miniatura|La máquina analítica de Charles Babbage, en el Science Museum de Londres.
El hardware ha sido un componente importante del proceso de cálculo y almacenamiento de datos desde que se volvió útil para que los valores numéricos fueran procesados y compartidos. El hardware de computador más primitivo fue probablemente el palillo de cuenta;palillo de cuenta después grabado permitía recordar cierta cantidad de elementos, probablemente ganado o granos, en contenedores. Algo similar se puede encontrar cerca de las excavaciones de Minoan. Estos elementos parecen haber sido usadas por los comerciantes, contadores y los oficiales del gobierno de la época.
Los dispositivos de ayuda provenientes de la computación han cambiado de simples dispositivos de grabación y conteo al ábaco, la regla de cálculo, la computadora analógica y los más recientes, la computadora u ordenador.
Los dispositivos más antiguos
La humanidad ha usado dispositivos de cómputo por milenios. Un ejemplo es el dispositivo para establecer la igualdad de peso: las clásicas balanzas. Una máquina más aritmética es el ábaco. Se piensa que la forma más antigua de este dispositivo —el ábaco de polvo— fue inventado en Babilonia. El ábaco egipcio del grano y del alambre datan del año 501 a.C.
En la Antigüedad y en la Edad Media se construyeron algunos computadores analógicos para realizar cálculos de astronomía. Entre ellos estaba el Mecanismo de Anticitera, un mecanismo de la antigua Grecia (aprox. 150-100 a. C.), el Planisferio; algunas de las invenciones de Al-Biruni (aprox. 1000 d. C.), el Ecuatorio de Azarquiel (alrededor de AD 1015), y otros dispositivos analógicos principalmente de astrónomos y estudiosos persas.
Introducción
Los computadores pueden ser separados en software y hardware. El hardware de computación es la máquina física, que bajo la dirección de un programa, almacena y manipula los datos. Originalmente, los cálculos fueron hechos por seres humanos, quienes fueron llamados computadores, como título del trabajo o profesión. Este artículo cubre los principales desarrollos en la historia del hardware de computación, y procura ponerlos en contexto. Para una detallada línea de tiempo vea el artículo línea de tiempo de la computación. El artículo Historia de la computación trata de los métodos previstos para la pluma y el papel, con o sin la ayuda de tablas. Puesto que las calculadoras digitales confían en el almacenamiento digital, y tienden a estar limitadas por el tamaño y la velocidad de la memoria, la historia del almacenamiento de datos del computador está unido al desarrollo de las computadoras.
Primeras calculadoras
derecha|Suanpan (el número representado en el cuadro es 6.302.715.408)
Durante milenios, la humanidad ha usado dispositivos para ayudar en los cálculos. El dispositivo de contar más temprano fue probablemente una cierta forma de palito de contar. Posteriores ayudas para mantener los registros incluyen la arcilla de Fenicia que representaban conteos de artículos en contenedores, probablemente ganado o granos. Una máquina más orientada hacia la aritmética es el ábaco. La forma más temprana de ábaco, el ábaco de polvo, había sido usado en Babilonia tan temprano como en 2400 a.C.. Desde entonces, muchas otras formas de tablas de contar han sido inventadas, por ejemplo en una casa de cuenta medieval, un paño a cuadros sería colocado en una mesa, como una ayuda para calcular sumas de dinero, y los marcadores se movían alrededor en ella según ciertas reglas.
izquierda|miniatura|100px|Los engranajes están en el corazón de dispositivos mecánicos como la calculadora de Curta.
Un número de computadores analógicos fueron construidos en épocas antiguas y medioevales para realizar cálculos astronómicos. Estos incluyen el mecanismo de Anticitera y el astrolabio de la Grecia antigua (c. 150-100 a.C.). Estos dispositivos son usualmente considerados como las primeras computadoras análogas. Otras versiones tempranas de dispositivos mecánicos usados para realizar ciertos tipos de cálculos incluyen el Planisferio; algunas de las invenciones de Al-Biruni (c. AD 1000); el Equatorium de Azarquiel (c. AD 1015); y los computadores astronómicos analógicos de otros astrónomos e ingenieros musulmanes medievales.
John Napier (1550-1617) observó que la multiplicación y la división de números pueden ser realizadas por la adición y la sustracción, respectivamente, de los logaritmos de esos números. Mientras producía las primeras tablas logarítmicas Napier necesitó realizar muchas multiplicaciones, y fue en este punto que diseñó los huesos de Napier, un dispositivo similar a un ábaco usado para la multiplicación y la división.
Puesto que los números reales pueden ser representados como distancias o intervalos en una línea, la regla de cálculo fue inventada en los años 1920 para permitir que las operaciones de multiplicación y de división se realizarán perceptiblemente más rápidamente que lo que era posible previamente. Las reglas de cálculo fueron usadas por generaciones de ingenieros y de otros trabajadores profesionales con inclinación matemática, hasta la invención de la calculadora de bolsillo. Los ingenieros del programa Apolo para enviar a un hombre a la Luna, hicieron muchos de sus cálculos en reglas de cálculo, que eran exactas a tres o cuatro dígitos significativos.
izquierda|miniatura|250px|La regla de cálculo, una calculadora mecánica básica, facilita la multiplicación y la división.
miniatura|Calculadora mecánica de 1914.
En 1623, Wilhelm Schickard construyó la primera calculadora mecánica digital y por lo tanto se convirtió en el padre de la era de la computación. Puesto que su máquina usó técnicas tales como dientes y engranajes desarrollados primero para los relojes, también fue llamada un 'reloj calculador'. Fue puesto en uso práctico por su amigo Johannes Kepler, quien revolucionó la astronomía.
Una original calculadora de Pascal (1640) es presentada en el museo de Zwinger. Siguieron las máquinas de Blaise Pascal (la Pascalina, 1642) y de Gottfried Wilhelm von Leibniz (1671). Alrededor 1820, Charles Xavier Thomas de Colmar creó la primera calculadora mecánica exitosa producida en serie, El Aritmómetro de Thomas, que podía sumar, restar, multiplicar, y dividir. Estaba basado principalmente en el trabajo de Leibniz. Las calculadoras mecánicas, como el Addiator de base diez, el Comptómetro, la calculadora Monroe, el Curta y el Addo-X permanecieron en uso hasta los años 1970.
Leibniz también describió el sistema de numeración binario, un ingrediente central de todas las computadoras modernas. Sin embargo, hasta los años 1940, muchos diseños subsecuentes fueron basados en el difícil de implantar sistema decimal, incluyendo las máquinas de Charles Babbage de los años 1800 e incluso el ENIAC de 1945.
1801: Tecnología de tarjeta perforada
izquierda|miniatura|Sistema de tarjeta perforada de una máquina de música.
izquierda|miniatura|Sistema de tarjeta perforada de un telar del .
Tan temprano como en 1725, Basile Bouchon, quien fue alumno de Carlos Bruné, usó un lazo de papel perforado en un telar para establecer el patrón a ser reproducido en la tela, y en 1726 su compañero de trabajo, Jean-Baptiste Falcon, mejoró su diseño al usar tarjetas perforadas de papel unidas una a la otra para la eficacia en adaptar y cambiar el programa. El telar de Bouchon-Falcon era semiautomático y requería la alimentación manual del programa.
En 1801, Joseph Marie Jacquard desarrolló un telar en el que el patrón que era tejido era controlado por tarjetas perforadas. La serie de tarjetas podría ser cambiada sin cambiar el diseño mecánico del telar. Esto un hito en programabilidad.
miniatura|En los años 1890, Herman Hollerith inventó una máquina tabuladora usando tarjetas perforadas.
En 1833, Charles Babbage avanzó desde desarrollar su máquina diferencial a desarrollar un diseño más completo, la máquina analítica, que, para su programación, tomaría prestada directamente las tarjetas perforadas del telar Jacquar. .
En 1835 Charles Babbage describió su máquina analítica. Era el plan de una computadora programable de propósito general, empleando tarjetas perforadas para la entrada y un motor de vapor para la energía.
Su idea inicial era usar las tarjetas perforadas para controlar una máquina que podía calcular e imprimir con precisión enorme las tablas logarítmicas (una máquina de propósito específico). La idea de Babbage pronto se desarrolló en una computadora programable de propósito general, su máquina analítica.
A pesar de que su diseño era brillante y los planes eran probablemente correctos, o por lo menos depurables, el proyecto fue retardado por varios problemas. Babbage era un hombre difícil para trabajar con él y discutía con cualquier persona que no respetara sus ideas. Todas las partes para su máquina tenían que ser hechas a mano. En una máquina con miles de partes, a veces los pequeños errores en cada elemento pueden acumularse, terminando en grandes discrepancias. Esto requería que estas partes fueran mucho mejores que las tolerancias que podían obtenerse con la tecnología de esa época. El proyecto se disolvió en conflictos con el artesano que construyó las partes y fue terminado cuando se agotó el financiamiento del gobierno.
Ada Lovelace, hija de Lord Byron, tradujo y agregó notas al "Sketch of the Analytical Engine" por Federico Luigi, Conte Menabrea. Ella ha sido asociada cercanamente con Babbage. Algunos afirman que ella fue la primera programadora de computadoras del mundo, no obstante esta afirmación y el valor de sus otras contribuciones son discutidos por muchos.
Una reconstrucción la Máquina Diferencial II, un diseño anterior, más limitado, ha estado operacional desde 1991 en el Museo de Ciencia de Londres. Con algunos cambios triviales, trabaja como Babbage la diseñó y demuestra que Babbage estaba, en teoría, en lo cierto.
El museo usó máquinas herramientas operadas por computador para construir las partes necesarias, siguiendo las tolerancias que habría podido alcanzar un maquinista de ese período. Algunos creen que la tecnología de ese tiempo no podía producir partes de suficiente precisión, aunque esto aparece ser falso. La falla de Babbage en terminar la máquina puede ser principalmente atribuida a dificultades no solamente relacionadas con la política y el financiamiento, pero también con su deseo de desarrollar una computadora cada vez más sofisticada. Hoy, muchos en el campo de la computación llaman a esta clase obsesión creeping featuritis (algo así como "caracterititis creciente", es decir, el deseo de agregar cada vez más y más características).
En 1890, la Oficina del Censo de los Estados Unidos usó tarjetas perforadas, las máquinas de ordenamiento, y las máquinas tabuladoras diseñadas por Herman Hollerith para manejar la inundación de datos del censo decenial ordenado por la constitución de Estados Unidos. La compañía de Hollerith finalmente se convirtió en el núcleo de IBM. La IBM desarrolló la tecnología de la tarjeta perforada en una poderosa herramienta para el procesamiento de datos de negocios y produjo una extensa línea de máquinas tabuladoras especializadas. Por 1950, la tarjeta de IBM había llegado a ser ubicua en la industria y el gobierno. La advertencia impresa en la mayoría de las tarjetas previstas para la circulación como documentos (cheques, por ejemplo), "No doblar, no perforar ni mutilar", se convirtió en un lema para la era posterior a la Segunda Guerra Mundial.
Siguiendo los pasos de Babbage, aunque ignorante de este anterior trabajo, Percy Ludgate, un contable de Dublín, Irlanda, diseñó independientemente una computadora mecánica programable, que describió en un trabajo que fue publicado en 1909.