LAS GENERACIONES DEL COMPUTADOR

Generaciones del computador, orígenes, precursores y el motivo, causa o necesidad que llevo al surgimiento cada generación posterior.

1.1. PRIMERA GENERACIÓN: (1945-1956) Esta generación se identifica por el hecho que la tecnología electrónica estaba basada en "tubos de vacío", más conocidos como bulbos electrónicos, del tamaño de un foco de luz casero. Los sistemas de bulbos podían multiplicar dos números de diez dígitos en un cuarentavo de segundo.

El inicio de esta generación lo marca la entrega, al cliente. De la primera UNIVAC. que también es la primera computadora construida para aplicaciones comerciales, más que para uso militar, científico o de ingeniería.

En aquel entonces las computadoras ya manejaban información alfabética con la misma facilidad que la numérica y utilizaban el principio de separación entre los dispositivos de entrada-salida y la computadora misma.

Lo revolucionario, con respecto a las máquinas de cálculo anteriores, consiste en que ahora el procesador electrónico puede tomar decisiones lógicas y, aplicándolas, podrá realizar o bien una operación u otra. Esto es posible, lógicamente, si el hombre a comunicado previamente a la máquina cómo de comportarse en los diferentes casos posibles.

Las características generales de estas máquinas incluyen:

- Memoria principal de tambor magnético, consistente de pequeños anillos (del tamaño de una cabeza de un alfiler), engarzada como cuentas en las intersecciones de una malla de alambres delgados.

- El almacén primario se basaba en tarjetas perforadas, pero en 1957 se introduce la cinta magnética como método más rápido y compacto de almacenamiento.

- Necesitaban, por la gran cantidad de calor que generaban, de costosas instalaciones de aire acondicionado.

- Tiempos de operación (ejecución de instrucciones) del rango de milésimas de segundo.

El lenguaje utilizado para programarlas era el lenguaje Máquina, basado únicamente en número binarios (los lenguajes actuales se asemejan mucho al lenguaje natural), lo que hacía difícil y tardado el proceso de programar la computadora.

1.1.1. CARACTERISTICAS PRINCIPALES:

1. Válvula electrónica (tubos al vacío.)
2. Se construye el ordenador ENIAC de grandes dimensiones (30 toneladas.)
3. Alto consumo de energía. El voltaje de los tubos era de 300 v y la posibilidad de fundirse era grande.
4. Almacenamiento de la información en tambor magnético interior. Un tambor magnético disponía de su interior del ordenador, recogía y memorizaba los datos y los programas que se le suministraban mediante tarjetas.
5. Lenguaje de máquina. La programación se codifica en un lenguaje muy rudimentario denominado lenguaje de máquina. Consistía en la yuxtaposición de largo bits o cadenas de cero y unos.
6. Fabricación industrial. La iniciativa se aventuró a entrar en este campo e inició la fabricación de computadoras en serie. Aplicaciones comerciales. La gran novedad fue el uso de la computadora en actividades comerciales.

2. SEGUNDA GENERACIÓN: (1957-1963)

Esta generación nace con el uso del "transistor", que sustituyó a los bulbos electrónicos. El invento del transistor, en 1948, les valió el Premio Nóbel a los estadounidenses Walter H. Brattain, John Bardeen y William B. Shockley. Con esto se da un paso decisivo, no sólo en la computación, sino en toda la electrónica.

El transistor es un pequeño dispositivo que transfiere señales eléctricas a través de una resistencia. Entre las ventajas de los transistores sobre los bulbos se encuentran: su menor tamaño, no necesitan tiempo de calentamiento, consumen menos energía y son más rápidos y confiables.

Las características más relevantes de las computadoras de esta época son:

- Memoria principal mejorada constituida por núcleos magnéticos.

- Instalación de sistemas de teleproceso.

- Tiempo de operación del rango de microsegundos (realizan 100 000 instrucciones por segundo)

- Aparece el primer paquete de discos magnéticos removibles como medio de almacenaje (1962)

En cuanto a programación, se pasa de lenguajes máquina a lenguajes ensambladores, también llamados lenguajes simbólicos. Estos usan abreviaciones para las instrucciones, como ADD (sumar), en lugar de números. Con esto la programación se hizo menos engorrosa.

Después de los lenguajes ensambladores se empezaron a desarrollar los lenguajes de alto nivel, como FORTRAN (1954) y COBOL (1959), que se acercan más a la lenguaje inglesa que el ensamblador. Esto permitió a los programadores otorgar más atención a la resolución de problemas que a la codificación de programas. Se inicia así el desarrollo de los llamados sistemas de cómputo.

El avance en el software de esta generación provocó reducción en los costos de operación de las computadoras que, en este periodo, se usaban principalmente en empresas, universidades y organismos de gobierno.

A partir de 1950 las computadoras se hacen ampliamente conocidas; algunos pioneros de este campo habían pensado que las computadoras habían sido diseñadas por matemáticos para el uso de los matemáticos, pero ahora se hacía evidente su potencial de uso en actividades comerciales.

1.2.1. CARACTERISTICAS PRINCIPALE

1. Transistor. El componente principal es un pequeño trozo de semiconductor, y se expone en los llamados circuitos transistorizados.

2. Disminución del tamaño.

3. Disminución del consumo y de la producción del calor.

4. Su fiabilidad alcanza metas imaginables con los efímeros tubos al vacío.

5. Mayor rapidez ala velocidades de datos.

6. Memoria interna de núcleos de ferrita.

7. Instrumentos de almacenamiento.

8. Mejora de los dispositivos de entrada y salida.

9. Introducción de elementos modulares.

10. Lenguaje de programación más potente.

3. TERCERA GENERACIÓN: (1964-1971)

En esta época se desarrollan los circuitos integrados -un circuito electrónico completo sobre una pastilla (chip) de silicio-, que constaban inicialmente de la agrupación de unos cuantos transistores. Hechos de uno de los elementos más abundantes en la corteza terrestre, el silicio, una sustancia no metálica que se encuentra en la arena común de las playas y en prácticamente en todas las rocas y arcilla. Cada pastilla, de menos de 1/8 de pulgada cuadrada, contiene miles o millones de componentes electrónicos entre transistores, diodos y resistenciales.

El silicio es un semiconductor sustancia que conducirá la corriente eléctrica cuando ha sido "contaminada" con impurezas químicas.

Los chips de circuitos integrados tienen la ventaja, respecto de los transistores, de ser más confiables, compactos y de menor costo. Las técnicas de producción masiva han hecho posible la manufactura de circuitos integrados de bajo costo.

Las características principales de estas computadoras son:

-Se sigue utilizando la memoria de núcleos magnéticos.

-Los tiempos de operación son del orden de nanosegundos (una mil millonésima parte de segundo)

-Aparece el disco magnético como medio de almacenamiento.

-Compatibilidad de información entre diferentes tipos de computadoras.

El siguiente desarrollo mayor se da con la integración a gran escala (LSI de Large Scale Integration), que hizo posible aglutinar miles de transistores y dispositivos relacionados en un solo circuito integrado. Se producen dos dispositivos que revolucionan la tecnología computacional: el primero el microprocesador, un circuito integrado que incluye todas las unidades necesarias para funcionar como Unidad de Procesamiento Central y que conllevan la aparición de las microcomputadoras o computadoras personales, en 1968, y a la producción de terminales remotas "inteligentes". El otro dispositivo es la memoria de acceso aleatorio (RAM) por sus siglas en inglés.

Hasta 1970 las computadoras mejoraron dramáticamente en velocidad, confiabilidad y capacidad de almacenamiento. La llegada de la cuarta generación sería más una evolución que una revolución; al pasar del chip especializado para uso en la memoria y procesos lógicos del inicio de la tercera generación, al procesador de propósito general en un chip o microprocesador.

1.3.1. CARACTERISTICAS PRINCIPALES:

1. Circuito integrado, miniaturización y reunión de centenares de elementos en una placa de silicio o (chip)

2. Menor consumo.

3. Apreciable reducción de espacio.

4. Aumento de fiabilidad.

5. Teleproceso.

6. Multiprogramación.

7. Renovación de periféricos.

8. Instrumentación del sistema.

9. Compatibilidad.

10. Ampliación de las aplicaciones.

11. La mini computadora.

2. La época se refiere principalmente a las computadoras de 1980 y continúa hasta la fecha. Los elementos principales de las computadoras de esta generación son los microprocesadores, que son dispositivos de estado sólido, de forma autónoma efectúan las funciones de acceso, operación y mando del computador.

También se hace posible la integración a gran escala muy grande (VLSI Very Large Scale Integration), incrementando en forma vasta la densidad de los circuitos del micro procesador, la memoria y los chips de apoyo aquellos que sirven de interfase entre los microprocesadores y los dispositivos de entrada / salida.

A principios de los 90 se producen nuevos paradigmas en el campo. Las computadoras personales y las estaciones de trabajo ya eran computadoras potentes; de alguna manera alcanzaron la capacidad de las mini computadoras de diez años antes. Pero lo más importante es que se empezaron a diseñar para usarse como partes de redes de computadoras. Surgieron los conceptos de "computación distribuida" hacer uso del poder de cómputo y almacenamiento en cualquier parte de la red y "computación cliente-servidor" una combinación de computadoras pequeñas y grandes, conectadas en conjunto, en donde cada una se usa para lo que es mejor. Otro proceso, llamado downsizing, se manifestó unas diversas instancias, donde las computadoras mayores (mainframes) con terminales dieron cabida a un sistema de redes con microcomputadoras y estaciones de trabajo.

4. CUARTA GENERACIÓN: (1971-1988)

Es el producto de la microminiaturización de los circuitos electrónicos. El tamaño reducido del microprocesador de chips hizo posible la creación de las computadoras personales (PC). Hoy en día las tecnologías LSI (Integración a gran escala) y VLSI (integración a muy gran escala) permiten que cientos de miles de componentes electrónicos se almacenen en un chip. Usando VLSI, un fabricante puede hacer que una computadora pequeña rivalice con una computadora de la primera generación que ocupaba un cuarto completo. Hicieron su gran debut las microcomputadoras.

Microprocesadores

El primer microprocesador de 8 bits fue el Intel 8008, desarrollado en 1972 para su empleo en terminales informáticos. El Intel 8008 contenía 3.300 transistores. El primer microprocesador realmente diseñado para uso general, desarrollado en 1974, fue el Intel 8080 de 8 bits, que contenía 4.500 transistores y podía ejecutar 200.000 instrucciones por segundo. Los microprocesadores modernos tienen una capacidad y velocidad mucho mayor.

Entre ellos figuran el Intel Pentium Pro, con 5,5 millones de transistores; el Ultra Sparc-II, de Sun Microsystems, que contiene 5,4 millones de transistores; el Power PC 620, desarrollado conjuntamente por Apple, IBM y Motorola, con 7 millones de transistores, y el Alpha 21164A, de Digital Equipment Corporation, con 9,3 millones de transistores. El Microprocesador, es un circuito electrónico que actúa como unidad central de proceso de un ordenador, proporcionando el control de las operaciones de cálculo.

Los microprocesadores también se utilizan en otros sistemas informáticos avanzados, como impresoras, automóviles o aviones. En 1995 se produjeron unos 4.000 millones de microprocesadores en todo el mundo. El microprocesador es un tipo de circuito sumamente integrado. Los circuitos integrados, también conocidos como microchips o chips, son circuitos electrónicos complejos formados por componentes extremadamente pequeños formados en una única pieza plana de poco espesor de un material conocido como semiconductor.

Los microprocesadores modernos incorporan hasta 10 millones de transistores (que actúan como amplificadores electrónicos, osciladores o, más a menudo, como conmutadores), además de otros componentes como resistencias, diodos, condensadores y conexiones, todo ello en una superficie comparable a la de un sello postal. Un microprocesador consta de varias secciones diferentes.

La unidad aritmético-lógica (ALU, siglas en inglés) efectúa cálculos con números y toma decisiones lógicas; los registros son zonas de memoria especiales para almacenar información temporalmente; la unidad de control descodifica los programas; los buses transportan información digital a través del chip y de la computadora; la memoria local se emplea para los cómputos realizados en el mismo chip.

Los microprocesadores más complejos contienen a menudo otras secciones; por ejemplo, secciones de memoria especializada denominadas memoria cache, modernos funcionan con una anchura de bus de 64 bits: esto significa que pueden transmitirse simultáneamente 64 bits de datos. Un cristal oscilante situado en el ordenador proporciona una señal de sincronización, o señal de reloj, para coordinar todas las actividades del microprocesador.

5. QUINTA GENERACION

La quinta generación de computadoras, también conocida por sus siglas en inglés, FGCS (de Fifth Generation Computer Systems) fue un ambicioso proyecto lanzado por Japón a finales de la década de 1970. Su objetivo era el desarrollo de una nueva clase de computadoras que utilizarían técnicas y tecnologías de inteligencia artificial tanto en el plano del hardware como del software, usando el lenguaje PROLOG al nivel del lenguaje de máquina y serían capaces de resolver problemas complejos, como la traducción automáticade una lengua natural a otra (del japonés al inglés, por ejemplo).

Como unidad de medida del rendimiento y prestaciones de estas computadoras se empleaba la cantidad de LIPS (Logical Inferences Per Second) capaz de realizar durante la ejecución de las distintas tareas programadas. Para su desarrollo se emplearon diferentes tipos de arquitecturas de Very Large Scale Integration (VLSI).

El proyecto duró once años, pero no obtuvo los resultados esperados: las computadoras actuales siguieron así, ya que hay muchos casos en los que, o bien es imposible llevar a cabo una parelización del mismo, o una vez llevado a cabo ésta, no se aprecia mejora alguna, o en el peor de los casos, se produce una pérdida de rendimiento. Hay que tener claro que para realizar un programa paralelo debemos, para empezar, identificar dentro del mismo partes que puedan ser ejecutadas por separado en distintos procesadores. Además, es importante señalar que un programa que se ejecuta de manera secuencial, debe recibir numerosas modificaciones para que pueda ser ejecutado de manera paralela, es decir, primero sería interesante estudiar si realmente el trabajo que esto conlleva se ve compensado con la mejora del rendimiento de la tarea después de paralelizarla.

6. SEXTA GENERACIÓN 1990 HASTA LA FECHA

Como supuestamente la sexta generación de computadoras está en marcha desde principios de los años noventa, debemos por lo menos, esbozar las características que deben tener las computadoras de esta generación. También se mencionan algunos de los avances tecnológicos de la última década del siglo XX y lo que se espera lograr en el siglo XXI. Las computadoras de esta generación cuentan con arquitecturas combinadas Paralelo / Vectorial, con cientos de microprocesadores vectoriales trabajando al mismo tiempo; se han creado computadoras capaces de realizar más de un millón de millones de operaciones aritméticas de punto flotante por segundo (teraflops); las redes de área mundial (Wide Area Network, WAN) seguirán creciendo desorbitadamente utilizando medios de comunicación a través de fibras ópticas y satélites, con anchos de banda impresionantes. Las tecnologías de esta generación ya han sido desarrolladas o están en ese proceso. Algunas de ellas son: inteligencia / artificial distribuida; teoría del caos, sistemas difusos, holografía, transistores ópticos, etcétera.