Semana_1 Fundamentos de Hardware IACC

FUNDAMENTOS DE HARDWARE

SEMANA 1

Historia del hardware

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ESTE DOCUMENTO CONTIENE LA SEMANA 1

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ÍNDICE OBJETIVOSESPECÍFICOS ........................................................................................................................... 4 INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................................... 4 1.

2.

ORIGEN Y EVOLUCIÓN DE LA COMPUTACIÓN ...................................................................................... 4 1.1.

EL ÁBACO ............................................................................................................................. 5

1.2.

LA PASCALINA ...................................................................................................................... 6

1.3.

LA MÁQUINA DE MULTIPLICAR DE LEIBNIZ ........................................................................ 7

1.4.

LA LOCURA DE BABBAGE ..................................................................................................... 8

GENERACIONESDE COMPUTADORES ................................................................................................ 9 2.1.

PRIMERA GENERACIÓN ..................................................................................................... 10

2.1.1.

ENIAC ......................................................................................................................... 10

2.1.2.

UNIVAC ...................................................................................................................... 11

2.1.3.

IBM ............................................................................................................................ 11

2.2.

SEGUNDA GENERACIÓN .................................................................................................... 12

2.2.1.

LA CONSOLA DE ATLAS .............................................................................................. 12

2.3.

TERCERA GENERACIÓN ..................................................................................................... 13

2.4.

CUARTA GENERACIÓN ....................................................................................................... 14

2.5.

QUINTA GENERACIÓN ....................................................................................................... 14

2.6.

SEXTA GENERACIÓN .......................................................................................................... 15

COMENTARIO FINAL .......................................................................................................................... 16 REFERENCIAS........................................................................................................................................ 17


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HISTORIA DEL HARDWARE

OBJETIVOS ESPECÍFICOS 

Conocer la historia de la computación.



Reconocer los inventos precursores del computador.



Diferenciar las generaciones de computadores.



Distingue las características de un avance tecnológico relacionado con la evolución de las computadoras a partir de un caso planteado.

INTRODUCCIÓN Esta semana el alumno conocerá la historia del computador, las raíces históricas y culturales del conocimiento y las técnicas que han dado origen a la computación dando paso a la revolución tecnológica de nuestro tiempo. Se hará un breve repaso cronológico desde sus inicios hasta el presente de los hitos más importantes en el desarrollo de la computación y del hardware, con esto el estudiante podrá tener un pequeño bagaje de lo que significó el comienzo de la informática y su evolución hasta nuestros días.

1. ORIGEN Y EVOLUCIÓN DE LA COMPUTACIÓN En un principio la humanidad carecía de instrumentos que le ayudasen a procesar y archivar información. Sin embargo, esta necesidad para contabilizar o de llevar un registro de todo tipo de datos como cabezas de ganado, cantidad de granos, producción de un determinado campo o el total de especies almacenadas, hizo que cada cultura ideara una forma de mantener y operar esa información para organizarla, dejar constancia, ser transmitida y sacar provecho de ella. Por ejemplo, los babilónicos que habitaron la antigua Mesopotamia usaban pajillas o piedras para contar. Con el desarrollo del comercio y el nacimiento de las transacciones con dinero, se precisó disponer de algún medio que permitiera hacer grandes cálculos con más exactitud (Barceló, 2008). A continuación se describirán algunos de los primeros instrumentos de cálculo:


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1.1. EL ÁBACO El ábaco obtiene su nombre del griego abax (o abakos) y que después derivó al latín como abacus. Tradicionalmente es considerado como el más antiguo instrumento de cálculo (5.000 años) empleado en Oriente, en regiones como las de China y Japón, aunque también se tiene antecedentes de su uso en Egipto y Grecia. Se empleaba para efectuar operaciones matemáticas sencillas como sumas, restas y multiplicaciones. Consiste en un tablero de madera con barras paralelas o varillas las cuales tienen insertadas bolas móviles. Cada una de estas varillas representa unidades, decenas, centenas, unidades de millar, decenas de millar, etc. Al ábaco no se le puede llamar computador por carecer de un elemento fundamental: un programa1. El término ábaco es una palabra con diversos orígenes etimológicos, por ejemplo del latín abacus, del griego abax o abakon, que significa superficie plana o tabla.

Ábaco ruso o schoty

Fuente: http://goo.gl/Li4LiU

Ábaco chino o suan pan

Este instrumento sufrió varios cambios y evoluciones en su técnica de calcular. Los chinos lo perfeccionaron y le agregaron un soporte tipo bandeja, luego los japoneses copiaron el ábaco chino y lo rediseñaron totalmente denominándolo soroban.

Fuente: http://goo.gl/XpCGWT

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Según la RAE, programa se define como: “ Conjunto unitario de instrucciones que permite a un ordenador realizar funciones diversas, como el tratamiento de textos, el diseño de gráficos, la resolución de problemas matemáticos, el manejo de bancos de datos, etc. ”.


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Actualmente, el antiguo ábaco se sigue empleando como método de enseñanza en las escuelas de países orientales y es usado con regularidad en muchos lugares del mundo, sobre todo en pequeños negocios de los barrios chinos en Estados Unidos y Canadá2.

1.2.

LA PASCALINA

La pascalina ( pascaline) fue inventada por Blaise Pascal (1623 - 1662), físico, matemático y filósofo francés. En 1642, Pascal al ver que su padre, recolector de impuestos, tenía problemas para llevar una correcta cuenta de lo que cobraba, decidió inventar una máquina calculadora a base de engranajes a la que llamó pascalina y que era capaz de sumar gracias a un mecanismo similar al contador de kilómetros de los autos.

Fuente: http://goo.gl/2IygNy

La pascalina es considerada la primera calculadora, no más grande que una caja de zapatos y en su interior poseía ruedas dentadas conectadas entre sí, que cuando se hacían girar completamente sobre su eje hacían avanzar un grado a la siguiente rueda. Las ruedas representaban el sistema decimal de numeración. Cada rueda constaba de diez pasos marcados con números del 0 al 9. Mediante una manivela se movían las ruedas en un sentido para sumar o al revés para restar. Sin embargo, la pascalina pese a su utilidad no se masificó, ya que era una máquina muy costosa y delicada que solo podía ser arreglada por el mismo Pascal.

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Ver más sobre el uso del ábaco en la actualidad en: http://www.unesco.org/new/en/mediaservices/multimedia/photos/intangible-photo-gallery-2013/china/


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Interior de la pascalina

Fuente: http://historiamaquinascomputo.wikispaces.com/La+Pascalina

1.3.

LA MÁQUINA DE MULTIPLICAR DE LEIBNIZ

El barón Gottfried Wilhelm von Leibniz (1646 - 1716) fue un filósofo, matemático, jurista y estadista alemán, se le reconoce como “el último genio universal”.

Máquina de Leibniz o stepped reckoner

En 1694, Leibniz perfecciona la máquina de Pascal, pudiendo ahora desarrollar las cuatro operaciones básicas usando el mismo principio del mecanismo de engranajes, pero mucho más complejo3. Si bien este tipo de calculadora se empleó por varias décadas, tenía la dificultad de que exigía la intervención de un operador, ya que él debía escribir cada resultado parcial en un papel. Esto era sumamente largo y, por lo tanto, podía producir errores en los informes. Por lo demás, su funcionamiento era delicado y a menudo demandaba mantención.

Fuente: http://goo.gl/y5QkH0

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En una carta al duque Juan Federico en 1673 Leibniz describió su propósito de utilizar esta máquina: hacer cálculos “fácil[es], rápido[s] y fiable[s]”, asegurando que se podía, teóricamente, trabajar con números tan grandes como se deseara, siempre y cuando el tamaño de la máquina fuera ajustado.


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1.4. LA LOCURA DE BABBAGE Charles Babbage (1791 - 1871), matemático británico de la Universidad de Cambridge, considerado el padre de la computación. Ingresó en la Real Sociedad en 1816 y participó en la fundación de la Sociedad Analítica, la Real Sociedad de Astronomía y la Sociedad de Estadística. En la década de 1820 comenzó a desarrollar una máquina capaz de realizar cálculos matemáticos sencillos en forma automática y sin errores. Sus amplios conocimientos en algoritmos le permitieron crear un aparato que fuera “programable”, así entre 1833 y 1842 nace su máquina analítica, basada en el telar de Joseph Marie Jacquard, a la cual, por medio de tarjetas perforadas, se le podía introducir instrucciones para que efectuara cierta tarea específica. En este caso estaba compuesta por un procesador aritmético, una unidad de control que determinaba qué cálculo debía ser realizado, un mecanismo de salida y una memoria donde los números podían ser almacenados hasta ser procesados. Este original diseño permitía sumar, restar, multiplicar y dividir en secuencia automática a una velocidad de 60 sumas por minuto y con una precisión de 20 dígitos.

Máquina diferencial

Fuente: http://www.computerhistory.org/babbage/engines/

Máquina analítica o primer computador

Fuente: http://goo.gl/VZpxO1


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Muchos desconfiaban de la real utilidad de esta máquina por lo que la apodaron con el nombre de “la locura de Babbage”, debido a la intrincada y enorme cantidad de combinaciones entre miles de engranajes. Sin embargo, Charles Babbage trabajó en el perfeccionamiento de su máquina analítica hasta su muerte. El mundo no estaba listo para sus visionarias ideas. Y no lo estaría por 100 años más.

2. GENERACIONES DE COMPUTADORES El desarrollo histórico de los computadores suele dividirse por generaciones y el criterio que se empleó para determinar el paso de una a otra no está muy bien definido, pero se llega al consenso de que deben cumplirse, al menos, los siguientes requisitos: 1) Forma en que están construidos.

2) Forma en que el ser humano se comunica (relaciona) con ellos.

El avance de la tecnología empleada en la construcción de los computadores y los métodos de explotación de los mismos ha variado notablemente en muy corto tiempo. Por lo que el paso de una generación a otra siempre está marcado por una o más de las siguientes características: 

Miniaturización del tamaño y/o de sus componentes.



Fiabilidad en la operación.



Capacidad para resolver problemas complicados.



Velocidad de cálculo.


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2.1. PRIMERA GENERACIÓN Esta generación de computadores abarca de 1938 a 1958 y se caracterizaban por:

1) Estar construidos por medio de tubos al vacío.

2) Eran programados en lenguaje de máquina.4

3) Las máquinas eran grandes y su costo aproximado alcanzaba los cientos de miles de dólares. 4

2.1.1. ENIAC

Fuente: http://goo.gl/4Naldd

El Electronic numerical integrator and computer (o computador e integrador numérico electrónico) se construyó en 1947 y fue diseñado para calcular tablas de tiro de artillería para el Laboratorio de Investigación Balística del Ejército de los Estados Unidos. Fue construido en la Universidad de Pensilvania, ocupaba alrededor de 167 m² y operaba con un total de 17.468 válvulas electrónicas o tubos de vacío que permitían realizar cerca de 5 mil sumas y 300 multiplicaciones por segundo, pesaba 27 toneladas y medía 2,4 x 0,9 x 30 m.

Uno de los mitos o curiosidades que rodea a este magnífico aparato es que la ciudad de Filadelfia, donde se encontraba instalado, sufría de apagones cuando el ENIAC entraba en funcionamiento.

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Lenguaje de máquina es: “Cada instrucción de un programa formado por un grupo de dígitos binarios” (Valdés y Pallàs, 2007, p. 79).


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2.1.2. UNIVAC El Universal automatic computer I (o computador automático universal I) aparece en 1951, fue el primer computador comercial y también fue el primero fabricado para un propósito no militar. Compuesto por 5 mil tubos de vacío y 7.250 kg podía ejecutar unos mil cálculos por segundo. Al procesar los dígitos en serie era capaz de efectuar sumas de dos números de diez dígitos cada uno, unas 100 mil por segundo. Funcionaba con un reloj interno con una frecuencia de 2,25 MHz. UNIVAC competía directamente con las máquinas de tarjetas perforadas fabricadas sobre todo por IBM, y como en un principio no dispuso de una interfaz para la lectura o perforación de tarjetas, esto obstaculizó su venta a algunas compañías interesadas en sus beneficios.

Fuente: http://ed-thelen.org/comp-hist/BRL610977.jpg

2.1.3. IBM Estación de trabajo del IBM 701

Fuente: https://goo.gl/PCjfns

Una de las compañías pioneras en fabricar computadores fue IBM (International Business Machines Corporation), la cual en el año de 1953 construyó su computador 701 y posteriormente el 702, los cuales presentaron problemas de memoria y no duraron en el mercado. No obstante estas decepciones comerciales, el computador que resultó más exitoso de la primera generación fue el IBM 650, del que se produjeron varios cientos. Este usaba un esquema de memoria secundaria llamado tambor magnético, que es el antecesor de los discos actuales.


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IBM 650

Fuente: http://goo.gl/9jfqaA

2.2. SEGUNDA GENERACIÓN Esta generación está comprendida aproximadamente entre 1951 y 1964. En este período los computadores redujeron su tamaño y aumentaron su capacidad de procesamiento. También en esta época se empezó a definir la forma de comunicarse con estos , es decir, la programación de sistemas. Las características de la segunda generación son las siguientes:

1) Construidos con circuitos de transistores.

2) Se programan en nuevos lenguajes llamados lenguajes de alto nivel7. 5

2.2.1. LA CONSOLA DE ATLAS En esta generación los computadores se programaban con cintas perforadas y otras más por medio de cableado en un tablero. Los primeros de este tipo requerían saberlos programar, es decir, incorporarle instrucciones para obtener resultados, por lo que su uso estaba limitado a un grupo de expertos dedicados un buen número de horas a escribir instrucciones, “haciendo correr” el programa resultante, verificando y corrigiendo los errores o bugs que aparecieran. Además, para no perder ese programa resultante había que guardarlo (almacenarlo) en una grabadora de 5

Un lenguaje de alto nivel se define como aquel que permite al programador escribir las instrucciones de un programa usando palabras o expresiones sintácticas. Algunos de ellos son, por ejemplo: Ada, BASIC, COBOL, FORTRAN, Pascal, etc. Ver más en: http://www.carlospes.com/minidiccionario/lenguaje_de_alto_nivel.php


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cassettes, pues en esa época no había discos flexibles ( floppy discs o diskettes) y mucho menos

discos duros para PC. En este período aparece Atlas, un supercomputador diseñado conjuntamente por la Universidad de Mánchester y las compañías Ferranti y Plessey.

Fuente: http://goo.gl/Lp0Bct

Es la era del surgimiento de los primeros computadores personales con mejores circuitos, más memoria, unidades de discos flexibles y, sobre todo, con programas de aplicación general. Aparecen los programas procesadores de palabras como Word Star y otros de cálculo como Excel. La Corporation of America introdujo el modelo 501, que manejaba el lenguaje COBOL ( common business-oriented language o lenguaje común orientado a negocios) para procesos administrativos y comerciales. Después salió al mercado la RCA 601.

2.3. TERCERA GENERACIÓN Esta generación comprende desde 1964 a 1971 y el mayor logro de esta es el uso de circuitos integrados (chips de silicio), esto hizo que los computadores fueran más pequeños y más rápidos, además consumían menos electricidad lo que hacía que generaran menor cantidad de calor y fueran más eficientes. El chip, que contenía una serie de circuitos integrados en una estructura miniatura, almacenaba la información, esto permitió que los computadores pudieran hacer varias tareas a la vez como procesamiento de información y cálculo matemático, es decir, ser multimedia. En la tercera generación comienza a surgir la comercialización de programas o softwares, destacándose la compañía IBM, la cual lanzó al mercado los minicomputadores IBM 360 y 370.


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En el año de 1970 IBM colocó una unidad de diskette a su modelo 3740 con lo que se incrementó la capacidad de acceso y velocidad de la información.

2.4. CUARTA GENERACIÓN La cuarta generación de computadores va de 1971 a 1981. Lo más destacado en este período es la evolución del chip o microprocesador en cuanto a su miniaturización y capacidad funcional. Esto permitió la popularización de los computadores personales o PC, lo cual marcaría una revolución en el mundo de las comunicaciones, pues cambiaría la forma de trabajar e incluso de vivir de muchas personas hasta la actualidad. En esta generación aparecen los primeros microcomputadores los cuales fueron fabricados por la compañía Apple e IBM. También se incorpora en esta generación el desarrollo de softwares orientados tanto para adultos como para niños. Hace su aparición en el mercado MS-DOS ( Microsoft disk operating system) o disco operativo de sistema compatible con IBM PC. Asimismo, se da una revolución en el desarrollo del hardware.

2.5. QUINTA GENERACIÓN La quinta generación se sitúa entre los años 1982 y 1989. Es en este período cuando surge la hoy conocida como “red de redes” o Internet y es aquí donde se dan los más grandes avances. Principalmente, se da inicio a la inteligencia artificial, que tenía el propósito de equipar a los computadores con la capacidad de “razonar” para encontrar soluciones a sus propios problemas, siguiendo patrones y secuencias. Estos computadores empezaron a ser requeridos en grandes compañías, por ejemplo para la fabricación de automóviles, pues pueden hacer diversas tareas y a un elevado ritmo. Los grandes computadores de esta generación pueden ejecutar procesos en paralelo, pues al estar constituidos de varios microprocesadores cada uno es capaz de realizar un trabajo distinto, lo que marca un gran avance tecnológico.


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En este período aparecen los computadores portátiles o notebooks, que son una versión reducida o compacta de un PC de escritorio típico. Su ventaja está en que todos sus componentes se presentan en una versión fácilmente transportable y autónoma. El primer modelo fue lanzado por la compañía japonesa Epson en 1982, era el HX-20, que pesaba aproximadamente 2 kg y costaba unos 800 dólares.

Philips CD 100

Surgen más dispositivos de almacenamiento de información, pudiéndose ahora guardar mayor cantidad de información, por ejemplo nace el CD (compact disc) como estándar para el almacenamiento de música y video, con una capacidad original de almacenamiento de 680 MB, el cual fue comercializado por las compañías Phillips y Sony a fines de los 80.

2.6. SEXTA GENERACIÓN La sexta generación es la actual, que se viene dando a partir de 1990. En estos últimos años se ha visto que los computadores ahora son más pequeños, versátiles y con acceso a internet, la que se ha transformado en una herramienta indispensable tanto en lo laboral como en el hogar.


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Estos computadores trabajan con arquitecturas paralelas o vectoriales, lo que hace que sean muy rápidos y capaces de almacenar una cantidad enorme de información. Se ha entrado en la era de los terabytes6, surgen los computadores táctiles (pantalla touch) y móviles que casi no ocupan espacio en el hogar o el trabajo. Vanguardistamente ha empezado a desarrollarse el diseño holográfico, lo cual ha revolucionado el mercado de la informática . Forman parte de la sexta generación: computadores de bolsillo o palms (PDA), tablets, smartphones, computadores ópticos (aquellos que usan la luz en vez de electricidad —fotones en lugar de electrones— para manipular, almacenar y transmitir datos) y computadores cuánticos, entre otros avances. Esta última tecnología, la computación cuántica, representa la primera aproximación a un cambio radical respecto a las funciones clásicas operativas. Se basa en el uso de qubits7 en lugar de bits, lo que da lugar a nuevas puertas lógicas que hacen posibles nuevos algoritmos, capaces de responder a problemas de alta complejidad.

Ver más sobre diseño holográfico en: Computadora holográfica portátil

COMENTARIO FINAL Esta es una era donde se ha visto robots que son capaces de prestar servicios humanos (personal, protección, entretenimiento), servicios a equipos (mantenimiento, reparación, limpieza) y otras funciones autónomas (vigilancia, transporte). El avance tecnológico continua y con ello se espera facilite aún más las cosas, así como hasta ahora lo viene haciendo. En la actualidad, la informática utiliza satélites, fibra óptica e inteligencia artificial, es un avance sin precedentes, que puede encauzar un sinnúmero de posibilidades a la creatividad de los expertos para solucionar todo tipo de problemas.

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Un byte es igual a 8 bits; un kilobyte es igual a mil bytes de almacenamiento; un megabyte equivale a un millón de bytes, un gigabyte a mil millones de bytes y un terabyte significa un billón de bytes. 7

El qubit (del inglés quantum bit , o sea bit cuántico) es la unidad mínima de información en un sistema cuántico. Ver más en: https://www.fayerwayer.com/2013/09/qubit-la-unidad-fundamental-del-futuroinformatico-y-tecnologico/


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REFERENCIAS Amnad, M.; Gamarra, B. y García, Pérez, F. (2010). Historia de computación [sic]. De las primeras computadoras

a

la

quinta

generación.

Disponible

en:

https://itpedia.wikispaces.com/file/view/Historia+de+la+computaci%C3%B3n+(ITpedia).p df Barceló, M. (2008). Una historia de la informática. 1.ª edición. España: Editorial UOC. Campbell-Kelly, M. y Aspray, W. (2004). Computer: A history of the information machine. The Sloan Technology. 2.ª edición. EE. UU.: Westview Press. Coello, C. (2003). Breve historia de la computación y sus pioneros. España: Fondo de Cultura Económica. Valdés, F. y Pallàs, R. (2007). Microcontroladores: fundamentos y aplicaciones con PIC . España: Marcombo.

PARA REFERENCIAR ESTE DOCUMENTO, CONSIDERE: IACC (2016). Historia del Hardware. Fundamentos de Hardware. Semana 1.


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Semana_1 Fundamentos de Hardware IACC

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