Generaciones de las Computadoras

Generaciones de las Computadoras

Primera Generación (1951-1958)

En esta generación había una gran desconocimiento de las capacidades de las computadoras, puesto que se realizó un estudio en esta época que determinó que con veinte computadoras se saturaría el mercado de los Estados Unidos en el campo de procesamiento de datos. Esta generación abarco la década de los cincuenta. Y se conoce como la primera generación. Estas máquinas tenían las siguientes características:

• Usaban tubos al vacío para procesar información.
• Usaban tarjetas perforadas para entrar los datos y los programas.
• Usaban cilindros magnéticos para almacenar información e instrucciones internas.
• Eran sumamente grandes, utilizaban gran cantidad de electricidad, generaban gran cantidad de calor y eran sumamente lentas.
• Se comenzó a utilizar el sistema binario para representar los datos.

     La computadora más exitosa de la primera generación fue la IBM 650. Esta computadora que usaba un esquema de memoria secundaria llamado tambor magnético, que es el antecesor de los discos actuales.

Segunda Generación (1958-1964)

     En esta generación las computadoras se reducen de tamaño y son de menor costo. Aparecen muchas compañías y las computadoras eran bastante avanzadas para su época como la serie 5000 de Burroughs y la ATLAS de la Universidad de Manchester. Algunas computadoras se programaban con cintas perforadas y otras por medio de cableado en un tablero.

Características de está generación:

• Usaban transistores para procesar información.
• Los transistores eran más rápidos, pequeños y más confiables que los tubos al vacío.
• 200 transistores podían acomodarse en la misma cantidad de espacio que un tubo al vacío.
• Usaban pequeños anillos magnéticos para almacenar información e instrucciones. cantidad de calor y eran sumamente lentas.
• Se mejoraron los programas de computadoras que fueron desarrollados durante la primera generación.
• Se desarrollaron nuevos lenguajes de programación como COBOL y FORTRAN, los cuales eran comercialmente accesibles.
• Surgieron las minicomputadoras y los terminales a distancia.

Tercera Generación (1964-1971)

      La tercera generación de computadoras emergió con el desarrollo de circuitos integrados (pastillas de silicio) en las que se colocan miles de componentes electrónicos en una integración en miniatura. Las computadoras nuevamente se hicieron más pequeñas, más rápidas, desprendían menos calor y eran energéticamente más eficientes. El ordenador IBM-360 dominó las ventas de la tercera generación de ordenadores desde su presentación en 1965.

Características de está generación:

• Se desarrollaron circuitos integrados para procesar información.
• Se desarrollaron los "chips" para almacenar y procesar la información. Un "chip" es una pieza de silicio que contiene los componentes electrónicos en miniatura llamados semiconductores.
• Los circuitos integrados recuerdan los datos, ya que almacenan la información como cargas eléctricas.
• Surge la multiprogramación.
• Las computadoras pueden llevar a cabo ambas tareas de procesamiento o análisis matemáticos.
• Emerge la industria del "software".
• Se desarrollan las minicomputadoras IBM 360 y DEC PDP-1.
• Otra vez las computadoras se tornan más pequeñas, más ligeras y más eficientes.
• Consumían menos electricidad, por lo tanto, generaban menos calor.

Cuarta Generación (1971-1988)

     Aparecen los microprocesadores que es un gran adelanto de la microelectrónica, son circuitos integrados de alta densidad y con una velocidad impresionante. Las microcomputadoras con base en estos circuitos son extremadamente pequeñas y baratas, por lo que su uso se extiende al mercado industrial. Aquí nacen las computadoras personales que han adquirido proporciones enormes y que han influido en la sociedad en general sobre la llamada "revolución informática".

Características de está generación:

• Se desarrolló el microprocesador.
• Se colocan más circuitos dentro de un "chip".
• "LSI - Large Scale Integration circuit".
• "VLSI - Very Large Scale Integration circuit".
• Cada "chip" puede hacer diferentes tareas.
• Un "chip" sencillo actualmente contiene la unidad de control y la unidad de aritmética/lógica. El tercer componente, la memoria primaria, es operado por otros "chips".
• Se reemplaza la memoria de anillos magnéticos por la memoria de "chips" de silicio.
• Se desarrollan las microcomputadoras, o sea, computadoras personales o PC.
• Se desarrollan las supercomputadoras.

Quinta Generación (1983 al presente)

     En vista de la acelerada marcha de la microelectrónica, la sociedad industrial se ha dado a la tarea de poner también a esa altura el desarrollo del software y los sistemas con que se manejan las computadoras. Surge la competencia internacional por el dominio del mercado de la computación, en la que se perfilan dos líderes que, sin embargo, no han podido alcanzar el nivel que se desea: la capacidad de comunicarse con la computadora en un lenguaje más cotidiano y no a través de códigos o lenguajes de control especializados.

• Se desarrollan las microcomputadoras, o sea, computadoras personales o PC.
• Se desarrollan las supercomputadoras.

Inteligencia artificial: La inteligencia artificial es el campo de estudio que trata de aplicar los procesos del pensamiento humano usados en la solución de problemas a la computadora.

Robótica: La robótica es el arte y ciencia de la creación y empleo de robots. Un robot es un sistema de computación híbrido independiente que realiza actividades físicas y de cálculo. Están siendo diseñados con inteligencia artificial, para que puedan responder de manera más efectiva a situaciones no estructuradas.

Sistemas expertos: Un sistema experto es una aplicación de inteligencia artificial que usa una base de conocimiento de la experiencia humana para ayudar a la resolución de problemas.

Redes de comunicaciones: Los canales de comunicaciones que interconectan terminales y computadoras se conocen como redes de comunicaciones; todo el "hardware" que soporta las interconexiones y todo el "software" que administra la transmisión.

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El Microprocesador

El Microprocesador 

     En lo que respecta a la tarjeta madre de un computador el microprocesador es definido como el circuito integrado mas importante del sistema, todos los componentes del computador tienen una vertiente en este circuito, veamos… ¿que componentes usualmente encontramos en un microprocesador?

-ALU(Aritmetic Logic Unit): Traducida como unidad aritmética lógica, se encarga de la ejecución de operaciones aritméticas como suma, resta, multiplicación, división, etc. Y operaciones boolenas como disyunción y cohesión (Mas adelante entraremos en detalle).

-FPU(Floating Point Unit): Conocida como unidad de coma flotante, es un co-procesador matemático que le da la capacidad al microprocesador de realizar cálculos de precisión con decimales.

-CU(Control Unit): Traducida como unidad de control, es la circuitería que controla el flujo de datos coordinando al procesador que a su vez controla el computador.

-Registro: Es una memoria de alta velocidad y poca capacidad integrada al microprocesador se manejan en bits por ejemplo un registro de 8 bits. Se encarga de suplir algunas necesidades de memoria para las operaciones del microprocesador, existen distintos tipos de registros. 
Registros internos (de instruccion)

• Son áreas del almacenamiento local del UP.
• Son usados para tareas especificas y otros son de propósito general al programador.
• Las operaciones que realiza el micro, en su mayoría usan registros.
• El ancho de los registros (bits) determina el tamaño de procesador.
• Mientras mas registros tenga el micro, mas flexible es su programación.

estos se dividen en:
 
Registros de propósito general

• Son los motores del sistemas.
• Pueden ser direccionados como una palabras(16 bits) o como un byte (8 bits) o una parte de el (alta a baja).
• Entre ellaos están: Ax, Bx, Cx, DX.

Registros de segmentos

• Facilitan un área de memoria para el direccionamiento, por lo generak es llamada segmento actual.
• Son de 16 bits , entre ellos están: SS, DS, CS, ES, IS Y GS.

Registro de apuntadores

• Estan asociados al registro SS y permiten al sistema acceder a los datos en el segmento de pila.
• Entre ellos estas: SP, BP

Registros índices

• Son usados en operaciones con direccionamiento inmediato, operaciones de suma y resta
• Son de 16 bits , ellos son : SI, DI

Registros de banderas

• Son usados en instrucciones que realizan comparaciones y/o operaciones aritméticas
• Son de 16 bits de los cuales los más usados son 9, que indican el estado del micro o de la maquina o algún resultado de procesamiento. Estos son: OF, IF , DF, SF, PF, ZF, AF, CF 

-Memoria cache: Es una memoria usada para mantener a la mano, datos concurrentes, es usada para acelerar el tiempo de respuesta del microprocesador.

-Puertos: Es el medio por el cual el microprocesador recibe y envía información, es la conexión con los buses de la tarjeta madre que permite el contacto con periféricos y otros componentes. A través de estos podemos juzgar al microprocesador, por el ancho del bus que determina su arquitectura en bits y por la velocidad en Hertzios de trabajo interno y de comunicación con la placa madre.

     El microprocesador debe ser capaz de leer y escribir en los dispositivos de memoria del computador, luego es necesario que sea capaz de reconocer y ejecutar instrucciones dadas por un programa y también deben ser capaces de decodificar comandos a niveles de lenguaje maquina para controlar así los componentes del computador.

ALU

     La ALU se compone básicamente de: Circuito Operacional, Registros de Entradas, Registro Acumulador y un Registro de Estados, conjunto de registros que hacen posible la realización de cada una de las operaciones.

     La mayoría de las acciones de la computadora son realizadas por la ALU. La ALU toma datos de los registros del procesador. Estos datos son procesados y los resultados de esta operación se almacenan en los registros de salida de la ALU. Otros mecanismos mueven datos entre estos registros y la memoria.2
     

     Una unidad de control controla a la ALU, al ajustar los circuitos que le señala a la ALU qué operaciones realizar.  

 

     En la imagen anterior se muestra el diseño electrónico de un ALU de 4 bits, nótese como los circuitos integrados ALU cada uno es un ALU de 1 bit, entre ellos se interconectan transfiriendo bits de acarreo y los resultados de las operaciones anteriores, es decir que las operaciones se realizan en secuencia, el modulo exterior OP[0], OP[1], OP[2] y  Carry_in, representan 3 operaciones solicitadas al microprocesador  y un posible bit de acarreo que podría provenir de una ALU externa perteneciente a otro núcleo.

     En la siguiente imagen se explica el funcionamiento interno de cada ALU de un bit, cada una de ella esta provista de circuitos para operaciones AND, OR, XOR, suma, resta, etc.  

Subido por: CARLOS GAMEZ

  Fuentes consultadas

http://www.monografias.com/trabajos11/micro/micro.shtml

 http://electronictechnician.wordpress.com/2010/08/06/a-l-u-de-4-bits-simulada-con-ksimus-esquematico-y-pcb-con-kicad/

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¿Qué es una computadora?

¿Qué es una computadora?

     Una computadora es un sistema digital con tecnología microelectrónica capaz de procesar datos a partir de un grupo de instrucciones denominado programa. La estructura básica de una computadora incluye microprocesador (CPU), memoria y dispositivos de entrada/salida (E/S), junto a los buses que permiten la comunicación entre ellos. La característica principal que la distingue de otros dispositivos similares, como una calculadora no programable, es que puede realizar tareas muy diversas cargando distintos programas en la memoria para que los ejecute el procesador.

Por otra parte la computadoras pueden ser analógicas o digitales 

Computadoras analógicas: Aprovechando el hecho de que diferentes fenómenos físicos se describen por relaciones matemáticas similares (v.g. Exponenciales, Logarítmicas, etc.) pueden entregar la solución muy rápidamente. Pero tienen el inconveniente que al cambiar el problema a resolver, hay que realambrar la circuitería (cambiar el Hardware).

Computadoras digitales: Están basadas en dispositivos biestables, i.e., que sólo pueden tomar uno de dos valores posibles: ‘1’ ó ‘0’. Tienen como ventaja, el poder ejecutar diferentes programas para diferentes problemas, sin tener que la necesidad de modificar físicamente la máquina.

Historia de la Computación

    Uno de los primeros dispositivos mecánicos para contar fue el ábaco, cuya historia se remonta a las antiguas civilizaciones griega y romana. Este dispositivo es muy sencillo, consta de cuentas ensartadas en varillas que a su vez están montadas en un marco rectangular.

      Por otra partre se encutra la pascalina inventada por Blaise Pascal (1623 - 1662) de Francia y la de Gottfried Wilhelm von Leibniz (1646 - 1716) de Alemania. Con estas máquinas, los datos se representaban mediante las posiciones de los engranajes, y los datos se introducían manualmente estableciendo dichas posiciones finales de las ruedas, de manera similar a como leemos los números en el cuentakilómetros de un automóvil.

     Luego en el 1823 se crea la máquina analítica creada por Charles Babbage, profesor matemático de la Universidad de Cambridge e Ingeniero Ingles en el siglo XIX. Donde el gobierno Británico lo apoyo para crear el proyecto de una máquina de diferencias, un dispositivo mecánico para efectuar sumas repetidas. La idea que tuvo Charles Babbage sobre un computador nació debido a que la elaboración de las tablas matemáticas era un proceso tedioso y propenso a errores. Las características de está maquina incluye una menoría que puede almacenar hasta 1000 números de hasta 50 dígitos cada uno. Las operaciones a ejecutar por la unidad aritmética son almacenadas en una tarjeta perforadora. Se estima que la maquina tardaría un segundo en realizar una suma y un minuto en una multiplicación.

 

     La maquina de Hollerith. En la década de 1880, se contrato a Herman Hollerith, un experto en estadística para que diseñara alguna técnica que pudiera acelerar el levantamiento y análisis de los datos obtenidos en el censo. Entre muchas cosas, Hollerith propuso la utilización de tarjetas en las que se perforarían los datos, según un formato preestablecido. Una vez perforadas las tarjetas, estas serian tabuladas y clasificadas por maquinas especiales. La idea de las tarjetas perforadas no fue original de Hollerith. Él se baso en el trabajo hecho en el telar de Joseph Jacquard que ingenio un sistema donde la trama de un diseño de una tela así como la información necesaria para realizar su confección era almacenada en tarjetas perforadas.



     En 1944 se construyó en la Universidad de Harvard, la Mark I, diseñada por un equipo encabezado por Howard H. Aiken. Este computador tomaba seis segundos para efectuar una multiplicación y doce para una división.




     En 1947 se construyó en la Universidad de Pennsylvania la ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator) que fue la primera computadora electrónica que funcionaba con tubos al vacío. Este computador superaba ampliamente al Mark I, ya que llego hacer 1500 veces mas potente. En el diseño de este computador fueron incluidas nuevas técnicas de la electrónica que permitían minimizar el uso de partes mecánicas.

Durante el desarrollo del proyecto Eniac, el matemático Von Neumann propuso unas mejoras que ayudaron a llegar a los modelos actuales de computadoras:

1.- Utilizar un sistema de numeración de base dos (Binario) en vez del sistema decimal tradicional. 
2.- Hacer que las instrucciones de operación estén en la memoria, al igual que los datos. De esta forma, memoria y programa residirán en un mismo sitio.

 

     La EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer), construida en la Universidad de Manchester, en Connecticut (EE.UU), en 1949 fue el primer equipo con capacidad de almacenamiento de memoria e hizo desechar a los otros equipos que tenían que ser intercambios o reconfigurados cada vez que se usaban. Tenía aproximadamente cuatro mil bulbos y usaba un tipo de memoria basado en tubos llenos de mercurio por donde circulaban señales eléctricas sujetas a retardos. por otra parte la EDVAC fue la primera verdadera computadora electrónica digital de la historia, tal como se le conoce en estos tiempos y a partir de ella se empezaron a fabricar arquitecturas más completas.

 

 
     El UNIVAC fue la primera computadora diseñada y construida para un propósito no militar. Desarrollada para la oficina de CENSO en 1951, por los ingenieros John Mauchly y John Presper Eckert, que empezaron a diseñarla y construirla en 1946. La computadora pesaba 7257 kg. Aproximadamente, estaba compuesta por 5000 tubos de vacío, y podía ejecutar unos 1000 cálculos por segundo. Era una computadora que procesaba los dígitos en serie. Podía hacer sumas de dos números de diez dígitos cada uno, unas 100000 por segundo.

Subido por: JUAN QUERALES 

  Fuentes consultadas

 http://www.cad.com.mx/historia_de_la_computacion.htm
http://www.cad.com.mx/que_es_una_computadora.htm

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