE LAS COMPUTADORAS
La mayoría de las personas saben que una computadora es una calculadora
rápida, pero es mucho más que eso. Es también una máquina que puede llevar
a cabo tareas tan laboriosas como escoger, copiar, mover, comparar, realizar
otras operaciones no aritméticas con los diversos símbolos alfabéticos,
numéricos y de otro tipo que se utilizan para representar las cosas. En un
sentido más formal, una computadora es un sistema electrónico rápido y exacto
que manipula símbolos o datos y que está diseñado para aceptar datos de
entrada, procesarlos y producir salidas (resultados) bajo la dirección de un
programa de instrucciones almacenado en su memoria.
1.3.1. Velocidad y precisión. La computadora trabaja paso a paso. Puede
sumar y restar números, comparar letras para determinar un orden alfabético, y
mover y copiar números y letras. Ninguna de estas operaciones es muy
complicada. Lo que importa es la velocidad de la computadora. El tiempo que
necesitan las computadoras para ejecutar operaciones básicas como son la
adición y la sustracción varía desde unos cuantos microsegundos en el caso de
las máquinas pequeñas hasta 80 nanosegundos o menos en las máquinas
grandes.
Además de ser muy rápidas, las computadoras son también muy exactas. Los
circuitos de una computadora no tienen piezas mecánicas que se desgasten o
fallen. Estos circuitos pueden funcionar sin errores, realizando cientos de miles
(o millones) de operaciones cada segundo, durante varios días seguidos. Si los
datos que entran a la computadora son correctos e importantes, y si el
programa para procesar las instrucciones es confiable, entonces puede
esperarse, en general, que la computadora produzca salidas exactas. Puede
ser que el lector haya escuchado la frase si entra basura, sale basura, muy
utilizada por las personas que trabajan con las computadoras. la frase significa
que las causas de los “errores de cómputo’’ casi siempre son datos de entrada
incorrectos o programas poco confiables, y ambas cosas se deben a la
falibilidad de las personas, no de las computadoras.
1.3.2. Capacidad de procesamiento. El proceso de cómputo consiste en la
manipulación de los símbolos que la gente utiliza para representar cosas. Los
seres humanos han estado utilizando letras, números y otros símbolos
taquigráficos durante miles de años, y el proceso de cómputo no es más que la
forma más rápida y exacta de realizar esta labor humana tan familiar.
1.4. DIFERENCIA ENTRE DATOS E INFORMACIÓN
Los datos son hechos, la materia prima de la información. Los datos se
representan por medio de símbolos, pero sólo pueden considerarse como
información en un sentido muy limitado. En la forma en que el término se utiliza
en el procesamiento de datos, la información consta de datos organizados en
una forma que es útil para las personas que la reciben. En otras palabras, la
información consiste en conocimientos importantes producidos como resultado
de las operaciones de procesamiento de datos; asimismo las personas los
adquieren para mejorar su comprensión y para lograr objetivos específicos.
1.5. ACTIVIDADES DE PROCESAMIENTO DE DATOS
El procesamiento o proceso de datos consta de tres actividades básicas: la
captura de datos de entrada, su manipulación y la producción de los resultados
de salida.
1.5.1. Captura de los datos de entrada. Los datos deben registrarse o capturarse de alguna manera antes de poder procesarse. Pueden registrarse inicialmente en documentos fuente de papel, o pueden capturarse por medio de
un dispositivo de entrada directa; por ejemplo una caja registradora
automatizada, para quedar en una forma que no emplee papel y que la
máquina pueda leer.
1.5.2. Manipulación de los datos. Quizá sea necesario realizar después una o
más de las siguientes operaciones con los datos recolectados:
a. Agrupación. Se denomina agrupación al proceso de organizar elementos
similares para formar grupos o clases. La agrupación se lleva a cabo, por lo
general, al asignar abreviaturas o códigos, previamente determinados, a los
elementos que se van a organizar. Los códigos utilizados son de tres tipos:
numéricos (códigos postales para agrupación geográfica), alfabéticos (las
personas A, B y C) y alfanuméricos (las letras y números del código de un
producto).
b.
Cálculo. La manipulación aritmética de los datos se llama cálculo y es
una actividad de procesamiento muy común.
c. Clasificación. Casi siempre es más fácil trabajar con los datos sí están
ordenados en una secuencia lógica. La secuencia puede ser del primero al
último, del más grande al más pequeño, del más antiguo al más nuevo, etc.
Se denomina clasificación al ordenamiento de los datos agrupados según
una secuencia de este tipo.
d.
Síntesis. Se denomina síntesis a la reducción de grandes volúmenes de
datos a una forma más concisa y manejable. Un diagrama de sectores
circulares es uno de los muchos tipos de gráficas generadas por las
computadoras y que se producen con frecuencia para lograr una síntesis.
1.5.3. Manejo de los resultados de salida. Después de captar y manipular
los datos, quizá sea necesario llevar a cabo una o más de las siguientes
operaciones:
a.
Almacenamiento y recuperación. Se denomina almacenamiento a la
conservación de los datos para consultarlos en el futuro. La recuperación
consiste en obtener los datos o información almacenados.
b.
Comunicación y reproducción. La comunicación de datos es la
transferencia de datos de una localidad u operación a otra, para utilizarlos o para seguirlos procesando, y este proceso continúa hasta que la
información en forma útil llega hasta el usuario final. Es natural que en
ocasiones sea preciso copiar o duplicar la información.
Operaciones de proceso de las computadoras. Las siguientes cuatro
operaciones son las únicas que pueden llevar a cabo las computadoras, pero
bastan para poder ejecutar las actividades de procesamiento de datos que se
acaban de describir.
1.
Operaciones de entrada/salida. Una computadora puede tanto aceptar
datos (entrada) como emitirlos (salida), a partir de una gran variedad de
dispositivos de entrada/salida. Los teclados, pantallas, impresoras y
otros dispositivos de este género hacen posible la comunicación entre
los seres humanos y las máquinas.
2.
Operaciones de cálculo y manipulación de texto. Los circuitos de las
computadoras efectúan cálculos con los números y son igualmente
capaces de manipular caracteres no numéricos y los demás símbolos
que se utilizan en palabras y enunciados.
3.
Operaciones de lógica/comparación. La computadora también es ca-
paz de efectuar operaciones lógicas, cuando se comparan dos datos
representados por los símbolos A y B, sólo pueden obtenerse tres resultados
posibles.
1) A es menor que B (A < B), 2) A es igual a B (A = B) o 3) A es
mayor que B (A > B). La computadora puede realizar una comparación sencilla
y después, dependiendo del resultado, seguir una trayectoria o secuencia de
operaciones previamente determinada para completar su labor. Esta facultad
sencilla de hacer comparaciones es una propiedad importante de las
computadoras, ya que es posible responder a preguntas más complejas
utilizando combinaciones de decisiones de comparación.
4.
Operaciones de almacenamiento y recuperación de información.
Tanto los datos como las instrucciones de programa se almacenan dentro de la
computadora. Una vez almacenados, pueden llamarse o recuperarse rápidamente para ser utilizados.
1.6. ORGANIZACIÓN DE LOS SISTEMAS DE CÓMPUTO
En la definición anterior se afirmó que una computadora es un sistema rápido y
exacto que manipula símbolos y que está organizado de manera que pueda
aceptar, almacenar y procesar datos y producir resultados (salidas) bajo la
dirección de un programa almacenado. Esta sección explica por qué una
computadora es un sistema y la forma en que está organizado un sistema de
cómputo.
1.6.1. Concepto de sistema. Un sistema es un conjunto de partes que están
integradas con el propósito de lograr un objetivo. Las siguientes tres
características son fundamentales:
1.
Un conjunto de partes. Un sistema tiene más de un elemento. Un volante
no es un sistema, pero es una parte vital de un sistema muy conocido que se
llama automóvil.
2.
Partes integradas. Debe existir una relación lógica entre las partes de un
sistema. Los sistemas mecánicos y electrónicos, como son las lavadoras y los
juegos de vídeo, tienen muchos componentes que trabajan juntos. Un sistema
de administración de personal cuenta con procedimientos integrados para
contratar y adiestrar empleados.
3.
El propósito de lograr algún objetivo común. El sistema se diseña para
alcanzar uno o más objetivos. Todos los elementos del sistema deben estar
ligados y controlados de manera que se logre el objetivo del sistema.
Dado que una computadora es un grupo de partes integradas que tiene el
objetivo común de llevar a cabo las operaciones que indica el programa
que se está ejecutando, entra dentro de la definición de sistema.
1.6.2.
Organización de los componentes de un sistema de cómputo.
Conviene examinar cada uno de los componentes del sistema con más detalle,
la organización de los elementos básicos de entrada, proceso y salida que se
encuentran en la mayor parte de los sistemas de cómputo.
1.6.2.1.
Dispositivos de entrada.
Los sistemas de cómputo emplean
dispositivos de entrada, que son máquinas diseñadas para la captura de datos.
Algunos dispositivos de entrada permiten la comunicación directa entre los
seres humanos y la máquina, mientras que otros requieren la grabación de los
datos en un medio de entrada, por ejemplo algún material magnetizable. Con
frecuencia se utilizan dispositivos que leen datos grabados en plástico flexible
con un recubrimiento especial (disco flexible) o en cinta magnética. El teclado
de una estación de trabajo conectado directamente a una computadora es un
ejemplo de dispositivo de entrada directa. Cuando los dispositivos se conectan
directamente a una computadora se dice que están en línea con ella. Otros
dispositivos de entrada directa: el ratón, el lápiz de entrada, la pantalla sensible
al tacto y el micrófono. Todos estos dispositivos son componentes que
interpretan la información y permiten la comunicación entre las personas y
entre los sistemas de cómputo.
1.6.2.2. Unidad de proceso. El corazón de todo sistema de cómputo es la
unidad de proceso, que contiene los elementos de almacenamiento primario,
aritmética lógica y control. (Estos tres elementos se muestran en una
computadora personal, pero se encuentran la mismas secciones en
procesadores de todos los tamaños.)
- La sección de almacenamiento primario. La sección de almacenamiento
primario (llamada también memoria principal) se utiliza para cuatro funciones.
Tres de ellas se relacionan con los datos que se están procesando:
a.
Los datos se introducen a un área de almacenamiento de entrada y
permanecen en ese lugar hasta el momento en que se vayan a procesar.
b.
Un espacio de memoria de trabajo es como una hoja de papel para
hacer cuentas y contendrá los datos que se están procesando, así como los
resultados intermedios de dicho procesamiento.
c.
Fin área de almacenamiento de salida guarda los resultados finales del
procesamiento hasta que pueden ser liberados.
e.
Además de estas áreas relacionadas con los datos, la sección de al-
macenamiento primario también contiene un área de almacenamiento de
programas, que guarda las instrucciones de procesamiento.
Las distintas áreas que se destinan a las cuatro funciones generales mencionadas no se fijan por limites físicos incorporados en la sección de almacenamiento primario, sino que pueden variar en las diferentes aplicaciones. Así
pues, un espacio físico determinado puede contener datos de entrada en una
aplicación, resultados para salida en otra e instrucciones de procesamiento en
una tercera. El programador que escribe las instrucciones de la aplicación (o
los programas de administración de los recursos de cómputo preparados por
otros programadores) determinan la forma en que se va a utilizar el espacio
para cada tarea.
- La sección aritmética lógica. Juntas, las secciones aritmética lógica y de
control constituyen la unidad central de proceso (UPC). Todos los cálculos y
todas las comparaciones se realizan en la sección aritmética lógica de la UPC.
Una vez que los dispositivos de entrada introdujeron los datos a la memoria
principal, se guardan y se transfieren, cuando es necesario, a la sección
aritmética
lógica,
donde
se
lleva
a cabo
el procesamiento. En el
almacenamiento primario no se lleva a cabo ningún proceso. Los resultados
intermedios que se generan en la unidad aritmética lógica se colocan
temporalmente en un área designada de memoria de trabajo hasta que se
vuelvan a necesitar. Así pues, los datos pueden pasar del almacenamiento
primario a la unidad aritmética lógica y volver a la memoria muchas veces
antes de que se termine el proceso. En este momento los resultados finales se
envían a una sección de almacenamiento de salida y de allí a un dispositivo de
salida.
- La sección de control. Al seleccionar, interpretar y ordenar la ejecución de
las instrucciones del programa, la sección de control de la UPC mantiene el
orden y dirige la operación de todo el sistema. Aunque la sección de control no
procesa datos, actúa como un sistema nervioso central para los demás
componentes manipuladores de datos de la computadora. Al comenzar el
procesamiento, se elige la primera instrucción del programa y se pasa del área
de almacenamiento de programas a la sección de control. Allí se le interpreta y
desde allí se envían señales a otros componentes para que lleven a cabo las
acciones que se requieren. Se sigue eligiendo y ejecutando las instrucciones
del programa, una tras otra, hasta terminar el proceso.
1.6.2.3.
Dispositivo de almacenamiento secundario.
En casi todas las
computadoras se emplean dispositivos de almacenamiento secundario (o
auxiliar) para complementar la limitada capacidad de almacenamiento de la
sección de almacenamiento primario. Los dispositivos de almacenamiento
secundario están en línea con el procesador. Aceptan datos o instrucciones del
programa del procesador, los conservan y los vuelven a introducir en el
procesador, cuando se necesitan para llevar a cabo tareas de procesamiento.
Estos dispositivos de almacenamiento están integrados en el mismo mueble de
la computadora personal. Es común que se utilicen discos flexibles y discos
rígidos de metal como almacenamiento secundario de este tipo de aparatos.
Los discos rígidos suelen encontrarse sellados permanentemente dentro de
sus dispositivos de almacenamiento, pero los discos flexibles se cambian con
facilidad. Los datos o instrucciones almacenados en un disco flexible
permanecen intactos después de sacar el disco, pero dado que el procesador
ya no tiene acceso directo y automático a ellos, se dice que están fuera de
línea.
1.6.2.4. Dispositivos de salida. Al igual que las unidades de entrada, los
dispositivos de salida son instrumentos que interpretan información y permiten
la comunicación entre los seres humanos y las computadoras. Estos
dispositivos convierten los resultados que produce el procesador y que están
en código de máquina en una forma susceptible de ser empleada por las
personas (por ejemplo, informes impresos o desplegados en pantallas) o como
entrada para otras máquinas que formen parte de un ciclo de procesamiento
distinto. En los sistemas personales de cómputo, los dispositivos de salida más
populares son las pantallas de exhibición y las impresoras de escritorio. Los
dispositivos que aceptan las salidas de sistemas mayores generalmente son
impresoras más grandes y rápidas, muchas estaciones de trabajo en línea y
unidades de cinta magnética y disco rígido. A las unidades de entrada/salida y
almacenamiento secundario se les llama en ocasiones dispositivos periféricos
(o simplemente periféricos) porque a menudo se les coloca cerca de la unidad
de proceso.
1.7. CONCEPTO DE PROGRAMA ALMACENADO: UN EJEMPLO
Los componentes recién descritos de un sistema de cómputo pueden aceptar
datos, procesarlos y producir resultados sólo si siguen las instrucciones de un
programa almacenado. A continuación se verá cómo podría utilizarse un
programa de este tipo para procesar una aplicación práctica. Se supondrá que
es el momento en que la compañía Ciruela Natural, SA. (distribuidor de bebidas
gaseosas de frutas) precisa entregar sus cheques semanales de nómina. Los
datos de entrada que corresponden a cada empleado se han capturado
previamente en tarjetas de asistencia, esos datos se introducen a la
computadora mediante el teclado y se almacenan en un disco magnético
flexible. (Con el fin de ilustrar el ejemplo, los datos se muestran en forma
legible para los humanos en material impreso, pero en realidad los datos se
graban en el disco en forma de patrones magnéticos invisibles.) El primer
empleado al que se debe pagar es Roberto.
Procesamiento de la nómina de Ciruela Natural.
El programa que se requiere para procesar los datos de nómina de Roberto y
los demás trabajadores también está almacenado en un disco. Supóngase que
ya se copiaron los pasos de este programa en el área de almacenamiento de
programas. Después de asegurarse de que el disco que contiene los datos de
nómina se ha instalado correctamente en una unidad de disco, el usuario
ordena al sistema que ejecute el programa. El procesamiento se inicia con la
primera instrucción que se encuentra en el área de almacenamiento de
programas.
El primer paso del programa es alimentar la primera instrucción (Leer datos de
nómina e introducirlos en el área de almacenamiento de entrada) a la sección
de control del procesador, en donde se le interpreta. A continuación se envían
señales de control al dispositivo de disco que ejecuta las instrucciones y
transfiere los datos de nómina de Roberto a un área de almacenamiento de
entrada.
La sección de control selecciona automáticamente las instrucciones en forma
secuencial después del ajuste de control inicial, a menos que se le diga
específicamente que no lo haga. Así, tan pronto como se haya completado la
primera instrucción, la unidad de control comenzará en forma automática a
interpretar el segundo paso. Esta instrucción indica a la unidad de control que
pase el dato de horas laboradas a la sección aritmética lógica. A la sección de
control no le interesa que Roberto haya trabajado 40 horas (las horas laborales
del siguiente trabajador podrían ser diferentes). Se limita a cumplir con las
instrucciones del programa y coloca la cifra 40 en la sección aritmética lógica.
De esta manera, el procesamiento continúa en secuencia. La cifra de 40 horas
se multiplica por el salario de 5 dólares por hora para obtener los ingresos
totales de Roberto ($200, paso 3). Otros pasos del programa copian esta
cantidad en el área de almacenamiento de trabajo, calculan una deducción por
impuestos y restan esta cantidad del ingreso de $200 para obtener el sueldo
neto de Roberto ($180). Esta cifrase transfiere al área de almacenamiento de
salida y el paso 8 del programa hace que el sistema imprima el cheque de
Roberto.
En el paso 9, el programa llega a un punto de modificación y es preciso tomar
una decisión. ¿Es Roberto el último empleado al que se va a pagar? La
computadora sigue un procedimiento apropiado de lógica comparación, que se
analizará en otro momento, para contestar a esta pregunta. Si Roberto es el
último al que se le va a pagar, el control del programa salta al paso II y el
proceso termina. Sin embargo, dado que no es el último empleado, el control
del programa pasa a la siguiente instrucción de la secuencia 1 (paso 10). Este
paso ordena a la sección de control que vuelva a la instrucción 1 para poder
repetir el proceso con los datos del siguiente trabajador. Así, se ejecutarán una
y otra vez las mismas instrucciones hasta que se haya finalizado el pago de la
nómina. Cuando los datos del siguiente trabajador se lean y coloquen en el
área de almacenamiento de entrada, borrarán y sustituirán a los datos de
Roberto, al igual que al grabar música en una grabadora de sonido se borra
cualquier otra melodía que estuviera grabada previamente en la cinta. Una vez
que se hayan preparado todos los cheques de nómina, podrá cargarse otro
programa en la computadora y podrá procesarse otra aplicación. La capacidad
de cambiar rápidamente de programas hace que la computadora sea una
máquina de aplicación general muy poderosa.
Este ejemplo demuestra la mayor parte de los conceptos y funciones de
cómputo que se mencionaron en los párrafos anteriores. En síntesis:
•
Los distintos componentes de un sistema de cómputo pueden manipular
y procesar datos de manera automática y sin intervención humana siguiendo
las instrucciones de un programa almacenado.
•
Una computadora tiene la capacidad intrínseca de obedecer a diferentes
tipos de comandos, como leer (READ), imprimir (PRINT), multiplicar
(MULTIPLY) y mover (MOVE). (El diseño de cada computadora incluye un
conjunto determinado de estos tipos de instrucciones.)
•
La computadora sigue los pasos del programa en secuencia, a menos
que se le ordene explícitamente que no lo haga.
•
El cambio en la secuencia de los pasos puede provenir de la capacidad
que tiene una computadora para seguir caminos diferentes de acuerdo con la
respuesta a una pregunta sencilla.
Como se mencionó antes, ninguna de estas funciones de la computadora es
muy compleja. Lo que es impresionante es la velocidad con la que se realizan
las operaciones y la exactitud de los resultados.
1.8. SISTEMAS DE CÓMPUTO ACTUALES: AVANCES, DIFERENCIAS Y
LIMITACIONES
Todos los sistemas de cómputo contienen componentes electromecánicos
(hardware) para la entrada, el procesamiento y la salida, y todos ejecutan
programas almacenados (software) para producir resultados. A continuación se
dará un vistazo a los rápidos avances que tienen lugar en el campo del
hardware y el software, asimismo, el lector se dará cuenta de que las
computadoras difieren en cuanto a su tamaño y diseño y que están sujetas a
ciertas limitaciones.
1.8.1. Avances de las computadoras
-
Avances en los equipos.
La drástica reducción del tamaño de las
computadoras, los componentes electrónicos como transistores y otras piezas
se combinan para formar circuitos de computadoras. Actualmente se integran
miles de estos circuitos y se acomodan en pequeños trozos de silicio que
miden apenas medio centímetro cuadrado, aproximadamente. La primera de
estas pequeñas pastillas de silicio contenía apenas unos cuantos componentes
y circuitos, pero el número promedio de componentes de las pastillas se ha
duplicado anualmente desde 1965. La técnica inicial de integración a pequeña
escala cedió el paso a las pastillas de integración a gran escala que contenían
miles de componentes. Hoy día, las pastillas de integración a muy grande
escala contienen cientos de miles de elementos y los científicos esperan poder
producir pastillas de integración a ultra alta escala con millones de
componentes.
Al reducirse el tamaño de las computadoras ha aumentado su rapidez de
operación. En parte esto se debe a que el menor tamaño permite que los
pulsos eléctricos recorran menores distancias, como también algunas de las
asombrosas reducciones en el costo inherente al uso de las computadoras. Por
último, cómo ha evolucionado la capacidad de almacenamiento y la confiabilidad de las computadoras en las últimas décadas. La capacidad de almacenamiento de las unidades de almacenamiento tanto primario como secundario en línea se ha incrementado miles de veces en el transcurso de los
años.
Además, las primeras computadoras solían descomponerse después de
trabajar unas cuantas horas, mientras que los procesadores actuales pueden
funcionar años seguidos sin fallas. Por ejemplo, en algunos sistemas a prueba
de fallas los componentes vitales, como son los circuitos aritmético lógicos,
están respaldados por circuitos de reserva. Un dispositivo capaz de conocer la
situación del sistema detecta la falla de un circuito integrado y lo sustituye
electrónica y automáticamente por su circuito de respaldo.
-
Avances en la programación.
También se ha avanzado mucho en el
desarrollo de programas para computadora. A principios de la década de 1950,
los programadores de computadoras tenían que escribir sus instrucciones
como números especiales del código de máquina que las computadoras eran
capaces de reconocer (p. ej., el número 21 ”podría significar sumar”). Dado que
la preparación de esas cadenas de números era tediosa, muchas veces
contenían errores. Más adelante se idearon lenguajes de programación
especiales para que los programadores pudieran escribir instrucciones más
fáciles de comprender.
Por ejemplo, un lenguaje podría permitir la palabra ADD (sumar) o el símbolo
más (+) en vez del número 21. Pero, ¿cómo puede ejecutar las instrucciones la
máquina si están en un lenguaje que no entiende? Así como un francés y un
alemán pueden comunicarse si uno de ellos utiliza un diccionario bilingüe, así
también pueden comunicarse el programador y la computadora si se utiliza un
programa traductor separado. Un programa de traducción (compilador)
transforma las instrucciones del lenguaje de programación en el lenguaje de
máquina que las computadoras entienden. Casi todos los programas para
resolver problemas que se preparan en la actualidad se escriben primero en los
lenguajes que prefiere la gente (llamados de alto nivel) y después se traducen
al código de máquina equivalente (mediante un proceso detallado). Esta
facilidad de comunicación entre los humanos y las máquinas es una de las
razones por las cuales las computadoras están teniendo un efecto tan grande
sobre la sociedad actual.
Otro factor que está contribuyendo a incrementar la utilidad de las
computadoras es la mayor disponibilidad de programas de aplicación. Un
programa de aplicación es aquel que se escribe para controlar el procesamiento de una tarea determinada. El programa de nómina de Ciruela Natural,
SA. es un ejemplo. Ahora los usuarios pueden elegir entre decenas de miles de
estos paquetes de aplicación comerciales. A mucha gente no le interesa
escribir programas a la medida, pero se han dado cuenta que los paquetes de
aplicación
que
existen
les
permiten
trabajar
cómodamente
con
las
computadoras para producir los resultados que necesitan.
Los avances en los sistemas operativos que preparan las empresas de
programación también han incrementado la productividad y el uso de las
computadoras. Un sistema operativo es un conjunto ordenado de programas
que controlan la operación general de una computadora. El sistema operativo
hace posible que el equipo (hardware) del sistema trabaje con los programas
de aplicación del usuario. Permite a los usuarios cargar los programas de
aplicación en el almacenamiento primario (memoria). Sirve a esos programas
realizando las tareas “domésticas” que se requieren para transferir datos (por
ejemplo, entre las unidades de almacenamiento primario y secundario). En un
sistema de cómputo personal, los programas del sistema operativo se guardan
por lo general en un disco flexible; de ahí su nombre sistema operativo de
disco.
1.8.2. Diferencias entre las computadoras
- Diferencias de propósito. Es posible construir computadoras para contar
números o para medir relaciones físicas. Una computadora digital es aquella
que cuenta directamente los números (o dígitos) que representan numerales,
letras u otros símbolos especiales. A diferencia de las máquinas digitales, las
computadoras analógicas miden magnitudes físicas que se distribuyen en una
escala continua, como pueden ser la temperatura o la presión. Por ejemplo, la
bomba de gasolina de una estación de servicio contiene un procesador analógico que convierte las mediciones de flujo de combustible en valores de
volumen y precio. En ocasiones se combinan las características ventajosas de
las máquinas analógicas y de las digitales para crear un sistema de cómputo
híbrido. En la unidad de cuidado intensivo de un hospital, por ejemplo, se
miden la función cardiaca, la temperatura y otros signos vitales de los pacientes
mediante dispositivos analógicos. En seguida estas mediciones se convierten
en números y se alimentan a un componente digital que supervisa los signos
vitales del paciente y llama la atención de una enfermera si se detectan
lecturas anormales.
Los procesadores analógicos e híbridos son máquinas de aplicación especial y
se encargan de tareas importantes. Sin embargo, la mayor parte de las
computadoras que se emplean actualmente son dispositivos digitales. En las
computadoras digitales de aplicación especial las instrucciones están
almacenadas permanentemente en la máquina. Los procesadores que se
instalan en los automóviles para controlar los sistemas de combustible,
ignición, instrumentos y frenado son ejemplos de tales computadoras. A
diferencia de sus parientes de aplicación especial, las computadoras digitales
de aplicación general son capaces de almacenar diferentes programas, por lo
que se les puede utilizar en incontables aplicaciones. Al utilizar diferentes
instrucciones, una máquina de este tipo puede procesar una nómina en un
momento dado y trazar una gráfica en el siguiente. Lo único que limita la
adaptabilidad de estos sistemas es la imaginación humana.
- Diferencias de tamaño. El tamaño de los sistemas de cómputo modernos va
desde los que ocupan varias habitaciones hasta aquellos cuya UPC cabe en la
uña de un dedo meñique. Generalmente cuanto más grande sea el sistema,
mayor será su velocidad de procesamiento, capacidad de almacenamiento,
costo y capacidad para manejar números más grandes y tendrá dispositivos de
entrada y salida más poderosos. A menudo sólo una persona a la vez utiliza los
procesadores más pequeños, pero los sistemas más grandes pueden atender
al mismo tiempo a varios usuarios. Por ejemplo, una computadora grande de
una compañía de seguros puede procesar cientos de pólizas de clientes y
simultáneamente aceptar solicitudes de pago de honorarios procedentes de
docenas de estaciones de trabajo situadas en hospitales y consultorios
médicos.
Los sistemas del extremo inferior de la gama de tamaños se conocen como
microcomputadoras y minicomputadoras. Las microcomputadoras o micros son
los equipos más pequeños. Pueden ser los dispositivos miniatura de aplicación
especial dedicados a la ejecución de una sola tarea, como puede ser el control
del sistema de ignición de un automóvil, o pueden ser las computadoras
personales, más notorias y conocidas, que pueden tener el tamaño de una
libreta o de un equipo de escritorio y que pueden utilizarse de innumerables
maneras. Las microcomputadoras pueden realizar las mismas operaciones y
utilizar el mismo tipo de instrucciones que las computadoras mayores.
Más arriba, en la gama de tamaños se encuentran las macrocomputadoras que
ofrecen velocidades de procesamiento y capacidades de almacenamiento
mayores que una mini común. Por lo general, los fabricantes de
macrocomputadoras agrupan toda una serie de modelos, cuyo tamaño va
desde pequeños hasta muy grandes, bajo una designación de familia. Existe
una zona de traslape considerable entre el rendimiento de las minis más
grandes (las llamadas “superminis’) y las macrocomputadoras más pequeñas.
En el extremo superior están las super computadoras, diseñadas para procesar
aplicaciones científicas complejas. Estos son los sistemas más grandes,
rápidos y costosos del mundo.
- Diferencias de diseño. Casi todas las computadoras actuales se diseñan
con secciones únicas de control, de almacenamiento primario y de aritmética Lógica en la unidad de proceso. Estas computadoras se llaman a veces
máquinas de Von Neumann porque siguen el enfoque de diseño que John Von
Neumann y otros que desarrollaron a mediados de la década de 1940. Uno de
los problemas de este diseño tradicional es que las instrucciones se interpretan
y los datos se procesan en un flujo secuencial único. Puesto que sólo existe un
canal para llevar las instrucciones del almacenamiento primario a la sección de
control y como sólo se dispone de un trayecto para los datos entre la memoria
principal y la sección aritmética - lógica, la velocidad de procesamiento, por
rápida que sea, estará limitada por la velocidad de los circuitos que forman
estos canales. Como las secciones angostas en las tuberías que llevan
petróleo crudo a una refinería, estos canales pueden limitar la cantidad de
procesamiento que se lleva a cabo.
No obstante, existen opciones para cambiar este diseño, o arquitectura, a fin de
reducir los cuellos de botella. Los sistemas grandes, por ejemplo, pueden
agregar elementos de control, de almacenamiento y de aritmética - lógica
adicionales para poder procesar varias instrucciones simultáneamente. Este
tipo de arquitectura, de hecho, combina dos o más unidades de proceso para
formar un sistema de multiprocesador. Es posible que los diseños futuros
puedan ejecutar miles de millones de instrucciones por segundo conectando
miles de millones de procesadores miniatura en arreglos paralelos.
1.8.3. Limitaciones de las computadoras. La computadora es uno de los
instrumentos más poderosos que jamás se hayan desarrollado. No obstante,
muchos han leído artículos similares al que cuenta de un hombre que recibió
un tratamiento para la neumonía y las computadoras del hospital le cobren por
el uso del cuarto de maternidad y el de cunas. Estas ‘equivocaciones” de las
computadoras pueden ser divertidas, pero la mayor parte de estos problemas
surgen porque las personas no toman en cuenta algunas de las limitaciones
básicas de las computadoras. Si los programas no son confiables y la lógica no
es correcta, ningún sistema de cómputo puede funcionar adecuadamente.
- Los programas deben ser confiables. La computadora hace aquello para
lo que se programe, y nada más. Esto no quiere decir que sea inepta. Se
puede escribir un programa ingenioso para ordenarle a la computadora que
almacene los resultados de decisiones anteriores. Más tarde, aprovechando la
capacidad de ramificación del programa, la computadora puede modificar su
comportamiento de acuerde con el fracaso o el éxito de decisiones anteriores.
No obstante, un programa que ha estado funcionando de manera impecable
durante varios meses puede comenzar, de repente, a producir resultados
absurdos. Es posible que una combinación extraña de hechos haya puesto a la
computadora en una situación para la que no existe un curso de acción
programado. También puede ser que el curso de acción especificado por el
programador contenga un error que no se había descubierto. Naturalmente,
también es posible que un programa confiable al que se le proporcionen datos
incorrectos produzca resultados absurdos.
- La lógica de la aplicación debe ser comprensible. La computadora sólo
puede procesar los trabajos que pueden expresarse por medio de un número
finito de pasos que conducen aun objetivo definido en forma precisa. Cada uno
de los pasos deben definirse de manera clara y especifica. Sí no es posible
expresar con claridad los pasos de la solución, no es posible realizar el trabajo.
Por esta razón, hay casos en que las computadoras no les son útiles a las
personas que trabajan en áreas donde las evaluaciones subjetivas son
importantes. Las decisiones de mercado tal vez están basadas en opiniones
calificadas acerca de transformaciones sociales, políticas, tecnológicas y
económicas en lo futuro. Pero la computadora si puede decir al gerente cómo
se va a mover el producto en condiciones hipotéticas de precio, costo y
volumen de ventas. Estos valores hipotéticos pueden alimentarse a la
computadora usando un programa de hoja electrónica para manipularlos de
acuerdo con una serie de preguntas del tipo, qué sucedería si...? para
proyectar los efectos que las preguntas del gerente van a tener sobre las
utilidades.
Aún cuando los pasos del programa sean finitos y comprensibles, existen
algunas tareas cuya ejecución llevarían millones de años, incluso en una super
computadora. Joseph Weizenbaum, científico en el campo de la computación
del Massachussetts Institute of Technology, (MIT) señala que es posible
escribir un programa que analice todas las posibles jugadas de ajedrez en una
situación dada. Así, podrá evaluar todas las respuestas a un movimiento e
identificar todos los movimientos subsecuentes que pueden hacer tanto el
jugador como su oponente, hasta que la computadora encontrará un
movimiento que, de continuar con otros movimientos apropiados, garantizara el
triunfo. Weizenbaum observa que este programa seguramente sería finito, pero
el tiempo requerido para ejecutarlo sería increíblemente grande. Aunque en
teoría la computadora puede hacer el trabajo, en la práctica es imposible.
PREGUNTAS DE REPASO Y ANÁLISIS
Las siguientes preguntas tienen el propósito de verificar el grado de
aprendizaje del tema visto en el presente capítulo. Un análisis detallado y
profundo de cada respuesta a las preguntas sustentará la confiabilidad de sus
respuestas.
1. ¿Qué es una Computadora y qué es capaz de hacer?
2. ¿Qué es un programa de Computadora, por qué es posible definir
un programa como un mapa intelectual?
3. Analice esta pregunta: ¿Si las Computadoras son tan exactas, por
qué se asocia a su uso la frase “ Si entra basura, sale basura”?
4. ¿Qué son los datos en una Computadora?
5. ¿Qué se entiende por información, cuál es la diferencia entre datos
e información?
6. ¿Qué significa procesamiento de datos?. Mencione y explique las
actividades básicas del procesamiento de datos.
7. ¿Qué es un sistema, cuáles son los tres componentes de Hardware
que se requieren en un sistema de computo?
8. La sección de almacenamiento primario de la UCP se utiliza para
cuatro funciones. ¿Cuáles son esas funciones?
9. ¿Cuál es la diferencia entre los dispositivos de almacenamiento
primario y secundario?
10. ¿Cuál es la función de la sección aritmética-lógica de la UCP y cuál
es la función de la sección de control?
11. ¿Cuál es el concepto de programa almacenado y por qué es
importante?
12. Analice algunas de las limitaciones en el uso de las Computadoras.
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