Ingeniería en computadores para niños

Datos para niños Ingeniería en computadores
CPU de una computadora
Áreas del saber	Ingeniería electrónica, Ciencias de la computación
Campo de aplicación	Hardware, Microcontrolador, Microprocesador, Sistemas embebidos, Sistemas Operativos, Software de sistema, Sistemas digitales, Firmware, FPGA, Robótica, Unidad de procesamiento gráfico, Sistema Operativo Robótico, Inteligencia artificial, Instrumentación electrónica, Sistemas de control, Diseño de circuitos, Análisis de circuitos, Diseño electrónico, ASIC.
Reconocida en	Todo el mundo/computer engineering
Subárea de	Ingeniería electrónica

La ingeniería en computadores, también conocida como ingeniería en computación o ingeniería informática, es una rama de la ingeniería. Combina la ingeniería electrónica y las ciencias de la computación. Su objetivo es crear y mejorar tanto el hardware (las partes físicas) como el software (los programas) de los sistemas informáticos.

Los ingenieros en computadores se especializan en cómo los componentes electrónicos y los programas trabajan juntos. No se enfocan solo en una parte, sino en la interacción entre ellas. Participan en muchos aspectos de la informática. Esto incluye desde el diseño de microcontroladores y microprocesadores hasta computadoras personales y supercomputadoras. También trabajan en el diseño de circuitos.

La formación en esta ingeniería incluye la teoría y el diseño de hardware electrónico. También abarca el conocimiento de circuitos, dispositivos electrónicos y lógica digital. Se estudian los sistemas digitales, microprocesadores y sistemas integrados. Además, se aprende sobre la organización del hardware y la arquitectura de los sistemas informáticos.

Este campo de la ingeniería no solo se centra en cómo funcionan los sistemas informáticos. También se enfoca en cómo se integran en el panorama general de la tecnología.

Las tareas comunes de estos ingenieros incluyen escribir software y firmware para microcontroladores integrados. También diseñan chips VLSI y sensores. Crean tableros de circuitos y sistemas operativos. Los ingenieros en computadores también investigan en robótica. Esta área usa mucho los sistemas digitales para controlar motores, comunicaciones y sensores.

Los programas de ingeniería en computadores y electrónica incluyen el diseño de circuitos. Como en otras ingenierías, se necesita un buen conocimiento de matemáticas y ciencias.

Historia de la Ingeniería en Computadores

La historia de la informática no tiene un inicio claro. Algunos autores sugieren que comenzó en 1939. En ese año, John Vincent Atanasoff y Clifford Berry empezaron a crear la primera computadora digital electrónica. Usaron conocimientos de física, matemáticas e ingeniería eléctrica.

John Vincent Atanasoff era profesor de física y matemáticas. Clifford Berry era un exalumno de ingeniería eléctrica y física. Juntos, crearon la computadora Atanasoff-Berry, conocida como ABC. Su construcción tardó cinco años. Aunque la ABC original fue desmantelada, se hizo una réplica en 1997. Un equipo de investigadores e ingenieros tardó cuatro años en construirla.

La computadora personal moderna apareció en la década de 1970. Esto fue posible gracias a varios avances en la tecnología de semiconductores. Algunos de estos avances incluyen:

• El primer transistor, creado en 1947.
• El proceso de pasivación de la superficie del silicio en 1957.
• El chip de circuito integrado monolítico en 1959.
• El transistor de efecto de campo semiconductor de óxido metálico (MOSFET) en 1959.
• El microprocesador de un solo chip (Intel 4004) en 1971.

El primer programa universitario de ingeniería en computadores en Estados Unidos se creó en 1971. Fue en la Universidad Case Western Reserve en Cleveland, Ohio. En 2015, había 250 programas acreditados en EE. UU. En Europa, varias agencias acreditan estas escuelas. La demanda de ingenieros que puedan diseñar hardware, software y firmware, y gestionar sistemas informáticos, sigue creciendo.

Áreas de Especialidad en Ingeniería en Computadores

Diseño de Procesadores

Diseño del procesador

El diseño de procesadores implica elegir cómo funcionará un procesador. Esto lleva a crear una microarquitectura. Esta se describe usando lenguajes especiales como VHDL o Verilog. El diseño de la CPU se divide en varias partes:

• Rutas de datos: como la ALU (Unidad Aritmético Lógica) y las tuberías.
• Unidad de control: la lógica que dirige las rutas de datos.
• Componentes de memoria: como los registros y las cachés.
• Circuitos de reloj: para controlar el tiempo de las operaciones.
• Circuitos de conexión: para la comunicación con otros componentes.
• Librerías de celdas lógicas: para construir la lógica del procesador.

Comunicaciones y Redes Inalámbricas

Los ingenieros en esta área trabajan en sistemas de telecomunicaciones. Se enfocan en redes inalámbricas, codificación y control de errores. También estudian la teoría de la información. Parte de su trabajo es diseñar redes de alta velocidad. También se encargan de reducir interferencias y crear sistemas que sigan funcionando si algo falla.

Compiladores y Sistemas Operativos

Esta especialidad se centra en diseñar y desarrollar compiladores y sistemas operativos. Los ingenieros en este campo crean nuevas arquitecturas de sistemas operativos. También desarrollan técnicas para analizar programas y asegurar su calidad. Por ejemplo, trabajan en algoritmos para transformar código o en nuevos sistemas operativos.

Sistema Operativo Robótico

Sistemas Informáticos: Arquitectura, Procesamiento Paralelo y Confiabilidad

Los ingenieros en sistemas informáticos investigan para crear sistemas confiables, seguros y de alto rendimiento. Esto incluye el diseño de procesadores para tareas múltiples y procesamiento en paralelo. También desarrollan nuevas teorías y herramientas para mejorar el rendimiento de los sistemas.

La arquitectura de una computadora incluye el diseño de la CPU y la memoria. También se ocupa de cómo se organiza la memoria y cómo se distribuye el trabajo.

Circuitos Integrados, Diseño VLSI, Pruebas y CAD

Esta especialidad requiere un buen conocimiento de electrónica. Los ingenieros aquí buscan mejorar la velocidad y la confiabilidad. También trabajan en la eficiencia energética de los circuitos integrados a muy gran escala (VLSI). Un ejemplo es reducir el consumo de energía de los algoritmos y la arquitectura VLSI.

Lenguaje de máquina

Redes Informáticas, Informática Móvil y Sistemas Distribuidos

En esta especialidad, los ingenieros crean entornos donde la computación, las comunicaciones y el acceso a la información se integran. Ejemplos incluyen redes inalámbricas compartidas y la gestión de recursos en varios sistemas. También mejoran la calidad del servicio en entornos móviles.

Codificación, Criptografía y Protección de la Información

Los ingenieros en computadores desarrollan nuevos métodos para proteger información. Esto incluye imágenes digitales, música y otros datos. Buscan evitar la copia no autorizada y otras manipulaciones. Trabajan en comunicaciones inalámbricas, sistemas de múltiples antenas y marcas de agua digitales.

Desarrollo de Software Embebido

Los vehículos autónomos utilizan inteligencia artificial embebida

Los ingenieros en esta área desarrollan código optimizado para hardware específico. Tienen en cuenta las limitaciones del uso final del producto. El software embebido controla el hardware de un dispositivo. Se encuentra en coches, teléfonos, robots, electrodomésticos y relojes digitales. A diferencia de otros ingenieros de software, estos trabajan mucho con el hardware. A menudo necesitan crear o configurar un sistema operativo especial para el dispositivo. También deben considerar la seguridad. Por ejemplo, el sistema de frenos de un coche no puede fallar.

Los modelos de aprendizaje automático pueden funcionar en dispositivos embebidos. Esto se conoce como aprendizaje automático embebido. Los modelos se entrenan en grandes computadoras, pero luego funcionan en dispositivos más pequeños. Una vez entrenados, pueden ejecutarse en dispositivos con menos potencia.

Visión por Computadora

Objetos detectados con el módulo Deep Neural Network

En esta especialidad, los ingenieros se enfocan en desarrollar tecnología para que las computadoras "vean". Esto significa que las computadoras pueden detectar, entender y manipular su entorno. La visión por computadora enseña a las computadoras a procesar imágenes a nivel de píxel. La mayoría de estos sistemas usan sensores de imagen que detectan luz. La información tridimensional se usa para diversas tareas. Esto incluye mejorar modelos humanos, comunicación de imágenes y dispositivos con sensores de visión. Se usa en medicina, defensa y fabricación.

Procesamiento de Señales, Imágenes y Voz

Los ingenieros en esta área mejoran la interacción entre humanos y computadoras. Esto incluye el reconocimiento y la síntesis de voz. También trabajan en imágenes médicas y científicas, y sistemas de comunicación. Otro trabajo es el desarrollo de la visión por computadora, como el reconocimiento de caras.

Campo Ocupacional de la Ingeniería en Computadores

Los ingenieros en computadores trabajan en muchas industrias.

• Industria aeroespacial: Diseñan sistemas de control y gestión de datos para aviones, helicópteros y naves espaciales. Los sistemas de navegación y control modernos están completamente informatizados.

Computadora industrial

• Bioingeniería y biomedicina: Contribuyen al diseño y control de dispositivos de diagnóstico y monitoreo de pacientes. También trabajan en dispositivos implantados y mediciones automatizadas.
• Defensa: Ayudan a diseñar radares, cohetes y misiles. Integran computadoras con sistemas complejos que usan electrónica y óptica.
• Investigación: Trabajan en proyectos para crear sistemas informáticos confiables y de alto rendimiento. Desarrollan nuevas teorías y algoritmos.
• Sistemas embebidos: Participan en el desarrollo de vehículos automatizados y equipos de búsqueda y rescate. También en sistemas de transporte automatizados y la coordinación entre humanos y robots.

Reloj inteligente

• Hardware: Crean y prueban los componentes físicos de las computadoras. Esto incluye circuitos, chips, teclados e impresoras. Sus desarrollos se usan en telecomunicaciones, entretenimiento y fabricación.
• Diseño de circuitos: Diseñan circuitos integrados específicos (ASIC) para teléfonos celulares. También programan arreglos de puertas programables en campo (FPGA) para sistemas de control en fábricas.
• Microprocesadores: Desarrollan microprocesadores para computadoras personales. Introducen sistemas integrados en relojes digitales, reproductores de música y sistemas de control de tráfico.
• Grandes sistemas: Diseñan sistemas que integran muchos componentes y computadoras. Un ejemplo son las redes computacionales, que combinan el poder de muchas computadoras para cálculos complejos.
• Redes de comunicación: Muchos ingenieros en computadores trabajan con redes que conectan computadoras, sensores y otros dispositivos. La ingeniería en computadores está muy ligada al diseño de dispositivos y sensores.

Equipo de ultrasonido

• Dispositivos portátiles: Desarrollan dispositivos de comunicación portátiles y reproductores multimedia. Los sistemas de comunicación, grandes y pequeños, están controlados por computadoras.
• Desarrollo de videojuegos: Muchos desarrolladores de juegos contratan ingenieros en computadores para diseñar hardware (como consolas) y software.
• Banca y finanzas: Ofrecen puestos en análisis, pronóstico y áreas relacionadas con la informática.

Los ingenieros en computadores resuelven problemas de hardware, software, sistemas y redes. Su experiencia única viene de la ingeniería eléctrica y las ciencias de la computación. Diseñan componentes, programas y sistemas. A menudo, ofrecen soluciones que combinan hardware y software.

La ingeniería en computadores aporta muchas cosas importantes a la sociedad. Las computadoras y los ingenieros en computadores tienen un impacto en la seguridad pública, la salud, el medio ambiente, la calidad de vida, el transporte y el ocio.

Sistema de detección y exploración por radio (R.A.D.A.R.)

Pueden diseñar nuevas arquitecturas de computadoras y circuitos. También pueden desarrollar grandes grupos de computadoras conectadas. Trabajan en el diseño de sistemas de comunicación, como la radiodifusión, la telefonía y las redes de internet.

Véase también

En inglés: Computer engineering Facts for Kids