En primer dispositivo de computación de propósito general
Charles Babbage, un ingeniero mecánico Inglés y gran pensador, se originó el concepto de una computadora programable. Considerado el "padre de la computadora", [16] conceptualizó e inventó la primera computadora mecánica en el siglo 19. Después de trabajar en su revolucionaria máquina diferencial, diseñada para ayudar en los cálculos de navegación, en 1833 se dio cuenta de que un diseño mucho más general, una máquina analítica, era posible. La entrada de los programas y de datos debía ser proporcionada a la máquina a través de tarjetas perforadas, un método que se utiliza en el momento de dirigir mecánicos telares como el telar de Jacquard. Para la salida, la máquina tendría una impresora, un trazador de curva y una campana. La máquina también sería capaz de perforar los números en tarjetas para ser leído más tarde. El motor incorpora una unidad lógica aritmética, flujo de control en forma de bifurcación condicional ybucles, e integrado de memoria, por lo que es el primer diseño para una computadora de propósito general que puede ser descrito en términos modernos como Turing-completo. [17] [ 18]
La máquina estaba a punto un adelantado a su tiempo siglo. Todas las piezas para su máquina tenía que ser hecho a mano - se trataba de un problema importante para un dispositivo con miles de piezas. Finalmente, el proyecto se disolvió con la decisión del Gobierno británico a cesar la financiación. El fracaso de Babbage para completar la máquina analítica puede ser principalmente atribuido a las dificultades no sólo de la política y la financiación, sino también a su deseo de desarrollar un equipo cada vez más sofisticados y para avanzar más rápido que nadie pudo seguir. Sin embargo, su hijo, Henry Babbage, completó una versión simplificada de unidad de cálculo de la máquina analítica (el molino) en 1888. Él hizo una demostración con éxito de su uso en mesas de computación en 1906.
Ordenadores analógicos posteriores
Durante la primera mitad del siglo 20, muchos científicos computacionales necesidades fueron recibidos por cada vez más sofisticadascomputadoras analógicas, que utilizan un modelo mecánico o eléctrico directo del problema como base para el cálculo. Sin embargo, estos no eran programable y generalmente carecen de la versatilidad y la precisión de los ordenadores digitales modernos. [19]
La primera computadora analógica moderna era una máquina de la marea-predicción, inventado por Sir William Thomson en 1872. Elanalizador diferencial, una computadora analógica mecánica diseñada para resolver ecuaciones diferenciales por integración utilizando mecanismos de ruedas y discos, fue conceptualizado en 1876 por James Thomson , el hermano del más famoso Lord Kelvin. [15]
El arte de la computación analógica mecánica alcanzó su cenit con el analizador diferencial, construido por HL Hazen y Vannevar Bush en el MIT a partir de 1927. Esta construida sobre los integradores mecánicas de James Thomson y los amplificadores de par inventadas por HW Nieman. Una docena de estos dispositivos fueron construidos antes de su obsolescencia hizo evidente.
Por la década de 1950 el éxito de las computadoras electrónicas digitales había significado el fin de la mayoría de las máquinas de computación analógica, pero las computadoras analógicas permanecer en uso en algunas aplicaciones especializadas tales como la educación (sistemas de control) y el avión (regla de cálculo).
Desarrollo informático digital
El principio de la computadora moderna fue descrita por primera vez por el matemático y pionero científico de la computación Alan Turing, quien propuso la idea en su artículo seminal de 1936, [20] Sobre los números computables. Turing reformuló Kurt Gödel 's 1931 resultados sobre los límites de la prueba y la computación, en sustitución de lenguaje formal basado en la aritmética universal Gödel con los dispositivos hipotéticos formales y simples que se conoció como las máquinas de Turing. Él demostró que algunos tal máquina sería capaz de realizar cualquier cálculo matemático concebible si fuera representable como un algoritmo. Luego pasó a demostrar que no había solución a laEntscheidungsproblem por primera muestra que el problema de la parada de las máquinas de Turing es indecidible: en general, no es posible decidir algorítmicamente si una máquina de Turing dada jamás detener.
También introdujo la noción de una "máquina universal '(ahora conocido como una máquina universal de Turing), con la idea de que una máquina de este tipo podría llevar a cabo las tareas de cualquier otra máquina, o en otras palabras, es demostrablemente capaz de calcular cualquier cosa que es computable mediante la ejecución de un programa almacenado en la cinta, lo que permite que la máquina sea programable. Von Neumann reconoció que el concepto central de la computadora moderna se debió a este trabajo. [21] máquinas de Turing son hasta hoy un objeto central de estudio en la teoría de la computación. Con excepción de las limitaciones impuestas por sus tiendas de memoria finitas, las computadoras modernas se dice que es-Turing completa, es decir, tienen algoritmo de capacidad de ejecución equivalente a una máquina universal deTuring.
Electromecánica
En 1938 la Marina de los Estados Unidos había desarrollado una computadora analógica electromecánico suficientemente pequeño como para usar a bordo de un submarino.Este fue el de datos del ordenador Torpedo, que utiliza trigonometría para resolver el problema de disparar un torpedo a un blanco móvil. Durante la Segunda Guerra Mundialse desarrollaron dispositivos similares en otros países también.
Computadoras digitales tempranas eran electromecánico; interruptores eléctricos condujeron relés mecánicos para realizar el cálculo. Estos dispositivos tienen una velocidad de funcionamiento baja y finalmente fueron sustituidos por ordenadores mucho más rápidos totalmente eléctricos, originalmente usando los tubos de vacío. El Z2, creado por el ingeniero alemán Konrad Zuse en 1939, fue uno de los primeros ejemplos de una computadora de relé electromecánico. [22]
En 1941, Zuse siguió a su máquina antes con el Z3, primero trabajando en el mundo electromecánico programable, ordenador digital totalmente automático. [23] [24] El Z3 fue construido con 2000 relés, la implementación de una 22 bits longitud de palabra que hace funcionar a una reloj frecuencia de aproximadamente 5-10 Hz. [25] El código de programa se proporciona en perforada película mientras que los datos podrían ser almacenados en 64 palabras de memoria o suministran desde el teclado. Era muy similar a las máquinas modernas, en algunos aspectos, pionero en numerosos avances, tales como números de punto flotante. Sustitución del sistema decimal difíciles de aplicar (utilizado en Charles Babbage diseño anterior 's) por el simple binario sistema significaba que las máquinas de Zuse eran más fáciles de construir y potencialmente más fiable, dadas las tecnologías disponibles en ese momento. [26] La Z3 era probablemente una completa
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