Computadoras con Microprocesador
La «cuarta generación» de computadoras electrónicas digitales utilizaba microprocesadores como base de su lógica. El microprocesador tiene su origen en el chip de circuito integrado MOS (MOS IC). Debido al rápido escalado MOSFET, los chips MOS IC aumentaron rápidamente en complejidad a un ritmo predicho por la ley de Moore, lo que condujo a una integración a gran escala (LSI) con cientos de transistores en un solo chip MOS a fines de la década de 1960. La aplicación de chips MOS LSI a la informática fue la base de los primeros microprocesadores, ya que los ingenieros comenzaron a reconocer que un procesador de computadora completo podía estar contenido en un solo chip MOS LSI.
El tema de qué dispositivo fue exactamente el primer microprocesador es controvertido, en parte debido a la falta de acuerdo sobre la definición exacta del término «microprocesador». Los primeros microprocesadores de múltiples chips fueron los sistemas de cuatro fases AL-1 en 1969 y Garrett AiResearch MP944 en 1970, desarrollados con múltiples chips MOS LSI. El primer microprocesador de un solo chip fue el Intel 4004, desarrollado en un solo chip PMOS LSI. Fue diseñado y realizado por Ted Hoff, Federico Faggin, Masatoshi Shima y Stanley Mazor en Intel., y lanzado en 1971. Tadashi Sasaki y Masatoshi Shima de Busicom, un fabricante de calculadoras, tuvieron la idea inicial de que la CPU podría ser un solo chip MOS LSI, suministrado por Intel.
Si bien los primeros circuitos integrados de microprocesador contenían literalmente sólo el procesador, es decir, la unidad central de procesamiento de una computadora, su desarrollo progresivo condujo naturalmente a chips que contenían la mayoría o la totalidad de las partes electrónicas internas de una computadora. El circuito integrado en la imagen de la derecha, por ejemplo, un Intel 8742, es un microcontrolador de 8 bits que incluye una CPU que funciona a 12 MHz, 128 bytes de RAM, 2048 bytes de EPROM y E/S en el mismo chip.
Durante la década de 1960 hubo una superposición considerable entre las tecnologías de segunda y tercera generación. IBM implementó sus módulos IBM Solid Logic Technology en circuitos híbridos para IBM System / 360 en 1964. En 1975, Sperry Univac continuó la fabricación de máquinas de segunda generación como UNIVAC 494. Los grandes sistemas de Burroughs como las B5000 eran máquinas apiladoras, lo que permitía una programación más sencilla. Estos autómatas pushdown también se implementaron posteriormente en miniordenadores y microprocesadores, lo que influyó en el diseño del lenguaje de programación. Las minicomputadoras servían como centros informáticos de bajo costo para la industria, las empresas y las universidades. Se hizo posible simular circuitos analógicos con el programa de simulación con énfasis en circuitos integrados, o SPICE (1971) en minicomputadoras, uno de los programas para la automatización del diseño electrónico (EDA). El microprocesador condujo al desarrollo de la microcomputadora, computadoras pequeñas y de bajo costo que podrían ser propiedad de individuos y pequeñas empresas. Las microcomputadoras, la primera de las cuales apareció en la década de 1970, se volvió omnipresente en la década de 1980 y más allá.
Si bien qué sistema específico se considera el primer microordenador es un tema de debate, ya que se desarrollaron varios sistemas únicos para aficionados basados en el Intel 4004 y su sucesor, el Intel 8008 , el primer kit de microordenador disponible comercialmente fue el Altair 8800 basado en Intel 8080, que se anunció en el artículo de portada de enero de 1975 de Popular Electronics. Sin embargo, este fue un sistema extremadamente limitado en sus etapas iniciales, con solo 256 bytes de DRAMen su paquete inicial y sin entrada-salida excepto sus interruptores de palanca y pantalla de registro LED. A pesar de esto, inicialmente fue sorprendentemente popular, con varios cientos de ventas en el primer año, y la demanda superó rápidamente a la oferta. Varios de los primeros proveedores externos, como Cromemco y Processor Technology, pronto comenzaron a suministrar hardware de bus S-100 adicional para el Altair 8800.
En abril de 1975, en la Feria de Hannover , Olivetti presentó el P6060 , el primer sistema informático personal completo y premontado del mundo. La unidad central de procesamiento constaba de dos tarjetas, denominadas en código PUCE1 y PUCE2 y, a diferencia de la mayoría de las otras computadoras personales, estaba construida con componentes TTL en lugar de un microprocesador. Tenía una o dos unidades de disquete de 8 » , una pantalla de plasma de 32 caracteres , una impresora térmica gráfica de 80 columnas , 48 Kbytes de RAM y BASICidioma. Pesaba 40 kg (88 libras). Como sistema completo, este fue un paso significativo del Altair, aunque nunca logró el mismo éxito. Competía con un producto similar de IBM que tenía una unidad de disquete externa.
De 1975 a 1977, la mayoría de las microcomputadoras, como MOS Technology KIM-1 , Altair 8800 y algunas versiones de Apple I, se vendieron como kits para aficionados al bricolaje. Los sistemas premontados no ganaron mucho terreno hasta 1977, con la introducción del Apple II , el Tandy TRS-80 , las primeras computadoras SWTPC y el Commodore PET . La informática ha evolucionado con arquitecturas de microcomputadoras, con características agregadas de sus hermanos más grandes, ahora dominantes en la mayoría de los segmentos del mercado.
Tim Berners-Lee y Robert Cailliau en el CERN utilizaron una computadora NeXT y sus herramientas y bibliotecas de desarrollo orientadas a objetos para desarrollar el primer software de servidor web del mundo, CERN httpd, y también se utilizó para escribir el primer navegador web, World Wide Web.
Los sistemas tan complicados como las computadoras requieren una confiabilidad muy alta. ENIAC permaneció encendido, en funcionamiento continuo desde 1947 hasta 1955, durante ocho años antes de ser cerrado. Aunque un tubo de vacío podría fallar, sería reemplazado sin derribar el sistema. Con la simple estrategia de no cerrar nunca ENIAC, las fallas se redujeron drásticamente. Las computadoras de defensa aérea SAGE con tubos de vacío se volvieron notablemente confiables: instaladas en pares, una fuera de línea, los tubos con probabilidades de fallar lo hicieron cuando la computadora se ejecutó intencionalmente a potencia reducida para encontrarlos. Conectable en caliente, los discos duros, como los tubos de vacío conectables en caliente de antaño, continúan la tradición de reparación durante el funcionamiento continuo. Las memorias de semiconductores normalmente no tienen errores cuando operan, aunque los sistemas operativos como Unix han empleado pruebas de memoria en el arranque para detectar fallas en el hardware. Hoy en día, el requisito de un rendimiento confiable se vuelve aún más estricto cuando las granjas de servidores son la plataforma de entrega. Google ha logrado esto mediante el uso de software tolerante a fallas para recuperarse de fallas de hardware, e incluso está trabajando en el concepto de reemplazar granjas de servidores enteras sobre la marcha, durante un evento de servicio.
En el siglo XXI, las CPU de varios núcleos se comercializaron. La memoria de contenido direccionable (CAM) se ha vuelto lo suficientemente barata como para ser utilizada en redes y se utiliza con frecuencia para memoria caché en chip en microprocesadores modernos, aunque ningún sistema informático ha implementado CAM de hardware para su uso en programación. Idiomas. Actualmente, las CAM (o matrices asociativas) en el software son específicas del lenguaje de programación. Los arreglos de celdas de memoria de semiconductores son estructuras muy regulares y los fabricantes prueban sus procesos en ellos; esto permite reducciones de precio en productos de memoria. Durante la década de 1980, las puertas lógicas CMOS desarrollado en dispositivos que podrían fabricarse tan rápido como otros tipos de circuitos; Por tanto, el consumo de energía de la computadora podría reducirse drásticamente. A diferencia del consumo de corriente continua de una puerta basada en otros tipos lógicos, una puerta CMOS solo consume una corriente significativa durante la ‘transición’ entre estados lógicos, excepto por fugas.
Esto ha permitido que la informática se convierta en un producto que ahora es omnipresente, integrado en muchas formas, desde tarjetas de felicitación y teléfonos hasta satélites. La potencia de diseño térmico que se disipa durante la operación se ha vuelto tan esencial como la velocidad de operación de computación. En 2006, los servidores consumieron el 1,5% del presupuesto energético total de EE.UU. Se esperaba que el consumo de energía de los centros de datos informáticos se duplicara al 3% del consumo mundial para 2011. El SoC (sistema en un chip) el circuito integrado en un solo chip; Los SoC permiten que los teléfonos y las PC converjan en un solo dispositivo inalámbrico portátil o los llamados dispositivos móviles.
MIT Technology Review informó el 10 de noviembre de 2017 que IBM ha creado una computadora de 50 qubit; actualmente su estado cuántico dura 50 microsegundos. Physical Review X informó una técnica para ‘detección de puerta única como un método de lectura viable para qubits de espín’ (un estado de espín singlete-triplete en silicio) el 26 de noviembre de 2018. Un equipo de Google ha logrado operar su Chip modulador de pulso de RF a 3 Kelvin, simplificando la criogenia de su computadora de 72 qubit, que está configurada para operar a 0.3 Kelvin; pero el circuito de lectura y otro controlador quedan por introducir en la criogenia. Los sistemas de qubit de silicio han demostrado entrelazamiento a distancias no locales.
El hardware informático y su software se han convertido incluso en una metáfora del funcionamiento del universo. Un artículo de 1966 en la revista Time predijo que: «Para el año 2000, las máquinas producirán tanto que todos en los Estados Unidos serán, de hecho, ricos de forma independiente. Cómo utilizar el tiempo libre será un problema importante».