CAPITULO II

CAPITULO II
“No se puede comprender el Universo si no se comprende el lenguaje con el que nos habla: Las
Matemáticas” Galileo Galilei
Generaciones de las Computadoras
2.1 Objetivos de Aprendizaje
•
Conocer el impacto de las matemáticas en el inicio de las ciencias y las
computadoras.
•
Identificar los hechos y personajes más importantes en la historia de las
computadoras.
•
Conocer los progresos alcanzados durante cada Generación de las
computadoras.
2.2 Antecedentes de las Computadoras
La Historia de las Computadoras se refiere a la cronología en la que se
desarrollaron máquinas y artefactos que permitieron al hombre realizar cálculos
de manera rápida y exacta. Sin embargo, la Historia de las Computadoras, está
estrechamente ligada a la Historia de las Matemáticas; la cual se remonta a los
orígenes de la Humanidad y el surgimiento de la necesidad de contar.
La necesidad de contar del hombre ha estado presente en la humanidad desde
sus inicios. Desde tiempos antiguos la realización de cálculos y cómputos
contribuyó a la resolución de problemas desde un nivel de complejidad mínima,
como contar con los dedos o con piedras1, hasta la necesidad de resolver
1
Para realizar estas operaciones, fundamentalmente sumas y restas, los hombres usaron durante muchos siglos,
aparte de sus dedos, un instrumento llamado ábaco. Se cree que el ábaco fue inventado en Babilonia hace unos 5 000
años.
problemas más avanzados utilizando un sistema de numeración2 y diversos
métodos que permitieran ampliar el objeto de medición y cálculo de las
personas3. Por ejemplo, se pasó de resolver sencillos problemas aritméticos de
sumas y restas; el uso de logaritmos para simplificar el cálculo de
multiplicaciones y divisiones a un cálculo con sumas y restas 4; potencias,
extracción de raíces, resolución de polinomios, hasta la creación del cálculo
diferencial e integral en los trabajos de Isaac Newton y Leibnitz5.
Es así, como los dos grandes matemáticos Pascal y Leibnitz construyen las
primeras máquinas de calcular mecánicas. La primera, realizaba sumas y restas
mediante una serie de ruedas que representaban las unidades, las decenas,
las centenas, etc. La rotación completa de una rueda hacía avanzar una unidad
a la rueda que estaba a su izquierda. La máquina de Leibnitz fue una versión
perfeccionada de la Pascalina, la cual realizaba sumas, restas, multiplicaciones
y divisiones. Está máquina constaba de un cilindro con 9 dientes escalonados
(es decir, cada diente tenía una determinada longitud). Esto permitió que la
multiplicación no se realizara por sumas sucesivas, sino en un solo movimiento
de manivela (la rueda de Leibnitz), en lugar de la serie de engranaje de la
Máquina de Pascal.
2 Un sistema de numeración es una forma unánimemente aceptada por la humanidad de contar las cosas. Por
ejemplo, el sistema de numeración que utilizamos habitualmente es el decimal, que se compone de diez símbolos o
dígitos (0-9).
3
La Pascalina, creada por el matemático francés Blaise Pascal, fue considerada la primera sumadora mecánica .
Aquel dispositivo utilizaba una serie de ruedas de diez dientes en las que cada uno de los dientes representaba un
dígito del 0 al 9.
4 Proyecto Británico de una máquina de diferencias para efectuar sumas repetidas.
5
Maquina de Leibniz. En 1671, el filósofo y matemático alemán Gottfried Wilhelm Leibniz inventó una máquina capaz de
multiplicar y dividir. Para ello utilizó la famosa “rueda de Leibniz”, un mecanismo concebido para efectuar las multiplicaciones
en forma de adiciones repetidas, principio que fue continuado más tarde por los sistemas modernos.
Máquina de Pascal
Rueda de Leibnitz
Máquina de Leibnitz
Aunque estas máquinas no pueden ser consideradas computadoras, si se les
atribuye ser sus antecesoras.
Luego de la creación de máquinas que permitieran realizar operaciones
aritméticas básicas tales como sumar, restar, multiplicar y dividir, mediante el
concurso de un operador humano que pusiera en marcha el mecanismo de
cálculo; Charles Babbage, notable matemático e ingeniero británico, ideó los
diseños de la máquina diferencial y la máquina analítica; las cuales son el inicio
de las máquinas de propósito general. La máquina diferencial, construida en
1822 fue un nuevo modelo de sumadora que permitía, utilizando el método de
las diferencias, resolver polinomios de segundo grado. Era la primera máquina
proyectada para hacer algo más que sumar y restar. Pero, es realmente la
máquina analítica diseñada por Babbage, la que resolvería problemas de todo
tipo, pues contemplaba la posibilidad de introducir un programa (y el problema
a tratar con él) al mismo tiempo que los datos, realizándose las operaciones en
el centro de proceso (llamado molino)6. Pero las deficiencias técnicas de la
época impidieron hacer realizable la máquina analítica, es hasta 1989 que un
equipo de ingenieros construye la máquina analítica, cien años después de la
muerte de Babbage en 1871. Su diseño influyó en toda computadora moderna
digital conocida actualmente. Babbage nunca construyó su máquina analítica,
pero por sus diseños, hoy se conoce como el "Padre de las Computadoras
Modernas".
6 Lo que hoy se conoce como la Unidad de Procesamiento Central.
Máquina Diferencial de Babbage
Ada Augusta Byron (1815-1852) condesa de Lovelace, e hija del destacado poeta Lord
Byron, fue discípula y colaboradora de Babbage. Gracias a ella fueron conocidas
muchas de las ideas de Babbage, ya que las comprendió a tal grado, que las explicó
con más claridad que él mismo. Las notas de Lady Lovelace se refieren principalmente
a lo que hoy día llamaríamos programación para la máquina analítica. La autora entra
en materia con gran precisión y expone sus puntos de vista desarrollando varios
programas para resolver intrincados problemas matemáticos. La extraordinaria
condesa, a quién se considera merecidamente la primera programadora de
computadoras, y en cuyo reconocimiento se dio su nombre a un lenguaje de
programación a finales de los sesentas.
2.3 Generaciones de las Computadoras
El desarrollo de grandes descubrimientos matemáticos marcó el inicio del
desarrollo de las Computadoras, y por consiguiente también sería el origen de
la Informática. Y es precisamente al avance tecnológico lo que se le denomina
las Generaciones de las Computadoras. Están caracterizadas por hechos
importantes que impulsaron su progreso, y tuvieron efectos trascendentales
que dieron origen a las siguientes generaciones.
Se dividen en periodos de tiempo, que no son exactos en cuanto a las fechas
de inicio y fin de cada una de las generaciones, ya que no hay acuerdo entre
los historiadores entre éstas fechas; no obstante, lo importante es tener
presente los hechos significativos que marcaron cada generación.
2.3.1 Primera Generación (1946-1957): La válvula de vacío o diodo,
inventada en 1904 por J. A. Fleming, es en esencia un interruptor que permite
el paso de la corriente eléctrica en una única dirección
Válvula al vacío o Diodo
La primera generación se dio durante la década de los cincuentas, las
computadoras de esta época tenían las siguientes características:
•
Estaban construidas con válvulas de vacío
•
Eran maquinas muy costosas
•
Su tamaño era demasiado grande
•
Se programaban en lenguaje de máquina
•
Tenían poca potencia de cálculo
El primer ordenador a base de válvulas de vacío fue el ENIAC (Electronic
Numerical Integrator and Calculator), construido entre 1936 y 1946 en la
Universidad de Pensylvania, por John W. Mauchly y John P. Eckert; tenía
18.000 tubos de vacío, pesaba tres toneladas, consumía 150 Kw (que
producían un calor insoportable) y ocupaba una planta entera de la Escuela
Moore de Electrónica (180 m2).
En 1951 aparece la UNIVAC (Universal Computer) fue la primera computadora
comercial, que disponía de mil palabras de memoria central y podían leer cintas
magnéticas.
En 1945 Von Neuman diseñó el computador denominado Electronic Discrete
Variable Automatic Computer (EDVAC) con una memoria para almacenar
programas y datos.
Esta técnica de «programa almacenado» conjuntamente con la «transferencia
condicional del control», que permitía detener y reanudar los cálculos, dió gran
versatilidad a la programación de computadores. El elemento clave de la
llamada «arquitectura von Neumann» era la Unidad Central de Proceso (o CPU
por sus sigla en inglés = Central Processing Unit), que facilitaba la coordinación
de todas las funciones de la máquina desde un sólo sitio interno de la misma.
2.3.2 Segunda Generación (1958-1963): El elemento más importante en
esta generación es el invento desarrollado por Shocley, Bardeen y Brattain de
Laboratorios Bell en 1948; el transistor. Funciona de forma parecida a la válvula
de vacío, solo que no se recalienta, tiene un tiempo de reacción mucho menor
(del orden de décimas de millonésima de segundo) y es mucho más pequeño
(entre diez y veinte veces menor que la válvula). Se desarrollan ordenadores
transistorizados y se introducen memorias externas de núcleos de ferrita y
banda magnética. Aparecen los primeros lenguajes de programación y la
competencia en el mercado comienza a ser considerable.
El transistor
Entre las características de las computadoras de esta generación encontramos:
•
Se construían con circuitos de transistores.
•
Eran programadas en lenguajes de alto nivel.
•
Redujeron de precio y de tamaño.
•
Aparecen muchas compañías fabricantes.
•
Menor disipación de calor.
2.3.3 Tercera Generación (1964-1971): El circuito integrado no es más
que la mínima expresión del transistor. Se basa en las propiedades de
los semiconductores, que funcionan como transistores, pero que tienen
un tamaño pequeñísimo (15 ó 20 transistores en unos pocos milímetros
cuadrados). El modelo 360 de I.B.M. ejemplifica el nacimiento de esta
generación. Las velocidades de cálculo se disparan al nanosegundo (10
- 9 segundos), las memorias externas al megabyte (2 13 posiciones de
memoria) y se generalizan los periféricos variados: impresores, lectores
de tarjetas, lectores ópticos, discos flexibles de almacenamiento. Nacen
los lenguajes de alto nivel, de sintaxis fácilmente comprensible por el
programador.
2.2.4 Cuarta Generación (1971-1980): Dos mejoras en la tecnología de las
computadoras marcan el inicio de la cuarta generación: el reemplazo de las
memorias con núcleos magnéticos, por los 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. (PC) 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
almacenen en un chip.
2.2.5 Quinta Generación: (Actualidad) En vista de la acelerada marcha de la
innovación tecnológica ha surgido un interesante fenómeno de competencia
internacional por el dominio del mercado de la computación, en la que se
perfilan dos líderes. El reto consiste en la comunicación con la computadora en
lenguaje
natural,
y
el
manejo
de
inteligencia
artificial,
así
como
el
procesamiento en paralelo, el cual es un derivado de esta.
Enlaces de Interés
http://nonio.mat.uc.pt/PENSAS_EN02/panoramalabor/panor3.htm
http://www.cpm.ll.ehime-u.ac.jp/AkamacHomePage/Akamac_Etext_Links/Babbage.htmls
http://www.monografias.com/trabajos/histocomp/histocomp.shtml
http://www.maestrosdelweb.com/editorial/compuhis/
http://es.wikipedia.org/wiki/Historia_de_la_inform%C3%A1tica
Actividades de Afianzamiento y Evaluación
•
Elaborar un cuadro con la evolución de las computadoras, que
presente los siguientes campos: Fecha de creación, invento,
descripción y desarrolladores.
•
Elaborar
un
computadoras.
•
cuadro
comparativo
con
las
generaciones
de