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.
En 1854, el ingeniero sueco Pehr George Sheutz (1785 – 1873), apoyado por el gobierno de su país, construyó una máquina diferencial similar a la de Babbage, denominada máquina de tabular, que tuvo un gran éxito y se utilizó fundamentalmente para la realización de cálculos astronómicos y la confección tablas para las compañías de seguros. (Figura No. 4. Calculadora de George Scheutz)
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.
