Computadora

Computadora

Un ordenador es un dispositivo de prop??sito general que puede ser programado para llevar a cabo un conjunto finito de operaciones aritm??ticas o l??gicas. Desde una secuencia de operaciones se puede cambiar f??cilmente, el ordenador puede resolver m??s de un tipo de problema.

Convencionalmente, un ordenador consta de al menos un elemento de procesamiento, t??picamente una unidad de procesamiento central (CPU) y alguna forma de la memoria. El elemento de procesamiento realiza operaciones aritm??ticas y l??gicas, y una unidad de secuenciaci??n y el control que puede cambiar el orden de las operaciones sobre la base de la informaci??n almacenada. Los dispositivos perif??ricos permiten que la informaci??n que se recupera de una fuente externa, y el resultado de operaciones guardan y se recuperan.

El primero electr??nica las computadoras digitales se desarrollaron entre 1940 y 1945 en el Reino Unido y Estados Unidos. Originalmente eran del tama??o de una habitaci??n grande, que consume tanta energ??a como varios cientos de computadoras personales modernas (PC). En esta era mec??nico computadoras anal??gicas fueron usadas para aplicaciones militares.

Los ordenadores modernos basados en circuitos integrados son millones a miles de millones de veces m??s capaces que las primeras m??quinas, y ocupan una fracci??n del espacio. Ordenadores simples son lo suficientemente peque??o como para caber en dispositivos m??viles, y computadoras m??viles pueden ser alimentados por peque??a bater??as. Computadoras personales en sus diversas formas son iconos de la Era de la Informaci??n y son lo que la mayor??a de la gente considera como "ordenadores". Sin embargo, el ordenadores integrados se encuentran en muchos dispositivos de Reproductores de MP3 a aviones de combate y desde juguetes hasta robots industriales son los m??s numerosos.

Historia de la inform??tica

La Telar de Jacquard, en exhibici??n en el Museo de Ciencia e Industria de Manchester, Inglaterra, fue uno de los primeros dispositivos programables.

El primer uso de la palabra "equipo" fue grabado en 1613 en un libro llamado "Los rebusca yong mans" por Ingl??s escritor Richard Braithwait me Haue le?? el equipo m??s verdadero de Times, y la mejor aritm??tico que euer respiraba, y ??l reduceth tus Dayes en un n??mero corto. Se refiri?? a una persona que lleva a cabo c??lculos o c??lculos, y la palabra continu?? con el mismo significado, hasta mediados del siglo 20. A partir de finales del siglo 19 la palabra comenz?? a adquirir su significado m??s familiar, una m??quina que realiza c??lculos.

Limited-funci??n primeros ordenadores

La historia de la computadora moderna comienza con dos tecnolog??as diferentes, el c??lculo autom??tico y capacidad de programaci??n. Sin embargo no existe ning??n aparato puede ser identificado como el primer equipo, en parte a causa de la aplicaci??n incoherente de ese t??rmino. Unos dispositivos est??n Cabe mencionar, sin embargo, al igual que algunas ayudas mec??nicas a la inform??tica, que eran muy exitosa y sobrevivieron durante siglos hasta la llegada de la calculadora electr??nica , como la sumeria ??baco , dise??ado alrededor de 2500 AC de que un descendiente gan?? una competencia de velocidad contra un escritorio moderno m??quina calculadora en Jap??n en 1946, el reglas de c??lculo, inventado en la d??cada de 1620, que se llevaron a cinco Misiones espaciales Apolo, incluyendo a la Luna y posiblemente el astrolabio y la Mecanismo de Antikythera, un antiguo ordenador astron??mico construido por los griegos alrededor del 80 aC. El matem??tico griego Her??n de Alejandr??a (c. 10-70 dC) construy?? un teatro mec??nico que lleva a cabo una obra de teatro que dura 10 minutos y fue operado por un complejo sistema de cuerdas y tambores que podr??an ser considerados como un medio para decidir que realizan las partes del mecanismo que acciones y cu??ndo. Esta es la esencia de la programabilidad.

Hacia el final del siglo 10, el monje franc??s Gerbert d'Aurillac trajo de Espa??a los dibujos de una m??quina inventada por el Moros que contestaron S?? o No a las preguntas que se le pidi??. De nuevo en el siglo 13, los monjes Alberto Magno y Roger Bacon construy?? hablar androides sin cualquier desarrollo ulterior (Albertus Magnus se quejaron de que hab??a perdido cuarenta a??os de su vida en que Tom??s de Aquino , aterrorizada por su m??quina, destruido).

En 1642, el Renacimiento vio la invenci??n de la calculadora mec??nica, un dispositivo que podr??a realizar todas las cuatro operaciones aritm??ticas sin depender de la inteligencia humana. La calculadora mec??nica fue la ra??z del desarrollo de las computadoras de dos maneras distintas. Inicialmente, fue en tratar de desarrollar calculadoras m??s potentes y m??s flexibles que la computadora fue teorizado por primera vez por Charles Babbage y luego desarroll??. En segundo lugar, el desarrollo de un bajo costo calculadora electr??nica , sucesora de la calculadora mec??nica, result?? en el desarrollo de Intel de la primera disponible en el mercado microprocesador circuito integrado.

Primeros ordenadores de prop??sito general

En 1801, Joseph Marie Jacquard hizo una mejora a la telar textil mediante la introducci??n de una serie de tarjetas perforadas de papel como una plantilla que permiti?? su telar para tejer patrones intrincados autom??ticamente. El telar de Jacquard resultante fue un paso importante en el desarrollo de las computadoras porque el uso de tarjetas perforadas para definir patrones de tejido puede ser visto como una soluci??n pronta, aunque limitada, forma de programaci??n.

La imagen m??s famosa en la historia temprana de la Computaci??n

Este retrato de Jacquard fue tejida en seda en un telar de Jacquard y requiri?? 24.000 tarjetas perforadas para crear (1839). S??lo se produce por encargo. Charles Babbage pose??a uno de estos retratos; que le inspir?? en el uso de tarjetas perforadas en su motor anal??tico

La Zuse Z3 de 1941, examin?? por primera vez trabajando programable, m??quina de computaci??n totalmente autom??tico del mundo.

Fue la fusi??n de c??lculo autom??tico con capacidad de programaci??n que produjo los primeros ordenadores reconocibles. En 1837, Charles Babbage fue el primero en conceptualizar y dise??ar un totalmente programable computadora mec??nica, su motor anal??tico. Finanzas limitadas y la incapacidad de Babbage para resistir juguetear con el dise??o significa que el dispositivo nunca fue terminado, sin embargo, su hijo, Henry Babbage, complet?? una versi??n simplificada de la unidad de c??lculo de la m??quina anal??tica (la planta) en 1888. ??l hizo una demostraci??n con ??xito de su utilizar en mesas de computaci??n en 1906. Esta m??quina fue dada a los Museo de la ciencia en South Kensington en 1910.

A finales de la d??cada de 1880, Herman Hollerith invent?? la grabaci??n de datos en un soporte legible por m??quina. Usos anteriores de soportes legibles por m??quina hab??a sido para el control, no datos. "Despu??s de algunos ensayos iniciales con cinta de papel, se instal?? en tarjetas perforadas ... "Para procesar estas tarjetas perforadas que invent?? el tabulador, y el m??quinas perforadora. Estos tres inventos fueron la base de la moderna industria de procesamiento de la informaci??n. A gran escala de procesamiento automatizado de datos de tarjetas perforadas se realiz?? para la 1890 Estados Unidos Censo por la compa????a de Hollerith, que m??s tarde se convirti?? en el n??cleo de IBM . A finales del siglo 19 una serie de ideas y tecnolog??as, que m??s tarde resultar ??til en la realizaci??n de las computadoras pr??cticos, hab??an comenzado a aparecer: ??lgebra de Boole, la tubo de vac??o (v??lvula termoi??nica), tarjetas y cintas perforadas, y el teletipo.

Durante la primera mitad del siglo 20, muchos cient??ficos necesidades de computaci??n fueron recibidos por cada vez m??s sofisticados equipos anal??gicos, que utilizan un modelo mec??nico o el??ctrico directo del problema de base para c??lculo. Sin embargo, estos no eran programable y generalmente carecen de la versatilidad y la precisi??n de los ordenadores digitales modernos.

Alan Turing es ampliamente considerado como el padre de la moderna ciencia de la computaci??n . En 1936 Turing proporcion?? una formalizaci??n influyente del concepto de algoritmo y c??mputo con el M??quina de Turing, que proporciona un modelo para la computadora digital electr??nica. Por su papel en la creaci??n de la computadora moderna, La revista Time en el nombramiento de Turing uno de los 100 personas m??s influyentes del siglo 20, establece: "El hecho es que todo el que golpea a un teclado, la apertura de una hoja de c??lculo o un programa de procesamiento de texto, est?? trabajando en una encarnaci??n de una m??quina de Turing".

La ENIAC, que entr?? en funcionamiento en 1946, es considerada como la primera computadora electr??nica de prop??sito general.

EDSAC fue uno de los primeros ordenadores para implementar el programa almacenado ( von Neumann) arquitectura.

La Atanasoff Berry Computer (ABC) fue la primera computadora digital electr??nica del mundo, aunque no programable . Atanasoff es considerado como uno de los padres de la computadora. Concebido en 1937 por el profesor de f??sica Iowa State College John Atanasoff, y construido con la ayuda de los estudiantes de posgrado Clifford Berry, la m??quina no era programable, est?? dise??ado s??lo para resolver sistemas de ecuaciones lineales. El equipo emple?? computaci??n paralela. La 1973 Tribunal del Jurado en una disputa de patentes encontr?? que la patente para el 1946 ENIAC equipo derivado de la Atanasoff-Berry Computer.

La primera computadora controlada por programa fue inventado por Konrad Zuse, que construy?? el Z3, una m??quina de computaci??n electromec??nica, en 1941. El primer ordenador electr??nico programable fue la Coloso, construido en 1943 por Flores Tommy.

George Stibitz es reconocido internacionalmente como un padre de la computadora digital moderna. Mientras trabajaba en los Laboratorios Bell en noviembre de 1937, Stibitz invent?? y construy?? una calculadora basada en rel??s que llam?? el "Modelo K" (de "mesa de la cocina", en el que hab??a montado ??l), que fue el primero en usar binarios circuitos para realizar una operaci??n aritm??tica. Los modelos posteriores a??aden una mayor sofisticaci??n incluyendo aritm??tica compleja y capacidad de programaci??n.

Una sucesi??n de manera constante m??s potente y flexible dispositivos inform??ticos se construyeron en los a??os 1930 y 1940, a??adiendo poco a poco las caracter??sticas clave que se ven en las computadoras modernas. El uso de la electr??nica digital (en gran parte inventada por Claude Shannon en 1937) y capacidad de programaci??n m??s flexible eran pasos de vital importancia, pero la definici??n de un punto a lo largo de este camino como "la primera computadora electr??nica digital" es dif??cil ^{Shannon 1940} los logros importantes figura.:

• Konrad Zuse de electromec??nicos "m??quinas Z". La Z3 (1941) fue la primera m??quina que trabaja con binaria aritm??tica, incluyendo flotante aritm??tica de punto y una medida de la capacidad de programaci??n. En 1998, el Z3 fue demostrado ser Turing completo, por lo tanto, ser el primer equipo operativo del mundo.
• El no programable Atanasoff Berry Computer (comenzado en 1937, terminado en 1941), que utiliza basa tubo de vac??o c??lculo, n??meros binarios, y memoria condensador regenerativa. El uso de la memoria regenerativa le ha permitido ser mucho m??s compacto que sus compa??eros (que son aproximadamente del tama??o de un amplio escritorio o mesa de trabajo), ya que los resultados intermedios podr??an ser almacenados y luego alimentaron de nuevo en el mismo conjunto de elementos de computaci??n.
• El secreto brit??nico Ordenadores Colossus (1943), que hab??a programabilidad limitada, pero demostraron que un dispositivo que utiliza miles de tubos podr??a ser razonablemente fiable y electr??nicamente reprogramable. Fue utilizado para romper los c??digos de tiempo de guerra alemanes.
• La Harvard Mark I (1944), un equipo electromec??nico de gran escala con capacidad de programaci??n limitada.
• Del Ej??rcito de los EE.UU. Laboratorio de Investigaci??n Bal??stica ENIAC (1946), que utiliza decimal aritm??tica y, a veces se llama el primer prop??sito general electr??nica equipo (ya Konrad Zuse de Z3 de 1941 utilizado electroimanes en lugar de la electr??nica ). Inicialmente, sin embargo, ENIAC ten??a una arquitectura que requiere un recableado panel de conexiones para cambiar su programaci??n.

Arquitectura de programa almacenado

Varios desarrolladores de ENIAC, reconociendo sus defectos, se acerc?? con un dise??o mucho m??s flexible y elegante, que lleg?? a ser conocido como la "arquitectura de programa almacenado" o arquitectura von Neumann. Este dise??o primero fue descrito formalmente por John von Neumann en el papel Primer borrador de un informe sobre el EDVAC, distribuido en 1945. Una serie de proyectos para el desarrollo de las computadoras basadas en la arquitectura de programa almacenado iniciado por estas fechas, la primera de las cuales se complet?? en 1948 en la Universidad de Manchester, en Inglaterra, la M??quina Manchester Peque??a Escala Experimental (SSEM o "Baby"). La Almacenamiento Electronic Delay calculadora autom??tica (EDSAC), complet?? un a??o despu??s de la SSEM en la Universidad de Cambridge, fue la primera aplicaci??n pr??ctica, no experimental del dise??o de programa almacenado y se empez?? a utilizar inmediatamente para el trabajo de investigaci??n en la universidad. Poco despu??s, la m??quina descrita originalmente por papel- de von Neumann EDVAC-se complet?? pero no vio el uso de tiempo completo por un per??odo adicional de dos a??os.

Casi todos los ordenadores modernos implementan alguna forma de la arquitectura de programa almacenado, por lo que es el ??nico rasgo por el cual el "ordenador" palabra se define ahora. Mientras que las tecnolog??as utilizadas en los ordenadores han cambiado dram??ticamente desde los primeros ordenadores, de prop??sito general electr??nica de la d??cada de 1940, la mayor??a todav??a utilizar la arquitectura von Neumann.

Muere de un Intel 80486DX2 microprocesador (tama??o real: 12 ?? 6,75 mm) en su embalaje

A partir de la d??cada de 1950, la Uni??n Sovi??tica cient??ficos Sergei Sobolev y Nikolay Brusentsov realiz?? investigaciones sobre ternarias ordenadores, dispositivos que operaron en un sistema de numeraci??n en base a tres de -1, 0, y 1 en lugar de la convencional de numeraci??n binario sistema sobre el que se basan la mayor??a de los ordenadores. Dise??aron el Setun, un ordenador ternario funcional, en Universidad Estatal de Mosc??. El dispositivo se puso en producci??n limitada en la Uni??n Sovi??tica, pero suplantada por la arquitectura binaria m??s com??n.

Semiconductores y microprocesadores

Los ordenadores que utilizan tubos de vac??o como sus elementos electr??nicos estaban en uso en toda la d??cada de 1950, pero por la d??cada de 1960 hab??an sido reemplazados en gran medida por m??quinas basados en transistores, que eran m??s peque??os, m??s r??pido, m??s barato para producir, requiere menos energ??a y son m??s fiables. El primer ordenador transistorizado se demostr?? en el Universidad de Manchester en 1953. En la d??cada de 1970, circuito integrado la tecnolog??a y la posterior creaci??n de microprocesadores, tales como el Intel 4004, se redujo a??n m??s el tama??o y el costo y mayor aumento de la velocidad y la fiabilidad de los equipos. A finales de la d??cada de 1970, muchos productos tales como grabadoras de video conten??an ordenadores dedicados llamados microcontroladores, y empezaron a aparecer como un reemplazo para los controles mec??nicos en aparatos dom??sticos como lavadoras. La d??cada de 1980 fue testigo ordenadores personales y el ordenador personal ahora omnipresente. Con la evoluci??n de Internet, los ordenadores personales se est??n volviendo tan com??n como la televisi??n y el tel??fono en la casa.

Moderno smartphones son totalmente computadoras programables por derecho propio, ya partir de 2009 tambi??n puede ser la forma m??s com??n de este tipo de equipos en existencia.

Programas

La caracter??stica definitoria de las computadoras modernas que las distingue de todas las dem??s m??quinas es que pueden ser programados . Es decir que alg??n tipo de instrucciones (la programa) se puede dar a la computadora, y los procesar??. Las computadoras modernas basadas en el von Neumann arquitectura a menudo tienen c??digo de m??quina en forma de un lenguaje de programaci??n imperativo.

En t??rminos pr??cticos, un programa de ordenador puede ser s??lo unas pocas instrucciones o extenderse a muchos millones de instrucciones, al igual que los programas de procesadores de texto y navegadores web, por ejemplo. Una computadora t??pica moderna puede ejecutar miles de millones de instrucciones por segundo ( gigaflops) y rara vez comete un error lo largo de muchos a??os de funcionamiento. Programas de ordenador grande que consiste de varios millones de instrucciones pueden tomar los equipos de programadores a??os para escribir, y debido a la complejidad de la tarea casi seguro que contienen errores.

Arquitectura programa almacenado

R??plica de la M??quina Experimental de Peque??a Escala (SSEM), el mundo de primera computadora de programa almacenado, en el Museo de Ciencia e Industria de Manchester, Inglaterra

Esta secci??n se aplica a m??s com??n RAM de la m??quina-basados computadoras.

En la mayor??a de los casos, instrucciones de ordenador son simples: a??adir un n??mero a otro, mover algunos datos de un lugar a otro, enviar un mensaje a alg??n dispositivo externo, etc. Estas instrucciones son le??das desde el equipo de memoria y generalmente se llevan a cabo ( ejecutado) en el orden que se les dio. Sin embargo, por lo general hay instrucciones especiales para decirle al ordenador para saltar hacia adelante o hacia atr??s a alg??n otro lugar en el programa y para llevar a cabo la ejecuci??n de all??. Estos se llaman instrucciones "salto" (o ramas). Adem??s, se pueden realizar operaciones de salto a suceder condicionalmente para que diferentes secuencias de instrucciones se pueden usar dependiendo del resultado de alg??n c??lculo anterior o alg??n evento externo. Muchos ordenadores apoyan directamente subrutinas, proporcionando un tipo de salto que "recuerda" la localizaci??n salt?? desde y otra instrucci??n para volver a la instrucci??n siguiente a aqu??l instrucci??n de salto.

La ejecuci??n del programa se puede comparar a la lectura de un libro. Mientras que una persona normalmente leer cada palabra y l??nea en secuencia, pueden a veces saltar de nuevo a un lugar m??s temprano en el texto o saltar secciones que no son de inter??s. Del mismo modo, un equipo a veces puede volver atr??s y repetir las instrucciones de alguna secci??n del programa una y otra vez hasta que se cumpla alguna condici??n interna. Esto se llama el flujo de control dentro del programa y es lo que permite a la computadora para realizar tareas en varias ocasiones sin la intervenci??n humana.

Comparativamente, una persona que utiliza un bolsillo calculadora puede realizar una operaci??n aritm??tica b??sica como la adici??n de dos n??meros con unas cuantas pulsaciones de bot??n. Pero al sumar todos los n??meros de 1 a 1000 tomar??a miles de pulsaciones de bot??n y una gran cantidad de tiempo, con una certeza casi absoluta de cometer un error. Por otro lado, un ordenador puede ser programado para hacer esto con s??lo una pocas instrucciones simples. Por ejemplo:

       mov No. 0, suma;  establecer suma a 0 mov No. 1, num;  establecer num 1 bucle: a??adir num, suma;  a??adir num resumir agregar No. 1, num;  a??adir 1 al num cmp num, # 1000;  comparar num 1000 bucle ble;  si num <= 1000, vuelve a detenerse 'loop';  final del programa.  dejar de correr 

Una vez le dijo a ejecutar este programa, el equipo llevar?? a cabo la tarea, adem??s repetitivo sin necesidad de intervenci??n humana. Casi nunca cometer?? un error y un PC moderno puede completar la tarea en alrededor de una millon??sima de segundo.

Errores

El primer error real ordenador, una polilla encontr?? atrapado en un rel?? de la computadora Harvard Mark II

Los errores en los programas inform??ticos se llaman " bugs ". Ellos pueden ser benignos y no afecta a la utilidad del programa, o tienen efectos s??lo sutiles. Sin embargo, en algunos casos, pueden provocar que el programa o el sistema completo para" colgar "- no responder a la entrada como clics del rat??n o pulsaciones de teclado - falle por completo, o al accidente. De lo contrario insectos benignos a veces pueden ser aprovechadas para la mala intenci??n de un usuario sin escr??pulos escribir un explotar, c??digo dise??ado para aprovechar un error y perturbar la correcta ejecuci??n de una computadora. Errores por lo general no son culpa de la computadora. Dado que los ordenadores s??lo ejecutan las instrucciones que se les dan, los errores son casi siempre el resultado de error del programador o un descuido hizo en el dise??o del programa.

Grace Hopper es acreditado por haber primero utiliz?? el t??rmino "errores" en la computaci??n despu??s de que se encontr?? una polilla muerta cortocircuito de un rel?? en el Computadora Harvard Mark II en septiembre de 1947.

C??digo m??quina

En la mayor??a de las computadoras, las instrucciones individuales se almacenan como c??digo de m??quina con cada instrucci??n que se le asigna un n??mero ??nico (su c??digo de operaci??n o c??digo de operaci??n para abreviar). El comando para sumar dos n??meros tendr??a un c??digo de operaci??n, el comando para multiplicarlos tendr??a un c??digo de operaci??n diferentes y as?? sucesivamente. Las computadoras m??s simples son capaces de realizar cualquiera de un pu??ado de diferentes instrucciones; los equipos m??s complejos tienen varios cientos para elegir, cada uno con un c??digo num??rico ??nico. Dado que la memoria de la computadora es capaz de almacenar n??meros, tambi??n puede almacenar los c??digos de instrucci??n. Esto nos lleva al hecho importante que programas enteros (que son simplemente listas de estas instrucciones) pueden ser representados como listas de n??meros y pueden a su vez ser manipulados dentro de la computadora de la misma manera como datos num??ricos. El concepto fundamental de almacenar programas en la memoria de la computadora junto con los datos que operan en es el quid de la von Neumann, o programa almacenado, la arquitectura. En algunos casos, un ordenador puede almacenar parte o la totalidad de su programa en la memoria que se mantiene separada de los datos que opera sobre. Esto se llama el Arquitectura Harvard despu??s de la Computadora Harvard Mark I. Modernos equipos von Neumann muestran algunos rasgos de la arquitectura de Harvard en sus dise??os, tal como en los cach??s de CPU .

Si bien es posible escribir programas de ordenador como largas listas de n??meros ( lenguaje de m??quina) y mientras que esta t??cnica se utiliz?? con muchas primeras computadoras, es muy tedioso y potencialmente propenso a errores de hacerlo en la pr??ctica, especialmente para programas complicados. En lugar de ello, cada instrucci??n b??sica se le puede dar un nombre corto que es indicativa de su funci??n y f??cil de recordar - una mnemot??cnico como ADD, SUB, MULT o saltar. Estos mnemotecnia se conocen colectivamente como una computadora de lenguaje ensamblador. La conversi??n de los programas escritos en lenguaje ensamblador en algo la computadora pueda entender realmente (lenguaje de m??quina) se suele hacer mediante un programa inform??tico llamado ensamblador.

A 1970 tarjeta perforada que contiene una l??nea de un Programa FORTRAN. La carta dice: "Z (1) = S + W (1)" y est?? etiquetada "PROJ039" para prop??sitos de identificaci??n.

Lenguaje de programaci??n

Los lenguajes de programaci??n proporcionan varias formas de especificar los programas de ordenador para funcionar. Desemejante las lenguas naturales, los lenguajes de programaci??n est??n dise??adas para permitir ninguna ambig??edad y ser conciso. Son lenguas puramente escrito y con frecuencia son dif??ciles de leer en voz alta. Por lo general, se traducen, ya sea en c??digo de m??quina por una compilador o un ensamblador antes de ser ejecutado, o traducido directamente en tiempo de ejecuci??n por un int??rprete. A veces los programas son ejecutados por un m??todo h??brido de las dos t??cnicas.

Lenguajes de bajo nivel

Lenguas de m??quinas y los lenguajes ensambladores que los representan (colectivamente denominados lenguajes de programaci??n de bajo nivel) tienden a ser ??nico para un determinado tipo de equipo. Por ejemplo, una Computadora arquitectura ARM (tal como se puede encontrar en una PDA o un videojuego de mano) no puede entender el lenguaje de m??quina de un Intel Pentium o la AMD Athlon 64 equipo que podr??a estar en un PC .

Lenguajes de alto nivel

Aunque considerablemente m??s f??cil que en lenguaje de m??quina, escribir programas largos en lenguaje ensamblador es a menudo dif??cil y es tambi??n propenso a errores. Por lo tanto, los programas m??s pr??cticos est??n escritos en m??s abstracto lenguajes de programaci??n de alto nivel que son capaces de expresar las necesidades de la programador m??s conveniente (y por lo tanto ayudar a reducir error del programador). Los lenguajes de alto nivel son por lo general "compilados" en lenguaje de m??quina (o, a veces en lenguaje ensamblador y luego en lenguaje de m??quina) usando otro programa de computadora llamado compilador. Lenguajes de alto nivel son menos relacionados con el funcionamiento del equipo de destino de lenguaje ensamblador, y m??s relacionado con el lenguaje y la estructura del problema (s) para ser resueltos por el programa final. Por tanto, es a menudo posible utilizar diferentes compiladores para traducir el mismo programa de lenguaje de alto nivel en el lenguaje de m??quina de muchos tipos diferentes de equipo. Esto es parte de los medios por los que el software como los videojuegos de estos fondos para diferentes arquitecturas de computadora, tales como computadoras personales y varias consolas de videojuegos .

El dise??o del programa

El dise??o del programa de peque??os programas es relativamente simple y consiste en el an??lisis del problema, el cobro de entradas, usando las construcciones de programaci??n en lenguas, la elaboraci??n o el uso de procedimientos y algoritmos establecidos, proporcionando datos para dispositivos de salida y las soluciones al problema seg??n corresponda. Dado que los problemas se hacen m??s grandes y m??s complejos, se encuentran caracter??sticas tales como subprogramas, m??dulos, documentaci??n formal, y los nuevos paradigmas como la programaci??n orientada a objetos. Los programas grandes con miles de l??neas de c??digo y m??s requieren metodolog??as de software formales. La tarea de desarrollar grandes sistemas de software presenta un desaf??o intelectual significativa. La producci??n de software con un aceptablemente alta fiabilidad dentro de un horario predecible y el presupuesto ha sido hist??ricamente dif??cil; la disciplina acad??mica y profesional de los ingenier??a de software se concentra espec??ficamente en este desaf??o.

Componentes

Un ordenador de prop??sito general tiene cuatro componentes principales: la unidad l??gica aritm??tica (ALU), el unidad de control, la la memoria y los dispositivos de entrada y de salida (denominados colectivamente I / O). Estas partes est??n interconectadas por autobuses, a menudo hechas de grupos de cables.

Dentro de cada una de estas partes son miles de millones de millones de peque??os circuitos el??ctricos que se puede apagar o por medio de un interruptor electr??nico. Cada circuito representa una bit (d??gito binario) de informaci??n de modo que cuando el circuito est?? en que representa un "1", y cuando fuera de ??l representa un "0" (en la representaci??n l??gica positiva). Los circuitos est??n dispuestos en puertas l??gicas de manera que uno o m??s de los circuitos pueden controlar el estado de uno o m??s de los otros circuitos.

La unidad de control, ALU, registra, y E / S b??sica (y, a menudo otro hardware estrechamente vinculado con estos) son conocidos colectivamente como una unidad central de procesamiento (CPU). Los primeros CPU se componen de muchos componentes separados pero ya que las CPUs mediados de la d??cada de 1970 se han construido t??picamente en un solo circuito integrado llamado microprocesador.

Unidad de control

Diagrama que muestra c??mo un particular, Instrucci??n de arquitectura MIPS ser??a decodificada por el sistema de control.

La unidad de control (a menudo llamado un sistema de control o controlador central) gestiona varios componentes del ordenador; se lee e interpreta (decodifica) las instrucciones del programa, transform??ndolos en una serie de se??ales de control que activan otras partes de la computadora. Los sistemas de control en los ordenadores avanzados pueden cambiar el orden de algunas instrucciones a fin de mejorar el rendimiento.

Un componente clave com??n a todas las CPU es el contador de programa, una celda de memoria especial (una registro) que realiza un seguimiento de los cuales ubicaci??n en la memoria de la siguiente instrucci??n se va a leer.

La funci??n del sistema de control es el siguiente-en cuenta que esta es una descripci??n simplificada, y algunas de estas etapas se pueden realizar simult??neamente o en un orden diferente dependiendo del tipo de CPU:

1. Leer el c??digo para la siguiente instrucci??n de la c??lula indicada por el contador de programa.
2. Decodificar el c??digo num??rico para la instrucci??n en un conjunto de comandos o se??ales para cada uno de los otros sistemas.
3. Incrementar el contador de programa para que apunte a la siguiente instrucci??n.
4. Leer todos los datos que la instrucci??n requiere de las c??lulas en la memoria (o tal vez desde un dispositivo de entrada). La ubicaci??n de esta informaci??n requerida se almacena t??picamente dentro del c??digo de instrucci??n.
5. Proporcionar los datos necesarios para una ALU o registrarse.
6. Si la instrucci??n requiere una ALU o hardware especializado para completar, instruir el hardware para realizar la operaci??n solicitada.
7. Escriba el resultado de la ALU de nuevo a una posici??n de memoria o en un registro o tal vez un dispositivo de salida.
8. Ir de nuevo al paso (1).

Puesto que el contador de programa es (conceptualmente) s??lo otro conjunto de c??lulas de memoria, que se puede cambiar por c??lculos realizados en la ALU. Adici??n de 100 al contador de programa causar??a la siguiente instrucci??n a ser le??da desde un lugar 100 lugares m??s abajo en el programa. Instrucciones que modifican el contador de programa son a menudo conocidos como "saltos" y permiten bucles (instrucciones que se repiten por el ordenador) y ejecuci??n de la instrucci??n a menudo condicional (ambos ejemplos de flujo de control).

La secuencia de operaciones que la unidad de control pasa a trav??s de procesar una instrucci??n es en s?? mismo como un programa de ordenador corto, y de hecho, en algunos dise??os de CPU m??s complejos, hay otro ordenador todav??a m??s peque??a llamada una microsecuenciador, que dirige una programa de microc??digo que hace que todos estos eventos ocurra.

Unidad l??gica aritm??tica (ALU)

La ALU es capaz de realizar dos clases de operaciones: aritm??ticas y l??gicas.

El conjunto de operaciones aritm??ticas que una determinada soportes ALU pueden estar limitados a la suma y la resta, o podr??an incluir multiplicaci??n, divisi??n, trigonometr??a funciones tales como seno, coseno, etc., y ra??ces cuadradas . Algunas s??lo pueden operar en n??meros enteros ( n??meros enteros ), mientras que otros utilizan punto flotante para representar n??meros reales , aunque con una precisi??n limitada. Sin embargo, cualquier equipo que es capaz de realizar s??lo las operaciones m??s simples se puede programar para derribar las operaciones m??s complejas en pasos sencillos que puede realizar. Por lo tanto, cualquier equipo puede ser programado para realizar cualquier operaci??n aritm??tica, aunque se necesitar?? m??s tiempo para hacerlo si su ALU no soporta directamente la operaci??n. Una ALU tambi??n puede comparar n??meros y retorno valores de verdad booleanos (verdadero o falso) dependiendo de si uno es igual a, mayor o menor que el otro ("es 64 mayor que 65?").

Operaciones l??gicas implican la l??gica booleana : Y, O, XOR y NO. Estos pueden ser ??tiles para crear complicado sentencias condicionales y procesamiento de la l??gica booleana .

Ordenadores superescalares pueden contener m??ltiples ALU, lo que les permite procesar varias instrucciones simult??neamente. Los procesadores gr??ficos y computadoras con SIMD y MIMD caracter??sticas a menudo contienen ALU que pueden realizar operaciones aritm??ticas con vectores y matrices .

Memoria

Memoria de n??cleo magn??tico fue la memoria de la computadora de elecci??n en toda la d??cada de 1960, hasta que fue sustituido por la memoria de semiconductores.

La memoria de un ordenador se puede ver como una lista de n??meros de c??lulas en las que se pueden colocar o leen. Cada celda tiene una "direcci??n" numerada y puede almacenar un ??nico n??mero. El ordenador puede ser instruido para "poner el n??mero 123 en la celda numerada 1357" o "agregar el n??mero que est?? en la celda 1357 al n??mero que est?? en la celda 2468 y poner la respuesta en la celda 1595". La informaci??n almacenada en la memoria puede representar pr??cticamente cualquier cosa. Letras, n??meros, incluso instrucciones de ordenador se pueden colocar en la memoria con la misma facilidad. Dado que la CPU no distingue entre los diferentes tipos de informaci??n, es responsabilidad del software para dar importancia a lo que la memoria ve como nada m??s que una serie de n??meros.

En casi todos los ordenadores modernos, cada celda de memoria est?? configurado para almacenar n??meros binarios en grupos de ocho bits (llamado byte). Cada byte es capaz de representar 256 n??meros diferentes (2 ^ 8 = 256); ya sea de 0 a 255 o -128 a 127. Para almacenar n??meros m??s grandes, se pueden utilizar varios bytes consecutivos (t??picamente, dos, cuatro u ocho). Cuando se requieren n??meros negativos, por lo general se almacenan en notaci??n de complemento de dos. Otros acuerdos son posibles, pero por lo general no se ven fuera de aplicaciones especializadas o contextos hist??ricos. Un ordenador puede almacenar cualquier tipo de informaci??n en la memoria si se puede representar num??ricamente. Las computadoras modernas tienen miles de millones o incluso billones de bytes de memoria.

La CPU contiene un conjunto especial de c??lulas de memoria llamada registros que se pueden leer y escribir a mucho m??s r??pidamente que la principal zona de memoria. Hay t??picamente entre dos y cien registros dependiendo del tipo de CPU. Los registros se utilizan para los elementos de datos m??s frecuentemente necesarias para evitar tener que acceder a la memoria principal se necesita cada datos de tiempo. Como datos constantemente se est?? trabajando, lo que reduce la necesidad de acceder a la memoria principal (que a menudo es lento en comparaci??n con las unidades de UTA y de control) aumenta considerablemente la velocidad de la computadora.

La memoria principal del ordenador viene en dos variedades principales: memoria de acceso aleatorio o RAM y memoria o ROM de sólo lectura. RAM se puede leer y escribir en cualquier momento la CPU ordena, pero ROM está pre-cargado con los datos y software que nunca cambia, por lo tanto, la CPU sólo puede leer de él. ROM se suele utilizar para almacenar las instrucciones de puesta en marcha inicial de la computadora. En general, el contenido de la memoria RAM se borran cuando el poder de la computadora está apagada, pero ROM conserva sus datos indefinidamente. En un PC, la memoria ROM contiene un programa especializado llamado BIOS que orquesta la carga de la computadora del sistema operativo de la unidad de disco duro en la memoria RAM cuando el ordenador está encendido o se restablece. En ordenadores integrados, que con frecuencia no tienen unidades de disco, toda la software requerido puede ser almacenado en ROM. Software almacenado en la ROM es a menudo llamado firmware, porque es teóricamente más como el hardware de software. La memoria flash desdibuja la distinción entre ROM y RAM, ya que conserva sus datos cuando están apagados pero también es regrabable. Es típicamente mucho más lento que ROM convencional y RAM sin ??????embargo, por lo que su uso está restringido a las aplicaciones donde la alta velocidad es innecesaria.

En los ordenadores más sofisticados puede haber uno o más de memoria RAM memorias caché , que son más lentos que los registros pero más rápido que la memoria principal. Generalmente los equipos con este tipo de caché están diseñados para mover los datos con frecuencia necesarios en la caché de forma automática, a menudo sin la necesidad de ninguna intervención por parte del programador.

Entrada / salida (I / O)

Los discos duros son dispositivos de almacenamiento comunes que se utilizan con los ordenadores.

I / O es el medio por el cual la información a los intercambios informáticos con el mundo exterior. Los dispositivos que proporcionan entrada o salida a la computadora se denominan periféricos. En un ordenador personal típico, periféricos incluyen dispositivos de entrada como el teclado y el ratón, y los dispositivos de salida, tales como los de visualización y impresora. unidades de disco duro, unidades de disquete y unidades de disco óptico servir de ambos dispositivos de entrada y salida. Las redes de computadoras es otra forma de I / O.

Dispositivos I / O son a menudo los equipos complejos por derecho propio, con su propia CPU y la memoria. La unidad de procesamiento gráfico puede contener cincuenta o más pequeños ordenadores que realizan los cálculos necesarios para mostrargráficos en 3D. Moderno computadoras de escritorio contienen muchos equipos más pequeños que asisten a la principal CPU en la realización de I / O.

Multitarea

Mientras que un ordenador puede ser visto como que ejecuta un programa gigantesco almacenada en su memoria principal, en algunos sistemas es necesario para dar la apariencia de ejecutar varios programas simultáneamente. Esto se logra mediante la multitarea es decir, con el interruptor de la computadora rápidamente entre ejecutar cada programa a su vez.

Un medio por el que se hace esto es con una señal especial llamado interrupción, lo que puede provocar periódicamente el equipo para detener la ejecución de instrucciones de donde era y hacer otra cosa en su lugar. Al recordar donde estaba ejecutando antes de la interrupción, el equipo puede volver a esa tarea más tarde. Si varios programas se están ejecutando "al mismo tiempo", entonces el generador de interrupción podría estar causando varios cientos de interrupciones por segundo, haciendo un programa de cambiar cada vez. Dado que los ordenadores modernos normalmente ejecutan instrucciones en varios órdenes de magnitud más rápido que la percepción humana, puede parecer que muchos programas se están ejecutando al mismo tiempo, a pesar de que sólo una vez que se ejecuta en un momento dado. Este método de la multitarea a veces se denomina "tiempo compartido", ya que cada programa se le asigna una "rebanada" de vez en vez.

Antes de la era de las computadoras baratas, el uso principal para la multitarea era permitir a muchas personas a compartir el mismo equipo.

Al parecer, la multitarea causaría un equipo que está cambiando entre varios programas para funcionar más lentamente, en proporción directa a la cantidad de programas que se está ejecutando, pero la mayoría de los programas de pasar gran parte de su tiempo a la espera de los dispositivos de entrada / salida lentos para completar sus tareas. Si un programa está a la espera de que el usuario haga clic en el ratón o pulse una tecla del teclado, entonces no va a tomar un "intervalo de tiempo" hasta que el evento se espera se ha producido. Esto libera tiempo para otros programas que se ejecutan de manera que muchos programas se pueden ejecutar simultáneamente sin pérdida de velocidad inaceptable.

Multiprocesamiento

Cray diseñado muchos superordenadores que solían multiprocesamiento pesadamente.

Algunos equipos están diseñados para distribuir su trabajo a través de varias CPUs en una configuración de multiprocesamiento, una técnica, una vez utilizado sólo en máquinas grandes y poderosos como supercomputadoras, computadoras centrales y servidores. Multiprocesador y equipos multi-core (varias CPU en un solo circuito integrado) personales y portátiles son ahora ampliamente disponible, y se están utilizando cada vez más en los mercados de gama baja como resultado.

Las supercomputadoras, en particular, a menudo tienen arquitecturas altamente singulares que difieren significativamente de la arquitectura básica de programa almacenado y desde ordenadores de propósito general. A menudo cuentan con miles de CPUs, interconexiones de alta velocidad a medida y hardware especializado de computación. Tales diseños tienden a ser útil sólo para tareas especializadas debido a la gran escala de la organización programa requerido para utilizar con éxito la mayor parte de los recursos disponibles a la vez. Las supercomputadoras suelen ver en el uso a gran escala de simulación, representación de gráficos y criptografía aplicaciones, así como con otras llamadas " tareas vergonzosamente paralelas ".

Redes y la Internet

La visualización de una parte de lasrutas en el Internet.

Las computadoras han sido utilizadas para coordinar la información entre múltiples ubicaciones desde la década de 1950. Del ejército de Estados Unidos sistema SAGE fue el primer ejemplo a gran escala de un sistema de este tipo, lo que llevó a una serie de sistemas comerciales para fines especiales tales como Sabre.

En la década de 1970, los ingenieros informáticos en las instituciones de investigación en los Estados Unidos comenzaron a vincular sus ordenadores, así como el uso de la tecnología de las telecomunicaciones. El esfuerzo fue financiado por ARPA (hoy DARPA) y la red informática que resultó fue llamado ARPANET. Las tecnologías que hacen posible la propagación Arpanet y evolucionaron.

Con el tiempo, la red se extendió más allá de las instituciones académicas y militares y se hizo conocido como Internet. La aparición de las redes implicó una redefinición de la naturaleza y los límites de la computadora. Sistemas operativos para PC y aplicaciones fueron modificados para incluir la capacidad de definir y acceder a los recursos de otros equipos de la red, tales como los dispositivos periféricos, la información almacenada, y similares, como extensiones de los recursos de un equipo individual. Inicialmente estas instalaciones estaban disponibles principalmente para las personas que trabajan en ambientes de alta tecnología, pero en la década de 1990 la propagación de aplicaciones como el correo electrónico y la World Wide Web , en combinación con el desarrollo de las tecnologías de redes baratas, rápidas como Ethernet y ADSL vieron redes de computadoras vuelto casi omnipresentes. De hecho, el número de equipos que están conectados en red está creciendo fenomenalmente. Una proporción muy grande de computadoras personales conectar regularmente a Internet para comunicarse y recibir información. La creación de redes de redes "wireless", a menudo utilizando redes de telefonía móvil, ha significado se está convirtiendo cada vez más omnipresente, incluso en entornos de computación móvil.

Arquitectura de Computadores paradigmas

Hay muchos tipos dearquitecturas de computadora:

• Ordenador cuánticovsequipo químico
• Procesador escalar vsprocesador vectorial
• El acceso a memoria no uniforme (NUMA) ordenadores
• Registrar máquina vsmáquina Pila
• Arquitectura Harvard vsarquitectura von Neumann
• Arquitectura celular

La arquitectura de la computadora cuántica tiene la mayor promesa de revolucionar la computación.

Las puertas lógicas son una abstracción común que puede aplicarse a la mayoría de los anterioresdigitales oanalógicas paradigmas.

La capacidad de almacenar y ejecutar listas de instrucciones llamados programas de computadoras hace extremadamente versátil, distinguiéndolos de las calculadoras . La Tesis de Church-Turing es un enunciado matemático de esta versatilidad: cualquier ordenador con una capacidad mínima (ser-Turing completo) es, en principio, capaz de realizar las mismas tareas que cualquier otro equipo puede realizar. Por lo tanto cualquier tipo de ordenador ( netbook, superordenador, autómata celular, etc.) es capaz de realizar las mismas tareas de cálculo, dado el tiempo suficiente y la capacidad de almacenamiento.

Conceptos err??neos

Un equipo no necesita ser electrónico , ni siquiera tienen un procesador ni la memoria RAM, ni siquiera un disco duro. Mientras que el uso popular de la palabra "equipo" es sinónimo de una computadora electrónica personal, la definición moderna de un ordenador es, literalmente, " Un dispositivo que calcula , especialmente un programable [normalmente] máquina electrónica que realiza operaciones matemáticas o lógicas de alta velocidad o que ensambla, tiendas, se correlaciona, o de otro modo procesa la información ". Cualquier dispositivo que procesa la información califica como un ordenador, especialmente si el tratamiento es con propósito.

Tecnología necesaria

Históricamente, las computadoras evolucionaron a partir de los ordenadores mecánicos y, finalmente, a partir de tubos de vacío de transistores. Sin embargo, los sistemas computacionales conceptualmente como flexible como un ordenador personal se pueden construir de casi cualquier cosa. Por ejemplo, una computadora puede ser hecha de bolas de billar ( informáticos bola de billar); un ejemplo muy citado. Más realista, los ordenadores modernos están hechos de transistores hechos de litografiada semiconductores .

Hay investigación activa para hacer que las computadoras de muchos nuevos tipos prometedoras de la tecnología, como ordenadores ópticos, ordenadores de ADN, ordenadores neuronales, y los ordenadores cuánticos . La mayoría de las computadoras son universales, y son capaces de calcular cualquier función computable, y sólo están limitadas por su capacidad de memoria y velocidad de operación. Sin embargo diferentes diseños de computadoras pueden dar muy diferente rendimiento para problemas particulares; por ejemplo, los ordenadores cuánticos pueden potencialmente romper algunos algoritmos de cifrado modernos (por factoring cuántica) muy rápidamente.

Otros temas

• Glosario de ordenadores

Inteligencia artificial

Un equipo va a resolver los problemas exactamente de la manera en que está programado para, sin tener en cuenta la eficiencia, soluciones alternativas, posibles atajos, o posibles errores en el código. Programas informáticos que aprenden y se adaptan son parte del emergente campo de inteligencia artificial y aprendizaje automático.

Hardware

El término hardware cubre todas las partes de un ordenador que son objetos tangibles. Circuitos, pantallas, fuentes de alimentación, cables, teclados, impresoras y ratones son todo el hardware.

Historia del hardware de computación

Otros temas de hardware

Software

Softwarese refiere a partes de la computadora que no tienen una forma material, como los programas, datos, protocolos, etc. Cuando el software se almacena en hardware que no pueden ser fácilmente modificados (como la BIOS ROM en unPC compatible con IBM), a veces es llamado "firmware".

Idiomas

Hay miles de diferentes lenguas -algunos de programación destinado a ser de uso general, otros útiles sólo para aplicaciones altamente especializadas.

Profesiones y organizaciones

A medida que el uso de las computadoras se ha extendido por toda la sociedad, hay un creciente número de carreras que involucran equipos.

La necesidad de las computadoras para trabajar bien juntos y puedan intercambiar información ha dado lugar a la necesidad de que las organizaciones de muchas normas, clubes y sociedades tanto de carácter formal e informal.