Computadora
| Computadora | |
|---|---|
| Otros nombres | Computador (en varios países de América), ordenador (en España) |
| Tipo | Máquina electrónica programable |
| Componentes esenciales | Hardware y software |
| Unidades funcionales | CPU, memoria principal y dispositivos de entrada/salida |
| Primera computadora electrónica de propósito general | ENIAC, puesta en funcionamiento en 1946 |
| Origen del término | Del latín computare (calcular); en España, del francés ordinateur |
1. Resumen[editar]
Una computadora —también llamada computador en varios países hispanoamericanos y ordenador en España— es una máquina programable que ejecuta una serie de comandos para procesar datos de entrada y obtener información que luego se envía a las unidades de salida. Está compuesta por dos partes esenciales: el hardware, que constituye su estructura física (circuitos electrónicos, cables, gabinete, teclado, pantalla, etc.), y el software, que es su parte intangible (programas, datos, documentación, sistemas operativos).
Desde un punto de vista funcional, una computadora digital posee al menos una unidad central de procesamiento (CPU), una unidad de memoria y dispositivos de entrada y salida. Los periféricos de entrada permiten el ingreso de datos; la CPU los procesa mediante operaciones aritmético-lógicas; y los dispositivos de salida comunican la información resultante. Todo ello ocurre bajo el control de un programa de computación.
La capacidad de una computadora depende principalmente de sus componentes de hardware, mientras que la diversidad de tareas que puede ejecutar reside en el software que tenga instalado. Aunque existen computadoras analógicas e híbridas, la forma más difundida y conocida es la computadora digital de propósitos generales. En el uso cotidiano, cuando se habla de «la computadora», suele aludirse a esta última.
Las computadoras modernas están basadas en circuitos integrados, son miles de millones de veces más veloces que las primeras máquinas electrónicas y ocupan una pequeña fracción de su espacio. Las hay desde supercomputadoras y servidores hasta computadoras personales de escritorio, portátiles, tabletas y teléfonos inteligentes. Además, los sistemas embebidos —computadoras de programación fija integradas en electrodomésticos, automóviles, aviones y maquinaria industrial— constituyen una de las categorías más numerosas de dispositivos computacionales en la actualidad.
2. Etimología y terminología[editar]
2.1. Computadora y computador[editar]
Los términos computadora y computador derivan del inglés computer, que a su vez proviene del latín computare, «calcular». A partir de la misma raíz latina surgieron computator (literalmente «computador», hacia 1600) y computist («computista», finales del siglo XIV), este último con el sentido de «experto en cómputo calendárico o cronológico».[1]
El primer uso conocido de la palabra computer en inglés aparece en 1613, en el libro The Yong Mans Gleanings de Richard Braithwait, para referirse a un aritmético. Durante más de tres siglos, computer significó «computador humano», es decir, una persona que realizaba cálculos. Todavía a mediados del siglo XX se empleaba con ese sentido. De hecho, en los años cuarenta la mayoría de las computadoras humanas eran mujeres.[2]
El Oxford English Dictionary registra que a finales del siglo XIX computer empezó a usarse también para designar una «máquina calculadora». El significado moderno de «computador electrónico digital programable» data de 1945, a partir del concepto teórico de la máquina de Turing publicado en 1937. La ENIAC (1946), sigla de Electronic Numerical Integrator And Computer, suele considerarse la primera de este tipo.
2.2. Ordenador[editar]
En España predomina el vocablo ordenador, proveniente del francés ordinateur y este del latín ordinator. La palabra fue introducida por IBM Francia en 1955, cuando François Girard, jefe del departamento de publicidad de la empresa, consultó a su antiguo profesor de literatura en París, Jacques Perret. Junto con Christian de Waldner, entonces presidente de IBM Francia, pidieron a Perret que sugiriera un nombre francés para el nuevo equipo electrónico de tratamiento de la información (la IBM 650), evitando la traducción literal de computer como «calculadora» o «calculatriz».
Perret propuso una palabra centrada en ordonnateur, con la idea de «el que pone orden». Sugirió, más precisamente, ordinatrice électronique, en femenino, para distinguir el uso religioso del uso contable del término. IBM Francia conservó ordinateur e inicialmente intentó protegerlo como marca registrada, pero, ante la rápida adopción popular, decidió dejarlo en el dominio público.[3]
En 1984, algunos académicos franceses debatieron si el sustantivo ordonnateur era adecuado, argumentando que la función del aparato es procesar datos, no dar órdenes. Otros, en cambio, defendieron que la palabra está más ligada a la idea de «ordenar» en el sentido de organizar, lo que resultaría más acorde con la función moderna de estas máquinas. El uso de «ordenador» se exportó a varios idiomas de España, como el castellano, catalán, gallego, aragonés, asturiano y euskera.
3. Historia[editar]
Lejos de ser invención de una sola persona, la computadora es el resultado evolutivo de ideas de muchas personas vinculadas con la electrónica, la mecánica, los materiales semiconductores, la lógica, el álgebra y la programación.
3.1. Antecedentes y calculadoras mecánicas[editar]
Los primeros instrumentos para facilitar el cálculo se remontan a la Antigüedad. Hacia 500 a. C. se utilizaba el ábaco en civilizaciones como la china y la sumeria. Mucho después, hacia 830, el matemático persa Musa al-Juarismi desarrolló la teoría del algoritmo, es decir, la resolución metódica de problemas de álgebra y cálculo numérico mediante una lista finita y ordenada de operaciones.
En 1614, el escocés John Napier inventó el logaritmo neperiano, que simplificó la multiplicación y la división reduciéndolas a sumas y restas. Poco después, en 1620, el inglés Edmund Gunter inventó la regla de cálculo. En 1623, el alemán Wilhelm Schickard construyó la primera máquina de calcular, cuyo prototipo desapareció al poco tiempo. En 1642, el francés Blaise Pascal creó la pascalina, una máquina de sumar con ruedas dentadas, de la que se conservan ejemplares originales. En 1671, Gottfried Wilhelm Leibniz ideó una máquina capaz de multiplicar y dividir.
En el siglo XIX se dieron pasos decisivos. En 1801, Joseph Jacquard empleó tarjetas perforadas para controlar el patrón de sus telares; esa idea fue retomada después por los primeros computadores. En 1833, Charles Babbage diseñó la máquina analítica, considerada por muchos el primer diseño de computadora de funcionamiento mecánico, aunque la tecnología de su época no permitió construirla. La matemática Ada Lovelace trabajó con Babbage en lo que sería el primer algoritmo destinado a ser procesado por una máquina, por lo que se la reconoce como la primera programadora de computadores.[4]
En 1890, Herman Hollerith inventó una máquina tabuladora que aprovechaba ideas de Babbage y que se usó para elaborar el censo de Estados Unidos. Hollerith fundó posteriormente la compañía que luego se convertiría en IBM.
3.2. Primeras computadoras electrónicas[editar]
En 1936, Alan Turing formalizó los conceptos de algoritmo y de máquina de Turing, fundamentales para el desarrollo de la computación moderna. En 1938, el ingeniero alemán Konrad Zuse completó la Z1, considerada por muchos la primera computadora propiamente dicha. Era electromecánica, funcionaba con relés, era programable mediante cinta perforada y usaba sistema binario y lógica booleana. A ella le siguieron los modelos Z2, Z3 y Z4.
Durante la Segunda Guerra Mundial se desarrollaron máquinas con fines militares. En 1944, IBM construyó en Estados Unidos la Harvard Mark I, diseñada por un equipo encabezado por Howard H. Aiken, considerada la primera computadora creada en ese país. Ese mismo año, en el Reino Unido se construyeron los computadores Colossus, destinados a descifrar las comunicaciones alemanas.
En 1946, en la Universidad de Pensilvania se puso en funcionamiento la ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator), que funcionaba a válvulas y suele considerarse la primera computadora electrónica de propósito general. Ocupaba un espacio enorme y consumía gran cantidad de energía; su consumo equivalía al de cientos de computadoras personales actuales.[5]
En 1947, John Bardeen, Walter Houser Brattain y William Shockley inventaron el transistor en Bell Labs, un avance que permitiría reducir drásticamente el tamaño y el consumo de las máquinas. En 1948 se construyó en el Reino Unido el Manchester Baby, primer computador del mundo con programa almacenado, diseñado por Frederic C. Williams, Tom Kilburn y Geoff Tootill. En 1949, el MESM fue la primera computadora en Rusia y la segunda programable en Europa continental, bajo la dirección de Serguéi Lébedev.
En 1951 comenzó a operar la EDVAC, concebida por John von Neumann, que a diferencia de la ENIAC no era decimal sino binaria y contó con el primer programa diseñado para ser almacenado. Ese mismo año, en la URSS, el desarrollo de las máquinas BESM continuó la línea del MESM. En 1953, IBM fabricó su primera computadora a escala industrial, la IBM 650, y se amplió el uso del lenguaje ensamblador para la programación.[6] Las computadoras con transistores empezaron a reemplazar a las de válvulas, marcando el comienzo de la segunda generación.
3.3. Generaciones de computadoras[editar]
En 1957, Jack S. Kilby construyó el primer circuito integrado, un hito que abrió paso a la miniaturización. En 1964, la aparición del IBM 360 marcó el comienzo de la tercera generación, en la que las placas de circuito impreso con múltiples componentes elementales fueron reemplazadas por placas de circuitos integrados. En 1965, Olivetti lanzó la Programma 101, considerada por algunos la primera computadora de escritorio.
En 1971, Nicolet Instruments Corp. lanzó al mercado la Nicolet 1080, una computadora de uso científico basada en registros de 20 bits. Ese mismo año, Intel presentó el primer microprocesador comercial, el Intel 4004, diseñado por Federico Faggin, Marcian Hoff y Masatoshi Shima. El microprocesador permitió fabricar computadoras cada vez más baratas y abrió la puerta a la computación personal.
3.4. La era de la computadora personal[editar]
En 1975, Bill Gates y Paul Allen fundaron Microsoft. En 1976, Steve Jobs, Steve Wozniak y Mike Markkula fundaron Apple. En 1977, Apple presentó el Apple II, el primer computador personal que se vendió a gran escala. En 1981 se lanzó el IBM PC, que se convirtió en un éxito comercial y definió nuevos estándares para la computación personal. En 1982, Microsoft presentó MS-DOS por encargo de IBM, y en 1985 lanzó Windows 1.0.
En el ámbito de las redes, en 1983 ARPANET se separó de la red militar que la originó, pasó a uso civil y se convirtió en el origen de Internet. Ese mismo año, Richard Stallman anunció el proyecto GNU. En 1990, Tim Berners-Lee ideó el hipertexto para crear la World Wide Web. En 1991, Linus Torvalds comenzó a desarrollar Linux, un sistema operativo compatible con Unix.
A comienzos del siglo XXI aparecieron los computadores de bolsillo y las primeras PDA. En 2007, Apple presentó el primer iPhone, un teléfono inteligente que popularizó la computación móvil y marcó el inicio de la era de los teléfonos inteligentes modernos.
[ Desplegar / Plegar: cronología resumida ]
| Año | Hito |
|---|---|
| 500 a. C. | Uso del ábaco en China y Sumeria |
| Hacia 830 | Musa al-Juarismi desarrolla la teoría del algoritmo |
| 1614 | John Napier inventa el logaritmo neperiano |
| 1620 | Edmund Gunter inventa la regla de cálculo |
| 1623 | Wilhelm Schickard construye la primera máquina de calcular |
| 1642 | Blaise Pascal inventa la pascalina |
| 1671 | Leibniz idea una máquina de multiplicar y dividir |
| 1801 | Joseph Jacquard aplica tarjetas perforadas en telares |
| 1833 | Charles Babbage diseña la máquina analítica |
| 1841 | Ada Lovelace inicia el trabajo sobre el primer algoritmo |
| 1890 | Herman Hollerith inventa la máquina tabuladora |
| 1893 | Otto Steiger desarrolla la calculadora Millonaria |
| 1936 | Alan Turing formaliza la máquina de Turing |
| 1938 | Konrad Zuse completa la Z1 |
| 1944 | Se construyen la Harvard Mark I y los computadores Colossus |
| 1946 | Se pone en funcionamiento la ENIAC |
| 1947 | Se inventa el transistor en Bell Labs |
| 1948 | Se construye el Manchester Baby, primer computador con programa almacenado |
| 1949 | El MESM entra en funcionamiento en la URSS |
| 1951 | Comienza a operar la EDVAC; se inicia la serie BESM |
| 1953 | IBM fabrica la IBM 650 |
| 1957 | Jack S. Kilby construye el primer circuito integrado |
| 1964 | El IBM 360 marca la tercera generación |
| 1965 | Olivetti lanza la Programma 101 |
| 1971 | Se lanza la Nicolet 1080; Intel presenta el microprocesador 4004 |
| 1975 | Se funda Microsoft |
| 1976 | Se funda Apple |
| 1977 | Apple presenta el Apple II |
| 1981 | Se lanza el IBM PC |
| 1982 | Microsoft presenta MS-DOS |
| 1983 | ARPANET pasa a uso civil; Richard Stallman anuncia GNU |
| 1985 | Microsoft lanza Windows 1.0 |
| 1990 | Tim Berners-Lee idea la World Wide Web |
| 1991 | Linus Torvalds comienza a desarrollar Linux |
| 2000 | Aparecen los primeros computadores de bolsillo (PDA) |
| 2007 | Apple presenta el primer iPhone |
4. Arquitectura y componentes[editar]
Las tecnologías utilizadas en las computadoras digitales han evolucionado enormemente desde los primeros modelos de los años cuarenta, pero la mayoría sigue basándose en la arquitectura de von Neumann, publicada por John von Neumann a principios de esa década, aunque algunos autores la atribuyen a John Presper Eckert y John William Mauchly.
La arquitectura de Von Neumann describe una computadora con cuatro secciones principales: la unidad aritmético-lógica, la unidad de control, la memoria primaria y los dispositivos de entrada y salida (E/S). Estas partes están interconectadas por canales denominados buses.
4.1. Unidad central de procesamiento[editar]
La unidad central de procesamiento (CPU, por las siglas en inglés de Central Processing Unit) consta de manera básica de tres elementos:
- La unidad aritmético-lógica (ALU), encargada de realizar operaciones elementales como sumas, restas y operaciones lógicas (AND, OR, XOR, inversiones, desplazamientos y rotaciones).
- La unidad de control (UC), que sigue la dirección de las posiciones de memoria que contienen la instrucción que la computadora va a ejecutar; recupera la información, la pone en la ALU y después transfiere el resultado a la ubicación de memoria correspondiente. Luego pasa a la siguiente instrucción, que puede ser la siguiente físicamente u otra indicada por una instrucción de salto.
- Los registros, que pueden ser no accesibles (de instrucción, de bus de datos y de bus de dirección) o accesibles, de uso específico (contador de programa, puntero de pila, acumulador, indicadores, etc.) o de uso general.
4.2. Memoria primaria[editar]
La memoria principal, conocida como memoria de acceso aleatorio (RAM), es un conjunto de celdas de almacenamiento organizadas de modo que se pueda acceder numéricamente a cada dirección de memoria. Cada celda corresponde a un bit, la unidad mínima de información, y el acceso se realiza en secuencias de 8 bits. En los bytes de memoria se almacenan tanto los datos como los códigos de operación necesarios para ejecutar las instrucciones.
La capacidad de la memoria se mide en bytes o sus múltiplos. Las tecnologías empleadas han cambiado mucho: desde los relés electromecánicos de las primeras computadoras, pasando por tubos de mercurio y matrices de imanes, hasta los actuales circuitos integrados con millones de celdas en un solo chip. La RAM se subdivide en memoria estática (SRAM), con seis transistores por bit, y la mucho más utilizada memoria dinámica (DRAM), de un transistor y un condensador por bit. La RAM puede reescribirse millones de veces, a diferencia de la memoria de solo lectura (ROM), que solo se graba una vez.
4.3. Dispositivos de entrada y salida[editar]
Los dispositivos de entrada permiten el ingreso de datos; los de salida exteriorizan la información procesada; y hay periféricos que cumplen ambas funciones. Un dispositivo típico de entrada es el teclado; uno de salida, el monitor; y uno de entrada/salida, el disco duro. La gama de dispositivos E/S es muy amplia e incluye teclado, monitor, impresora, ratón, unidad de disco flexible, cámara web, entre otros.
4.4. Buses[editar]
Las unidades básicas —CPU, memoria y elementos de E/S— se comunican entre sí mediante buses o canales de comunicación:
- Bus de direcciones: permite seleccionar la dirección del dato o del periférico al que se quiere acceder.
- Bus de control: controla el funcionamiento externo e interno de la CPU.
- Bus de datos: contiene la información que circula por el sistema.
5. Software y sistema operativo[editar]
En las computadoras modernas, el usuario tiene la impresión de que se ejecutan varios programas «al mismo tiempo», fenómeno conocido como multitarea. En realidad, la CPU ejecuta instrucciones de un programa y, tras un breve periodo, cambia a otro programa y ejecuta algunas de sus instrucciones. Como el proceso es muy rápido, se crea la ilusión de simultaneidad. El sistema operativo es el encargado de repartir el tiempo de CPU entre los programas, uno a la vez. El procesamiento realmente simultáneo se realiza en computadoras con más de una CPU, lo que da origen al multiprocesamiento.
El sistema operativo gestiona y administra todos los recursos de la computadora: controla qué programas se ejecutan y cuándo, administra la memoria y los accesos a los dispositivos de E/S y provee las interfaces entre los distintos componentes y entre la computadora y el usuario. Actualmente es habitual que las distribuciones de sistemas operativos incluyan programas muy usados, como navegadores de Internet, procesadores de texto, clientes de correo electrónico, interfaces de red y reproductores de películas, que antes debían conseguirse e instalarse por separado.
6. Tipos de computadoras[editar]
Las computadoras digitales pueden clasificarse según su tamaño, capacidad y uso. Entre las principales categorías figuran:
- Supercomputadora: sistema de altísimo rendimiento, usado para cálculos científicos complejos, modelado, astronomía, medicina y simulaciones.
- Computadora central (mainframe): equipo de gran capacidad destinado al procesamiento masivo de datos en organizaciones y gobiernos.
- Minicomputadora: categoría intermedia entre los mainframes y las microcomputadoras, muy usada en empresas medianas y laboratorios durante los años setenta y ochenta.
- Microcomputadora: basada en un microprocesador; incluye desde las primeras computadoras domésticas hasta los equipos actuales.
- Computadora de escritorio: microcomputadora diseñada para usarse sobre un escritorio.
- Computadora personal (PC): computadora de propósito general para uso individual.
- Computadora doméstica: modelo pensado para el hogar, muy popular en los años ochenta.
- Computadora portátil: equipo diseñado para transportarse; incluye notebooks, netbooks, ultrabooks y tabletas.
- Tableta: dispositivo móvil con pantalla táctil, sin teclado físico obligatorio.
- Teléfono inteligente: dispositivo móvil que integra funciones de computadora, telefonía, cámara y conexión a Internet.
- PDA (asistente personal digital): predecesor de los teléfonos inteligentes, popular a comienzos de los años 2000.
- Estación de trabajo: computadora personal de alta capacidad, orientada a cálculo científico o procesos en tiempo real.
- Sistema embebido: computadora de programación fija integrada en electrodomésticos, automóviles, aviones, juguetes y robots industriales.
Las computadoras analógicas y las híbridas constituyen categorías aparte, de propósitos especiales; la más difundida es la digital de uso general.
7. Usos y aplicaciones[editar]
Los primeros computadores digitales, de gran tamaño y costo, se utilizaban principalmente para cálculos científicos. La ENIAC, por ejemplo, fue creada para resolver problemas de balística del ejército de Estados Unidos. El CSIRAC, primer computador australiano, permitió evaluar patrones de precipitaciones para un gran proyecto de generación hidroeléctrica.
Con la fabricación comercial de computadoras, los gobiernos y las empresas sistematizaron tareas de recolección y procesamiento de datos que antes se realizaban manualmente. En el ámbito académico, científicos de todos los campos comenzaron a usarlas para análisis y cálculos. El descenso continuado de precios permitió que empresas cada vez más pequeñas las adoptaran, y muchas tareas que antes requerían computadores centrales grandes y costosos pasaron a realizarse en equipos pequeños.
Con la invención del microprocesador en 1971, fue posible fabricar computadoras más baratas, lo que dio origen a la computadora personal. Estas se popularizaron para tareas cotidianas como escribir e imprimir documentos, calcular probabilidades, trabajar con hojas de cálculo, comunicarse por correo electrónico y navegar por Internet. La gran disponibilidad y su fácil adaptación a las necesidades individuales hicieron que se usaran en los más diversos campos, desde la administración y la ciencia hasta el diseño, la ingeniería, la medicina, la música y el entretenimiento.
Al mismo tiempo, los sistemas embebidos se extendieron en aplicaciones domésticas, automóviles, aviones y maquinaria industrial. Estos procesadores integrados permitieron desarrollar funciones de control más complejas, como los sistemas de freno antibloqueo (ABS). A comienzos del siglo XXI, la mayoría de los aparatos eléctricos, casi todos los tipos de transporte eléctrico y la mayoría de las líneas de producción fabriles funcionan con algún tipo de computadora.
Hacia finales del siglo XX y comienzos del XXI, las computadoras personales se usan tanto para la investigación como para el entretenimiento, especialmente los videojuegos, mientras que las grandes computadoras se destinan a cálculos matemáticos complejos, tecnología, modelado, astronomía y medicina.
8. La computadora en el mundo hispanohablante[editar]
En el mundo hispanohablante conviven los términos computadora, computador y ordenador. La elección varía según el país y, a veces, según el hablante. En gran parte de Hispanoamérica se prefiere «computadora»; en otros países se usa «computador», y en España predomina «ordenador». Las tres voces son aceptadas por los diccionarios de la lengua y son comprensibles en todo el ámbito hispánico.
La expansión de la computación en América Latina se produjo de manera desigual a lo largo del siglo XX. Las primeras computadoras llegaron a universidades, bancos y organismos públicos entre las décadas de 1950 y 1970, aunque los datos específicos sobre cuál fue el primer equipo instalado en cada país varían según las fuentes y deben verificarse caso por caso. A partir de los años ochenta, con la popularización de la computadora personal, el acceso se amplió a hogares, escuelas y pequeñas empresas.
En el ámbito educativo y científico, varios países hispanoamericanos desarrollaron comunidades activas de programación y redes académicas que más tarde se integraron a Internet. La llegada de la World Wide Web en los años noventa aceleró la difusión de la computadora como herramienta de comunicación, comercio y entretenimiento. En la actualidad, los hispanohablantes usan computadoras de escritorio, portátiles, tabletas y teléfonos inteligentes para tareas que van desde la mensajería instantánea hasta el trabajo remoto y la creación de contenido.
El término computer se documenta por primera vez en inglés en 1613, en The Yong Mans Gleanings de Richard Braithwait, con el sentido de «aritmético» o persona que calcula. El paso al significado de «máquina calculadora» se produjo a finales del siglo XIX, y el de «computador electrónico digital programable» alrededor de 1945. ↩︎
Hacia 1943, la mayoría de las computadoras humanas eran mujeres. En Bell Labs, cuando comenzaron a emplearse las primeras máquinas, la categoría laboral de las calculadoras humanas pasó de computress a programmer, un título considerado de mayor prestigio. ↩︎
Perret sugirió ordinatrice électronique y centró su propuesta en ordonnateur, vocablo que ya aparecía en 1911 en una descripción de la máquina analítica de Babbage redactada por Maurice d’Ocagne. IBM Francia intentó proteger la marca, pero finalmente la dejó en dominio público. ↩︎
A menudo se discute si Ada Lovelace llegó a completar un algoritmo formal o si su contribución fue principalmente conceptual. La expresión «primera programadora» se ha popularizado, pero el alcance exacto de su trabajo sigue siendo objeto de debate historiográfico. ↩︎
En 1946, la ENIAC requería alrededor de 174 kW. En comparación, una computadora portátil moderna consume unos 30 W, es decir, cerca de seis mil veces menos. ↩︎
Kathleen Booth suele ser mencionada como creadora del lenguaje ensamblador alrededor de 1950; el propósito era programar sin necesidad de cambiar los cables de conexión, mediante tarjetas perforadas que, sin embargo, eran propensas a dañarse. ↩︎