Ordenador (u ordenador) es una máquina capaz de variados tipos de tratamiento automático de informaciones o procesamiento de datos. Ejemplos de ordenadores incluyen el ábaco, la calculadora , el ordenador analógico y el ordenador digital. Un ordenador puede prover-si de incontables atributos, de entre ellos almacenamiento de datos, procesamiento de datos, cálculo en gran escala, dibujo industrial, tratamiento de imágenes gráficas, realidad virtual, entretenimiento y cultura .
En el pasado, el término ya fue aplicado la personas responsables por algún cálculo. En general, se entiende por ordenador un sistema físico que realiza algún tipo de computación. Existe aún el concepto matemático riguroso, utilizado en la teoría de la computación.
Se asumió que los ordenadores personales y laptops son iconos de la Era de la Información[1]; y es decir lo que muchas personas consideran como "ordenador". Sin embargo, actualmente las formas más comunes de ordenador en uso son los sistemas embarcados, pequeños dispositivos usados para controlar otros dispositivos, como robots, cámaras digitales o juguetes .
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John Napier (1550-1617), escocés inventor de los logaritmos, también inventó los huesos de Napier, que eran tablas de multiplicación grabadas en bastão, lo que evitaba la memorização de la tabuada.
La primera máquina de verdad fue construida por Ediin([[1895)siendo capaz de sumar, subtrair, multiplicar y dividir. Esa máquina fue perdida durante la guerra de los treinta años, siendo que recientemente fue encontrada alguna documentación sobre ella. Durante muchos años nada se supe sobre esa máquina, por eso, se atribuía a Blaise Pascal (1623-1662) la construcción de la primera máquina calculadora, que hacía sólo sumas y subtracciones.
La máquina Pascal fue creada con objetivo de ayudar su padre a computar los impuestos en Rouen, Francia. El proyecto de Pascal fue bastante aprimorado por el matemático alemán Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1726), que también inventó el cálculo, el cual soñó que, un día en el futuro, todo el raciocínio pudiera ser sustituido por el girar de una simple palanca.
Todas esas máquinas, sin embargo, estaban lejos de ser un ordenador de uso general, pues no eran programabais. Esto quiere decir que la entrada era hecha sólo de números, pero no de instrucciones acerca del que hacer con los números.
El origen de la idea de programar una máquina viene de la necesidad de que las máquinas de tejer produjeran patrones de colores diferentes. Así, el siglo XVIII fue creada una forma de representar los patrones en tarjetas de papel perforado, que eran tratados manualmente. En 1801, Joseph Marie Jacquard (1752-1834) inventa un tear mecánico, con una lectora automática de tarjetas.
La idea de Jacquard atravesó el Canal de la Mancha, donde inspiró Charles Babbage (1792-1871), un profesor de matemática de Cambridge , a desarrollar una máquina de “tejer números”, una máquina de calcular donde la forma de calcular pudiera ser controlada por tarjetas.
Todo comenzó con la tentativa de desarrollar una máquina capaz de calcular polinomios por medio de diferencias, el calculador diferencial. Mientras proyectaba su calculador diferencial, la idea de Jacquard hizo con que Babbage imaginara una nueva y más compleja máquina, el calculador analítico, extremadamente semejante al ordenador actual.
Su parte principal sería un conjunto de ruedas dentadas, el moinho, formando una máquina de sumar con precisión de cincuenta dígitos. Las instrucciones serían leídas de tarjetas perforadas. Las tarjetas serían leídas en un dispositivo de entrada y almacenados, para futuras referencias, en un banco de mil registradores. Cada uno de los registradores sería capaz de almacenar un número de cincuenta dígitos, que podrían ser colocados allá por medio de tarjetas a partir del resultado de uno de los cálculos del moinho.
Además de eso todo, Babbage imaginó la primera máquina de impresión, que imprimiría los resultados de los cálculos, contenidos en los registradores. Babbage consiguió, durante algún tiempo, fondos para su investigación, sin embargo no consiguió completar su máquina el tiempo prometido y no recibió más dinero. Hoy, partes de su máquina pueden ser vistas en el Museo Británico, que también construyó una versión completa, utilizando las técnicas disponibles en la época.
Junto con Babbage, trabajó la joven Ada Augusta, hija del poeta Lord Byron, conocida como Lady Lovelace y Ada Lovelace. Ada fue la primera programador de la historia, proyectando y explicando, la pedido de Babbage, programas para la máquina inexistente. Ada inventó los conceptos de subrotina , una secuencia de instrucciones que puede ser usada varias veces, loop, una instrucción que permite la repetición de una secuencia de tarjetas, y del salto condicional, que permite saltar alguna tarjeta si una condición sea satisfecha.
Ada Lovelace y Charles Babbage estaban avanzados demás para su tiempo, tanto que hasta la década de 1940, nada se inventó parecido con su ordenador analítico. Hasta esa época fueron construidas muchas máquinas mecánicas de sumar destinadas a controlar negocios (principalmente cajas registradoras) y algunas máquinas inspiradas en la calculadora diferencial de Babbage, para realizar cálculos de ingeniería (que no alcanzaron gran éxito).
El próximo avance de los ordenadores fue hecho por el americano Herman Hollerith (1860-1929), que inventó una máquina capaz de procesar datos basada en la criba de tarjetas perforadas (por sus furos). La máquina de Hollerith fue utilizada para auxiliar en el censo de 1890 , reduciendo el tiempo de procesamiento de datos de siete años, del censo anterior, para sólo dos años y medio. Ella fue también pionera al utilizar la electricidad en la criba, cuenta y tabulador de las tarjetas.
La empresa fundada por Hollerith es hoy conocida como International Business Machines, o IBM .
El primer ordenador eletro-mecánico fue construido por Konrad Zuse (1910–1995). En 1936, ese ingeniero alemán construyó, a partir de relês que ejecutaban los cálculos y datos leídos en cintas perforadas, el Z1. Zuse intentó vender el ordenador al gobierno alemán, que despreció la oferta, ya que no podría auxiliar en el esfuerzo de guerra. Los proyectos de Zuse quedarían parados durante la guerra, dando la oportunidad a los americanos de desarrollar sus ordenadores.
Fue en la Segunda Guerra Mundial que realmente nacieron los ordenadores actuales. La Marina americana, en conjunto con la Universidad de Harvard, desarrolló el ordenador Harvard Mark I, proyectado por el profesor Howard Aiken, con base en el calculador analítico de Babbage. Mark I ocupaba 120m³ aproximadamente, consiguiendo multiplicar dos números de diez dígitos en tres segundos.
Simultáneamente, y en secreto, el Ejército Americano desarrollaba un proyecto semejante, chefiado por los ingenieros J. Presper Eckert y John Mauchy, cuyo resultado fue el primer ordenador la válvulas, el Eletronic Numeric Integrator And Calculator (ENIAC)[2], capaz de hacer quinientas multiplicaciones por segundo. Habiendo sido proyectado para calcular trayectorias balísticas, el ENIAC fue mantenido en secreto por el gobierno americano hasta el final de la guerra, cuando fue anunciado al mundo.
En el ENIAC, el programa era hecho rearranjando el cableado en un panel. En ese punto John von Neumann propuso la idea que transformó los calculadores electrónicos en “cerebros electrónicos”: modelar la arquitetura del ordenador según el sistema nervioso céntrico. Para eso, ellos tendrían que haber tres características:
Este es el concepto de programa almacenado, cuyas principales ventajas son: rapidez, versatilidade y automodificação. Así, el ordenador programável que conocemos hoy, donde el programa y los datos están almacenados en la memoria quedó conocido como Arquitetura de von Neumann.
Para divulgar esa idea, von Neumann publicó solo un artículo. Eckert y Mauchy no quedaron muy contentos con eso, pues habrían discutido muchas veces con él. El proyecto ENIAC acabó disolviéndose en una lluvia de procesos, pero ya estaba creado el ordenador moderno.
Aunque la tecnología utilizada en los ordenadores digitales haya cambiado dramáticamente desde los primeros ordenadores de la década de 1940 (vea historia del hardware), casi todos los ordenadores actuales aún utilizan la arquitetura de von Neumann propuesta por John von Neumann.
Siguiendo la arquitetura, los ordenadores poseen cuatro sesiones principales, la unidad lógica y aritmética, la unidad de control, la memoria y los dispositivos de entrada y salida . Esas partes son interconectadas por barramentos. La unidad lógica y aritmética, la unidad de control, los registradores y la parte básica de entrada y salida son conocidos como la CPU.
Algunos ordenadores mayores difieren de la plantilla arriba en un aspecto principal - ellos tienen múltiples CPUs trabajando simultáneamente. Adicionalmente, pocos ordenadores, utilizados principalmente para investigación y computación científica, tienen diferencias significativas de la plantilla arriba, pero ellos no tiene gran aplicación comercial.
El procesador (o CPU ) es una de las partes principales del hardware del ordenador y es responsable por los cálculos, ejecución de tareas y procesamiento de datos. La velocidad con que el ordenador ejecuta las tareas o procesa datos está directamente conectada a la velocidad del procesador. Las primeras CPUs eran constituidas de varios componentes separados, pero desde meados de la década de 1970 las CPUs vienen siendo manufaturadas en un único circuito integrado, siendo entonces llamadas microprocessadores.
La unidad lógica y aritmética (ULA) es la unidad céntrica del procesador, que realmente ejecuta las operaciones aritméticas y lógicas entre dos números. Sus parâmetros incluyen, además de los números operandos, un resultado, un mando de la unidad de control, y el estado del mando después de la operación. El conjunto de operaciones aritméticas de una ULA puede ser limitado la adición y subtracción, pero también puede incluir multiplicación, división, funciones trigonométricas y raíces cuadradas. Algunas pueden operar solamente con números enteros, mientras otras soportan el uso de punto flotante para representar números reales (a pesar de poseer precisión limitada).
La unidad de control es la unidad del procesador que almacena la posición de memoria que contiene la instrucción corriente que el ordenador está ejecutando, informando a la ULA cual operación a ejecutar, buscando la información (de la memoria) que la ULA precisa para ejecutarla y transfiriendo el resultado de vuelta para el local pertinente de la memoria. Hecho esto, la unidad de control va para la próxima instrucción (típicamente localizada en la próxima posición de la memoria, la menos que la instrucción sea una instrucción de desvío informando que la próxima instrucción está en otra posición.
La CPU también contiene un conjunto restricto de células de memoria llamados registradores que pueden ser leídos y escritos muy más rápidamente que en otros dispositivos de memoria. Son usados frecuentemente para evitar el acceso continuo a la memoria principal cada vez que un dato es requisitado.
La memoria es un dispositivo que permite al ordenador almacenar datos por descontado tiempo. Actualmente el término es generalmente usado para definir las memorias voláteis, como la RAM, pero su concepto primordial también aborda memorias no voláteis, como el disco rígido. Parte de la memoria del ordenador es hecha en el propio procesador; el resto es diluído en componentes como la memoria RAM, memoria caché, disco rígido y lectores de mídias extraíbles, como disquete, CD y DVD .
En los ordenadores modernos, cada posición de la memoria es configurado para almacenar grupos de ocho bits (llamado de un byte). Cada byte consigue representar 256 números diferentes; de 0 a 255 o de -128 a +127. Para almacenar números mayores se puede use diversos bytes consecutivos (generalmente dos, cuatro u ocho). Cuando números negativos son almacenados, es utilizada la notação de complemento para dos.
La memoria del ordenador es normalmente hendida entre primaria y secundaria, siendo posible también hablar de una memoria "terciaria".
La memoria primaria es aquella acessada directamente por la Unidad Lógica y Aritmética. Tradicionalmente esa memoria puede ser de lectura y escritura (RAM) o sólo de lectura (ROM). Actualmente existen memorias que pueden ser clasificadas como preferentemente de lectura, eso es, variaciones de la memoria ROM que pueden ser regravadas, sin embargo con un número limitado de ciclos y un tiempo muy más alto.
Normalmente la memoria primaria se comunica con la ULA por medio de un barramento o canal de datos. La velocidad de acceso la memoria es un factor importante de coste de un ordenador, por eso la memoria primaria es normalmente construida de forma jerárquica en un proyecto de ordenador. Parte de la memoria, conocida como caché queda muy próxima a la ULA, con acceso muy rápido. La mayor parte de la memoria es acessada por medio de vías auxiliares.
Normalmente la memoria es nítidamente separada de la ULA en una arquitetura de ordenador. Sin embargo, los microprocessadores actuales poseen memoria caché incorporada, lo que aumenta en mucho su velocidad.
La memoria RAM (Random Access Memory) es una secuencia de células numeradas, cada una conteniendo una pequeña cantidad de información. La información puede ser una instrucción para decir al ordenador lo que hacer. Las células pueden contener también datos que el ordenador necesita para realizar una instrucción. Cualquier célula puede contener instrucción o dato, así lo que en algún momento almacenaba datos puede almacenar instrucciones en otro momento. En general, el contenido de una célula de memoria puede ser alterado a cualquier momento, la memoria RAM es un borrador y no un bloque de piedra.
Las memorias RAM son denominadas genéricamente de DRAM (RAM dinámica), por el hecho de poseer una característica llamada refrescamento de memoria, que tiene la finalidad de regravar los datos almacenados en intervalos regulares de tiempo,lo que es necesario para el mantenimiento de su contenido. El tamaño de cada célula, y el número de células, varía de ordenador para ordenador, y las tecnologías utilizadas para implementar la memoria RAM varían bastante. Actualmente el más común es la implementación en circuitos integrados.
La memoria ROM (Read-Only Memory) es una memoria que sólo puede ser leída y los datos no son perdidos con el desligamento del ordenador. La diferencia entre la memoria RAM y la ROM es que la RAM acepta grabación, regravação y pérdida de datos. Aún se sea enviada una información para ser grabada en la memoria ROM, el procedimiento no es ejecutado (esta característica prácticamente elimina la creación de virus que afectan la ROM).
Un software grabado en la ROM recibe el nombre de firmware . En ordenadores de la línea IBM-PC ellos son básicamente tres, que son acessados toda vez que conectamos el ordenador, a saber: BIOS, POST y SETUP .
Existe una variación de la ROM llamada memoria preferentemente de lectura que permite a re-grabación de datos. Son las llamadas EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) o EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory).
La memoria secundaria o memoria de masa es usada para grabar gran cantidad de datos, que no son perdidos con el desligamento del ordenador, por un periodo largo de tiempo. Ejemplos de memoria de masa incluyen el disco rígido y mídias extraíbles como el CD-ROM, el DVD, el disquete y el pen drive.
Normalmente la memoria secundaria no es acessada directamente por la ULA, pero sí por medio de los dispositivos de entrada y salida. Eso hace con que el acceso a esa memoria sea muy más lento del que el acceso la memoria primaria. Para eso cada dispositivo se encuentra con un búfer de escritura y lectura para melhoramento de desempeño.
Supuestamente, consideramos que la memoria terciaria está permanentemente conectada al ordenador.
Sistemas más complejos de computación pueden incluir un tercer nivel de memoria, con acceso aún más lento que lo de la memoria secundaria. Un ejemplo sería un sistema automatizado de cintas conteniendo la información necesaria. La memoria terciaria no es nada más que un dispositivo de memoria secundaria o memoria de masa colocado para servir un dispositivo de memoria secundaria.
Las tecnologías de memoria usan materiales y procesos bastante variados. En la informática, ellas han evolucionado siempre en dirección de una mayor capacidad de almacenamiento, mayor miniaturização, mayor rapidez de acceso y fiabilidad, mientras su coste cae constantemente.
Sin embargo, la memoria de un ordenador no se limita su memoria individual y física, ella se presenta de manera más amplia, y sin lugar definido (desterritorializada). Tenemos posibilidades de almacenar en diversos lugares en la red, podemos estar en Cairo y acessar archivos que fueron almacenados en casas de campo en el Brasil.
ES creciente la tendencia para el almacenamiento de las informaciones en la memoria del espacio virtual, o el llamado ciberespaço, a través de discos virtuales y anexos de emails . Esto hace posible el acceso la información a partir de cualquier dispositivo conectado a la Internet.
Los dispositivos de entrada y salida (Y/S) son periféricos usados para la interacción hombre-ordenador. En los ordenadores personales modernos, dispositivos comunes de entrada incluyen el mouse (o ratón), el teclado, el digitalizador y la webcam . Dispositivos comunes de salida incluyen la caja de sonido, el monitor[3] y la impresora .
Lo que todos los dispositivos de entrada tienen en común es que ellos necesitan codificar (convierta) la información de algún tipo en datos que pueden ser procesados por el sistema digital del ordenador. Dispositivos de salida por otro lado, descodificam los datos en información que es entendida por el usuario del ordenador. En este sentido, un sistema de ordenadores digital es un ejemplo de un sistema de procesamiento de datos.
Proceso este, que consiste básicamente en tres fases: Entrada, Processameto y Salida. Entendemos por entrada todo el procedimiento de alimentación de informaciones, que por su parte serán procesadas (fase de procesamiento) y después de eso, son repassadas las respuestas al usuario (salida).
Podemos tener dispositivos que funcionan tanto para entrada como para salida de datos, como el modem y el drive de disquete. Actualmente, otro dispositivo de híbrido de datos es la red de ordenadores.
Para interligar todos esos dispositivos existe una placa de soporte especial, la placa-madre , que a través de barramentos , hilos y rótulas conecta todos los dispositivos. Su función incluye también la conexión de placas auxiliares que sub-controlan los periféricos de entrada y salida, como la placa de sonido (se conecta con la caja de sonido), la placa de vídeo (se conecta con el monitor), placa de red (se conecta con la LAN) y el fax-modem (se conecta con la línea telefónica).
Se nota que el barramento entre los componentes no constituye una conexión punto-a-punto; él puede conectar lógicamente diversos componentes utilizando el mismo conjunto de hilos. El barramento puede utilizar una interfaz serial o una interfaz paralela.
Otros equipamientos adicionales usados en conjunto con la placa-madre son el dissipador, un pequeño ventilador para resfriar el procesador, y la fuente de energía, responsable por la alimentación de energía de todos los componentes del ordenador.
La principal característica de los ordenadores modernos, lo que lo distingue de otras máquinas, es que puede ser programado. Esto significa que una lista de instrucciones puede ser almacenada en la memoria y ejecuta posteriormente.
Las instrucciones ejecutadas en la ULA discutidas arriba no son un rico conjunto de instrucciones como el lenguaje humano. El ordenador tiene sólo un limitado número de instrucciones bien definidas. Un ejemplo típico de una instrucción existente en la mayoría de los ordenadores es "copie el contenido de la posición de memoria 123 para la posición de memoria 456", "añada el contenido de la posición de memoria 510 al contenido de la posición 511 y coloque el resultado en la posición 507" y "si el contenido de la posición 012 es igual a 0, la próxima instrucción está en la posición 678".
Instrucciones son representadas en el ordenador como números - el código para "copiar" podría ser 007, por ejemplo. El conjunto particular de instrucciones que un ordenador posee es conocido como el lenguaje de máquina del ordenador. En la práctica, las personas no escriben instrucciones directamente en el lenguaje de máquina pero en un lenguaje de programación, que es posteriormente traducida en el lenguaje de máquina a través de programas especiales, como interpretadores y compiladores . Algunos lenguajes de programación se aproximan bastante del lenguaje de máquina, como el assembly (lenguaje de bajo nivel); por otro lado lenguajes como el Prolog son basadas en principios abstractos y se distancian bastante de los detalles de la operación de la máquina (lenguajes de alto nivel).
La ejecución de las instrucciones es tal como leer un libro. A pesar de la persona normalmente leer cada palabra y línea en secuencia, es posible que algunas veces ella vuelva para puntos anteriores del texto de interés o pase sesiones no interesantes. De la misma forma, un ordenador que sigue la arquitetura de von Neumann ejecuta cada instrucción de forma secuencial, de la manera como fueron almacenadas en la memoria. Pero, a través de instrucciones especiales, el ordenador puede repetir instrucciones o avanzarlas hasta que alguna condición sea satisfecha. Eso es llamado control del flujo y es lo que permite que el ordenador realice tareas repetitivamente sin intervención humana.
Una persona usando una calculadora puede realizar operaciones aritméticas cómo sumar número apretando pocos botones. Pero sumar secuencialmente los números de uno a mil iría a requerir apretar miles de veces los botones, con una alta probabilidad de error en alguna iteración. Por otro lado, ordenadores pueden ser programados para realizar tal tarea con pocas instrucciones, y la ejecución y extremadamente rápida.
Pero los ordenadores no consiguen pensar, ellos solamente ejecutan las instrucciones que suministramos. Un humano instruido, al enfrentar el problema de la adición explicado anteriormente, percibiría en algún momento que puede reducir el problema usando la siguiente ecuación:
y llegar en la misma respuesta correcta con poco trabajo. Algunos ordenadores modernos consiguen tomar algunas decisiones para acelerar la ejecución de los programas al prever instrucciones futuras y reorganizar la orden de instrucciones sin modificar su significado. Sin embargo, los ordenadores aún no consiguen determinar instintivamente una manera más eficiente de realizar su tarea, pues no poseen conocimiento para tal [4].
Programas son simplemente grandes listas de instrucciones para el ordenador ejecutar, tales con tablas de datos. Muchos programas de ordenador contienen millones de instrucciones, y muchas de estas instrucciones son ejecutadas repetidamente. Un ordenador personal típico (el año de 2003 ) podía ejecutar cerca de dos a tres bilhões de instrucciones por segundo. Los ordenadores no tienen su extraordinaria capacidad debido a un conjunto de instrucciones complejo. A pesar de existir diferencias de proyecto con CPU con un mayor número de instrucciones y más complejas, los ordenadores ejecutan millones de instrucciones simples combinadas, escrituras por buenos "programadores". Estas instrucciones combinadas son escritas para realizar tareas comunes como, por ejemplo, diseñar un punto en la pantalla. Tales instrucciones pueden entonces ser utilizadas por otros programadores.
Hoy día, muchos ordenadores aparentam ejecutar varios programas a la vez, lo que es normalmente conocido como multitarefa. En la realidad, la CPU ejecuta las instrucciones de un programa por un corto periodo de tiempo y, enseguida, cambio para un otro programa y ejecuta algunas de sus instrucciones. Esto crea la ilusión de varios programas siendo ejecutados simultáneamente a través del reparto del tiempo de la CPU entre los programas. Este reparto de tiempo es normalmente controlado por el sistema operativo. En los casos en que el ordenador posee dos núcleos de procesamiento, cada núcleo procesa informaciones de un programa, disminuyendo así el tiempo de procesamiento.
Un ordenador siempre necesita de como mínimo un programa en ejecución por todo el tiempo para operar. Típicamente este programa es el sistema operativo (o sistema operativo), que determina cuáles programas van a ejecutar, cuando, y que recursos (como memoria y Y / S) él podrá utilizar. El sistema operativo también suministra una capa de abstracción sobre el hardware, y da acceso a los otros programas suministrando servicios, como programas gerenciadores de dispositivos ("drivers") que permiten a los programadores escriban programas para diferentes máquinas sin la necesidad de conocer especificidades de todos los dispositivos electrónicos de cada una de ellas.
Según Pierre Lévy, en el libro "Cibercultura", El ordenador no es más un centro, y sí un nodo, una terminal, un componente de la red universal calculante. En cierto sentido, hay sólo un único ordenador, pero es imposible trazar sus límites, definir su contorno. ES un ordenador cuyo centro está en toda parte y la circunferência en lugar alguno, un ordenador hipertextual, disperso, vivo, fervilhante, inacabado: el ciberespaço en sí.
El ordenador evolucionó en su capacidad de almacenamiento de informaciones, que es cada vez mayor, lo que posibilita a todos un acceso cada vez mayor la información. Esto significa que el ordenador ahora representa sólo un punto de un nuevo espacio, el ciberespaço. Esas informaciones contenidas en ordenadores de todo el mundo y presentes en el ciberespaço, posibilitan a los usuarios un acceso a nuevos mundos, nuevas culturas, sin la locomoção física. Con todo este almacenamiento de textos, imágenes, datos, etc.
Hube también un gran cambio en el comportamiento empresarial, con una fuerte reducción de coste y una descompartimentalização de las mismas. Antes lo que era obstante ahora es próximo, las máquinas, componentes del ciberespaço, con sus compartimientos de salida, optimizaron el tiempo y los costes.
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