Máquina Analítica de Charles Babbage

Establece los principios para las operaciones, así como los datos objeto de ellas.

• Memoria: para almacenar datos introducidos y los resultados de las operaciones intermedias.
• Unidad de Control (UC): para vigilar la ejecución de las operaciones según la secuencia adecuada.
• Unidad Aritmético-Lógica (UAL): encargada de efectuar las operaciones para las que ha sido programada la máquina.
• Dispositivos de salida: para transmitir al exterior los resultados de los cálculos realizados.

Herman Hollerith y las Tarjetas Perforadas (1885)

Introducción de las tarjetas perforadas como método de almacenamiento y procesamiento de datos.

Primer Elemento Electrónico y el ENIAC

El primer elemento electrónico usado para calcular fue la válvula de vacío. El primer ordenador electrónico de uso general fue el ENIAC (1943-46 por Eckert y Mauchly). Contaba con más de 15,000 válvulas electrónicas de vacío, 50,000 conmutadores, 70,000 resistencias y 7,500 interruptores. Pesaba unas 30 toneladas.

Generaciones de Computadoras

Primera Generación (1946-1955)

Ordenadores basados en válvulas electrónicas de vacío. Tamaño muy grande y mantenimiento complicado. Destinado a aplicaciones para el campo científico y militar. Lenguaje de programación: lenguaje máquina. Los programas más grandes a veces tardaban días en ejecutarse.

Segunda Generación (1955-1964)

Se sustituye la válvula electrónica de vacío por el transistor. Estaban compuestos de silicio, con una base de algunas décimas de milímetro y una altura de alrededor de 150 micras. Reducción considerable del tamaño de los ordenadores, ganan potencia, rapidez y fiabilidad. Lenguajes de alto nivel (COBOL, ALGOL y FORTRAN). Memorias de núcleo de ferrita, cintas y tambores magnéticos para almacenar información.

Tercera Generación (1964-1974)

Basados en circuitos integrados que revolucionaron el mundo de la informática. Los circuitos integrados son circuitos en los que sus componentes electrónicos están integrados en una sola pieza, se basan en el encapsulamiento de gran cantidad de componentes elementales interconectados entre sí. Minimización de los ordenadores, aumento notable de velocidad. En los sistemas operativos (SO) se incluyó multiprogramación y el tiempo real.

Cuarta Generación (1974-1983)

Ordenadores que presentan toda la CPU en un solo circuito integrado (microprocesadores). Se perfeccionan las unidades de almacenamiento y se empezó a utilizar el disquete o disco flexible. Comienza a proliferar las redes de ordenadores para la transmisión de datos.

Quinta Generación (1983 – Actualidad)

Máquinas capaces de comunicarse en un lenguaje más cotidiano y no a través de códigos o lenguajes de control especializados.

Arquitectura Von Neumann

La idea era conectar permanentemente las unidades del ordenador, de manera que su funcionamiento estuviera bajo un control central.

CPU (Unidad Central de Procesamiento)

Controla y gobierna todo el sistema. Consiste en un circuito integrado que interpreta y ejecuta las instrucciones de los programas almacenados en memoria y que, además, toma los datos de las unidades de entrada, los procesa y los envía a las unidades o periféricos de salida.

Está formada por:

• Unidad de Control (UC): Interpreta y ejecuta las instrucciones máquina almacenadas en la memoria principal y genera señales de control necesarias para ejecutarlas.
• Unidad Aritmético-Lógica (UAL): Recibe los datos sobre los que efectúa operaciones de cálculo y comparaciones. Toma decisiones lógicas y devuelve luego el resultado.
• Registros de trabajo: Donde se almacena información temporal.

Registros Visibles al Usuario

• De dirección: Contienen las direcciones de memoria donde se encuentran los datos.
• De datos: Se usan para contener datos.
• De condición: Son bits fijados mediante el hardware.

Registros de Control y de Estado

• CP (Contador de Programa): Contiene la dirección de la siguiente instrucción a ejecutar.
• RI (Registro de Instrucción): Contiene el código de la instrucción actual. Se analiza el código de operación.
• RDM (Registro de Dirección de Memoria): Contiene la dirección de una posición de memoria, donde se encuentra o va a ser almacenada la información.
• RIM (Registro de Intercambio de Memoria): Recibe o envía la información o el dato contenido en la posición apuntada por el RDM.

Buses de Comunicación

• De datos: Permite establecer el intercambio de datos entre la CPU y el resto de unidades.
• De direcciones: Transmite direcciones entre la CPU y la memoria. Funciona sincronizado con el de datos.
• De control: Genera los impulsos eléctricos necesarios para gobernar el resto de elementos.

Componentes de la Unidad de Control (UC)

• DI (Decodificador de Instrucciones): Se encarga de extraer y analizar el código de operación de la instrucción en curso contenido en el RI, y genera las señales de control necesarias para ejecutar correctamente la instrucción.
• Reloj: Proporciona una sucesión de impulsos eléctricos a intervalos constantes.
• Secuenciador: Genera órdenes o microórdenes elementales, que sincronizadas con los impulsos del reloj, hacen que se ejecute paso a paso y de manera ordenada la instrucción cargada en él.