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Una computadora (Hispanoamérica) u ordenador (España) es un dispositivo electrónico compuesto básicamente de un procesador, memoria y dispositivos de entrada/salida (E/S) . La característica principal del ordenador, respecto a otros dispositivos similares, como una calculadora, es que puede realizar tareas muy diversas, cargando distintos programas en la memoria para que los ejecute el procesador. Siempre se busca optimizar los procesos, ganar tiempo, hacerlo más fácil de usar y simplificar las tareas rutinarias.
Los dispositivos de entrada/salida (también llamados periféricos) le permiten al ordenador comunicarse con el exterior.
Un ordenador normalmente utiliza un programa informático especial denominado sistema operativo que se encarga de gestionar los recursos del ordenador: memoria, dispositivos de E/S, dispositivos de almacenamiento (discos duros, unidades de DVD y CD).
Un ordenador es cualquier dispositivo usado para procesar información de acuerdo con un procedimiento bien definido. En un principio, la palabra era usada para describir a las personas que hacían cálculos aritméticos, con o sin ayuda mecánica, pero luego se trasladó a las propias máquinas. Dentro de la definición que acabamos de dar, entraría el uso de dispositivos mecánicos como la regla de cálculo, toda la gama de calculadoras mecánicas desde el ábaco hacía adelante, además de todos los ordenadores electrónicos contemporáneos.
Sin embargo, la definición anterior incluye muchos dispositivos de usos específicos que sólo pueden realizar una función o un número determinado de funciones. Si pensamos en los ordenadores modernos, la característica más importante que los distingue de los aparatos anteriores es que tienen una programación adecuada.Cualquier ordenador puede emular el comportamiento de otro (únicamente limitado por la capacidad de almacenamiento de datos y las diferentes velocidades), y, de hecho, se cree que los actuales ordenadores pueden emular a cualquier ordenador que se invente en el futuro (aunque sean mucho más lentos). Por lo tanto, en cierto sentido, esta capacidad crítica es una prueba muy útil, para identificar los ordenadores de uso general de los aparatos destinados a usos específicos. Esta característica de poderse emplear para un uso general, se puede formalizar en una regla según la cual una máquina de estas características, debe poder emular el comportamiento de una máquina de Turing universal. Las máquinas que cumplan con esta definición son homologables a la máquina de Turing.
Originariamente, el procesamiento de la información estaba relacionado de manera casi exclusiva con problemas aritméticos, pero los ordenadores modernos son usados para muchas tareas diferentes sin ninguna relación con las matemáticas.
Sin embargo, en los últimos 20 años aproximadamente, muchos aparatos domésticos, sobre todo las consolas para videojuegos, a las que hay que añadir los teléfonos móviles, los videos, los auxiliares personales digitales (PDA) y un sinfín de aparatos caseros, industriales, para coches y electrónicos, todos ellos tienen circuitos homologables a la máquina de Turing (con la limitación de que la programación de estos aparatos está instalada en un chip de memoria ROM que hay que remplazar cada vez que queremos cambiar la programación). Esta especie de ordenadores que se encuentran dentro de otros ordenadores de uso general son conocidos como microcontroladores u ordenadores integrados. Por lo tanto, muchas personas han restringido la definición de ordenadores a aquellas máquinas cuyo propósito principal sea el procesamiento de la información y que puedan adaptarse a una gran variedad de tareas por el usuario, sin ninguna modificación física, excluyendo a aquellos dispositivos que forman parte de un sistema más grande como los teléfonos, microondas o aviones. Hay 3 tipos de ordenadores principales que cumplen con estos requisitos y que son: los ordenadores centrales, los miniordenadores y los ordenadores personales.
Para finalizar, hay que decir que mucha gente que no está familiarizada con otras formas de ordenadores, usa el término para referirse exclusivamente a los ordenadores personales.
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Aunque las tecnologías empleadas en los ordenadores digitales han cambiado mucho desde que aparecieron los primeros ordenadores en los años 40, la mayoría todavía utilizan la arquitectura von Neumann, propuesta a principios de los años 40 por John von Neumann.
La arquitectura von Neumann describe un ordenador con 4 secciones principales: la unidad lógica y aritmética (ALU), la unidad de control, la memoria, y los dispositivos de entrada y salida (E/S). Estas partes están interconectadas por un manojo de cables, un enlace común. En este sistema, la memoria es una secuencia de celdas de almacenamiento numeradas, donde cada una es un bit, o unidad de información. La información es una instrucción que le dice al ordenador lo que tiene que hacer. Las «células» contienen datos que necesita el ordenador para llevar a cabo las instrucciones.
En general, la memoria puede ser rescrita varios millones de veces; se parece más a una libreta que a una lápida.
El tamaño de cada célula y el número de células varía mucho de ordenador a ordenador, y las tecnologías empleadas para la memoria han cambiado bastante; van desde los relés electromecánicos, tubos llenos de mercurio en los que se formaban los pulsos acústicos, matrices de imanes permanentes, transistores individuales a circuitos integrados con millones de celdas en un solo chip.
La unidad lógica y aritmética, o ALU, es el dispositivo que lleva a cabo las operaciones elementales como las operaciones aritméticas (suma, resta), operaciones lógicas (Y, O, NO), y operaciones de comparación. En esta unidad es en donde se hace todo el trabajo computacional.
La unidad de control sigue la dirección de las posiciones en
memoria que contienen la instrucción que el ordenador va a realizar en ese momento; recupera la información entregándola a la ALU
para la operación que debe desarrollar. Transfiere luego el resultado a ubicaciones apropiadas en la memoria.
Una vez que ocurre lo anterior, la unidad de control va a la siguiente instrucción (normalmente situada en la siguiente posición,
a menos que la instrucción sea una instrucción de salto, informando al ordenador de que la próxima instrucción estará ubicada en
otra posición de la memoria).
Los dispositivos E/S permiten al ordenador, obtener información del mundo exterior y devolver los resultados de dicha información. Hay una gama muy extensa de dispositivos E/S como los teclados, monitores y unidades de disco flexible o las cámaras web.
Las instrucciones que acabamos de discutir, no son las ricas instrucciones del ser humano. Un ordenador sólo tiene un número limitado de instrucciones bien definidas. Los tipos de instrucciones típicas realizadas por la mayoría de los ordenadores son como estos ejemplos: "...copia los contenidos de la posición de memoria 123, y coloca la copia en la posición 456, añade los contenidos de la posición 666 a la 042, y coloca el resultado en la posición 013, y, si los contenidos de la posición 999 son 0, tu próxima instrucción está en la posición 345...".
Las instrucciones dentro del ordenador se representan mediante números. Por ejemplo, el código para copiar puede ser 001. El conjunto de instrucciones que puede realizar un ordenador se conoce como lenguaje de máquina o código máquina. En la práctica, no se escriben las instrucciones para los ordenadores directamente en lenguaje de máquina, sino que se usa un lenguaje de programación de alto nivel que se traduce después al lenguaje de la máquina automáticamente, a través de programas especiales de traducción (intérpretes y compiladores). Algunos lenguajes de programación representan de manera muy directa el lenguaje de máquina, como los ensambladores (lenguajes de bajo nivel) y, por otra parte, los lenguajes como Prolog, se basan en principios abstractos muy alejados de los que hace la máquina en concreto (lenguajes de alto nivel).
Los ordenadores actuales colocan la ALU y la unidad de control dentro de un único circuito integrado conocido como Unidad central de procesamiento o CPU. Normalmente, la memoria del ordenador se sitúa en unos pocos circuitos integrados pequeños cerca de la CPU. La gran mayoría de la masa del ordenador está formada por sistemas auxiliares (por ejemplo, para traer electricidad) o dispositivos E/S.
Algunos ordenadores más grandes se diferencian del modelo anterior, en un aspecto importante, porque tienen varias CPU y unidades de control que trabajan al mismo tiempo. Además, algunos ordenadores, usados principalmente para la investigación, son muy diferentes del modelo anterior, pero no tienen muchas aplicaciones comerciales.
Por lo tanto, el funcionamiento de un ordenador es en principio bastante sencillo. El ordenador trae las instrucciones y los datos de la memoria. Se ejecutan las instrucciones, se almacenan los datos y se va a por la siguiente instrucción. Este procedimiento se repite continuamente, hasta que se apaga el ordenador. Los programas de ordenador son simplemente largas listas de instrucciones que debe ejecutar el ordenador, a veces con tablas de datos. Muchos programas de ordenador contienen millones de instrucciones, y muchas de esas instrucciones se ejecutan rápidamente. Un ordenador personal moderno típico (en el año 2003) puede ejecutar de 2000 a 3000 millones de instrucciones por segundo. Las capacidades extraordinarias que tienen los ordenadores no se deben a su habilidad para ejecutar instrucciones complejas. Los ordenadores ejecutan millones de instrucciones simples diseñadas por personas inteligentes llamados programadores. Los buenos programadores desarrollan grupos de instrucciones para hacer tareas comunes (por ejemplo, dibujar un punto en la pantalla) y luego ponen dichos grupos de instrucciones a disposición de otros programadores.
En la actualidad, podemos tener la impresión de que los ordenadores están ejecutando varios programas al mismo tiempo. Esto se conoce como poliactividad o multitarea, siendo más usado el segundo término. En realidad, la CPU ejecuta instrucciones de un programa y después tras un breve periodo de tiempo, cambian a un segundo programa y ejecuta algunas de sus instrucciones. Esto crea la ilusión de que se están ejecutando varios programas simultáneamente, repartiendo el tiempo de la CPU entre los programas. Esto es similar a la película que está formada por una sucesión rápida de fotogramas. El sistema operativo es el programa que controla el reparto del tiempo generalmente.
El sistema operativo es una especie de cajón de sastre lleno de códigos. Cada vez que algún código de ordenador es compartido por muchos tipos diferentes de programas durante muchos años, los programadores llevarán dicho código al sistema operativo, al final.
El sistema operativo puede decidir, por ejemplo, qué programas se ejecutan, y cuándo, y qué fuentes (memoria o dispositivos E/S) se utilizan. El sistema operativo tiene otras funciones que ofrecer a otros programas, como los códigos que permiten a los programadores, escribir programas para una máquina sin necesidad de conocer los detalles íntimos de todos los dispositivos electrónicos conectados.
En la actualidad, se está empezando a incluir dentro del sistema operativo algunos programas muy usados debido a que es una manera económica de distribuirlos. No es extraño que un sistema operativo incluya navegadores de internet, procesadores de texto, programas de correo electrónico, interfaces de red, reproductores de películas y otros programas que antes se tenían que conseguir aparte.
Los primeros ordenadores digitales, de gran tamaño y coste, se utilizaban principalmente para hacer cálculos científicos. ENIAC, uno de los primeros ordenadores americanos, calculaba densidades de neutrón transversales para ver si explotaría la bomba de hidrógeno. El CSIR Mk I, el primer ordenador australiano, evaluó patrones de precipitaciones para un gran proyecto de generación hidroeléctrica. Los primeros visionarios vaticinaron que la programación permitiría jugar al ajedrez, ver películas y otros usos.
La gente que trabajaba para los gobiernos y las grandes empresas también usaron los ordenadores para automatizar muchas de las tareas de recolección y procesamiento de datos, que antes eran hechas por humanos; por ejemplo, mantener y actualizar la contabilidad y los inventarios. En el mundo académico, los científicos de todos los campos empezaron a utilizar los ordenadores para hacer sus propios análisis. El descenso continuo de los precios de los ordenadores permitió su uso por empresas cada vez más pequeñas. Las empresas, las organizaciones y los gobiernos empiezan a emplear un gran número de pequeños ordenadores para realizar tareas que antes eran hechas por ordenadores centrales grandes y costosos. La reunión de varios pequeños ordenadores en un solo lugar se llamaba torre de servidores.
Con la invención del microprocesador en 1970, fue posible fabricar ordenadores muy baratos. Los ordenadores personales se hicieron famosos para llevar a cabo diferentes tareas como guardar libros, escribir e imprimir documentos. Calcular probabilidades y otras tareas matemáticas repetitivas con hojas de cálculo, comunicarse mediante correo electrónico e Internet. Sin embargo, la gran disponibilidad de ordenadores y su fácil adaptación a las necesidades de cada persona, han hecho que se utilicen para varios propósitos.
Al mismo tiempo, los pequeños ordenadores, casi siempre con una programación fija, empezaron a hacerse camino entre las aplicaciones del hogar, los coches, los aviones y la maquinaria industrial. Estos procesadores integrados controlaban el comportamiento de los aparatos más fácilmente, permitiendo el desarrollo de funciones de control más complejas como los sistemas de freno antibloqueo en los coches. A principios del siglo 21, la mayoría de los aparatos eléctricos, casi todos los tipos de transporte eléctrico y la mayoría de las líneas de producción de las fábricas funcionan con un ordenador. La mayoría de los ingenieros piensa que esta tendencia va a continuar.
La palabra española 'ordenador' viene del francés 'ordinateur' que es la traducción del original inglés 'computer'. Nos encontramos, pues, con una palabra española que fue introducida en España como calco de una palabra francesa, pero que denomina a una máquina inventada en Estados Unidos y denominada allí computer. En el español de las Américas se prefiere computadora o computador, inspirándose en el original inglés.
A pesar de las interminables discusiones, seria mas acertado decir que la palabra computadora es el término mas correcto. Al decir 'ordenador' (a pesar de la explicación del origen de la palabra) podria interpretarse como que la única funcion que cumple el aparato es de ordenar, cosa que no es correcta. La funcion principal de una computadora es realizar computos, o calculos. Tanto "ordenar" como "navegar por internet" son funciones que dependen puramente del algoritmo utilizado.
Respecto de si se debería decir "el computador" o "la computadora", el término mas apropiado sería el femenino, ya que la "computadora" es una "máquina que computa".
En un principio, la palabra inglesa se utilizaba para designar a una persona que realizaba cálculos aritméticos con o sin ayuda mecánica. Charles Babbage diseñó uno de los primeros ordenadores llamado motor analítico, pero debido a problemas tecnológicos, no fue construido mientras él vivió. Algunos aparatos mecánicos simples como la regla de cálculo también han sido considerados ordenadores. En algunos casos se denominaban ordenadores analógicos, porque no podían realizar funciones separadas o digitales. Lo que hoy llamamos simplemente ordenadores eran denominados comúnmente ordenadores digitales, para distinguirlos de otros aparatos.
Si pensamos en otras palabras para denominar al ordenador, podemos encontrar ejemplos curiosos. Ya hemos visto que la palabra original computer está más relacionada con el cómputo o cálculo, mientras que el francés y el español de España se han decantado más por el orden y la organización ordinateur y "ordenador" respectivamente. En italiano, se emplea la palabra calcolatore, también relacionada con el cálculo. En Suecia han buscado una palabra relacionada con los datos dator. En China, al ordenador se le denomina cerebro eléctrico.
Para conocer la historia de los computadores y de la ciencia relacionada con ellos, consulte informática.
