2012

Contenido

Historia de los Computadores

Generaciones

El ENIAC

El EDVAC

EL IAS

DAYNER FELIPE ORDOÑEZ

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 (196 4-1971)

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.

QUINTA 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

(+, -, *, /, not, 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.

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

Memoria

Principal

Unidad aritmética

lógica Dispositi

vos

E/S

Circuitos de

Control

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.