Programación para todos: computadoras

Retomemos nuestro viaje

Hace siete días comenzamos una aventura; aventura en la que descubriremos ese cotidiano pero tan desconocido mundo de la Informática y la Programación.

¿Qué es la informática?, ¿cuál es su importancia y rol en la humanidad?; para descubrir la respuesta de esa y otras preguntas revisa el siguiente artículo: https://steemit.com/cervantes/@cervantes/programacion-para-todos-la-informatica-y-su-rol-en-la-humanidad

Hoy, en esta segunda parte, ahondaremos más y responderemos muchas preguntas que quedaron sin responder, tales como:
¿Qué es una computadora?, ¿qué es la programación?

¡Vamos a ello!

Ya sabemos que como seres humanos manejamos información y datos desde nuestros inicios. Pero, a medida que la humanidad se desarrolla aumenta la cantidad de información y su complejidad, lo que trae consigo nuevas problemáticas: mucha información que almacenar, y muchos datos que procesar.

Papeles

En respuesta a resolver esta situación, se creó el instrumento protagonista de este artículo: la computadora. Pero, su nacimiento, no se dió ni de un día para otro, ni por el trabajo de un solo científico loco. Su nacimiento es producto del trabajo colectivo de muchas mentes maestras a través de la historia.

Como siempre, volvamos al pasado...

La necesidad de ordenar y sistematizar el procesamiento de datos se remonta a la Prehistoria. Como, por ejemplo, para contar el número de habitantes en la comunidad, raciones de comida, ordenar herramientas, etc. Estas y un sinfín de otras circunstancias hacían (y hacen) imperante la necesidad de realizar muchas operaciones que se pueden resumir en un concepto: calcular.

Así, en la búsqueda de facilitar este procedimiento, hace ya más de 2000 años que nació el ábaco, cuya finalidad es la de efectuar operaciones aritméticas sencillas, tales como sumar, restar y multiplicar.

Ábaco

El ábaco es considerado el instrumento de cálculo más antiguo que, de manera muy exitosa, facilitó la resolución de operaciones aritméticas fundamentales para la organización de grupos humanos; es decir, procesar datos de una manera mucho más efectiva.

Así, a medida que surgieron las necesidades fueron creados incontables instrumentos con la finalidad de obtener datos y procesarlos de una manera más efectiva, tales como: Astrolabio, Cuadrante, Mecanismo de Anticitera, Esfera Armilar, Odómetro, Reloj astronómico, entre muchos otros.

Astrolabio

El protagonista ya está por llegar

La ciencia avanzó, la tecnología se desarrolló y el conocimiento creció. Nacieron nuevas disciplinas y áreas del conocimiento que hasta el día de hoy son fundamentales en el funcionamiento de nuestra sociedad.

Cerca del año 830 D.C., el matemático Persa Al-Juarismi definió el concepto de algoritmo ; un método para resolver problemas mediante una lista bien definida, ordenada y finita de operaciones. En otras palabras, una lista de instrucciones ordenadas y concisas para resolver una problemática concreta, como por ejemplo, un manual de instrucciones para montar un escritorio.

A partir de este punto, el desarrollo de las ciencias tomó un rumbo muy veloz, dando lugar a incontables hitos históricos: instauración del modelo heliocéntrico del sistema solar, nacimiento del cálculo diferencial, descubrimiento de la Ley de Gravitación Universal y muchos más.
Entre estos, también se encuentran numerosos métodos de cálculo y resolución de problemas matemáticos de alto nivel de complejidad.

Cálculo

Como vemos, la humanidad alcanzó un punto en el cual tenía muchas herramientas teóricas con las que podía resolver gran parte de sus problemas relacionados con cómo procesar datos para un caso en específico, y traducirlos en información relevante (por ejemplo, predecir la trayectoria de la luna), pero chocaron con un gran muro: los cálculos manuales son muy lentos y propensos a errores y la complejidad del procesamiento superaba nuestra capacidad.

Pero las mentes creativas no se quedaron atrás. A medida que se presentaron los problemas, crearon soluciones, instrumentos que facilitaron el trabajo:

-En el Año 1620 el matemático inglés Edmund Gunter inventa la Regla de cálculo , instrumento para resolver operaciones aritméticas.

-En 1642 el padre del polímata Blaise Pascal fue nombrado superintendente de la Alta Normandía., y Pascal, con el fin de aligerar el trabajo de su padre, creó la Pascalina, calculadora mecánica que funcionaba a partir de ruedas y engranajes.

-Joseph Marie Charles crea en 1801 un telar programable, el cual funcionaba con las instrucciones recibidas a través de una tarjeta perforada.

-En 1833 Charles Babbage, matemático e inventor británico, diseña e intenta construir el primer instrumento que podemos llamar computadora. Esta es la máquina analítica

Máquina analítica

-En Estados Unidos, las proyecciones estimaban que el censo del año 1890 llevaría 10 años de tabulación y cálculo manual. En vista de esto, el inventor Herman Hollerith creó la máquina tabuladora, la que realizo todos los procesos de manera automática utilizando un sistema de tarjetas perforadas eléctricas, reduciendo así la duración del procedimiento ¡de 10 años a 6 semanas!.

-En 1936 Alan Turing, matemático Inglés, formaliza los conceptos de algoritmo y Máquina de Turing, ambos conceptos claves en la computación moderna.

Turing

-El ingeniero alemán Konrad Zuse, en el año 1938, crea lo que podemos considerar la primera computadora como tal: la Z1, un instrumento electromecánico y programable.

Z1

Espera, ¡hemos llegado!

Uff, ha sido un largo trecho, pero ¡ya estamos aquí!. Tenemos la primera computadora funcional, pero, ¿qué hace? Pues, lo que definimos en el capítulo anterior: recibe y procesa datos mediante procesos automáticos, para convertirlos en información que pueda ser analizada y utilizada por humanos.

Está bien, pero, ¿cómo lo hace?; su funcionamiento consta de los siguientes pasos básicos:

-Entrada de los datos: datos e instrucciones son ingresados a la máquina a través de una cinta perforada; esta cinta posee patrones de orificios perforados, los cuales son interpretados por la computadora para ejecutar las instrucciones.

-Procesamiento de los datos: estas instrucciones son ejecutadas por una unidad de control, el cerebro de la computadora.

-Salida de los datos: una vez procesados los datos, son enviados en forma de información legible y utilizable por seres humanos a través de un dispositivo de salida, una impresión.
Observando estos pasos básicos podemos entender a grandes rasgos el funcionamiento que tiene una computadora en general, incluyendo las que tenemos en la actualidad.

Ordenemos y formalicemos lo anterior: en el año 1945 John von Neumann, matemático y físico francés, en conjunto con otros colaboradores describieron el Modelo de von Neumann, el cual estructura la arquitectura de una computadora en los siguientes componentes:

-Dispositivo de entrada, encargado de proveer un medio al usuario para ingresar datos al instrumento; son elementos tales como el teclado, el ratón, el micrófono, etc..

-Unidad de procesamiento central (CPU), con el fin de interpretar y ejecutar las instrucciones ingresadas; lo que llamaríamos el procesador.

-Memoria, la cual es capaz de almacenar datos e instrucciones para su uso posterior; hablamos de memoria RAM y discos duros, por ejemplo.

-Dispositivos de salida, que entregan los resultados en forma de información utilizable por nosotros; son la impresora, el monitor, altavoces, o auriculares.

Ordenemos un poco los pensamientos

Resumamos toda la información que acabamos de recibir:

La necesidad de procesar datos con mayor eficiencia y resolver cálculos complejos y voluminosos llevó a muchas mentes maestras a crear innumerables herramientas e instrumentos, tales como calculadoras y la Pascalina, famosa regla de cálculo.

La creación de estas herramientas y el avance de la ciencia constituyeron una cadena de eventos que llevó a la creación de un instrumento capaz de procesar datos automáticamente de manera muy eficiente: la computadora.

Esta funciona del siguiente modo:

El usuario ingresa los datos a través de un dispositivo de entrada; estos datos, a través de un programa ingresan a la CPU, donde posteriormente las instrucciones son interpretadas y ejecutadas; los resultados son enviados a un dispositivo de salida como información utilizable por el ser humano.

La memoria nos da la capacidad de almacenar datos y programas para que puedan ser utilizados posteriormente.

Espera, ¿dijiste programa?

¡Así es!, nosotros no ingresamos directamente la información al procesador; esto se hace a través de un programa. Cuando nosotros utilizamos nuestros dispositivos ingresamos los datos a un programa y este se encarga de traducir nuestras instrucciones a un lenguaje que nuestro procesador entiende y así poder ejecutar las instrucciones.

Programa

Pero, ¿cómo funciona aquello?

Paciencia, ya iremos a ello

Como en toda aventura, necesitamos una pausa y descanso, analizar todo lo sucedido y aprender de nuestras experiencias y, así, ¡levantarnos al siguiente día más fuertes y con más ánimo de seguir aprendiendo!

En nuestra próxima entrega nos dedicaremos a fondo a responder y entender aquella pregunta sin responder. Descubriremos cómo funcionan los programas, cómo son creados y de qué forma estos se comunican con el procesador.

Con esto en conocimiento, terminaremos de describir las partes de una computadora, tales como hardware y software.

¡Los esperamos el próximo miércoles!

Un caluroso abrazo.

Fuentes:

1.Computadora.Recuperado de https://es.wikipedia.org/wiki/Computadora

2.«computadora». Diccionario panhispánico de dudas (1.ª edición).

3.«computar». Diccionario de la lengua española. Madrid: Espasa. ISBN

4.«computador». Diccionario de la lengua española Madrid: Espasa. ISBN

5.Patricio Villalvaa, Qué es la informática. Recuperado de http://patricioinformaticaavanzada.blogspot.cl/p/informatica.html

6.Historia de la Computación.Recuperado de
http://www.monografias.com/trabajos/histocomp/histocomp.shtml

7.Diego dikygs. (12/04/2011). Tratamiento automático de la información. Recuperado de http://nocionesdeinformatica.blogspot.cl/2011/04/tratamiento-automatico-de-la.html