Historia y Componentes Clave de la Computación: Desde ENIAC hasta la Arquitectura Moderna

ENIAC: El Primer Computador Electrónico

El ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer), construido en Pensilvania entre 1943 y 1946 por John Presper Eckert y John William Mauchly, fue un hito en la historia de la computación. Este computador gigante constaba de:

• 15.000 válvulas
• 50.000 conmutadores
• 70.000 resistencias
• 7.500 interruptores

Pesaba 30 toneladas y podía efectuar una multiplicación de 10 cifras en 6 segundos. A pesar de su capacidad para la época, el ENIAC presentaba el problema de que se estropeaba con frecuencia.

Diferencias Clave entre Computadores

• Computador comercial: UNIVAC.
• Computador electrónico: ENIAC.
• Computador con programa almacenado: EDVAC.

John Von Neumann y la Arquitectura de Computadores

John von Neumann fue el creador del EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer), una modificación del ENIAC. Su idea revolucionaria consistió en almacenar el programa en la memoria, junto con los datos. Esto dio origen a la arquitectura Von Neumann, que proponía conectar permanentemente las unidades del ordenador para que su funcionamiento estuviera coordinado bajo un control central.

Aportaciones de Hollerith y Aiken

• Hollerith: Ideó las tarjetas perforadas y fundó la Hollerith Tabulating Company, que eventualmente se convirtió en IBM (International Business Machines) en 1924.
• Aiken: Ideó el Mark I, uno de los primeros computadores electromecánicos.

Componentes Internos del Procesador (CPU)

Registros Internos

Los registros internos del procesador son celdas de memoria de alta velocidad que permiten a la CPU almacenar datos temporalmente mientras se efectúa alguna operación. El tamaño del registro indica el número de bits que puede manipular el procesador.

Componentes de la Unidad de Control (UC)

• Reloj: Proporciona una sucesión de impulsos eléctricos a intervalos constantes.
• Secuenciador: Genera órdenes elementales sincronizadas con el reloj.
• Decodificador: Extrae y analiza el código de operación de la instrucción contenida en el Registro de Instrucción de Memoria (RIM).

Unidad Aritmético-Lógica (UAL) y Unidad de Coma Flotante (FPU)

La FPU (Unidad de Coma Flotante) es superior a la UAL (Unidad Aritmético-Lógica). La FPU puede realizar en un ciclo de reloj operaciones que la UAL tardaría cientos de ciclos en completar.

Estructura y Funcionamiento de la Memoria RAM

La memoria RAM (Random Access Memory) se divide en dos bloques principales:

• Dirección: Permite a la unidad de control diferenciar las celdas de memoria.
• Contenido: Almacena los datos o instrucciones.

El selector de memoria se encarga de extraer la información contenida en el Registro de Datos de Memoria (RDM) y cargar en el RIM la información de la celda seleccionada.

Jerarquía de Memoria

La jerarquía de memoria, de mayor a menor velocidad y de menor a mayor capacidad, es la siguiente:

1. Registros de la CPU
2. Memoria caché
3. Memoria RAM
4. Memoria secundaria (por ejemplo, disco duro o SSD)

Funcionamiento Básico de un PC

El proceso de arranque de un PC involucra los siguientes pasos:

1. ROM (Read-Only Memory)
2. BIOS (Basic Input/Output System)
3. Sistema Operativo (SO)
4. Carga de programas y datos en la RAM

Funciones y Componentes del Sistema Operativo

Funciones Principales

• Interfaz de usuario
• Reconocimiento de componentes
• Manejo de puertos
• Gestión de recursos
• Administración de la información

Componentes del Sistema Operativo

• Núcleo o Kernel: Realiza las funciones básicas del SO, como la carga inicial, la administración de periféricos, la comunicación entre procesos y la administración de la memoria.
• Shell: Interpreta comandos a través de un lenguaje de control (consola).
• Sistema de archivos: Permite que los archivos se registren y organicen.

Tipos de Software y Distribución

• Shareware: Los usuarios pueden probar un producto durante un tiempo limitado y, si desean la versión completa, deben pagar por ella.
• Freeware: Software gratuito que, en algunos casos, incluye el código fuente. No se permite su modificación ni venta.
• Software multimedia: Aplicaciones como enciclopedias, comúnmente utilizadas en entornos educativos.
• Software específico: Desarrollado para empresas u organizaciones con necesidades particulares.

Tipos de Buses

• Bus de datos: Permite el intercambio de datos entre la CPU y el resto del sistema. Su velocidad se mide en MHz o GHz. Un bus más ancho permite transferir más datos simultáneamente.
• Bus de direcciones: Transmite direcciones de memoria entre la CPU y la memoria. Sincroniza los datos con los periféricos de entrada/salida.
• Bus de control: Gobierna y coordina los diferentes elementos del sistema.