Tema 1. Introducción al hardware
La idea de utilizar ayudas externas en tareas que exigen manejar grandes cantidades de información es tan antigua, como lo puedan ser los primeros dibujos prehistóricos: hace más de 4.000 años se empezaron a utilizar piedrecillas, o muesca en un trozo de madera o piedra, para llevar la contabilidad de los productos que se intercambiaban. Los egipcios, hace 3.000 años, ya manejaban nociones matemáticas relativamente avanzadas, que les permitían realizar cálculos complejos.
El hardware del computador está conformado por una gran variedad de dispositivos, componentes y tecnologías electrónicas que han ido evolucionando con el paso del tiempo, desde circuitos electromecánicos hasta microprocesadores duales, tecnologías de conexión inalámbricas, impresoras laser, entre otras.
La idea de utilizar ayudas externas en tareas que exigen manejar grandes cantidades de información es tan antigua, como lo puedan ser los primeros dibujos prehistóricos: hace más de 4.000 años se empezaron a utilizar piedrecillas, o muesca en un trozo de madera o piedra, para llevar la contabilidad de los productos que se intercambiaban. Los egipcios, hace 3.000 años, ya manejaban nociones matemáticas relativamente avanzadas, que les permitían realizar cálculos complejos.
El hardware del computador está conformado por una gran variedad de dispositivos, componentes y tecnologías electrónicas que han ido evolucionando con el paso del tiempo, desde circuitos electromecánicos hasta microprocesadores duales, tecnologías de conexión inalámbricas, impresoras laser, entre otras.
A continuación se identificarán, conceptualizarán y describirán los componentes que conforman el hardware del computador, asimismo se hará una reseña histórica de su evolución en el tiempo, su situación actual y su proyección en el futuro.
1.1. Concepto de hardware
El hardware, comprende un aparato electrónico, capaz de interpretar y ejecutar comandos programados para operaciones de entrada, salida, cálculo y lógica.
Las computadoras reciben entradas, producen salidas, procesan información y almacenan información, así como se explica brevemente a continuación.
El hardware, comprende un aparato electrónico, capaz de interpretar y ejecutar comandos programados para operaciones de entrada, salida, cálculo y lógica.
Las computadoras reciben entradas, producen salidas, procesan información y almacenan información, así como se explica brevemente a continuación.
Todo sistema de computación tiene componentes de hardware dedicados a éstas funciones, entre éstas se encuentran las siguientes:
• Dispositivos de entrada
• Dispositivos de salida
• Unidad central de procesamiento. Es la computadora real, la "inteligencia" de un sistema de computación.
• Memoria y dispositivos de almacenamiento.
Cada dispositivo de entrada es sólo otra fuente de señales eléctricas; cada dispositivo de salida no es más que otro lugar al cual enviar señales; cada dispositivo de almacenamiento es lo uno o lo otro, dependiendo de lo que requiera el programa; no importa cuáles sean los dispositivos de entrada y salida si son compatibles.
Los elementos fundamentales que justifican el uso de las computadoras, radican en que las computadoras son lo siguiente:
• Útiles
• Baratas, tanto con respecto a sí mismas como con respecto al costo de la mano de obra.
• Fáciles de utilizar.
1.2. Clasificación evolutiva del hardware
Teniendo en cuenta las diferentes etapas de desarrollo que tuvieron las computadoras, se consideran las siguientes divisiones como generaciones aisladas con características propias de cada una, las cuáles se explican en el siguiente gráfico:
1.2.1. Primera Generación (1951-1958) Bulbos
Dentro de las características que comprenden la primera generación se encuentran las siguientes:
• Unidad central de procesamiento. Es la computadora real, la "inteligencia" de un sistema de computación.
• Memoria y dispositivos de almacenamiento.
Cada dispositivo de entrada es sólo otra fuente de señales eléctricas; cada dispositivo de salida no es más que otro lugar al cual enviar señales; cada dispositivo de almacenamiento es lo uno o lo otro, dependiendo de lo que requiera el programa; no importa cuáles sean los dispositivos de entrada y salida si son compatibles.
Los elementos fundamentales que justifican el uso de las computadoras, radican en que las computadoras son lo siguiente:
• Útiles
• Baratas, tanto con respecto a sí mismas como con respecto al costo de la mano de obra.
• Fáciles de utilizar.
1.2. Clasificación evolutiva del hardware
Teniendo en cuenta las diferentes etapas de desarrollo que tuvieron las computadoras, se consideran las siguientes divisiones como generaciones aisladas con características propias de cada una, las cuáles se explican en el siguiente gráfico:
1.2.1. Primera Generación (1951-1958) Bulbos
• Sistemas constituidos por tubos de vacío, desprendían bastante calor y tenían una vida relativamente corta.
• Máquinas grandes y pesadas. Se construye el ordenador ENIAC de grandes dimensiones (30 toneladas).
• Alto consumo de energía. El voltaje de los tubos era de 300v y la posibilidad de fundirse era grande.
• Almacenamiento de la información en tambor magnético interior. Un tambor magnético disponía en su interior del ordenador, recogía y memorizaba los datos y los programas que se le suministraban.
• Continúas fallas o interrupciones en el proceso.
• Requerían sistemas auxiliares de aire acondicionado especial.
• Programación en lenguaje máquina, consistía en largas cadenas de bits, de ceros y unos, por lo que la programación resultaba larga y compleja.
• Alto costo.
• Uso de tarjetas perforadas para suministrar datos y los programas.
• Computadora representativa UNIVAC y utilizada en las elecciones presidenciales de los E.U.A. en 1952.
• Fabricación industrial. La iniciativa se aventuró a entrar en este campo e inició la fabricación de computadoras en serie.
• Máquinas grandes y pesadas. Se construye el ordenador ENIAC de grandes dimensiones (30 toneladas).
• Alto consumo de energía. El voltaje de los tubos era de 300v y la posibilidad de fundirse era grande.
• Almacenamiento de la información en tambor magnético interior. Un tambor magnético disponía en su interior del ordenador, recogía y memorizaba los datos y los programas que se le suministraban.
• Continúas fallas o interrupciones en el proceso.
• Requerían sistemas auxiliares de aire acondicionado especial.
• Programación en lenguaje máquina, consistía en largas cadenas de bits, de ceros y unos, por lo que la programación resultaba larga y compleja.
• Alto costo.
• Uso de tarjetas perforadas para suministrar datos y los programas.
• Computadora representativa UNIVAC y utilizada en las elecciones presidenciales de los E.U.A. en 1952.
• Fabricación industrial. La iniciativa se aventuró a entrar en este campo e inició la fabricación de computadoras en serie.
1.2.2. Segunda generación (1959-1964) Transistores
Cuando los tubos de vacío eran sustituidos por los transistores, estas últimas eran más económicas, más pequeñas que las válvulas miniaturizadas consumían menos y producían menos calor. Por todos estos motivos, la densidad del circuito podía ser aumentada sensiblemente, lo que quería decir que los componentes podían colocarse mucho más cerca unos a otros y ahorrar mucho más espacio.
Dentro de las características que comprenden la segunda generación se encuentran las siguientes.
• Transistor como potente principal. El componente principal es un pequeño trozo de semiconductor, y se expone en los llamados circuitos transistorizados.
• Disminución del tamaño.
• Disminución del consumo y de la producción del calor.
• Su fiabilidad alcanza metas inimaginables con los efímeros tubos al vacío.
• Mayor rapidez, la velocidad de las operaciones ya no se mide en segundos sino en microsegundos.
• Memoria interna de núcleos de ferrita.
• Instrumentos de almacenamiento: cintas y discos.
• Mejoran los dispositivos de entrada y salida, para la mejor lectura de tarjetas perforadas, se disponía de células fotoeléctricas.
• Introducción de elementos modulares.
• Aumenta la confiabilidad.
• Las impresoras aumentan su capacidad de trabajo.
• Lenguajes de programación más potentes, ensambladores y de alto nivel (fortran, cobol y algol).
• Aplicaciones comerciales en aumento, para la elaboración de nóminas, facturación y contabilidad, etc.
• Disminución del tamaño.
• Disminución del consumo y de la producción del calor.
• Su fiabilidad alcanza metas inimaginables con los efímeros tubos al vacío.
• Mayor rapidez, la velocidad de las operaciones ya no se mide en segundos sino en microsegundos.
• Memoria interna de núcleos de ferrita.
• Instrumentos de almacenamiento: cintas y discos.
• Mejoran los dispositivos de entrada y salida, para la mejor lectura de tarjetas perforadas, se disponía de células fotoeléctricas.
• Introducción de elementos modulares.
• Aumenta la confiabilidad.
• Las impresoras aumentan su capacidad de trabajo.
• Lenguajes de programación más potentes, ensambladores y de alto nivel (fortran, cobol y algol).
• Aplicaciones comerciales en aumento, para la elaboración de nóminas, facturación y contabilidad, etc.
1.2.3. Tercera generación (1964 - 1971) Circuito integrado (chips).
Dentro de las características que comprenden la tercera generación se encuentran las siguientes:
• Circuito integrado desarrollado en 1958 por Jack Kilbry.
• Circuito integrado, miniaturización y reunión de centenares de elementos en una placa de silicio o (chip).
• Menor consumo de energía.
• Apreciable reducción de espacio.
• Aumento de fiabilidad y flexibilidad.
• Aumenta la capacidad de almacenamiento y se reduce el tiempo de respuesta.
• Generalización de lenguajes de programación de alto nivel.
• Compatibilidad para compartir software entre diversos equipos.
• Computadoras en Serie 360 IBM.
• Teleproceso: Se instalan terminales remotas, que acceden a la Computadora central para realizar operaciones, extraer o introducir información en Bancos de Datos, etc...
• Multiprogramación: Computadora que pueda procesar varios programas de manera simultánea.
• Tiempo Compartido: Uso de una computadora por varios clientes a tiempo compartido, pues el aparato puede discernir entre diversos procesos que realiza simultáneamente.
• Renovación de periféricos.
• Instrumentación del sistema.
• Ampliación de aplicaciones: en procesos industriales, en la educación, en el hogar, agricultura, administración, juegos, etc.
• La minicomputadora.
1.2.4. Cuarta generación (1971-1982) Microcircuito integrado
En la cuarta generación se debe tomar en cuenta el microprocesador, las memorias electrónicas y el sistema de tratamiento de base de datos, en el cuadro siguiente se explica cada uno.
Dentro de las características principales que comprenden la cuarta generación se encuentran las siguientes.
• Microprocesador: Desarrollado por Intel Corporation a solicitud de una empresa Japonesa (1971).
Circuito Integrado que reúne en la placa de Silicio las principales funciones de la computadora y que va montado en una estructura que facilita las múltiples conexiones con los restantes elementos.
• Se minimizan los circuitos, aumenta la capacidad de almacenamiento.
• Reducen el tiempo de respuesta.
• Gran expansión del uso de las computadoras.
• Memorias electrónicas más rápidas.
• Sistemas de tratamiento de bases de datos.
• Generalización de las aplicaciones: innumerables y afectan prácticamente a todos los campos de la actividad humana: medicina, hogar, comercio, educación, agricultura, administración, diseño, ingeniería, etc...
• Multiproceso.
• Microcomputadora.
1.2.5 Quinta Generación y la Inteligencia Artificial (1982)
El propósito de la Inteligencia Artificial es equipar a las Computadoras con "Inteligencia Humana" y con la capacidad de razonar para encontrar soluciones.
Otro factor fundamental del diseño, la capacidad de la computadora para reconocer patrones y secuencias de procesamiento que haya encontrado previamente, (programación Heurística) que permita a la computadora recordar resultados previos e incluirlos en el procesamiento, en esencia, la computadora aprenderá a partir de sus propias experiencias usará sus datos originales para obtener la respuesta por medio del razonamiento y conservará esos resultados para posteriores tareas de procesamiento y toma de decisiones. El conocimiento recién adquirido le servirá como base para la próxima serie de soluciones.
Dentro de las características que comprenden la quinta generación se encuentran las siguientes.
• Mayor velocidad.
• Mayor miniaturización de los elementos.
• Aumenta la capacidad de memoria.
• Multiprocesador (Procesadores interconectados).
Lenguaje Natural
Consiste en que las computadoras (y sus aplicaciones en robótica) puedan comunicarse con las personas sin ninguna dificultad de comprensión, ya sea oralmente o por escrito: hablar con las máquinas y que éstas entiendan nuestra lengua y también que se hagan entender en nuestra lengua.
Lenguajes de programación: PROGOL (Programming Logic) y LISP (List Processing).
• Máquinas activadas por la voz que pueden responder a palabras habladas en diversas lenguas y dialectos.
• Capacidad de traducción entre lenguajes que permitirá la traducción instantánea de lenguajes hablados y escritos.
• Elaboración inteligente del saber y número tratamiento de datos.
• Características de procesamiento similares a las secuencias de procesamiento Humano.
La inteligencia artificial recoge en su seno los siguientes aspectos fundamentales, como lo son los sistemas expertos, la robótica y el reconocimiento de la voz los cuales se explican a continuación.
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