Macintosh Classic (1990)UnApple IIc Pascal.Réplica doZuse Z3, o primeiro ordenador funcional (1941)
Unordenador[1], tamén chamadocomputadora oucomputador[2], é unhamáquina que realizacálculos e controla operacións expresadas en termoslóxicos enuméricos. O ordenador é un sistema dixital con tecnoloxía microelectrónica, capaz de procesar datos a partir dun grupo de instrucións denominado programa. A estrutura básica dun ordenador inclúe microprocesador (CPU), memoria e dispositivos de entrada/saída (E/S), xunto ós buses que permiten a comunicación entre eles. En resumo, o ordenador é unha dualidade entrehardware (parte física) tal como: o monitor, o teclado e o disco duro, esoftware (parte lóxica), que interactúan entre si para unha determinada función.
A característica principal que os distingue doutros dispositivos similares, coma unhacalculadora non programable, é que pode realizar tarefas moi diversas cargando distintosprogramas na memoria para que o procesador os execute.
Segundo oOxford English Dictionary, o primeiro uso coñecido da palabracomputer na lingua inglesa atópase no libroThe Yong Mans Gleanings (1613), do escritor Richard Braithwait, para referirse a unarithmetician (aritmético): «I haue [sic] read the truest computer of Times, and the best Arithmetician that euer [sic] breathed, and he reduceth thy dayes into a short number». Este termo aludía a un “computador humano”, unha persoa que realizaba cálculos ou cómputos.Computer continuou co mesmo significado ata mediados do século XX.[3] A finais deste período, contratábanse a mulleres como computadoras porque se lles podían pagar menos que aos seus colegas masculinos.[4] En 1943, a maioría das computadoras humanas eran mulleres;[5] para referirse a elas existía a forma femininacomputress (“computadora”), que co tempo cambiouse aprogrammer (“programadora”).[6]
OOxford English Dictionary rexistra que, a finais do século XIX,computer empezou a utilizarse co significado de «máquina calculadora».[3] O uso moderno do termo para «computador electrónico dixital programable» data de 1945, baseándose no concepto teórico damáquina de Turing publicado en 1937.ENIAC (1946), sigla de «computador e integrador numérico electrónico» (Electronic Numerical Integrator And Computer), xeralmente considérase o primeiro deste tipo.[7]
Nogalego o igual que nocastelán que se fala en España «computador» provén do termofrancésordinateur e este á súa vez do termo latinoordinator.[8] En parte por cuestións demercadotecnia, posto que a descrición realizada porIBM para a súa introdución enFrancia por François Girard en 1955[9] situaba as capacidades de actuación da máquina preto da omnipotencia, idea errónea que perdura hoxe en día ao considerar que amáquina universal de Turing é capaz de computar absolutamente todo.[10]
Girard, encargado do Departamento de Publicidade de IBM France, tivo a idea de consultar ao seu antigo profesor de literatura parisiense,Jacques Perret. Xunto con Christian de Waldner, entón presidente da empresa, pediron a Perret que suxerise un «nome francés para a súa nova máquina electrónica detratamento da información (IBM 650), evitando a tradución literal da palabra inglesacomputer, que naquela época estaba reservada ás máquinas científicas».[11] En 1911, unha descrición da máquina analítica de Babbage utilizaba a palabraordonnateur para describir a súa forza motriz:[12]
« Pour aller prendre et reporter les nombres… et pour les soumettre à l’opération demandée, il faut qu'il y ait dans la machine un organe spécial et variable : c'est l'ordonnateur. Cet ordonnateur est constitué simplement par des feuilles de carton ajourées, analogues à celle des métiers Jacquard… »
Manual de la máquina Babbage (en francés)
Perret propuxo unha palabra composta centrada enordonnateur: ‘o que pon orde‘[13] e ten a noción doorde eclesiástico naIgrexa católica (ordinant).[8] Suxeriu, máis precisamente,ordinatrice électronique, de maneira que o feminino, segundo el, puidese distinguir mellor o uso relixioso do uso contable da palabra.[14] Guiraud afirma que IBM France conservou a palabracomputer e inicialmente tratou de protexer este nome como marca, pero, como os usuarios adoptaron fácil e rapidamente a palabraordinateur, a empresa decidiu deixala no dominio público.[11]
En 1984, académicos franceses recoñeceron, no debateLles jeunes, a technique et nous, que o uso deste substantivo é incorrecto, porque a función do aparello é procesar datos, non dar ordes.[15] Mentres que outros —tamén o creador do termo,Jacques Perret— coñecedores da orixe relixiosa do termo, considérano o máis correcto das alternativas.[8] O uso da palabraordinateur exportouse aslinguas de España: oaragonés, oasturiano, ogalego, ocastelán, ocatalán e oéuscaro.
Os dispositivos foron utilizados para axudar a computación durante miles de anos, na súa maioría usando osdedos para contar as cousas. O dispositivo de conta máis antigo probablemente foi unha forma devara. As axudas posteriores para manter rexistros ao longo doCrecente Fértil incluíron obxectos (esferas de arxila, conos, etc.) que representaban os elementos de reconto, probablemente gando ou grans, selados en recipientes ocos de barro sen cocer.[a][16]
Osuanpan chinés (算盘). O número representado nesteábaco é 6.302.715.408.
Oábaco utilizouse inicialmente para tarefas aritméticas. Oábaco romano foi desenvolvido a partir de dispositivos usados enBabilonia xa no 2400 a.C. Desde entón, inventáronse moitas outras formas de táboas ou táboas de cálculo. Nunhacasa de contador medieval europea, colocábase un pano a cadros sobre unha mesa e os marcadores movíanse sobre ela de acordo con certas regras, como axuda para calcular cantidades de diñeiro.[17]
Ocompás de proporcións, un instrumento de cálculo utilizado para resolver problemas de proporción, trigonometría, multiplicación e división, e para diversas funcións, como cadrados e raíces cúbicas, foi desenvolvido a finais do século XVI e atopou aplicación na artillaría, topografía e navegación.
Oplanímetro era un instrumento manual para calcular a área dunha figura pechada trazándoa cunha ligazón mecánica.
Aregra de cálculo foi inventada ao redor de 1620–1630 polo clérigo inglésWilliam Oughtred, pouco despois da publicación do concepto delogaritmo. A regra de cálculo é uninstrumento decálculo que actúa como unha computadora analóxica de man para facermultiplicacións edivisións. A medida que o desenvolvemento da regra de cálculo progresou, engadíronse escalas que proporcionaban recíprocos, cadrados e raíces cadradas, cubos e raíces cúbicas, así comofuncións transcendentais comologaritmos eexponenciais, funcións circulares ehiperbólicas.trigonometría e outrasfuncións. As regras de cálculo con escalas especiais aínda se utilizan para realizar cálculos rutineiros de forma rápida, como a regra circularE6B utilizada para os cálculos de tempo e distancia en avións lixeiros.
Na década de 1770,Pierre Jaquet-Droz, unreloxeiro suízo, construíu unhaboneca mecánica (autómata) que podía escribir sostendo un bolígrafo. Cambiando o número e a orde das súas rodas internas poderían producirse diferentes letras e, polo tanto, diferentes mensaxes En efecto, podería ser "programada" mecanicamente para ler instrucións. Xunto con outras dúas máquinas complexas, a boneca está no Musée d'Art et d'Histoire deNeuchâtel,Suíza, e aínda funciona.[27]
En 1831-1835, o matemático e enxeñeiroGiovanni Plana ideou uncalendario perpetuo, que, mediante un sistema de poleas e cilindros e por encima, podía predicir ocalendario perpetuo para cada ano desde o 0 (é dicir, o 1 a.C.) ata o 4000, tendo en conta os anos bisestos e a variación da duración dos días. Amáquina de predición das mareas inventada polo científico escocéssirWilliam Thomson en 1872 foi de grande utilidade para a navegación en augas pouco profundas. Utilizaba un sistema de poleas e fíos para calcular automaticamente os niveis de marea previstos para un período determinado nun lugar determinado.
Oanalizador diferencial, un ordenador analóxico mecánico deseñado para resolverecuacións diferenciais medianteintegración, utilizou mecanismos de roda e disco para realizar a integración. En 1876, sir William Thomson xa discutira a posible construción deste tipo de calculadoras, pero viuse obstaculizado polo limitado par de saída dosintegradores de bola e disco.[28] Nun analizador diferencial, a saída dun integrador impulsaba a entrada do seguinte integrador, ou unha saída gráfica. Oamplificador de par foi o avance que permitiu o funcionamento destas máquinas. A partir da década de 1920,Vannevar Bush e outros desenvolveron analizadores diferenciais mecánicos.
Charles Babbage foi un enxeñeiro mecánico inglés epolímata, orixinou o concepto de ordenador programable. Considerado o "pai da computadora",[29] conceptualizou e inventou a primeiracomputadora mecánica a principios do século XIX. Despois de traballar no seu revolucionariomotor diferencial, deseñado para axudar nos cálculos de navegación, en 1833 deuse conta de que era posible un deseño moito máis xeral, unmotor analítico. A entrada de programas e datos debía proporcionarse á máquina a través detarxetas perforadas, un método que se usaba naquel momento para dirixirteares mecánicos como otear Jacquard. Para a saída, a máquina tería unha impresora, un trazador de curvas e unha campá. A máquina tamén sería capaz de perforar números en tarxetas para ser lidos máis tarde. O motor incorporaba unhaunidade aritmética lóxica,estruturas de control en forma debifurcación condicional ebucles, e unhamemoria integrada, o que o converteu no primeiro deseño dun computador de propósito xeral que podería describirse en termos modernos comoTuring completo.[30][31]
A máquina adiantouse un século ao seu tempo. Todas as pezas da súa máquina debían fabricarse a man, o que supoñía un gran problema para un aparello con miles de pezas. Finalmente, o proxecto disolveuse coa decisión dogoberno británico de deixar de financialo. O fracaso de Babbage na finalización da máquina analítica pode atribuírse principalmente ás dificultades políticas e financeiras, así como ao seu desexo de desenvolver un computador cada vez máis sofisticado e de avanzar máis rápido do que ninguén podía seguir. Con todo, o seu fillo,Henry Babbage, completou unha versión simplificada da unidade de cálculo da máquina analítica (omuíño) en 1888. En 1906 fixo unha demostración exitosa do seu uso no cálculo de táboas.
Deseño da terceira máquina de predición de mareas de irWilliam Thomson, 1879-1881
Durante a primeira metade do século XX, moitas necesidades científicas decomputación foron atendidas por computadores analóxicos cada vez máis sofisticados, que utilizaban un modelo mecánico ou eléctrico directo do problema como base para acomputación. Agora ben, estes non eran programables e, en xeral, carecían da versatilidade e precisión das computadoras dixitais modernas.[32] O primeiro computador analóxico moderno foi unhamáquina de predición de mareas, inventada por sirWilliam Thomson (que máis tarde se convertería en Lord Kelvin) en 1872. Oanalizador diferencial, un computador mecánico analóxico deseñado para resolver ecuacións diferenciais por integración utilizando mecanismos de roda e disco, foi conceptualizado en 1876 porJames Thomson, o irmán máis vello do máis famoso sir William Thomson.[28]
A arte da computación mecánica analóxica alcanzou o seu cénit coanalizador diferencial, construído por H. L. Hazen eVannevar Bush noMIT a partir de 1927. Esta baseouse nos integradores mecánicos deJames Thomson e os amplificadores de par inventados por H. W. Nieman. Unha ducia destes dispositivos foron construídos antes de que a súa obsolescencia se fixera evidente. Na década de 1950, o éxito dosordenadores electrónicos dixitais marcara o fin para a maioría das máquinas informáticas analóxicas, pero os computadores analóxicos seguiron en uso durante a década de 1950 nalgunhas aplicacións especializadas como a educación (regra de cálculo) e avións (sistema de control).
Réplica doZ3 deKonrad Zuse, o primeiro ordenador dixital (electromecánico) totalmente automático.
En 1938, aMariña dos Estados Unidos desenvolvera un ordenador analóxico electromecánico o suficientemente pequeno para usar a bordo dunsubmarino. Este foi oTorpedo Data Computer, que utilizou a trigonometría para resolver o problema de disparar un torpedo contra un obxectivo en movemento. Durante asegunda guerra mundial desenvolvéronse tamén noutros países dispositivos similares.
Os primeiros ordenadores dixitais eranelectromecánicos; interruptores eléctricos accionaban relés mecánicos para realizar o cálculo. Estes dispositivos tiñan unha baixa velocidade de funcionamento e finalmente foron substituídos por ordenadores totalmente eléctricos moito máis rápidos, que empregaban orixinalmentetubos de baleiro. OZ2, creado polo enxeñeiro alemánKonrad Zuse en 1939, foi un dos primeiros exemplos de computador de relé electromecánico.[33]
En 1941, Zuse deu continuidade á súa máquina anterior coZ3, o primeiro computador dixital electromecánico do mundo totalmente automático e programable.[34][35] O Z3 foi construído con 2000relés, implementando unhalonxitude de palabras de 22bit que funcionaba cunhafrecuencia de reloxo duns 5–10Hz.[36] O código do programa foi fornecido nunhapelícula perforada, mentres que os datos podían almacenarse en 64 palabras de memoria ou fornecerse dende o teclado. Era bastante semellante ás máquinas modernas nalgúns aspectos, sendo pioneiros en numerosos avances como os números decoma flotantes. En lugar do sistema decimal máis difícil de implementar (usado no deseño anterior deCharles Babbage), usar un sistemabinario significaba que as máquinas de Zuse eran máis fáciles de construír e potencialmente máis fiables, dado as tecnoloxías dispoñibles nese momento.[37] O Z3 non era en si mesmo unha computadora universal, pero podería ampliarse para serTuring completo.[38][39]
O seguinte computador de Zuse, oZ4, converteuse no primeiro computador comercial do mundo; tras un atraso inicial debido á segunda guerra mundial, completouse en 1950 e entregouse aoETH Zürich (Instituto Federal de Tecnoloxía Suízo de Zürich).[40] O computador foi fabricado pola propia empresa deZuse, Zuse KG, que foi fundada en 1941 como a primeira empresa co único propósito de desenvolver computadores.[40]
Tubos de baleiro e circuítos electrónicos dixitais
Os elementos de circuítos puramente electrónicos substituíron pronto os seus equivalentes mecánicos e electromecánicos, ao tempo que o cálculo dixital substituíu o analóxico. O enxeñeiroTommy Flowers, traballando naPost Office Research Station deLondres na década de 1930, comezou a explorar o posible uso da electrónica para acentral telefónica. O equipo experimental que construíu en 1934 entrou en funcionamento cinco anos máis tarde, convertendo unha parte da rede das centrais telefónicas nun sistema electrónico de procesamento de datos, utilizando miles detubos de baleiro.[32] Nos Estados Unidos,John Vincent Atanasoff eClifford E. Berry daUniversidade Estatal de Iowa desenvolveron e probaron, en 1942, aAtanasoff–Berry Computer (ABC),[41] o primeiro "computador dixital electrónico automático".[42] Este deseño tamén era totalmente electrónico e utilizaba uns 300 tubos de baleiro, con condensadores fixados nun tambor mecánico rotativo para a memoria.[43]
Durante a segunda guerra mundial, os descifradores de códigos británicos deBletchley Park lograron varios éxitos ao descifrar comunicacións militares alemás encriptadas. A máquina de cifrado alemá,Enigma, foi atacada por primeira vez coa axuda dasbombas electromecánicas que a miúdo eran dirixidas por mulleres.[44][45] Para romper a máis sofisticada máquina alemáLorenz SZ 40/42, usada para comunicacións de alto nivel do Exército,Max Newman e os seus colegas encargaron a Flowers a construción doColossus.[43] Pasou once meses desde principios de febreiro de 1943 deseñando e construíndo o primeiro Colossus.[46] Despois dunha proba de funcionamento en decembro de 1943, o Colossus foi enviado a Bletchley Park, onde foi entregado o 18 de xaneiro de 1944.[47] e descifrou a súa primeira mensaxe o 5 de febreiro.[43]
Colossus foi o primeiro ordenadorelectrónicodigitalprogramable do mundo.[32] Utilizaba un gran número de válvulas (tubos sen carga). Tiña entrada de cinta de papel e podía configurarse para realizar diversas operacións delóxica booleana cos seus datos, pero non eraTuring completo. Construíronse nove Colossi Mk II (o Mk I converteuse en Mk II, o que fixo un total de dez máquinas). O Colossus Mark I contiña 1.500 válvulas (tubos) termoiónicas, pero o Mark II, con 2.400 válvulas, era cinco veces máis rápido e sinxelo de manexar que o Mark I, o que aceleraba enormemente o proceso de descodificación.[48][49]
ENIAC foi o primeiro dispositivo electrónico completo de Turing, e realizou cálculos de traxectoria balística para oExército dos Estados Unidos.
OENIAC[50] (Electronic Numerical Integrator and Computer) foi o primeiro computador electrónico programable construído nos Estados Unidos. Aínda que o ENIAC era similar ao Colossus, era moito máis rápido, máis flexible e eraTuring completo. Do mesmo xeito que o Colossus, un "programa" no ENIAC estaba definido polos estados dos seus cables de conexión e interruptores, moi lonxe das máquinas electrónicas deprograma almacenado que viñeron despois. Unha vez que se escribía un programa, había que fixalo mecanicamente na máquina mediante o reaxuste manual de enchufes e interruptores. As programadoras do ENIAC foron seis mulleres, a miúdo coñecidas colectivamente como as "mozas ENIAC".[51][52]
Combinaba a alta velocidade da electrónica coa capacidade de programarse para moitos problemas complexos. Podía sumar ou restar 5.000 veces por segundo, mil veces máis rápido ca calquera outra máquina. Tamén tiña módulos para multiplicar, dividir e facer raíces cadradas. A memoria de alta velocidade estaba limitada a 20 palabras (uns 80 bytes). Construída baixo a dirección deJohn Mauchly eJ. Presper Eckert na Universidade de Pensilvania, o desenvolvemento e construción de ENIAC durou desde 1943 ata o seu pleno funcionamento a finais de 1945. A máquina era enorme, pesaba 30 toneladas, utilizaba 200 quilowatts de potencia eléctrica e contiña máis de 18.000 tubos sen carga, 1.500 relés e centos de miles de resistencias, condensadores e inductores.[53]
O principio do ordenador moderno foi proposto porAlan Turing no seu artigo fundamental de 1936,[54]On Computable Numbers. Turing propuxo un dispositivo sinxelo que denominou "máquina de computación universal" e que hoxe se coñece comomáquina universal de Turing. Demostrou que dita máquina é capaz de computar calquera cousa que sexa computable mediante a execución de instrucións (programa) almacenadas en cinta, o que permite que a máquina sexa programable. O concepto fundamental do deseño de Turing é oprograma almacenado, no que todas as instrucións para o cálculo almacénanse na memoria.Von Neumann recoñeceu que o concepto central do computador moderno debíase a este traballo.[55] As máquinas de Turing son ata hoxe un obxecto central de estudo enteoría da computación. Agás polas limitacións impostas polos seus almacéns de memoria finita, dise que os computadores modernos sonTuring-completos, é dicir, que teñen unha capacidade de execución dealgoritmos equivalente á dunha máquina de Turing universal.
As primeiras máquinas de computación tiñan programas fixos. Cambiar o seu funcionamento esixía recablear e reestruturar a máquina.[43] Coa proposta do computador de programa almacenado isto cambiou. Un computador de programa almacenado inclúe por deseño unconxunto de instrucións e pode almacenar en memoria un conxunto de instrucións (unprograma) que detalla ocálculo. A base teórica do computador de programa almacenado foi exposta porAlan Turing no seu artigo de 1936. En 1945, Turing incorporouse aoLaboratorio Nacional de Física e comezou a traballar no desenvolvemento dun computador dixital electrónico de programa almacenado. O seu informe de 1945 "Proposed Electronic Calculator" foi a primeira especificación dun dispositivo deste tipo. John von Neumann, daUniversidade de Pensilvania, tamén difundiu en 1945 o seuprimeiro borrador dun informe sobre o EDVAC.[32]
OManchester Baby foi o primeirocomputador de programa almacenado do mundo. Foi construído naUniversidade de Manchester en Inglaterra porFrederic C. Williams,Tom Kilburn eGeoff Tootill, e executou o seu primeiro programa o 21 de xuño de 1948.[56] Deseñouse comobanco de probas para otubo Williams, o primeiro dispositivo de almacenamento dixital deacceso aleatorio.[57] Aínda que o computador foi descrito como "pequeno e primitivo" nunha retrospectiva de 1998, foi a primeira máquina en funcionamento que contiña todos os elementos esenciais dun computador electrónico moderno.[58] En cantothe baby, como así a chamaban, demostrou a viabilidade do seu deseño, iniciouse na universidade un proxecto para convertelo nun computador de utilidade práctica, oManchester Mark 1.
Á súa vez, o Mark 1 converteuse rapidamente enprototipo doFerranti Mark 1, o primeiro computador de propósito xeral dispoñible comercialmente no mundo.[59] Construído porFerranti, foi entregado áUniversidade de Manchester en febreiro de 1951. Posteriormente entre 1953 e 1957 entregáronse polo menos sete destas máquinas, unha delas aos laboratoriosShell enÁmsterdam.[60] En outubro de 1947, os directivos da empresa británica decateringJ. Lyons & Company decidiron participar activamente na promoción do desenvolvemento comercial dos computadores. O computadorLEO I de Lyons, inspirado EDSAC deCambridge de 1949, empezou a funcionar en abril de 1951.[61] e realizou o primeirotraballo rutineiro de ordenador de oficina do mundo.
O concepto detransistor de efecto de campo foi proposto porJulius Edgar Lilienfeld en 1925.John Bardeen eWalter Brattain, mentres traballaban ás ordes deWilliam Shockley noBell Labs, construíron o primeirotransistor operativo, otransistor de contacto, en 1947, ao que seguiu otransistor de unión bipolar de Shockley en 1948.[64][65] A partir de 1955, os transistores substituíron ostubos de baleiro nos deseños informáticos, dando lugar á "segunda xeración" de computadores. En comparación cos tubos de baleiro, os transistores teñen moitas vantaxes: son máis pequenos e requiren menos enerxía que os tubos de baleiro, polo que emiten menos calor. Ostransistores de unión eran moito máis fiables que os tubos de baleiro e tiñan unha vida útil máis longa, indefinida. Os computadores transistorizados podían conter decenas de miles de circuítos lóxicos binarios nun espazo relativamente compacto. Con todo, os primeiros transistores de unión eran dispositivos relativamente voluminosos e difíciles de fabricar enserie, o que os limitaba a unha serie de aplicacións especializadas.[66]
NaUniversidade de Manchester, un equipo dirixido porTom Kilburn deseñou e construíu unha máquina que utilizaba os transistores recentemente desenvoltos no canto de válvulas.[67] O seu primeiroordenador transistorizado e o primeiro do mundo, foioperativo en 1953, e unha segunda versión completouse alí en abril de 1955. Con todo, a máquina utilizaba válvulas para xerar as súas formas de onda de reloxo de 125 kHz e nos circuítos para ler e escribir na súamemoria de tambor magnética, polo que non foi o primeiro computador completamente transistorizado. Esa distinción corresponde aoHarwell CADET de 1955,[68] construído pola división de electrónica doAtomic Energy Research Establishment enHarwell.[68][69]
MOSFET (transistor MOS), que mostra aporta (G), o corpo (B) e os terminais de fonte (S) e drenaxe (D). A porta está separada do corpo por unha capa illante (rosa).
Os circuítos integrados adoitan embalarse en caixas de plástico, metal ou cerámica para protexelos de posibles danos e facilitar a súa montaxe.
Fotografía dunhaPastilla dun microprocesadorMOS 6502 de principios dos 70 que integraba 3500 transistores nun só chip.
O seguinte gran avance en potencia informática produciuse coa aparición docircuíto integrado (CI).A idea do circuíto integrado foi concibida por primeira vez por un científico especializado en radares que traballaba para oRoyal Radar Establishment doMinisterio de Defensa do Reino Unido,Geoffrey W.A. Dummer. Dummer presentou a primeira descrición pública dun circuíto integrado no Simposio sobre o Progreso dos Compoñentes Electrónicos de Calidade celebrado enWashington, D.C., o 7 de maio de 1952.[81]
Os primeiros circuítos integrados operativos foron inventados porJack Kilby naTexas Instruments e porRobert Noyce naFairchild Semiconductor.[82] Kilby rexistrou as súas ideas iniciais sobre o circuíto integrado en xullo de 1958, demostrando con éxito o primeiro exemplo integrado en funcionamento o 12 de setembro de 1958.[83] Na súa solicitude de patente do 6 de febreiro de 1959, Kilby describiu o seu novo dispositivo como "un corpo de material semiconductor ... no que todos os compoñentes do circuíto electrónico están completamente integrados".[84][85] Con todo, o invento de Kilby era uncircuíto integrado híbrido (CI híbrido), en lugar duncircuíto integrado monolítico (CI).[86] O circuíto integrado de Kilby tiña conexións de cable externas, o que dificultaba a súa fabricación en serie.[87]
Noyce tamén propuxo a súa propia idea de circuíto integrado medio ano máis tarde que Kilby.[88] O invento de Noyce foi o primeiro chip de circuíto integrado monolítico.[89][87] O seu chip resolveu moitos problemas prácticos que o de Kilby non había resolvido. Fabricado en Fairchild Semiconductor, estaba feito desilicio, mentres que o chip de Kilby estaba feito dexermanio. O CI monolítico de Noycefabricouse utilizando oproceso planar, desenvolto polo seu colegaJean Hoerni a principios de 1959. Á súa vez, o proceso planar baseábase nos traballos de Mohamed M. Atalla sobre a pasivación de superficies semiconductoras mediante dióxido de silicio a finais dos anos cincuenta..[90][91][92]
O desenvolvemento do circuíto integrado MOS conduciu á invención domicroprocesador,[93][94] e anunciou unha explosión no uso comercial e persoal dos ordenadores. Aínda que a cuestión de que dispositivo foi exactamente o primeiro microprocesador é controvertida, en parte debido á falta de acordo sobre a definición exacta do termo "microprocesador", é indiscutible que o primeiro microprocesador dun só chip foi oIntel 4004.,[95] deseñado e realizado porFederico Faggin coa súa tecnoloxía CI MOS de porta de silicio,[93] xunto conTed Hoff,Masatoshi Shima eStanley Mazor enIntel.[b][97] A principios da década de 1970, a tecnoloxía de circuítos integrados MOS permitiu aintegración de máis de 10.000 transistores nun só chip.[74]
Ossistemas nun chip (SoC) son ordenadores completos nunmicrochip (ou chip) do tamaño dunha moeda.[98] Poden ter ou non integradasmemoria RAM ememoria flash. Se non están integrados, a RAM adoita colocarse directamente encima (o que se coñece comopackage on package -paquete sobre paquet- ) ou debaixo (no lado oposto daplaca de circuítos) do SoC, e a memoria flash adoita colocarse xusto á beira do SoC, todo iso para mellorar a velocidade de transferencia de datos, xa que os sinais de datos non teñen que percorrer grandes distancias. Desde ENIAC en 1945, os computadores avanzaron enormemente, e os SoC modernos (como o Snapdragon 865) teñen o tamaño dunha moeda, pero son centos de miles de veces máis potentes que ENIAC, integran miles de millóns de transistores e consomen só uns poucos watts de enerxía.
Os primeiroscomputadores móbiles eran pesados e para funcionar necesitaban estar enchufados a corrente eléctrica. OIBM 5100 foi un dos primeiros exemplos. Os portátiles posteriores, como oOsborne 1 e oCompaq Portable eran considerablemente máis lixeiros, pero seguían necesitando estar enchufados. Os primeiros portátiles, como oGrid Compass, eliminaron este requisito ao incorporar baterías, e coa continua miniaturización dos recursos informáticos e os avances na duración das baterías portátiles, os computadores portátiles creceron en popularidade nadécada de 2000.[99] Estes mesmos avances permitiron aos fabricantes integrar recursos informáticos nos teléfonos móbiles a principios da década de 2000.
Osteléfonos intelixentes (smartphone) etabletas funcionan con diversos sistemas operativos e recentemente convertéronse no dispositivo informático dominante no mercado.[100] Funcionan cunsistema nun chip (System on a Chip) (SoC), que son ordenadores completos nun microchip do tamaño dunha moeda.[98]
Vídeo de demostración dos compoñentes estándar dun computador «slimline»
O termohardware engloba todas aquelas partes dun computador que son obxectos físicos tanxibles.Circuítos, chips informáticos, cartóns gráficos, cartóns de son, memoria (RAM), placa base, pantallas, fontes de alimentación, cables, teclados, impresoras e dispositivos de entrada «ratos» son todos eles hardware.
Un ordenador de uso xeral ten catro compoñentes principais: aunidade aritmético-lóxica (ALU), aunidade de control , amemoria e osdispositivos de entrada e saída (denominados colectivamente E/S). Estas partes están interconectadas porbuses, a miúdo formados por grupos decables. Dentro de cada unha destas partes hai entre miles e billóns de pequenoscircuítos eléctricos que se poden apagar ou acender mediante uninterruptor electrónico. Cada circuíto representa unbit (díxito binario) de información de xeito que cando o circuíto está acendido representa un "1", e cando está apagado representa un "0" (en representación lóxica positiva). Os circuítos están dispostos enportas lóxicas de modo que un ou varios dos circuítos poden controlar o estado dun ou varios dos demais circuítos.
Cando se envían datos sen procesar ao computador coa axuda de dispositivos de entrada, os datos procésanse e envíanse aos dispositivos de saída. Os dispositivos de entrada poden ser manuais ou automáticos. O acto de procesamento está regulado principalmente pola CPU. Algúns exemplos de dispositivos de entrada son:
Diagrama que mostra como unha determinada instrución dearquitectura MIPS sería descodificada polo sistema de control
Aunidade de control (a miúdo denominada sistema de control ou controlador central) xestiona os distintos compoñentes do computador; le e interpreta (descodifica) as instrucións do programa, transformándoas en sinais de control que activan outras partes do computador.[d] Os sistemas de control dos computadores avanzados poden cambiar a orde de execución dalgunhas instrucións para mellorar o rendemento.
Unha compoñente clave común a todas as CPU é ocontador de programa, unha cela de memoria especial (unrexistro) que leva a conta da localización na memoria desde a que se debe ler a seguinte instrución.[e]
A función do sistema de control é a seguinte: esta é unha descrición simplificada e algúns destes pasos poden realizarse simultaneamente ou nunha orde diferente dependendo do tipo de CPU:
Lea o código da seguinte instrución da cela indicada polo contador de programa.
Descodificar o código numérico da instrución nun conxunto de comandos ou sinais para cada un dos outros sistemas.
Incrementa o contador do programa para que sinale á seguinte instrución.
Ler os datos que a instrución require das celas da memoria (ou quizais dun dispositivo de entrada). A localización destes datos requiridos normalmente almacénase dentro do código da instrución.
Se a instrución require unha UAL ou hardware especializado para completarse, indíquelle ao hardware que realice a operación solicitada.
Escribe o resultado da UAL de volta a unha localización de memoria, a un rexistro ou quizais a un dispositivo de saída.
Volver ao paso (1).
Dado que o contador de programa é (conceptualmente) só outro conxunto de celas de memoria, pode modificarse mediante cálculos realizados na UAL. Se se engade 100 ao contador de programa, a seguinte instrución lerase desde unha localización 100 posicións máis adiante no programa. As instrucións que modifican o contador de programa coñécense a miúdo como "saltos" e permiten os bucles (instrucións que se repiten polo computador) e, a miúdo, a execución de instrucións condicionais (ambos os exemplos defluxo de control).
A secuencia de operacións que realiza a unidade de control para procesar unha instrución é en si mesma como un pequeno programa informático e, de feito, nalgúns deseños de CPU máis complexos, hai outro computador aínda máis pequeno chamadomicrosecuenciador, que executa un programa demicrocódigo que fai que se produzan todos estes eventos.
A continuación preséntanse resumidamente os principais fitos na historia dos ordenadores, desde as primeiras ferramentas manuais para facer cálculos ata as modernas computadoras de peto.
2700 a.C.: utilízase en civilizacións antigas coma a chinesa ou a sumeria a primeira ferramenta para realizar sumas e restas, oábaco.
830 a.C.: o matemático e enxeñeiro persa MusaAl-Khwarizmi inventou oalgoritmo, é dicir, a resolución metódica de problemas de álxebra ecálculo numérico mediante unha lista ben definida, ordenada e finita de operacións.
1614: o escocésJohn Napier inventa ologaritmo neperiano, que conseguiu simplificar o cálculo de multiplicacións e divisións reducíndoo a un cálculo con sumas e restas.
1620: o inglésEdmund Gunter inventa aregra de cálculo, instrumento manual utilizado desde entón para facer operacións aritméticas, ata a aparición da calculadora electrónica.
1642: o científico e filósofo francésBlaise Pascal inventa unha máquina de sumar (apascalina), que utilizaba rodas dentadas, e da que aínda se conservan algúns exemplares orixinais.
1671: o filósofo e matemático alemánGottfried Wilhelm Leibniz inventa unha máquina capaz de multiplicar e dividir.
1801: o francésJoseph Jacquard inventa, para a súa máquina de tecer brocados, unhatarxeta perforada que controla o patrón de funcionamento da máquina, unha idea que sería empregada máis adiante polos primeiros ordenadores.
1833: o matemático e inventor británicoCharles Babbage deseña e tenta construír a primeira computadora, de funcionamento mecánico, á que chamou a "máquina analítica". Porén, a tecnoloxía da súa época non estaba o suficientemente avanzada para facer realidade a súa idea.
1890: o norteamericanoHermann Hollerith inventa unhamáquina tabuladora aproveintando algunhas das ideas de Babbage, que se utilizou para elaborar o censo dos Estados Unidos Hollerith fundou posteriormente a compañía que despois se convertería enIBM.
1893: o científico suízoOtto Steiger desenvolve a primeira calculadora automática que se fabricou e empregou a escala industrial, coñecida coma "A Millonaria".
1936: o matemático inglésAlan Turing formaliza os conceptos de algoritmo e damáquina de Turing, que serían claves no desenvolvemento da computación moderna.
1938: o enxeñeiro alemánKonrad Zuse completa aZ1, a primeira computadora que se pode considerar como tal. De funcionamento electromecánico e utilizando relés, era programable (mediante cinta perforada) e usaba sistema binario e lóxica booleana. Seguiríanlle os modelos mellorados Z2, Z3 e Z4.
1944: nos Estados Unidos a empresa IBM constrúe a computadora electromecánicaHarvard Mark I, deseñada por un equipo encabezado porHoward H. Aiken. Foi a primeira computadora creada nos Estados Unidos.
1944: en Inglaterra constrúense os ordenadoresColossus (Colossus Mark I eColossus Mark 2), co obxectivo de descifrar as comunicacións dos alemáns durante asegunda guerra mundial.
1946: na Universidade de Pensilvania constrúese aENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator), que funcionaba a válvulas e foi a primeira computadora electrónica de propósito xeral.
1951: comeza a operar aEDVAC, concibida porJohn von Neumann, que, a diferenza da ENIAC, non era decimal, senón binaria, e tivo o primeiro programa deseñado para ser almacenado.
1953: IBM fabrica a súa primeira computadora a escala industrial, aIBM 650. Amplíase o uso dalinguaxe ensamblador para aprogramación das computadoras. Os ordenadores con transistores substitúen aos de válvulas, marcando o comezo da segunda xeración de computadoras.
1964: a aparición doIBM 360 marca o comezo da terceira xeración de computadoras, na que asplacas de circuíto impreso con múltiples compoñentes elementais pasan a ser substituídas por placas decircuítos integrados.
1981: lánzase ao mercado oIBM PC, que se convertería nun éxito comercial, marcaría unha revolución no campo da computación persoal e definiría novos estándares.
1982: Microsoft presenta o seu sistema operativoMS-DOS, por encargo de IBM.
1983:ARPANET sepárase da rede militar que a orixinou, pasando a un uso civil e converténdose así na orixe deInternet.
Nos últimos vinte anos aproximadamente moitos aparatos domésticos, sobre todo asconsolas para videoxogos, ateléfonos móbiles, osvídeos, os asistentes persoais dixitais (PDA) e unha chea de aparatos caseiros, industriais, para coches e electrónicos, teñen circuítos homologables ámáquina de Turing[Cómpre referencia] (coa limitación de que a programación destes aparellos está instalado nun chip de memoriaROM que hai que substituír cada vez que queremos cambiar a programación).
Esta especie de computadoras que se encontran dentro doutras computadoras de uso xeral son coñecidos comomicrocontroladores oucomputadores integrados. Polo tanto, moitas persoas restrinxiron a definición decomputadora a aquelas máquinas cuxo propósito principal sexa o procesamento de información e que poidan adaptarse a unha gran variedade de tarefas, sen ningunha modificación física, excluíndo aqueles dispositivos que forman parte dun sistema máis grande como osteléfonos,microondas ouavións.
Un ordenador executaprogramas desoftware ou conxuntos de instrucións (operacións) expresadas en termos lóxicos e numéricos para procesar datos, permitindo así realizar distintas funcións, como por exemplo escribir textos cunprocesador de texto ou escoitarmúsica cunreprodutor de son.
Un ordenador emprega normalmente unprograma informático especial, chamadosistema operativo (SO), deseñado, construído e probado para xestionar os recursos do ordenador: a memoria, os dispositivos de E/S, os dispositivos de almacenamento (discos duros, as unidades deDVD eCD) etc.
A función básica dun ordenador é oprocesamento de información: un ordenador procesa unhainformación que recibe, nunformato predefinido, do exterior, procésaa de acordo a unprograma e devolve unha serie dedatos de saída, noutro formato específico.
As funcións suplementarias máis importantes son:
Almacenamento de información, que realiza antes, durante e despois do seu procesamento.
Aínda que as tecnoloxías empregadas nas computadoras dixitais cambiaron moito desde que apareceron os primeiros computadores nos anos 40, a maioría aínda utilizan aarquitectura von Neumann, proposta polo matemáticoJohn von Neumann.
A arquitecturavon Neumann describe un ordenador con 4 seccións principais: aunidade lóxica e aritmética (ALU), aunidade de control, amemoria, e os dispositivos de entrada e saída (E/S). Estas partes están interconectadas por un conxunto de cables denominadosbuses.
Neste sistema, amemoria é unha secuencia de celas de almacenamento numeradas, onde cada unha é unbit ou unidade de información. A instrución é a información necesaria para realizar o que se desexa coa computadora e as celas conteñen os datos que se necesitan para levar a cabo as instrucións.
Aunidade lóxica e aritmética, ou ALU, é o dispositivo deseñado e construído para levar a cabo as operacións elementais como as operacións aritméticas (suma,resta),operacións lóxicas (E, Ou, Non), e operacións de comparación. Nesta unidade é onde se fai todo o traballo computacional.
Aunidade de control segue a dirección das posicións en memoria que conteñen a instrución que a computadora vai realizar nese momento; recupera a información poñéndoa naALU para a operación que debe desenvolver. Transfire logo o resultado ás posicións apropiadas na memoria. Unha vez que ocorre o anterior, a unidade de control vai á seguinte instrución e repite o procedemento.
Os dispositivos E/S serven á computadora para obter información do mundo exterior e devolver os resultados de procesar a devandita información. Hai unha gama moi extensa de dispositivos de E/S como por exemplo osteclados,monitores e unidades dedisco flexible.
↑De acordo conSchmandt-Besserat 1981, estes recipientes de barro contiñan fichas, cuxo total era o reconto de obxectos que se estaban a transferir. Así, os contedores servían como unha especie decoñecemento de embarque, carta de embarque ou libro de contas. Para evitar romper os envases, en primeiro lugar colocáronse impresións de arxila das fichas no exterior dos envases, para o reconto; as formas das impresións abstraíanse en marcas estilizadas; finalmente, as marcas abstractas utilizáronse sistematicamente como numerais; estes numerais foron finalmente formalizados como números. Finalmente, as marcas no exterior dos recipientes foron o único que se necesitaba para transmitir o reconto, e os recipientes de barro evolucionaron ata converterse en tabletas de barro con marcas para o reconto.Schmandt-Besserat 1999 estima que tardaron 4000 anos.
↑The Intel 4004 (1971) die was 12 mm2, composed of 2300 transistors; by comparison, the Pentium Pro was 306 mm2, composed of 5.5 million transistors.[96]
↑A maioría das arquitecturas deconxunto de instrucións de 64 bits son extensións de deseños anteriores. Todas as arquitecturas enumeradas nesta táboa, excepto Alpha, existían en formas de 32 bits antes de que se introducisen as súas encarnacións de 64 bits.
↑O papel da unidade de control na interpretación de instrucións variou algo no pasado. Aínda que a unidade de control é a única responsable da interpretación das instrucións na maioría dos computadores modernos, non sempre é así. Algúns computadores teñen instrucións que son parcialmente interpretadas pola unidade de control e que son interpretadas por outro dispositivo. Por exemplo,EDVAC, un dos primeiros computadores de programa almacenado, utilizaba unha unidade de control central que interpretaba só catro instrucións. Todas as instrucións relacionadas coa aritmética pasábanse á súa unidade aritmética e se descodificaban alí.
↑As instrucións adoitan ocupar máis dunha dirección de memoria, polo que o contador de programa adoita aumentar no número de localizacións de memoria necesarias para almacenar unha instrución.
↑3,03,1"computer".Oxford English Dictionary(eninglés) (Segunda ed.). Oxford: Oxford University Press. 1989. Arquivado dendeo orixinal o 18 de outubro de 2022. Consultado o 18 de outubro do 2022.
↑Smith, Erika E (2013). "Recognizing a collective inheritance through the history of women in computing".CLCWeb: Comparative Literature and Culture(eninglés) (Lafayette: Purdue University Press)15 (1): 1–9.ISSN1481-4374.OCLC5135244784.doi:10.7771/1481-4374.1972.
↑Fagen, MD; Joel, Amos E; Schindler, GE (1975).A history of engineering and science in the Bell System. Communications sciences (1925-1980)(eninglés). Nova York: Bell Telephone Laboratories. p. 367.ISBN978-0-932-76406-5.OCLC1070356364.When they began using computers, their classification changed from computress to the more esteemed title of programmer. Computing expertise diffused throughout the company wherever it was needed. This arrangement, which differed markedly from what evolved in most commercial establishments, and even in some other research labs, sprang directly from the historically collaborative environment of Bell Labs.
↑Harper, Douglas."computer".Online Etymology Dictionary. Consultado o 18 de outubro do 2022.
↑Robson, Eleanor (2008).Mathematics in Ancient Iraq. p. 5.ISBN978-0-691-09182-2.: Os cálculos estaban en uso en Iraq para sistemas de contabilidade primitivos xa entre 3200 e 3000 a. C., con sistemas de representación de reconto específicos de mercadorías. A contabilidade equilibrada estaba en uso entre 3000 e 2350 a. C., e unsistema numérico sexaximal estaba en uso entre 2350 e 2000 a.C.
↑Flegg, Graham. (1989).Numbers through the ages(eninglés) (1st ed.). Houndmills, Basingstoke, Hampshire: Macmillan Education.ISBN0-333-49130-0.OCLC24660570.
↑G. Wiet, V. Elisseeff, P. Wolff, J. Naudu (1975).History of Mankind, Vol 3: The Great medieval Civilisations, p. 649. George Allen & Unwin Ltd,UNESCO.
↑Fuat Sezgin "Catalogue of the Exhibition of the Institute for the History of Arabic-Islamic Science (at the Johann Wolfgang Goethe University", Frankfurt, Germany) Frankfurt Book Fair 2004, pp. 35 & 38.
↑Bedini, Silvio A.; Maddison, Francis R. (1966). "Mechanical Universe: The Astrarium of Giovanni de' Dondi".Transactions of the American Philosophical Society56 (5). pp. 1–69.JSTOR1006002.doi:10.2307/1006002.
↑Zuse, Konrad (2010) [1984].The Computer – My LifeTranslated by McKenna, Patricia and Ross, J. Andrew from: Der Computer, mein Lebenswerk (1984)(eninglés). Berlin/Heidelberg: Springer-Verlag.ISBN978-3-642-08151-4.
↑Randell, Brian; Fensom, Harry; Milne, Frank A. (15 de marzo de 1995)."Obituary: Allen Coombs".The Independent. Arquivado dendeo orixinal o 3 de febreiro de 2012. Consultado o 18 de febreiro do 2023.
↑Fensom, Jim (8 de novembro de 2010)."Harry Fensom obituary".The Guardian. Arquivado dendeo orixinal o 17 de setembro de 2013. Consultado o 18 de febreiro do 2023.
↑John Presper Eckert Jr. e John W. Mauchly, integrador numérico electrónico e ordenador, Oficina de Patentes dos Estados Unidos, patente estadounidense 3.120.606, presentada o 26 de xuño de 1947, emitida o 4 de febreiro de 1964 e invalidada o 19 de outubro de 1973 tras a sentenza xudicial sobreHoneywell v. Sperry Rand.
↑Turing, A. M. (1937). "On Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem".Proceedings of the London Mathematical Society. 242 (1). pp. 230–265.doi:10.1112/plms/s2-42.1.230.
↑Copeland, Jack (2004).The Essential Turing cita=von Neumann ... recalcoume firmemente, e a outros estou seguro, que a concepción fundamental débese a Turing, na medida en que non foi anticipada por Babbage, Lovelace e outros. Letter byStanley Frankel toBrian Randell, 1972.
↑Napper, R. B. E."Introduction to the Mark 1". The University of Manchester. Arquivado dendeo orixinal o 26 October 2008. Consultado o 4 de setembro do 2023.
↑Malmstadt, Howard V.; Enke, Christie G.; Crouch, Stanley R. (1994). [[[:Modelo:GBurl]]Making the Right Connections: Microcomputers and Electronic Instrumentation]|url= incorrecto (Axuda).American Chemical Society. p. 389.ISBN978-0841228610. Consultado o 29de outubro do 2023.The relative simplicity and low power requirements of MOSFETs have fostered today's microcomputer revolution.
↑Kilby, Jack (2000)."Nobel lecture"(PDF). Stockholm: Nobel Foundation. Arquivado dendeo orixinal(PDF) o 29 de maio 2008. Consultado o 28 de novembro do 2023.
↑Jack S. Kilby, Miniaturized Electronic Circuits, United States Patent Office, US Patent 3,138,743, presentado o 6 de febreiro de 1959, publicado o 23 de xuño de 1964.
Fuegi, J.; Francis, J. (2003). "Lovelace & Babbage and the creation of the 1843 'notes'".IEEE Annals of the History of Computing25 (4). p. 16.doi:10.1109/MAHC.2003.1253887.
Phillips, Tony (2000)."The Antikythera Mechanism I". American Mathematical Society. Arquivado dendeo orixinal o 27 April 2006. Consultado o 30 de xullo do 2023.
Shannon, Claude Elwood (1940).A symbolic analysis of relay and switching circuits (Thesis). Massachusetts Institute of Technology.hdl:1721.1/11173.
Smith, Erika E. (2013). "Recognizing a Collective Inheritance through the History of Women in Computing".CLCWeb: Comparative Literature and Culture15 (1). pp. 1–9.doi:10.7771/1481-4374.1972.
Verma, G.; Mielke, N. (1988).Reliability performance of ETOX based flash memories. IEEE International Reliability Physics Symposium.
