La herramienta más antigua conocida para su uso en computación es el ábaco sumerio , y se pensó que fue inventada en Babilonia c. 2700–2300 a. C. Su estilo original de uso era por líneas dibujadas en arena con guijarros. Ábacos de un diseño más moderno, todavía se utilizan como herramientas de cálculo en la actualidad. Esta fue la primera computadora conocida y el sistema de cálculo más avanzado conocido hasta la fecha, precediendo a los métodos griegos en 2.000 años.
Entre los años 1050AC y 771AC., el carro con orientación sur fue usado en la antigua China . Fue el primer mecanismo de engranaje conocido en usar un engranaje diferencial , que luego se usó en computadoras analógicas . Los chinos también inventaron un ábaco más sofisticado de alrededor del siglo II a. C. conocido como el ábaco chino .
En el siglo V a. C. en la antigua India , el gramático Pāṇini formuló la gramática del sánscrito en 3959 reglas conocidas como Ashtadhyayi, que era altamente sistematizada y técnica. Panini usó meta reglas, transformaciones y recurrencias (Recursividad).
En el siglo III a. C., Arquímedes usó el principio mecánico del equilibrio (ver Palimpsesto de Arquímedes # Contenido matemático ) para calcular problemas matemáticos, como el número de granos de arena en el universo ( El contador de arena ), que también requería una notación recursiva para números (por ejemplo, la miríada de miríadas ).
Alrededor de 200 a. C., el desarrollo de los engranajes había permitido crear dispositivos en los que las posiciones de las ruedas corresponderían a las posiciones de los objetos astronómicos. Alrededor del año 100 dC, Herón de Alexandría había descrito un dispositivo similar a un odómetro que se podía manejar automáticamente y que podía contar efectivamente en forma digital. Pero no fue hasta el siglo XVII que los dispositivos mecánicos para la computación digital parecen haber sido construidos.
Se cree que el mecanismo de Antikythera es la primera computadora analógica mecánica conocida. Fue diseñado para calcular posiciones astronómicas. Fue descubierto en 1901 en el naufragio de Antikythera frente a la isla griega de Antikythera, entre Kythera y Creta , y data del año 100 a. C.
Los dispositivos informáticos analógicos mecánicos aparecieron nuevamente mil años después en el mundo islámico medieval y fueron desarrollados por astrónomos musulmanes , como el astrolabio mecánico con engranajes de Abū Rayhān al-Bīrūnī , y el torquetum de Jabir ibn Aflah . Según Simon Singh , los matemáticos musulmanes también hicieron importantes avances en criptografía , como el desarrollo de criptoanálisis y análisis de frecuencia por parte de Alkindus. Las máquinas programables también fueron inventadas por ingenieros musulmanes , como el flautista automático de los hermanos Banū Mūsā, y los robots humanoides de Al-Jazari y el reloj del castillo , que se considera ser la primera computadora analógica programable.
Durante la Edad Media, varios filósofos europeos intentaron producir dispositivos informáticos analógicos. Influenciado por los árabes y el escolasticismo , el filósofo mallorquín Ramon Llull (1232-1315) dedicó gran parte de su vida a definir y diseñar varias máquinas lógicas que, combinando verdades filosóficas simples e innegables, podrían producir todo el conocimiento posible. Estas máquinas nunca se construyeron realmente, ya que eran más un experimento mental para producir nuevo conocimiento de manera sistemática; Aunque podían realizar operaciones lógicas simples, aún necesitaban un ser humano para la interpretación de los resultados. Además, carecían de una arquitectura versátil, cada máquina solo tenía fines muy concretos. A pesar de esto, el trabajo de Llull tuvo una fuerte influencia en Gottfried Leibniz (principios del siglo XVIII), que desarrolló aún más sus ideas y construyó varias herramientas de cálculo que las utilizaron.
De hecho, cuando John Napier descubrió logaritmos con fines computacionales a principios del siglo XVII, hubo un período de progreso considerable por parte de inventores y científicos en la fabricación de herramientas de cálculo. El vértice de esta era temprana de la computación formal se puede ver en el motor de diferencia y en su sucesor, el motor analítico (que nunca se construyó por completo, pero se diseñó en detalle), ambos por Charles Babbage . El motor analítico combinó los conceptos de su trabajo y el de otros para crear un dispositivo que, si se construye según lo diseñado, habría poseído muchas propiedades de una computadora electrónica moderna. Estas propiedades incluyen características tales como una «memoria interna» equivalente a RAM , múltiples formas de salida que incluyen una campana, un trazador gráfico y una impresora simple, y una memoria «dura» programable de entrada / salida de tarjetas perforadas que podría modificar además de leer. El avance clave que poseían los dispositivos de Babbage más allá de los creados antes que el suyo era que cada componente del dispositivo era independiente del resto de la máquina, al igual que los componentes de una computadora electrónica moderna. Este fue un cambio fundamental en el pensamiento; Los dispositivos computacionales anteriores solo tenían un único propósito, pero tenían que desmontarse y reconfigurarse en el mejor de los casos para resolver un nuevo problema. Los dispositivos de Babbage podrían reprogramarse para resolver nuevos problemas mediante la entrada de nuevos datos y actuar sobre cálculos previos dentro de la misma serie de instrucciones. Ada Lovelace llevó este concepto un paso más allá, al crear un programa para que el motor analítico calcule los números de Bernoulli , un cálculo complejo que requiere un algoritmo recursivo. Este se considera el primer ejemplo de un verdadero programa de computadora, una serie de instrucciones que actúan sobre datos que no se conocen en su totalidad hasta que se ejecuta el programa. Siguiendo a Babbage, aunque inconsciente de su trabajo anterior, Percy Ludgate en 1909 publicó el segundo de los dos únicos diseños para motores analíticos mecánicos en la historia.
Varios ejemplos de computación analógica sobrevivieron en los últimos tiempos. Un planímetro es un dispositivo que hace integrales, usando la distancia como la cantidad analógica. Hasta la década de 1980, los sistemas HVAC usaban aire tanto como la cantidad analógica como el elemento de control. A diferencia de las computadoras digitales modernas, las computadoras análogas no son muy flexibles y deben reconfigurarse (es decir, reprogramarse) manualmente para que no funcionen en un problema a otro. Las computadoras analógicas tenían una ventaja sobre las primeras computadoras digitales en que podían usarse para resolver problemas complejos usando análogos de comportamiento, mientras que los primeros intentos de las computadoras digitales eran bastante limitados.
Como las computadoras eran raras en esta época, las soluciones a menudo estaban codificadas en forma de papel, como nomogramas , que luego podían producir soluciones analógicas a estos problemas, como la distribución de presiones y temperaturas en un sistema de calefacción.
Computadoras electrónicas digitales
El «cerebro» [computadora] algún día puede bajar a nuestro nivel [de la gente común] y ayudar con nuestros cálculos de impuestos y contabilidad. Pero esto es especulación y no hay señales de ello hasta ahora. Párrafo del periódico británico «The Star» en un artículo de noticias de junio de 1949 sobre la computadora EDSAC , mucho antes de la era de las computadoras personales.
Ninguno de los primeros dispositivos computacionales eran realmente computadoras en el sentido moderno, y se necesitaron avances considerables en matemáticas y teoría antes de que se pudieran diseñar las primeras computadoras modernas.
La primera idea registrada del uso de la electrónica digital para la computación fue el artículo de 1931 «El uso de Thyratrons para el conteo automático de alta velocidad de fenómenos físicos» (The Use of Thyratrons for High Speed Automatic Counting of Physical Phenomena) por CE Wynn-Williams . De 1934 a 1936, el ingeniero de NEC Akira Nakashima publicó una serie de documentos que introducen la teoría del circuito de conmutación , utilizando la electrónica digital para las operaciones algebraicas booleanas , influyendo en el documento seminal de 1938 de Claude Shannon » Análisis simbólico de relés y circuitos de conmutación » («A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits»).
El diseño de la computadora Atanasoff-Berry de 1937 fue la primera computadora electrónica digital, aunque no era programable. La computadora Z3 , construida por el inventor alemán Konrad Zuse en 1941, fue la primera máquina informática totalmente programable y en funcionamiento.
Alan Turing modeló la computación en términos de una cinta de almacenamiento unidimensional, lo que llevó a la idea de la máquina Turing y los sistemas de programación completos de Turing .
Durante la Segunda Guerra Mundial, la computación balística fue realizada por mujeres, que fueron contratadas como «computadoras». El término computadora siguió siendo uno que se refería principalmente a las mujeres (ahora visto como «operador») hasta 1945, después de lo cual adoptó la definición moderna de maquinaria que actualmente posee.
El ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer) fue la primera computadora electrónica de uso general, anunciada al público en 1946. Era Turing-complete, digital, y capaz de ser reprogramada para resolver una amplia gama de problemas informáticos. Las mujeres implementaron la programación para máquinas como ENIAC, y los hombres crearon el hardware.
El Manchester Baby fue la primera computadora electrónica de programa almacenado . Fue construido en la Universidad Victoria de Manchester por Frederic C. Williams , Tom Kilburn y Geoff Tootill , y ejecutó su primer programa el 21 de junio de 1948.
William Shockley , John Bardeen y Walter Brattain en Bell Labs inventaron el primer transistor de trabajo, el transistor de contacto de punto , en 1947, seguido por el transistor de unión bipolar en 1948. En la Universidad de Manchester en 1953, un El equipo bajo el liderazgo de Tom Kilburn diseñó y construyó la primera computadora transistorizada , llamada Transistor Computer , una máquina que usa los transistores recientemente desarrollados en lugar de válvulas. La primera computadora de transistor de programa almacenado fue la ETL Mark III, desarrollada por el Laboratorio Electrotécnico de Japón de 1954 a 1956. Sin embargo, los transistores de unión temprana eran dispositivos relativamente voluminosos que eran difíciles de fabricar en una producción en masa , lo que los limitaba a una serie de aplicaciones especializadas.
En 1954, el 95% de las computadoras en servicio se utilizaban para fines de ingeniería y científicos.
Computadoras personales
El transistor de efecto de campo metal-óxido-silicio (MOSFET), también conocido como el transistor MOS, fue inventado por Mohamed Atalla y Dawon Kahng en Bell Labs en 1959. Fue el primer transistor realmente compacto que pudo ser miniaturizado y producido en masa para una amplia gama de usos. El MOSFET hizo posible construir chips de circuito integrado de alta densidad . El MOSFET más tarde condujo a la revolución de la microcomputadora , y se convirtió en la fuerza impulsora detrás de la revolución de la computadora . El MOSFET es el transistor más utilizado en computadoras, y es el componente fundamental de la electrónica digital .
El circuito integrado MOS , propuesto por primera vez por Mohamed Atalla en 1960, condujo a la invención del microprocesador . El circuito integrado MOS de puerta de silicio fue desarrollado por Federico Faggin en Fairchild Semiconductor en 1968. Esto llevó al desarrollo del primer microprocesador de un solo chip, el Intel 4004. Comenzó con el «Proyecto Busicom» como el diseño de CPU de tres chips de Masatoshi Shima en 1968, antes de que Tadashi Sasaki de Sharp concibiera un diseño de CPU de un solo chip, que él discutido con Busicom e Intel en 1968. El Intel 4004 fue desarrollado como un microprocesador de un solo chip de 1969 a 1970, liderado por Federico Faggin de Intel, Marcian Hoff y Stanley Mazor , y Masatoshi Shima de Busicom. El chip fue diseñado y realizado principalmente por Faggin, con su tecnología MOS de puerta de silicio. El microprocesador condujo a la revolución del microordenador (micro computador), que más tarde se llamaría computadora personal (PC).
La mayoría de los primeros microprocesadores, como Intel 8008 e Intel 8080 , eran de 8 bits . Texas Instruments lanzó el primer microprocesador de 16 bits , el procesador TMS9900 , en junio de 1976. Utilizaron el microprocesador en las computadoras TI-99/4 y TI-99 / 4A .
La década de 1980 trajo avances significativos con el microprocesador que impactó en gran medida los campos de la ingeniería y otras ciencias. El microprocesador Motorola 68000 tenía una velocidad de procesamiento que era muy superior a los otros microprocesadores que se usaban en ese momento. Debido a esto, tener un microprocesador más nuevo y más rápido permitió que las nuevas microcomputadoras que aparecieron después fueran más eficientes en la cantidad de computación que pudieron hacer. Esto fue evidente en el lanzamiento de 1983 de Apple Lisa . Lisa fue la primera computadora personal con una interfaz gráfica de usuario (GUI) que se vendió comercialmente. Funcionó en la CPU Motorola 68000 y usó unidades de disquete dobles y un disco duro de 5 MB para almacenamiento. La máquina también tenía 1 MB de RAM utilizada para ejecutar software desde el disco sin volver a leer el disco de forma persistente. Después del fracaso de Lisa en términos de ventas, Apple lanzó su primera computadora Macintosh, que todavía se ejecuta en el microprocesador Motorola 68000, pero con solo 128 KB de RAM, una unidad de disquete y ningún disco duro para bajar el precio .A fines de la década de 1980 y principios de la década de 1990, vemos más avances con las computadoras que se vuelven más útiles para fines computacionales reales. En 1989, Apple lanzó el Macintosh Portable , pesaba 7.3 kg (16 lb) y era extremadamente costoso, con un costo de US$ 7,300. En el lanzamiento, era una de las computadoras portátiles más potentes disponibles, pero debido al precio y al peso, no tuvo un gran éxito y se suspendió solo dos años después. Ese mismo año, Intel presentó la supercomputadora Touchstone Delta, que tenía 512 microprocesadores. Este avance tecnológico fue muy significativo, ya que se utilizó como modelo para algunos de los sistemas multiprocesador más rápidos del mundo. Incluso se utilizó como prototipo para los investigadores de Caltech, que utilizaron el modelo para proyectos como el procesamiento en tiempo real de imágenes satelitales y la simulación de modelos moleculares para diversos campos de investigación.