Una computadora podría describirse con engañosa simplicidad como un aparato que realiza cálculos de rutina automáticamente. Tal definición debe su engaño a una visión ingenua y estrecha del cálculo como un proceso estrictamente matemático. De hecho, el cálculo es la base de muchas actividades que normalmente no se consideran matemáticas. Caminar por una habitación, por ejemplo, requiere muchas aunque subconsciente, cálculos. Las computadoras también han demostrado ser capaces de resolver una amplia gama de problemas, desde equilibrar una chequera hasta igualar, en forma de sistemas de guía para robots, caminar por una habitación.
Antes de que pudiera realizarse el verdadero poder de la computación, por lo tanto, se tuvo que superar la visión ingenua del cálculo. Los inventores que trabajaron para traer la computadora al mundo tuvieron que aprender que lo que estaban inventando no era solo un triturador de números, no solo una calculadora. Por ejemplo, tuvieron que aprender que no era necesario inventar una computadora nueva para cada nuevo cálculo y que una computadora podía diseñarse para resolver numerosos problemas, incluso problemas que aún no se habían imaginado cuando se construyó la computadora. También tuvieron que aprender a decirle a una computadora de resolución de problemas tan general qué problema resolver. En otras palabras, tuvieron que inventar la programación.
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Tenían que resolver todos los problemas embriagadores de desarrollar tal dispositivo, de implementar el diseño, de construir realmente la cosa. La historia de la resolución de estos problemas es la historia de la computadora. Ese historial se cubre en esta sección y se proporcionan enlaces a las entradas de muchas de las personas y empresas mencionadas. Además, ver los articulos Ciencias de la Computación y superordenador.
El primer dispositivo de cálculo conocido es probablemente el ábaco. Se remonta al menos a 1100bcey todavía está en uso hoy, particularmente en Asia. Ahora, como entonces, normalmente consiste en un marco rectangular con delgadas varillas paralelas ensartadas con cuentas. Mucho antes de que se adoptara cualquier notación posicional sistemática para la escritura de números, el ábaco asignaba diferentes unidades o pesos a cada barra. Este esquema permitió representar una amplia gama de números con solo unas pocas cuentas y, junto con la invención del cero en la India, puede haber inspirado la invención del hindú-árabe. sistema de numeración . En cualquier caso, las cuentas de ábaco se pueden manipular fácilmente para realizar las operaciones aritméticas comunes (suma, resta, multiplicación y división) que son útiles para transacciones comerciales y en la contabilidad.
El ábaco es un dispositivo digital; es decir, representa valores de forma discreta. Una cuenta está en una posición predefinida u otra, representando sin ambigüedades, digamos, uno o cero.
Los dispositivos de cálculo dieron un giro diferente cuando John Napier, un matemático escocés, publicó su descubrimiento de los logaritmos en 1614. Como puede atestiguar cualquier persona, sumar dos números de 10 dígitos es mucho más simple que multiplicarlos, y la transformación de un problema de multiplicación en un problema de suma es exactamente lo que permiten los logaritmos. Esta simplificación es posible debido a la siguiente propiedad logarítmica: el logaritmo del producto de dos números es igual a la suma de los logaritmos de los números. En 1624, las tablas con 14 dígitos significativos estaban disponibles para los logaritmos de números del 1 al 20.000, y los científicos adoptaron rápidamente la nueva herramienta que ahorra trabajo para los tediosos cálculos astronómicos.
Más importante para el desarrollo de la computación, la transformación de la multiplicación en suma simplificó enormemente la posibilidad de mecanización. Cosa análoga calcular dispositivos basados en los logaritmos de Napier, que representan valores digitales con análogo longitudes físicas — pronto apareció. En 1620 Edmund Gunter, el matemático inglés que acuñó los términos coseno y cotangente , construyó un dispositivo para realizar cálculos de navegación: la escala Gunter o, como simplemente la llamaron los navegantes, el gunter. Alrededor de 1632, un clérigo y matemático inglés llamado William Oughtred construyó la primera regla de cálculo, basándose en las ideas de Napier. Esa primera regla de cálculo era circular, pero Oughtred también construyó la primera rectangular en 1633. Los dispositivos analógicos de Gunter y Oughtred tenían varias ventajas y desventajas en comparación con los dispositivos digitales como el ábaco. Lo importante es que las consecuencias de estas decisiones de diseño se estaban probando en el mundo real.
En 1623, el astrónomo y matemático alemán Wilhelm Schickard construyó la primera calculadora. Lo describió en una carta a su amigo el astrónomo Johannes Kepler, y en 1624 volvió a escribir para explicar que una máquina que había encargado construir para Kepler estaba, aparentemente junto con la prototipo , destruido en un incendio. Lo llamó un reloj calculador, que los ingenieros modernos han podido reproducir a partir de los detalles de sus cartas. Incluso el conocimiento general del reloj se había perdido temporalmente cuando Schickard y toda su familia perecieron durante el Guerra de los Treinta Años .
Calculating Clock Una reproducción del Calculating Clock de Wilhelm Schickard. El dispositivo podía sumar y restar números de seis dígitos (con una campana para desbordamientos de siete dígitos) a través de seis engranajes entrelazados, cada uno de los cuales giraba una décima parte de una rotación por cada rotación completa del engranaje a su derecha. Por lo tanto, 10 rotaciones de cualquier marcha producirían un acarreo de un dígito en la marcha siguiente y cambiarían la visualización correspondiente. El Museo de la Computación de América
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Pero es posible que Schickard no haya sido el verdadero inventor de la calculadora. Un siglo antes Leonardo da Vinci bosquejó los planos de una calculadora que eran lo suficientemente completos y correctos para que los ingenieros modernos construyeran una calculadora a partir de ellos.
La primera calculadora o máquina sumadora que se produjo en cualquier cantidad y que se usó realmente fue la Pascaline, o máquina aritmética, diseñada y construida por el filósofo matemático francés Blaise Pascal entre 1642 y 1644. Solo podía hacer sumas y restas, siendo números ingresó manipulando sus diales. Pascal inventó la máquina para su padre, un recaudador de impuestos, por lo que también fue la primera máquina de negocios (si no se cuenta el ábaco). Construyó 50 de ellos durante los siguientes 10 años.
Máquina aritmética, o Pascaline La máquina aritmética, o Pascaline, una calculadora monetaria francesa (no decimal) diseñada por Blaise Pascal c. 1642. Los números se pueden sumar girando las ruedas (ubicadas a lo largo de la parte inferior de la máquina) en sentido horario y restar girando las ruedas en sentido antihorario. Cada dígito de la respuesta se mostró en una ventana separada, visible en la parte superior de la fotografía. Cortesía del Centro de Historia del Museo de Computadoras
En 1671, el filósofo matemático alemán Gottfried Wilhelm von Leibniz diseñó una máquina de calcular llamada Step Reckoner. (Se construyó por primera vez en 1673). El Step Reckoner amplió las ideas de Pascal e hizo la multiplicación mediante sumas y cambios repetidos.
Step Reckoner Una reproducción del Step Reckoner de Gottfried Wilhelm von Leibniz, del original ubicado en el Museo Trinks Brunsviga en Hannover, Alemania. Al girar la manivela (izquierda) se hicieron girar varios tambores, cada uno de los cuales giraba un engranaje conectado a un contador digital. Archivos de IBM
Leibniz fue un firme defensor del sistema numérico binario. Los números binarios son ideales para las máquinas porque solo requieren dos dígitos, que pueden representarse fácilmente mediante los estados de encendido y apagado de un interruptor. Cuando las computadoras se volvieron electrónicas, el sistema binario fue particularmente apropiado porque un circuito eléctrico está encendido o apagado. Esto significaba que on podría representar verdadero, off podría representar falso y el flujo de corriente representaría directamente el flujo de la lógica.
Leibniz fue clarividente al ver la idoneidad del sistema binario en las máquinas de calcular, pero su máquina no lo utilizó. En cambio, el contador de pasos representó números en forma decimal, como posiciones en diales de 10 posiciones. Ni siquiera la representación decimal era un hecho: en 1668 Samuel Morland inventó una máquina sumadora especializada en dinero británico, un sistema decididamente no decimal.
Los dispositivos de Pascal, Leibniz y Morland eran curiosidades, pero con la Revolución Industrial del siglo XVIII surgió una necesidad generalizada de realizar operaciones repetitivas de manera eficiente. Con otras actividades que se están mecanizando, ¿por qué no el cálculo? En 1820, Charles Xavier Thomas de Colmar de Francia enfrentó efectivamente este desafío cuando construyó su aritmómetro, el primer dispositivo de cálculo comercial producido en serie. Podría realizar sumas, restas, multiplicaciones y, con una participación más elaborada del usuario, división. Basado en la tecnología de Leibniz, fue extremadamente popular y se vendió durante 90 años. En contraste con el tamaño de la tarjeta de crédito de la calculadora moderna, el aritmómetro era lo suficientemente grande como para cubrir un escritorio.
Las calculadoras como el aritmómetro siguieron siendo una fascinación después de 1820, y se conocía bien su potencial para uso comercial. Muchos otros dispositivos mecánicos construidos durante el siglo XIX también realizaban funciones repetitivas de forma más o menos automática, pero pocos tenían alguna aplicación a la informática. Hubo una gran excepción: el telar Jacquard, inventado en 1804-05 por un tejedor francés, Jacquard Joseph-Marie .
El telar Jacquard fue una maravilla de la Revolución Industrial. Un telar de tejido textil, también podría llamarse el primer dispositivo práctico de procesamiento de información. El telar funcionaba tirando de hilos de varios colores en patrones por medio de una serie de varillas. Al insertar una tarjeta perforada con agujeros, un operador podría controlar el movimiento de las varillas y, por lo tanto, alterar el patrón del tejido. Además, el telar estaba equipado con un dispositivo de lectura de cartas que deslizaba una nueva carta de una baraja previamente perforada en su lugar cada vez que se lanzaba la lanzadera, de modo que los patrones de tejido complejos pudieran automatizarse.
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Telar de jacquard Telar de jacquard, grabado, 1874. En la parte superior de la máquina hay una pila de tarjetas perforadas que se introducirían en el telar para controlar el patrón de tejido. Este método de emitir automáticamente instrucciones de máquina fue empleado por las computadoras hasta bien entrado el siglo XX. El Archivo Bettmann
Lo extraordinario del dispositivo fue que transfirió el proceso de diseño de una etapa de tejido que requiere mucha mano de obra a una etapa de perforación de tarjetas. Una vez perforadas y ensambladas las tarjetas, se completó el diseño y el telar implementado el diseño automáticamente. Por lo tanto, se podría decir que el telar Jacquard está programado para diferentes patrones mediante estas barajas de cartas perforadas.
Para aquellos interesados en mecanizar cálculos, el telar Jacquard proporcionó lecciones importantes: la secuencia de operaciones que realiza una máquina podría controlarse para que la máquina haga algo completamente diferente; se podría utilizar una tarjeta perforada como medio para dirigir la máquina; y, lo que es más importante, un dispositivo podría dirigirse para realizar diferentes tareas alimentándolo con instrucciones en una especie de lenguaje, es decir, haciendo que la máquina sea programable.
No es exagerado decir que, en el telar Jacquard, la programación se inventó antes que la computadora. La estrecha relación entre el dispositivo y el programa se hizo evidente unos 20 años después, con Charles Babbage invención de la primera computadora.
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