ContenidoHistoria de los Computadores

Generaciones

El ENIAC

El EDVAC

EL IAS

DAYNER FELIPE ORDOÑEZ

01/01/2011

HISTORIA Y EVOLUCION DE LOS COMPUTADORES

INTRODUCCION A LA HISTORIA DE LOS

COMPUTADORES

EVOLUCION DE LOS COMPUTADORES

En los sólo 50 años de vida de los computadores, los avances en su

Arquitectura y en la tecnología usada para implementarlos han permitido

conseguir una evolución en su rendimiento sin precedentes en ningún otro

campo de la ingeniería. Dentro de este progreso la tecnología ha mantenido

un ritmo de crecimiento constante, mientras que la contribución de la

arquitectura ha sido más variable.

En los primeros años de los computadores (desde el 1945 hasta 1970) la

mejora provenía tanto de los avances tecnológicos como de innovaciones en

el diseño. En una segunda etapa (aproximadamente de los 70 a mediados de

los 80) el desarrollo de los computadores se debió principalmente al progreso

en la tecnología de semiconductores, que obtuvo mejoras impresionantes en

densidad, velocidad y disipación de potencia. Gracias a estos avances el

número de transistores y la frecuencia de reloj se incrementaron en un orden

de magnitud en la década de los 70 y en otro en la de los 80.

Posteriormente tanto la tecnología como la arquitectura tuvieron una

influencia Fundamental en dicha evolución, cuyo ritmo se ha acelerado

actualmente. En la década de los 90 el número de transistores y la

frecuencia de reloj se han multiplicado por 20.

Muchos anuncian que este proceso comenzará a hacerse más lento a

medida que nos aproximemos a los límites físicos de la tecnología de

semiconductores. Según Faggin, a partir de entonces las innovaciones en la

arquitectura de los procesadores serán el motor fundamental de su progreso.

Para estudiar este proceso con mayor detalle usaremos una clasificación de

los computadores en generaciones. Estas se dividen habitualmente

basándose en la tecnología empleada, aunque los límites entre una y otra

son más bien difusos. Cada nueva generación se caracteriza por una mayor

velocidad, mayor capacidad de memoria, menor consumo y menor tamaño

que la generación anterior.

PRIMERA GENERACIÓN: LAS VÁLVULAS DE VACÍO (1946-1957)

En 1904, Fleming patenta la válvula

de vacío diodo, con idea de

utilizarla para mejorar las

comunicaciones de radio. En 1906,

Forest añade un tercer electrodo al

flujo de corriente de control del

diodo de Fleming, para crear la

válvula de vacío de tres electrodos.

Habitualmente se considera que los computadores comenzaron con el

ENIAC en 1946 y, de acuerdo con esto, la IEEE Computer Society

celebró en 1996 los primeros 50 años de los computadores modernos. Sin

embargo, J. V. Atanasoff había construido en 1939 un prototipo de

computador digital electrónico que usaba aritmética binaria. Por eso

desde 1973 se le reconoce como creador del computador moderno.

SEGUNDA GENERACIÓN: LOS TRANSISTORES (1958-1963)

La invención del transistor tuvo lugar en 1948 en

los laboratorios Bell por W.B. Shockley, J. Bardeen

y W.H. Brattain. Poco a poco la industria de

semiconductores fue creciendo y los productos

industriales y comerciales sustituían los dispositivos

de válvulas de vacío por implementaciones basadas

en semiconductores.

TERCERA GENERACIÓN: LOS CIRCUITOS 2 INTEGRADOS (1964-1971)

Durante la generación anterior los

equipos electrónicos estaban

compuestos en su mayoría por

componentes discretos -transistores,

resistencias, condensadores, etc.-

cada uno de los cuales se fabricaba

separadamente y se soldaban o

cableaban juntos en tarjetas de

circuitos. Todo el proceso de fabricación resultaba caro y difícil,

especialmente para la industria de computadores, que necesitaba colocar

juntos cientos de miles de transistores que había que soldar, lo cual

dificultaba enormemente la fabricación de máquinas nuevas y potentes.

CUARTA GENERACIÓN: LOS MICROPROCESADORES (1971-1980)

En 1970 tanto la industria de

computadores como la de

semiconductores habían madurado y

prosperado y su unión permitió el

desarrollo de la denominada Cuarta

Generación de computadores:

basados en microprocesador. Esta etapa viene caracterizada nuevamente por

un avance tecnológico, como es el desarrollo de la técnica de integración LSI,

que permite incluir hasta 100.000 transistores en un único chip. En 1973

se consiguen integrar10.000 componentes en un chip de 1cm2.

El primer microprocesador, el 4004 de Intel [Fagg96b], surge en 1971

ideado por T. Hoff y construido por F. Faggin. Era un procesador de 4 bits

con 2300 transistores en tecnología de 8 micras. Fue fabricado en

obleas de 2 pulgadas y empaquetado con 16 pines. Podía direccionar 8

Kbytes de ROM y 640 bytes de RAM. Un año después apareció el 8008, un

procesador de 8 bits con 3500 transistores, que podía direccionar 16 Kbytes

de memoria y trabajar a 0.5 MHz.

GENERACIÓN: DISEÑO VLSI 1981-?

Año tras año el precio de los computadores disminuye forma drástica,

mientras las prestaciones y la capacidad de estos sistemas siguen

creciendo. El incremento de la densidad de integración ha permitido pasar

de circuitos con unos pocos miles de transistores a principios de los años

70 a varios millones en la actualidad. Por ello podemos afirmar que la

aparición de la tecnología VLSI a principios de los 80 puede

considerarse como el origen de la Quinta Generación, que se

caracteriza fundamentalmente por la proliferación de sistemas basados en

microprocesadores.

Con base en toda esta historia se determina que es en el año de 1946

cuando se considera que comienza la historia de los computadores, con

las siguientes invenciones:

• ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Calculator).

• EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer).

• IAS (Institute for Advanced Study).

ENIAC (Electrical Numerical Integrator and Calculator 1946) fue la primera

gran computadora de propósito general, a ella le debemos mucho más de lo

que podemos imaginar, no por su velocidad de cálculo, sino por su capacidad

de cálculo. Hasta entonces todas las maquinas construidas por el ser

humano tenían un propósito especifico, estaban designadas para realizar una

labor especifica, podían realizar operaciones aritméticas, cálculos

astronómicos, pero nunca se había fabricado una maquina con tal potencia, y

aun no se ha construido una sola computadora que supere lo que fabricaron

en 1946, John P. Eckert, John W. Mauchly y John Von Neumman.

El ENIAC fue el primer

computador que se realizo

con arquitectura de Von

Neumman, arquitectura

que continua usándose hoy

en día, ningún ordenador

actual puede solucionar

más problemas que el

ENIAC, y el número de

problemas que el ENIAC

no puede solucionar es

exactamente igual al de cualquier ordenador actual. Desde 1946 el ser

humano ha conseguido solucionar estos problemas de una manera más

rápida, incrementando la velocidad de cálculo de las computadoras, pero

nunca ha conseguido incrementar su capacidad de cálculo. En los tiempos

que corren, se anuncian nuevas innovaciones, nanotecnología que

multiplicara por 1000 la velocidad de los procesadores actuales basados en

silicio, esto hará que ciertos problemas especialmente complicados tengan

una solución viable en tiempos relativamente cortos, pero me entristece decir

aun no se conoce un ordenador capaz de solucionar algo que el ENIAC no

pudiera.

Características:

• Era una maquina decimal

• Tenía 20 acumuladores que hacían a la vez de “Memoria”

• No podía almacenar gran parte de información

EDVAC (Electronic Discrete Variable and Computer)

Su diseño se denomina hoy “modelo Von Neumman”, y se sigue

manteniendo en la mayoría de computadores actuales, con unidad

aritmético-lógica, unidad de control, unidades de entrada/salida, y memoria.

Por sus siglas en inglés, fue una de las primeras computadoras electrónicas.

A diferencia de la ENIAC, no era decimal, sino binaria y tuvo el primer

programa diseñado para ser almacenado. Este diseño se convirtió en el

estándar de arquitectura para la mayoría de las computadoras modernas.

La computadora fue

diseñada para ser

binaria con adición,

sustracción y

multiplicación

automática y

división

programada.

También poseería

un verificador

automático con

capacidad para mil palabras (luego se estableció en 1,024). Físicamente la

computadora fue construida de los siguientes componentes: Un lector-

grabador de cinta magnética, una unidad de control con osciloscopio, una

unidad para recibir instrucciones del control y la memoria y para dirigirlas a

otras unidades, una unidad computacional para realizar operaciones

aritméticas en un par de números a la vez y mandarlos a la memoria

después de corroborarlo con otra unidad idéntica, un cronómetro, y una

unidad de memoria dual.

EL EDVAC estaba organizado en seis partes principalmente:

1. Unidad de lectura-grabadora, que era la encargada de la lectura,

grabación y borrado de las cintas magnéticas.

2. Unidad de control, que contenía los botones de operación, las lámparas

indicadoras, los interruptores de control y un osciloscopio para el

mantenimiento de la computadora.

3. Unidad de "reparto", que se encargaba de decodificar las instrucciones,

emitía señales de control hacia el resto de unidades y almacenaba la

instrucción que se debía ejecutar en cada momento.

4. Memoria de alta velocidad, que consistía en dos unidades iguales, cada

una contenía 64 líneas de 8 palabras cada una.

5. Computadora, la unidad que realizaba las operaciones básicas

aritméticas. La unidad aritmética estaba por duplicado, las operaciones se

hacían en ambas unidades y se comparaban los resultados,

interrumpiéndose la ejecución si no eran idénticos.

6. Reloj, que emitía pulsos de reloj a intervalos de 1 µsegundo.

El tiempo medio de ejecución por instrucción era:

1. Suma en 864 µsegundos.

2. Resta en 864 µsegundos.

3. Comparación en 696 µsegundos.

4. Multiplicación y redondeo 2880 µsegundos.

5. División y redondeo 2928 µsegundos.

6. Multiplicación exacta en 2928 µsegundos.

7. División exacta en 2928 µsegundos.

8. Suma en coma flotante 960 µsegundos.

9. Resta en coma flotante 960 µsegundos.

Características:

1. Primer computador propuesto por Von Neumman

2. Introducía el concepto de memoria

3. Se introduce la conformación de 4 módulos para organizar el compilador

Funciones (según Von Neumman) :

1. Los 4 componentes están en capacidad de realizar las operaciones

básicas (+,-,*,/,%,comparación)

2. Están en capacidad de almacenar utilizando su memoria principal

3. Trabajaba en sistema binario

4. Los circuitos de control se encargan de definir la señalización entre los

diferentes módulos.

El IAS

IAS (Institute for Advanced Study) la solución de Von Neumman para la

implementación de los módulos propuestos en el EDVAC.

Memoria

Principal

Unidad aritmética lógica

Dispositi vos

E/S

Circuitos deControl

EL IAS constaba de una memoria principal para almacenar datos e

instrucciones, una unidad aritmético-lógica, una unidad de control que

interpreta las instrucciones y provoca su ejecución, y una unidad de

entrada/salida dirigida por la unidad de control.

Características

Tenían 100 posiciones de memoria, que conformaba la tabla de memoria

IAS

En la memoria se definía el CODOP, Código de Operación que le permitía a

la máquina determinar si lo que había en determinada posición era un

Operando o una Instrucción, ya que la memoria era de propósito general.

Tenía la siguiente

estructura:

MBR: (Memory Boken

Register) registro temporal

de memoria y se encarga de almacenar una palabra proveniente de la

memoria.

AC: registro utilizado para almacenar los resultados de las operaciones.

MQ: registro utilizado para almacenar resultados reoperaciones cuando el

AC se llena.

PC: (progam Counter) apunta a la siguiente posición de memoria.

IBR: (Instruction Boken Register) registro temporal de instrucción, almacena

temporalmente la instrucción leída desde la memoria.

IR: (Instruction Register) es el registro que almacena y decodifica la

instrucción proveniente del IBR.