Fundamentos de la Computación: Historia, Componentes y Software Esencial

La Evolución de la Computación: De la Era Mecánica a los Sistemas Modernos

La historia de la computación se divide en distintas etapas que marcaron hitos significativos en el desarrollo de las máquinas y los sistemas. A finales del siglo XVI y comienzos del XVII, se inicia lo que denominamos la Era Mecánica, un periodo caracterizado por el intento de crear aparatos mecánicos capaces de realizar operaciones matemáticas de forma prácticamente automática.

Pioneros de la Era Mecánica

• En 1610, John Napier (1550-1617), reconocido por ser el inventor de los logaritmos, desarrolló las Varillas de Napier, una herramienta ingeniosa diseñada para simplificar el proceso de multiplicación.
• En 1641, el brillante matemático y filósofo francés Blaise Pascal (1623-1662), con tan solo 19 años, construyó una máquina mecánica revolucionaria para realizar adiciones, conocida como la Pascalina. Su invención tenía como propósito principal asistir a su padre en sus labores.
• Por su parte, Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716) fue un visionario al proponer el sistema binario como base para realizar cálculos. Además, construyó una máquina capaz de multiplicar y, teóricamente, realizar las cuatro operaciones aritméticas fundamentales.

Transición a la Era Electrónica

La Era Electrónica surgió como respuesta a las limitaciones inherentes de los sistemas mecánicos. La velocidad de trabajo de estos últimos estaba intrínsecamente limitada por la velocidad de sus componentes móviles, y la transmisión de información por medios mecánicos resultaba poco fiable y difícilmente manejable. La necesidad de mayor velocidad, fiabilidad y capacidad de procesamiento impulsó el desarrollo de la electrónica en la computación.

Componentes Fundamentales de un Sistema Informático

Registros de la CPU

Los registros son pequeñas unidades de almacenamiento de alta velocidad dentro de la Unidad Central de Procesamiento (CPU), esenciales para su funcionamiento. Se clasifican principalmente en:

• Registros Visibles al Usuario

  Estos registros son accesibles directamente por los programadores y se utilizan para almacenar datos, direcciones o condiciones de operación. Incluyen:

  • Registro de Dirección
  • Registro de Datos
  • Registro de Condición

• Registros de Control y Estado

  Estos registros son utilizados por la CPU para controlar sus propias operaciones y el estado del sistema. Son cruciales para la ejecución de instrucciones y la gestión de la memoria:

  • Contador de Programa (PC): Contiene la dirección de la siguiente instrucción a ejecutar. Su valor es actualizado por la CPU después de capturar una instrucción.
  • Registro de Instrucción (IR): Contiene el código de la instrucción actual. Aquí se analiza el código de operación para determinar la acción a realizar.
  • Registro de Dirección de Memoria (MAR): Contiene la dirección de una posición de memoria, donde se encuentra o va a ser almacenada la información. Este intercambio se realiza a través del bus de direcciones.
  • Registro de Intercambio de Memoria (MBR): Recibe o envía, dependiendo de si es una operación de lectura o escritura, la información o el dato contenido en la posición apuntada por el MAR. El intercambio de datos con la memoria se realiza a través del bus de datos.

Buses del Sistema

Los buses son canales de comunicación que permiten la transferencia de datos entre los diferentes componentes de un sistema informático. Se distinguen tres tipos principales:

• Bus de Datos: Transmite los bits de información. Por lo general, un bus de datos tiene un ancho que es una potencia de 2 (ej., 8, 16, 32, 64 bits), lo que determina la cantidad de datos que puede transferir simultáneamente.
• Bus de Control: Son las líneas encargadas de enviar señales de arbitraje y temporización entre los dispositivos. Entre las más importantes se encuentran las líneas de interrupción, las de Acceso Directo a Memoria (DMA) y los indicadores de estado.
• Bus de Dirección: Son las líneas encargadas de indicar la posición de memoria o el dispositivo con el que se desea establecer comunicación.

La Unidad de Control (UC)

La Unidad de Control (UC) es uno de los tres bloques funcionales principales en los que se divide una Unidad Central de Procesamiento (CPU). Su función primordial es dirigir y coordinar todas las operaciones del sistema. Los otros dos bloques fundamentales de la CPU son la Unidad de Proceso (o Unidad Aritmético-Lógica, ALU) y el Bus de Entrada/Salida.

Clasificación del Software

El software es el conjunto de programas, instrucciones y reglas informáticas que permiten que el hardware realice tareas específicas. Se puede clasificar de diversas maneras:

Clasificación por Tipo de Trabajo

• Software de Sistema: Es el software fundamental que permite que el hardware funcione y proporciona una plataforma para que otros programas se ejecuten. Ejemplos incluyen sistemas operativos y controladores de dispositivos.
• Software de Aplicación: Lo forman los programas diseñados para ayudar a los usuarios a realizar tareas específicas en cualquier campo de actividad susceptible de ser automatizado o asistido. Ejemplos son procesadores de texto, hojas de cálculo o navegadores web.
• Software de Programación: Es el software que proporciona al programador herramientas para ayudarle a escribir programas informáticos y a usar diferentes lenguajes de programación de forma práctica. Incluye compiladores, intérpretes, editores de código y entornos de desarrollo integrados (IDE).

Clasificación por Método de Distribución

• Shareware: Es una modalidad de distribución de software (tanto juegos como programas utilitarios) que permite al usuario probar el programa por un tiempo limitado o con funcionalidades restringidas antes de decidir comprar la licencia completa.
• Freeware: Es un software que se distribuye sin cargo. A veces se incluye el código fuente, pero no es lo usual. Los usuarios pueden usarlo libremente, pero generalmente no modificarlo ni redistribuirlo con fines comerciales.
• Software Multimedia: Se refiere a los programas utilizados para presentar de una forma integrada textos, gráficos, sonidos, videos y animaciones.
• Software de Uso Específico: Este tipo de software es el que se desarrolla especialmente para resolver un problema determinado de alguna organización o persona, adaptándose a sus necesidades particulares.