lunes, 26 de octubre de 2015

Primera Computadora del Mundo

Z1: Alemania 1935.


El Z1 está considerado como el primer computador mecánico programable del mundo. Fue diseñado por el ingeniero alemán Konrad Zuse entre 1935 y 1936, construido entre 1936 y 1938, y destruido junto a todos sus planos de construcción en diciembre de 1943 durante el bombardeo aliado de Berlín en la Segunda Guerra Mundial.
La Z1 contenía casi todas las partes de una computadora moderna, es decir, unidad de control, memoria, lógica micro-programada, unidad artimética en coma flotante (la unidad de lógica booleana no se realizó) y dispositivos de entrada-salida. La Z1 era programable parcialmente mediante un programa en cinta perforada y un lector de cinta perforada.3 Hay una clara separación entre el lector de cinta perforada, la unidad de control para la supervisión de toda la máquina y la ejecución de las instrucciones, la unidad aritmética, y la de entrada/salida.

La Z1 era un sumador/restador de números de 22 bits en coma flotante, con un poco de lógica de control para que fuera capaz de operaciones más complejas como la multiplicación (por adiciones sucesivas) y la división (por sustracciones sucesivas). El juego de instrucciones del Z1 disponía de nueve instrucciones, cada una tomaba entre uno y veinte ciclos por instrucción.

La Z1 tenía una memoria de 64 palabras en coma flotante, en la que cada palabra de la memoria se podía leer y escribir por la unidad de control. Las unidades de memoria mecánicas eran únicas en su diseño y fueron patentados por Konrad Zuse en 1936, consistían en una serie de láminas metálicas dispuestas para hacer de condensadores. La máquina era sólo capaz de ejecutar instrucciones que leía del lector de cinta perforada, por lo que el programa en sí no se ha cargado en su totalidad en la memoria interna de antemano.

La entrada y la salida se mostraba en números decimales con exponente decimal, por lo que unidad contenía maquinaria especial para la conversión de números decimales hacia y desde números binarios. Las instrucciones de entrada y salida se leen o se escriben como números en coma flotante. La cinta del programa era una cinta de papel de 35 mm con las instrucciones codificadas en los agujeros perforados.

ENIAC: Estados Unidos de América,  15 de febrero de 1946.


ENIAC ('ini.æk o ˈɛni.æk), acrónimo de Electronic Numerical Integrator And Computer (Computador e Integrador Numérico Electrónico),1 2 3 fue la primera computadora de propósitos generales. Era Turing-completa, digital, y susceptible de ser reprogramada para resolver “una extensa clase de problemas numéricos”.4 5 Fue inicialmente diseñada para calcular tablas de tiro de artillería para el Laboratorio de Investigación Balística del Ejército de los Estados Unidos.

La ENIAC fue construida en la Universidad de Pensilvania por John Presper Eckert y John William Mauchly, ocupaba una superficie de 167 m² y operaba con un total de 17 468 válvulas electrónicas o tubos de vacío que a su vez permitían realizar cerca de 5000 sumas y 300 multiplicaciones por segundo. Físicamente, la ENIAC tenía 17 468 tubos de vacío, 7200 diodos de cristal, 1500 relés, 70 000 resistencias, 10 000 condensadores y cinco millones de soldaduras. Pesaba 27 Toneladas, medía 2,4 m x 0,9 m x 30 m; utilizaba 1500 conmutadores electromagnéticos y relés; requería la operación manual de unos 6000 interruptores, y su programa o software, cuando requería modificaciones, demoraba semanas de instalación manual.


La ENIAC elevaba la temperatura del local a 50 °C. Para efectuar las diferentes operaciones era preciso cambiar, conectar y reconectar los cables como se hacía, en esa época, en las centrales telefónicas, de allí el concepto. Este trabajo podía demorar varios días dependiendo del cálculo a realizar.

Uno de los mitos que rodea a este aparato es que la ciudad de Filadelfia, donde se encontraba instalada, sufría de apagones cuando la ENIAC entraba en funcionamiento, pues su consumo era de 160 kW.

A las 23:45 del 2 de octubre de 1955, la ENIAC fue desactivada para siempre. La ENIAC usaba Vaccum Tubes, era pues un computador analógico.


UNIVAC I: UNIVAC I en Franklin Life Insurance Company


La UNIVAC I (UNIVersal Automatic Computer I, Computadora Automática Universal I) fue la primera computadora comercial fabricada en Estados Unidos. Fue diseñada principalmente por J. Presper Eckert y John William Mauchly, también autores de la primera computadora totalmente electrónica estadounidense, la ENIAC. Durante los años previos a la aparición de sus sucesoras, la máquina fue simplemente conocida como "UNIVAC". Se donó a la universidad de Harvard y Pensilvania. Fue la primera computadora fabricada para un propósito no militar, desde el acabado de la Z3 en el año 1941.

Las computadoras UNIVAC I fueron construidas por la división UNIVAC de Remington Rand (sucesora de la Eckert-Mauchly Computer Corporation, comprada por Rand en 1951). El primer UNIVAC fue entregado a la Oficina de Censos de los Estados Unidos (United States Census Bureau) el 31 de marzo de 1951 y fue puesto en servicio el 14 de junio de ese año. El quinto, construido para la Comisión de Energía Atómica (United States Atomic Energy Commission) fue usado por la cadena de televisión CBS para predecir la elección presidencial estadounidense de 1952. Con una muestra de apenas el 1% de la población votante predijo correctamente que Dwight David Eisenhower ganaría, algo que parecía imposible.


 

 

 

La computadora mecánica de Charles Babbage

 

 

La máquina analítica es el diseño de un computador moderno de uso general realizado por el profesor británico de matemáticas Charles Babbage, que representó un paso importante en la historia de la computación. Fue inicialmente descrita en 1816, aunque Babbage continuó refinando el diseño hasta su muerte en 1871. La máquina no pudo construirse debido a razones de índole política pues hubo detractores por un posible uso de la máquina para fines bélicos. Computadores que fueran lógicamente comparables a la máquina analítica sólo pudieron construirse 100 años más tarde.


Máquina de Turing: ¿Qué es? y ¿cómo funciona?

Es un dispositivo de reconocimientos de lenguaje, es más general que cualquier autómata finito y cualquier autómata de pila, debido a que ellas pueden reconocer tanto los lenguajes regulares, como los lenguajes independientes de contexto y además muchos otros tipos de lenguajes.

La máquina de Turing (abreviado MT) tiene, un control finito, una cabeza lectora y una cinta donde puede haber caracteres, y donde eventualmente viene la palabra de entrada. La cinta es de longitud infinita hacia la derecha, hacia donde se extiende indefinidamente, llenándose los espacios con el carácter blanco (que representaremos con “t”). La cinta no es infinita hacia la izquierda, por lo que hay un cuadro de la cinta que es el extremo izquierdo, la MT la cabeza lectora es de lectura y escritura, por lo que la cinta puede ser modificada en curso de ejecución. Además, en la MT la cabeza se mueve bidireccionalmente (izquierda y derecha), por lo que puede pasar repetidas veces sobre un mismo segmento de la cinta.

Este modelo está conformado por un alfabeto de entrada y uno de salida, un símbolo especial llamado blanco(normalmente b, Δ o 0), un conjunto de estados finitos y un conjunto de transiciones entre dichos estados. Su funcionamiento se basa en una función de transición, que recibe un estado inicial y una cadena de caracteres(la cinta, la cual es finita por la izquierda) pertenecientes al alfabeto de entrada. Luego va leyendo una celda de la cinta, borrando el símbolo, escribir el nuevo símbolo perteneciente al alfabeto de salida y finalmente avanza a la izquierda o a la derecha(solo una celda a la vez), repitiendo esto según se indique en la función de transición, para finalmente detenerse en un estado final o de aceptación, representando así la salida.


Arquitectura de von Neumann 

 

La maquina de Von Neumann tenia 5 partes básicas: La memoria, la unidad Aritmética lógica, la unidad de control del programa y los equipos de entrada y salida. La memoria constaba de 4096 palabras, cada una con 40 bits (0 o 1). Cada palabra podía contener 2 instrucciones de 20 bits o un número entero de 39 bits y su signo. Las instrucciones tenían 8 bits dedicados a señalar el tiempo de la misma y 12 bits para especificar alguna de las 4096 palabras de la memoria.




Dentro de la unidad aritmética - lógica, el antecedente directo actual CPU (Unidad central de Proceso), había un registro interno especial de 40 bits llamado en acumulador. Una instrucción típica era sumar una palabra de la memoria al acumulador o almacenar éste en la memoria.

La máquina no manejaba la aritmética de punto flotante, porque Von Neumann pensaba que cualquier matemático competente debería ser capaz de llevar la cuenta del punto decimal (en este caso del punto binario), mentalmente.

Un elemento importante del hardware de la PC es la unidad del sistema, que contiene una tarjeta de sistema, fuente de poder y ranuras de expansión para tarjetas opcionales. Los elementos de la tarjeta de sistema son un microprocesador, memoria de solo lectura (ROM) y memoria de acceso aleatorio (RAM).

El cerebro de la PC y compatibles es un microprocesador basado en la familia 8086 de Intel, que realiza todo el procesamiento de datos e instrucciones. Los procesadores varían en velocidad y capacidad de memoria, registros y bus de datos. Un bus de datos transfiere datos entre el procesador, la memoria y los dispositivos externos.


Aunque existen muchos tipos de computadoras digitales según se tenga en cuenta su tamaño, velocidad de proceso, complejidad de diseño físico, etc., los principios fundamentales básicos de funcionamiento son esencialmente los mismos en todos ellos.


Se puede decir que una computadora está formada por tres partes fundamentales, aunque una de ellas es subdividida en dos partes no menos importantes. En la figura 1.2 se muestran dichas partes, llamadas genéricamente unidades funcionales debido a que, desde el punto de vista del funcionamiento, son independientes.

 

 


El nombre de cada parte nos indica la función que realiza. Así, la Unidad Central de Proceso (CPU) es la que coordina el funcionamiento conjunto de las demás unidades y realiza los cálculos necesarios; por eso la podemos subdividir en una Unidad de Control (UC) y en una unidad de cálculo o Unidad Aritmético-Lógica (UAL).
La unidad de Memoria Principal (MP) se encarga de almacenar las instrucciones que realizará la Unidad de Control al ejecutar un programa y los datos que serán procesados. La Unidad de Entradas y Salidas será la encargada de la comunicación con el exterior a través de los periféricos. Estos periféricos pueden ser: de entrada, como los teclados; de salida, como los tubos de rayos catódicos, y de entrada y salida, como los discos magnéticos.



Unidad de Memoria Principal


La memoria principal esta formada por un conjunto de unidades llamadas palabras. Dentro de cada una de estas palabras se guarda la información que constituye una instrucción o parte de ella (puede darse el caso de que una sola instrucción necesite varia palabras), o un dato o parte de un dato (también un dato puede ocupar varias palabras).

A la cantidad de palabras que forman la MP se le denomina capacidad de memoria. De este modo, cuanto mayor sea el número de palabras mayor será el número de instrucciones y datos que podrá almacenar la computadora.
Una palabra esta formada a su vez de unidades mas elementales llamadas bits, del mismo modo que en el lenguaje natural una palabra esta formada por letras. Cada bit solo puede guardar dos valores, el valor 0 o el valor 1; por eso se dice que son elementos binarios.

El número de bits que forman una palabra se llama longitud de palabra. Por regla general, las computadoras potentes tienen memorias con longitud de palabra grande, mientras que las computadoras pequeñas tienen memorias con longitud de palabra menor.

En la figura 1.3 se muestra como se puede estar organizada una Memoria Principal. 


Criptografía: La maquina Enigma y la Segunda GuerraMundial (`39-`45)


Enigma era el nombre de una máquina que disponía de un mecanismo de cifrado rotatorio, que permitía usarla tanto para cifrar como para descifrar mensajes. Varios de sus modelos fueron muy utilizados en Europa desde inicios de los años 1920.

Su fama se debe a haber sido adoptada por las fuerzas militares de Alemania desde 1930. Su facilidad de manejo y supuesta inviolabilidad fueron las principales razones para su amplio uso. Su sistema de cifrado fue finalmente descubierto y la lectura de la información que contenían los mensajes supuestamente protegidos es considerado, a veces, como la causa de haber podido concluir la Segunda Guerra Mundial al menos dos años antes de lo que hubiera acaecido sin su descifrado.

La máquina equivalente británica, Typex, y varias estadounidenses, como la SIGABA (o M-135-C en el ejército), eran similares a Enigma. La primera máquina moderna de cifrado rotatorio, de Edward Hebern, era considerablemente menos segura, hecho constatado por William F. Friedman cuando fue ofrecida al gobierno de Estados Unidos.

En época de guerra se hizo indispensable que en el caso de que el enemigo intercepte nuestros mensajes, no tenga manera de saber qué significan. La forma de lograrlo consiste en alterar su contenido de una manera que solo el receptor del mensaje pueda devolverlo a su forma original. Si el método empleado para alterar (o “encriptar”, por “hacer críptico” su contenido) el texto es demasiado complicado, puede utilizarse una máquina para que lleve a cabo la tarea. Hoy día, se utilizan ordenadores o microcontroladores para ello. Pero no siempre fue así.
Durante la segunda guerra mundial, la mayor parte de los mensajes transmitidos entre diferentes secciones de cada ejército se hacía mediante el uso de la radio. La radio tiene la desventaja que cualquier persona que disponga de un receptor funcionando en la frecuencia adecuada puede escuchar los mensajes, por lo que se hace imperioso encriptarlos para mantener el secreto. Los alemanes utilizaron la que luego sería la máquina de encriptar más famosa de la historia: La Máquina Enigma.

Criptografía: La maquina Enigma y la Segunda Guerra Mundial

 

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