Los comienzos de la computación

Aunque el ordenador personal fue creado en 1981, sus inicios se remontan a varias décadas atrás y sus antecedentes a hace más de cuatro mil años. Esto, porque el origen de la informática no es la electrónica sino el perfeccionamiento de los cálculos matemáticos, que con el tiempo permitió el desarrollo del sistema binario, el lenguaje en que se programan los computadores, que está basado en la combinación de números ceros y unos (0 y 1).

2500 a.C. - El antecedente más remoto es el ábaco, desarrollado en China. Fue el primer instrumento utilizado por el hombre para facilitar sus operaciones de cálculo.

2000 a.C. - En el “I-Ching, o Libro de las mutaciones”, también de origen chino, se encuentra la primera formulación del sistema binario.

600 a.C. - El astrónomo, matemático y filósofo griego Tales de Mileto describió algunos aspectos de la electricidad estática. De sus escritos proviene la palabra electrón, que se usa para designar a las partículas negativas del átomo.

500 a.C. - Los romanos usaron ábacos con piedrecitas, a las que llamaban cálculos, que eran desplazadas sobre una tabla con canales cifrados con sus números (I, V, X, L, C, D, M).

1633 - El inglés William Oughtred creó un instrumento que hoy se conoce como regla de cálculo, utilizado hasta hace unos años por los ingenieros.

1642 - El francés Blaise Pascal (1623-1662) inventó y construyó la primera sumadora mecánica. La pascalina hacía sumas y restas. Funcionaba gracias a una serie de ruedas contadoras con diez dientes numerados del 0 al 9. El padre de Pascal era recaudador de impuestos, así que fue el primero en usarla.

1671 - El filósofo y matemático alemán Gottfried Leibniz desarrolló una máquina multiplicadora.

1833 - El profesor de matemáticas de la Universidad de Cambridge Charles Babbage (1792-1871) ideó la primera máquina procesadora de información. Algo así como la primera computadora mecánica programable. Pese a que dedicó casi cuarenta años a su construcción, murió sin terminar su proyecto.

Babbage usaba cartones perforados para suministrarle datos a su máquina -había copiado la idea del telar del francés Joseph Marie Jacquard, inventado en 1801-, que se convertirían en instrucciones memorizadas; algo así como los primeros programas. Esperaba lograr imprimir la información registrada, obtener resultados y volver a introducirlos para que la máquina los evaluara y dedujera qué se debía hacer después.

La evaluación y la retroalimentación se convertirían en la base de la cibernética, que nacería un siglo más tarde.

1847 - El británico George Boole desarrolló un nuevo tipo de álgebra (álgebra de Boole) e inició los estudios de lógica simbólica. En 1847 publicó “El análisis matemático del pensamiento” y en 1854 “Las leyes del pensamiento”. Su álgebra era un método para resolver problemas de lógica por medio de los valores binarios (1 y 0) y tres operadores: and (y), or (o) y not (no). Por medio del álgebra binaria, posteriormente se desarrolló lo que hoy se conoce como código binario, que es el lenguaje utilizado por todos los computadores.

1890 - Los cartones perforados y un primitivo aparato eléctrico se usaron para clasificar por sexo, edad y origen a la población de Estados Unidos. Esta máquina del censo fue facilitada por el ingeniero Herman Hollerith, cuya compañía posteriormente se fusionó (1924) con una pequeña empresa de Nueva York, creando la International Business Machines (IBM), empresa que un siglo más tarde revolucionó el mercado con los computadores personales o PC.

1889 - Solo a fines del siglo XIX se inventó una máquina calculadora que incorporó las cuatro operaciones básicas (suma, resta, multiplicación y división) y que lentamente se empezó a producir de manera más masiva. Esta máquina solo podía realizar una operación a la vez y no tenía memoria.

1893 - Entre 1893 y 1920, Leonardo Torres y Quevedo creó en España varias máquinas capaces de resolver operaciones algebraicas. Posteriormente construyó la primera máquina capaz de jugar ajedrez.

En 1920 se presentó en París el “aritmómetro electromecánico”, que consistía en una calculadora conectada a una máquina de escribir, en la que se tecleaban los números y las operaciones. Una vez hecho el cálculo, la máquina entregaba automáticamente el resultado. Este aparato fue la primera versión de una calculadora digital.

1934-1939 - Konrad Suze construyó en Alemania dos máquinas electromecánicas de cálculo que se acercaban bastante a lo que sería el primer computador. La Z1 tenía un teclado y algunas lámparas que indicaban valores binarios. La Z2 fue una versión mejorada que utilizaba electromagnetismo.

1937 - Claude Shannon demostró que la programación de los futuros computadores era más un problema de lógica que de aritmética, reconociendo la importancia del álgebra de Boole. Además, sugirió que podían usarse sistemas de conmutación como en las centrales telefónicas, idea que sería fundamental para la construcción del primer computador.

Más adelante, junto con Warren Weaver, Shannon desarrolló la teoría matemática de la comunicación, hoy más conocida como la “teoría de la información”, estableciendo los conceptos de negentropía, que se refiere a que la información reduce el desorden, y la unidad de medida del bit -en dígitos binarios- utilizada actualmente tanto en las telecomunicaciones como en la informática.

1939 - En Estados Unidos, George Stibitz y S.B. Williams, de los laboratorios Bell, construyeron una calculadora de secuencia automática que utilizaba interruptores ordinarios de sistemas de conmutación telefónica.

Nacen los ordenadores

En 1941, Konrad Suze presentó el Z3, el primer computador electromagnético programable mediante una cinta perforada. Tenía dos mil electroimanes, una memoria de 64 palabras de 22 bits, pesaba mil kilos y consumía cuatro mil watts. Una adición demoraba 0,7 segundos, mientras que en una multiplicación o división tardaba 3 segundos.

1943 - Un equipo de expertos del ejército británico dirigido por Alan Turing construyó el Colossus, un computador que permitía descifrar en pocos segundos y automáticamente los mensajes secretos de los nazis durante la Segunda Guerra Mundial, cifrados por la máquina Enigma.

1944 - En 1939, Howard Aiken (1900-1973), graduado de física de la Universidad de Harvard, logró un convenio entre dicha universidad e IBM, por el que un grupo de graduados inició el diseño y la construcción del primer computador americano, del tipo electromecánico -basado en electroimanes-.El Mark I comenzó a funcionar en 1944. Recibía y entregaba información en cintas perforadas, se demoraba un segundo en realizar diez operaciones. Medía 18 metros de longitud y 2,5 metros de alto. Posteriormente se construyeron Mark II y Mark III.

1947 - Pese a que Harvard e IBM construyeron el primer computador, la tecnología era más avanzada en otras universidades. Los ingenieros John Presper Eckert y John W. Mauchly, de la Universidad de Pennsylvania, desarrollaron para el ejército estadounidense, en el laboratorio de investigaciones balísticas de Aberdeen, el ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator).

Tenía treinta metros de largo, tres de alto, uno de ancho, pesaba treinta toneladas y tenía 800 kilómetros de cableado. Consumía la misma electricidad que mil lavadoras juntas y realizaba cien mil operaciones por segundo. Era capaz de calcular con gran velocidad las trayectorias de proyectiles, que era el objetivo inicial de su construcción.

El ENIAC es considerado el primer computador, ya que su funcionamiento era completamente electrónico, tenía 17.468 válvulas o tubos (más resistencias, condensadores, etc.). Sin embargo, el calor de estas elevaba la temperatura local hasta los 50 grados, por lo que para efectuar diferentes operaciones debían cambiarse las conexiones, lo cual podía tomar varios días.

1949 - El matemático húngaro John Von Neumann resolvió el problema de tener que cablear la máquina para cada tarea. La solución fue poner las instrucciones en la misma memoria que los datos, escribiéndolas de la misma forma, en código binario.Refiriéndose a esta innovación, se habla de la “arquitectura de Von Neumann”. Su EDVAC fue el modelo de las computadoras de este tipo.

1951 - El primer computador comercial fue el UNIVAC 1, fabricado por la Sperry-Rand Corporation y comprado por la Oficina del Censo de Estados Unidos. Disponía de mil palabras de memoria central y podía leer cintas magnéticas.Por su parte, la IBM desarrolló la IBM 701, de la que se entregaron dieciocho unidades entre 1953 y 1957. La compañía Remington Rand fabricó el modelo 1103, que competía con la 701. Así, lentamente, fueron apareciendo nuevos modelos.

1955 - En Bell Labs se inició la construcción de computadoras sin válvulas, las que fueron reemplazadas por transistores. Esto permitió achicar en decenas de veces el tamaño de estas máquinas y aumentar su velocidad de operación. Además la refrigeración, debido al alza de la temperatura, ya no era necesaria.

Los transistores habían sido inventados en 1947 por los científicos de esta misma compañía: Bardeen, Brattain y Shockley. Se trataba de un semiconductor de tamaño reducido capaz de realizar funciones de bloqueo o amplificación de señal. Eran más pequeños, más baratos y mucho menos calientes que las válvulas de vacío.

1957 - Un equipo de IBM, dirigido por John Backus, creó el primer lenguaje de programación, llamado Fortran, formulado para el IBM 704.

60’s - Técnicos de varios laboratorios, a partir de la elaboración de los transistores, comenzaron a producir unidades más grandes con múltiples componentes que cumplían diversas funciones electrónicas. Se trataba de los circuitos integrados o chips. Estos permitieron una nueva disminución en el tamaño y el costo.

1969 - Kenneth Thompson y Dennis Ritchie, de Bell Labs, desarrollaron el sistema operativo Unix.

1971 - La compañía Intel lanzó el primer microprocesador, el Intel 4004, un pequeño chip de silicio. Se trató de un circuito integrado especialmente construido para efectuar las operaciones básicas de Babbage y conforme a la arquitectura de Von Neumann. Fue la primera Unidad Central de Procesos (CPU). La integración de estos procesos avanzó en distintas etapas:

• Integración simple (Integrated Circuits o IC)• Alta integración (Large Scale Integration o LSI)• Muy alta integración (Very Large Scale Integration o VLSI)

Estos procesos permitieron acelerar el funcionamiento de los computadores, logrando superar el millón de operaciones por segundo.

1971 - Alan Shugart, de IBM, inventó el disco flexible o floppy disk, un disquete de 5 1/4 pulgadas.

1974 - Surge el Altair 8800, el primer computador de escritorio, comercializado con el microprocesador Intel 8080. Aunque no incluía teclado, monitor, ni software de aplicación, esta máquina dio inicio a una revolución en los sistemas computacionales modernos.

1975 - Steve Jobs -que trabajaba en Atari- y Steven Wozniak -ingeniero de Hewlett Packard- se juntaron para armar un microcomputador que pudiera ser usado más masivamente. Wozniak diseñó una placa única capaz de soportar todos los componentes esenciales y desarrolló el lenguaje de programación Basic. El resultado fue el primer computador Apple.

A fines de 1976 tenían el modelo listo para ser comercializado: el Apple II. Tras varios intentos, finalmente consiguieron el apoyo de Mike Markulla, con quien formaron su propia compañía, la Apple Computers. El Apple II siguió fabricándose por otros quince años, todo un récord para una industria que continuamente presenta novedades.

Generaciones de ordenadores electrónicos

Para entender mejor el proceso que marcó el despegue de la informática, revisemos las distintas generaciones de computadores. Aunque sus inicios, términos y los hitos que las determinan difieren entre los distintos autores, estas tienen que ver básicamente con el desarrollo científico relacionado a la forma en la que eran construidos y la manera en la que el hombre introducía la información que debían procesar y analizar.

• Primera Generación: eran las primeras máquinas electrónicas, enormes y sumamente caras. Estaban formadas por válvulas o tubos al vacío muy similares a las ampolletas. La unidad de entrada utilizaba tarjetas perforadas.

La computadora más exitosa de esta generación fue la IBM 650, de la cual se produjeron varios centenares.

• Segunda Generación: comienza en 1958, cuando se sustituyeron los tubos de vacío por transistores y se empiezan a usar las memorias de núcleos magnéticos o ferritas. Eran más pequeños que los de primera generación, aunque con una mayor capacidad de procesamiento.

Se programaban en nuevos lenguajes, llamados de alto nivel, con cintas perforadas o cableado proveniente de un tablero. La programación era a la medida de cada computador.

• Tercera Generación: a partir de 1965 se incorporan los circuitos integrados o chips, que son microcircuitos capaces de realizar las mismas funciones que cientos de transistores. Eran computadores de tamaño mediano y más baratos. Se manejaban mediante los lenguajes de control de los sistemas operativos.

• Cuarta Generación: en los setentas aparecieron los microprocesadores, circuitos integrados de alta densidad con una gran velocidad.

Los microcomputadores eran muchísimo más pequeños y baratos, por lo que su uso se extendió al sector industrial. Es la época del nacimiento de los computadores personales o PC.

• Quinta Generación: tiene que ver con el desarrollo de los softwares y el perfeccionamiento de los sistemas operativos, que se inició a mediados de los ochentas. El objetivo era lograr que el usuario se relacionara con estas máquinas en un lenguaje más cotidiano y no a través de códigos o lenguajes de control demasiado especializados. Más fácil y más barato debido a la producción en serie.

Edad premecánica (3000 a.C. – 1450 d.C.)

La historia del ábaco se remonta a la época cuando el hombre se hizo agricultor y se dedicó al comercio. De ahí surgió la necesidad de contar. Ayudado por sus dedos y por pequeñas piedras más tarde idearía el ábaco.

El ábaco parece haber sido inventado por diferentes civilizaciones, de manera independiente, como la etrusca, hindú, egipcia, griega, china y azteca. Pero se le atribuye tanto a los babilonios (aproximadamente 3.500 a.C ) como a los chinos (1.300 a.C).

El ábaco más antiguo y simple del que se sirvieron muchas culturas, consistía en un tablero con una capa de arena oscura. Sobre la superficie se trazaban diversos símbolos y figuras.

Suele consistir en un tablero con alambres o surcos paralelos entre sí en los que se mueven bolas o cuentas. En la antigua Roma, el ábaco era un tablero de cera cubierto con arena, una tabla rayada o con surcos.

El ábaco moderno está compuesto de un marco de madera o bastidor con cuentas en alambres paralelos y de un travesaño perpendicular a los alambres que divide las cuentas en dos grupos.

El ábaco revolucionó la técnica de contar y permitió al hombre realizar operaciones matemáticas con varias cifras.

En el año 1000 aproximadamente, Gilberto de Aurillac (quien más tarde sería el Papa Silvestre III) propuso el empleo de ciertas bolas a las que se les atribuyera un valor escribiendo sobre ellas una cifra.

En la antigüedad los ábacos adoptaban diversas formas:

•Tablas recubiertas de polvo y cera

•Tablas metálicas en las cuales dos columnas eran hendiduras por las que se deslizaban cuentas, fichas o bolas.

•Tablas en forma de tablero de damas o ajedrez

•Ábacos con varillas verticales por las que se pueden pasar discos agujereados

Edad mecánica (1450-1840)

La primera calculadora automática fue inventada en Francia en 1.642 por Blaise Pascal a los 19 años; era hijo de un comisario de impuestos y trabajaba frecuentemente en la oficina de su padre, se le ocurrió inventar una máquina que le aliviara de la pesadez de hacer sumas una y otra vez. La solución fue la Pascalina, una calculadora mecánica (sumaba y restaba) que funcionaba con palancas y engranajes de relojería. Aunque las empresas no aceptaron la máquina, Pascal fue reconocido como la primera contribución a la informática, y hay un lenguaje de programación bautizado con su nombre

La pascalina

A los 19 años de edad fabricó un dispositivo de 8 ruedas dentadas en el que cada una hacía avanzar un paso a la siguiente cuando completaba una vuelta. Estaban marcadas con números del 0 al 9 y había dos para los decimales, con lo que podía manejar números entre 000000,01 y 999999,99. Giraban mediante una manivela, con lo que para sumar o restar había que darle el número de vueltas correspondiente en un sentido o en otro.

Máquina analítica de Leibniz

Leibniz, conocido por desarrollar con Newton el cálculo diferencial, en 1694 desarrolló una calculadora que podía sumar, restar, multiplicar y dividir con exactitud; también realizaba raíces cuadradas pero no siempre correctamente.

A los 26 años. Leibniz aprendió matemáticas de manera autodidáctica y procedió a inventar el cálculo infinitesimal, honor que comparte con Newton.

Telar de Jacquard

A principios del XIX, un tejedor francés, Jospeh Marie Jacquard realizó un telar que podía programarse: utilizaba grandes tarjetas con agujeros perforados para controlar automáticamente el diseño que se tejía en la tela. El resultado era una tela rica y tupida con diseños florares o geométricos repetidos. Antes de la invención de este telar, sólo los muy ricos podían permitirse el lujo de comprar telas con diseños elaborados.

Las tarjetas perforadas se han utilizado para introducir datos y programas hasta hace unos veinte años.

Vistas del telar de Jacquard

En 1801 el francés Joseph Marie Jacquard, utilizó un mecanismo de tarjetas perforadas para controlar el dibujo formado por los hilos de las telas confeccionadas por una máquina de tejer. Estas plantillas o moldes metálicos perforados permitían programar las puntadas del tejido, logrando obtener una diversidad de tramas y figuras.

Máquina diferencial de Babbage Charles Babbage creó la primera computadora moderna. Mientras trabajaba en su doctorado tenía necesidad de resolver muchas fórmulas complejas; para resolver las ecuaciones comenzó a desarrollar una máquina a la que se llamó diferencial.Presentó un modelo en la Royal Astronomical Society en 1822. Su propósito era tabular polinomios usando un método numérico llamado el método de las diferencias. La sociedad aprobó su idea y apoyó su petición de una concesión de 1.500 £ otorgadas para este fin por el gobierno británico en 1823. Babbage comenzó la construcción de su máquina, pero ésta nunca fue terminada. Dos cosas fueron mal. Uno era que la fricción y engranajes internos disponibles no eran lo bastantes buenos para que los modelos fueran terminados, siendo también las vibraciones un problema constante. El otro fue que Babbage cambiaba incesamente el diseño de la máquina. En 1833 se habían gastado 17.000 £ sin resultado satisfactorio.En 1991, coincidiendo con el bicentenario del nacimiento de Babbage, el museo de ciencia de Kensington, construyó una máquina diferencial basándose en los dibujos de Babbage y utilizando sólo técnicas disponibles en aquella época. La máquina funcionó sin problemas.

La máquina diferencial de Babbage

Parte de la máquina diferencial de Babbage, ensamblada después de su muerte por su hijo utilizando partes encontradas en su laboratorio

Máquina analítica de Babbage

Más tarde, Babbage comenzó a planear un aparato más ambicioso, la máquina analítica (1835) [construida en 1991 empleando sus planos]. Esta habría sido una computadora completamente moderna con un ciclo de entrada, procesamiento, salida y almacenamiento. Desafortunadamente, la tecnología de la época no podía crear las partes necesarias para completar la máquina analítica. Babbage trabajó en sus planos durante años con Augusta Ada Byron, hija del famoso poeta lord Byron.

La historia de Babbage no es muy feliz: se arruinó intentando construir la máquina analítica. En 1991 se construyó una máquina analítica que funciona y que se encuentra en Minnesota. A Babbage se le reconoce como el “padre de la informática”.

(en la de la foto se ve un detalle de la máquina diferencial)

Era electromecánica (1840-1940)

Máquina tabuladora de Holleritz

La constitución de los USA exigía que se realizase un censo de población cada 10 años para determinar la representación en el Congreso. A finales del XIX, las técnicas de procesamiento manual eran tan lentas que los resultados del censo de 1880 tardaron más de siete años en tabularse. La necesidad de automatizar el proceso era clara. Hollerith pensó un plan para codificar las respuestas a las preguntas del censo en tarjetas perforadas; desarrolló un sistema compuesto de una lectora eléctrica de tarjetas perforadas, una clasificadora rudimentaria y una unidad tabuladora para realizar las sumas e imprimir los resultados. Empleando 56 tabuladoras-clasificadoras, el censo de 1890 se completó en dos años y medio. Cuando el censo finalizó, Holleritz decidió perfeccionar su equipo y sacarlo al mercado (en 1895 se vendió 35 máquinas para realizar el censo ruso), fundó la Tabulating Machine Company en 1896.

Mark-I

Howard Aiken de Harvard, que había leído las notas de Ada Byron y quería construir la máquina analítica, contactó con IBM, que le asignó un millón de $ en 1937 para esa aventura. Aiken, junto a un equipo de ingenieros de IBM, completaron la Mark I en 1.944, que era en parte electrónica y en parte mecánica. Era enorme (2,5 de alto por 17 de largo, tenía 700.000 elementos móviles y varios centenares de kilómetros de cables ) y muy lenta (entre 3 y 5 s para una multiplicación sencilla).

Era electrónica (desde 1940)

1ª Generación (basada en las válvulas de vacío): 1951-1958

En 1904, Fleming patenta la válvula de vacío diodo, con idea de utilizarla para mejorar las comunicaciones de radio. En 1906, Forest añade un tercer electrodo al flujo de corriente de control del diodo de Fleming, para crear la válvula de vacío de tres electrodos.

Los computadores mecánicos tenían grandes dificultades para conseguir aumentar su velocidad de cálculo debido a la inercia de los elementos móviles. Por ello el uso de válvulas de vacío supuso un gran paso adelante en el desarrollo de los computadores, tanto en velocidad como en fiabilidad, y dio lugar a lo que se conoce como la Primera Generación de computadores.

El ABC Innovaciones del ABCEl ABC fue el primero en implementar tres conceptos claves presentes en los ordenadores modernos:• uso del sistema binario para representar todos los números y datos ● realizaba todas las operaciones usando la electrónica en lugar de ruedas • La computación estaba separada del sistema de almacenamiento o memoria. Además usaba memoria regenerativa, del mismo modo que la DRAM de los ordenadores actuales.

DesarrolloEl ABC fue construido en el sótano de la 'Iowa State University'. El proceso duró dos años debido a la falta de fondos. Los fondos iniciales fueron aportados por el departamento de agronomía. El resto de la financiación corrió a cargo de la 'Research Corporation of America', en Nueva York. La primera demostración del prototipo, que sumaba o restaba dos registros de veinticinco bits usando un bit de acarreo, se realizó en Noviembre de 1939. La máquina pesaba más de 320 kg. Contenía aproximadamente 1.6 km de cable, 280 tubos de vacío y ocupaba como una mesa de despacho.

Estaba diseñado para solucionar sistemas de ecuaciones lineales con 29 incógnitas. Este tipo de problema era muy típico en la física e ingeniería de aquella época. El sistema era alimentado con dos ecuaciones lineales con 29 incógnitas y una constante, y eliminaba una de las variables. El proceso se repetía con el resto de ecuaciones, resultado un sistema de ecuaciones con una variable menos. El proceso de repetía de nuevo para eliminar otra variable.

Colossus Mark II.

Las máquinas Colossus fueron dispositivos calculadores usados por los británicos para leer las comunicaciones cifradas alemanas durante la Segunda Guerra Mundial. Colosus fue uno de los primeros computadores digitales. La máquina Colossus fue diseñada originariamente por Tommy Flowers en la Post Office Research Station. El prototipo, el Colossus Mark I, fue operativo en Bletchley Park desde febrero de 1944. Una versión mejorada, el Colossus Mark II se instaló en junio de 1944, y se llegaron a construir hasta diez Colossus hasta el final de la guerra.

Las máquinas Colossus se usaron para descrifrar los mensajes cifrados, que se recibían de las comunicaciones Nazis. Colossus comparaba dos flujos de datos, contando cada coincidencia basada en una función programable booleana. El mensaje cifrado se leía a gran velocidad a través de una cinta de papel. El otro flujo de datos era generado internamente, y era una simulación electrónica de la máquina de Lorenz en varias combinaciones. Si el número de coincidencias para una combinación era superior a una cierta cantidad, la salida era escrita en una máquina de escribir eléctrica.

El panel inclinado de la izquierda se usaba para establecer el numero de patrones de pines de Lorenz. La cinta transportadora de papel está en la derecha.

ENIAC

El ejército americano, en plena 2ª Guerra, pidió a John Mauchly de la univ. de Pennsilvania, que desarrollara una máquina que calculase con rapidez la trayectoria de los proyectiles. El resultado fue el ENIAC (Electronic Numeric Integrator and Calculator) que no se completó hasta dos meses después de la finalización del conflicto.

Dos programadores del ENIAC

El ENIAC podía hacer cinco multiplicaciones en un segundo; no obstante era difícil de utilizar porque cada vez que se usaba para resolver un nuevo problema, el personal tenía que modificar manualmente el programa para introducir nuevas instrucciones. En un encuentro casual, uno de sus creadores discutió estos problemas con von Neumann (a la edad de 20 años ya tenía fama de ser un matemático excepcional); el resultado fue la solución de Neumann: el concepto de programa almacenado.

Parece un sommelier eligiendo una botella de vino, pero es un técnico que procede a la sustitución de válvulas del ENIAC

El ENIAC constaba de 18.000 válvulas y era muy frecuente la avería de alguna de ellas. los estudiantes tenían carritos de la compra llenos de válvulas para cambiar las docenas que se quemaban durante una sesión normal. El ENIAC, además, constaba de 1500 relés, 7500 interruptores, cientos de miles de resistencias, condensadores e inductores y 800 kilómetros de cables. Pesaba unas 30 toneladas y tenía un tamaño equivalente al de un salón de clases. Consumía 200 kW de y necesitaba un equipo de aire acondicionado para disipar el gran calor que producía. En promedio, cada tres horas de uso fallaba una de las válvulas.

EDVAC

Von Neumann propuso una versión modificada del ENIAC; el EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer), que se construyó en 1952. Esta máquina presentaba dos importantes diferencias respecto al ENIAC: en primer lugar empleaba aritmética binaria, lo que simplificaba enormemente los circuitos electrónicos de cálculo. En segundo lugar, permitía trabajar con un programa almacenado.

El ENIAC se programaba enchufando centenares de clavijas y activando un pequeño número de interruptores. Cuando había que resolver un problema distinto, era necesario cambiar todas las conexiones, proceso que llevaba muchas horas.Von Neumann propuso cablear una serie de instrucciones y hacer que éstas se ejecutasen bajo un control central. Además propuso que los códigos de operación que habían de controlar las operaciones se almacenasen, de modo similar a los datos, en forma binaria. De este modo el EDVAC no necesitaba una modificación del cableado para cada nuevo programa, pudiendo procesar instrucciones tan deprisa como los datos. Además, el programa podía modificarse a sí mismo, ya que las instrucciones almacenadas, como datos, podían ser manipuladas aritméticamente.

El “BUG” original

En el verano de 1945 el Mark II se paró sin razón aparente y los programadores comenzaron a investigar el porqué. Descubrieron una polilla en uno de los componentes, y al quitar el “bicho” el ordenador funcionó bien. Desde entonces se utiliza el término debbugging (quitar bicho) para referirse a la corrección de errores. El “bicho” original está pegado en una página de un diario en un Museo Militar de Virginia.

UNIVAC

Un modelo típico el UNIVAC (Universal Automatic Calculator), comercializado en 1951, adquirido por las oficinas del censo americano. Tan sólo dos años después, se instaló ya en una empresa privada. La informática comenzaba a superar su dependencia de los proyectos científico-militares que, en definitiva, le habían dado forma. Muy pronto, IBM, dominadora en el campo de las tabuladoras, adoptaría la tecnología electrónica con su IBM 701, comercializado a partir de 1953, del que se hicieron 19 unidades.

2ª Generación (basada en el transistor): 1959-1963

La invención del transistor tuvo lugar en 1948 en los laboratorios Bell por W.B. Shockley, J. Bardeen y W.H. Brattain. Poco a poco la industria de los semiconductores fue creciendo y los productos industriales y comercialessustituían los dispositivos de válvulas de vacío por implementaciones basadasen semiconductores.

La nueva tecnología permite aumentar el rendimiento y la fiabilidad, y reducir de forma drástica el tamaño de los computadores, dando lugar a laSegunda Generación. La velocidad de ejecución de la CPU seincrementó enormemente, hasta alcanzar 200.000 operaciones por segundo. La disminución de tamaño de los módulos permitió introducir unidades lógicas y aritméticas y unidades de control más complejas.

PDP 1

El lanzamiento del DEC (Digital Equipment Corporation) PDP-1 (Programmed Data Processor-1) en 1959 marcó un cambio radical en la filosofía del diseño de los ordenadores: fue el primer computador comercial enfocado hacia la interacción con el usuario más que hacia a la mejora de su eficiencia.

DEC produjo sólo 50 máquinas de este modelo.

IBM 6030 para tratamiento de datos, de 1961

3ª Generación (basada en el circuito integrado): 1964-1979

Durante la generación anterior, los equipos electrónicos estaban compuestos por componentes discretos -transistores, resistencias,condensadores, etc.- cada uno de los cuales se fabricaba separadamente y se soldaban o cableaban juntos en tarjetas de circuitos. Todo el proceso de fabricación resultaba caro y difícil, especialmente para la industria decomputadores, que necesitaba colocar juntos cientos de miles de transistores, lo cual dificultaba enormemente la fabricación de máquinas nuevas y potentes.Por eso, la invención del circuito integrado a finales de los 50 (J. Kilby deTexas Instruments construye el primero en 1958 y R. Noyce de FairchildSemiconductor construye otro en 1959) fue la gran clave para el crecimiento dela industria de ordenadores, y suele tomarse como punto de inicio de laTercera Generación.

IBM 360

La aparición del IBM 360 marca el comienzo de la tercera generación. Las placas de circuito impreso con múltiples componentes pasan a ser reemplazadas por los circuitos integrados; esto representa un gran avance en cuanto a velocidad y, en especial, en cuanto a reducción de tamaño. En un chip de silicio no mayor que un centímetro cuadrado caben 64.000 bits de información. En núcleos de ferrita esa capacidad de memoria puede requerir cerca de un litro en volumen.

PDP-11 de 1981, con impresora y monitor

En 1962, DEC construyó una fábrica en lo que ahora se llama Silicon Valley, cerca de San José, y revolucionó la industria de la informática con el anuncio del PDP-8 (procesador de datos programados) basado en IC; este ordenador cabía en una esquina de una habitación, no necesitaba las constantes atenciones de un operador y, lo más novedoso, diferentes usuarios podían acceder a él desde diferentes ubicaciones del mismo edificio (tiempo compartido).

4ª Generación (basada en el microprocesador): desde 1979

El microprocesador fue realizado por Ted Hoff en 1971 al recibir Intel el encargo de diseñar los 12 chips especializados que deberían constituir la nueva calculadora programable de sobremesa ideada por la compañía japonesa Busicom; Hoff construyó un único IC que tomaba prestados muchos de los conceptos de los voluminosos ordenadores de la época el resultado fue el 4004 (en la figura), era un micro de 4 bits externos para que el dispositivo entrase en un empaquetamiento de 16 patillas, los mayores de la época.

Algunas características del 4004 (tenía una potencia similar al ENIAC con sus 18.000 válvulas) eran:

- 2300 transistores

- 12 mm2 de superficie

- 10 de escala de integración

- reloj 750 Hz

- 0,06 MIPS

Tuvo poco éxito inicialmente Busicom no llegó a aprovecharlo del todo. Intel insistió: aparece el 8008, digno de la informática profesional, pero que sólo interesó a los aficionados; las compañías grandes pensaban que era un juguete, de hecho, el primer ordenador comercial fue el Altair, lanzado en 1975 era exagerado el llamarle ordenador: no tenía pantalla ni teclado ni almacenamiento, fueron otras compañías quienes desarrollaron estos dispositivos adicionales.

Interfaz WIMP

Rank Xerox demostró poca visión de futuro cuando decidió no utilizar la nueva interfaz WIMP (windows, icons, mouse y pop-up menus: ventanas, iconos, ratón y menús desplegables), desarrollada en los 70 en su centro de Palo Alto, PARC. Años después pasó a ser el alma del nuevo LISA de Apple en 1982, aunque su éxito definitivo llegó dos años más tarde con el Macintosh. Microsoft no alcanzó las funcionalidades del Mac hasta 1992 con el Windows 3.1.

Apple II, de 1984El Apple II ya tuvo mucho éxito: era un microordenador completo, con teclado, monitor , unidad de disco y SO. La introducción del primer software de hoja de cálculo, VisiCalc, en 1979, convenció al mundo de que estos no eran sólo un juguete

IBM PC

Apple I

Primeros microordenadores comerciales

Steve Jobs y Steve Wozniak soñaban con crear un “ordenador doméstico”: tan sencillo que se pudiera sacar de una caja, enchufarlo y utilizarlo, como un electrodoméstico. Se instalaron en un garaje después de vender un Escarabajo por 1.000 €. Fundaron Apple Computer en abril de 1977. Su primer producto, el Apple I, era un procesador de textos para los aficionados a la informática

En 1980, IBM decidió que el mercado del P era demasiado prometedor como para ignorarlo y sacó en 1981 el IBM PC, con procesador de Intel y SO de Microsoft.

Algunas historias en el desarrollo de los ordenadores

Ada Byron

Augusta Ada nació en 1815, y era hija de Lord Byron, el poeta romántico y escandaloso, y de Annabella, una mujer muy inteligente y de carácter fuerte que educó ella misma a su hija en las ciencias matemáticas y la astronomía. El matrimonio era mal avenido así que, un mes más tarde del nacimiento de la niña, Annabella había abandonado a Byron.

La carrera de Ada es meteórica. Cuando tiene 18 años, es invitada al Instituto de Mecánica y allí conoce a Charles Babbage quien trabaja en la construcción de una máquina para hacer cálculos. Ante la admiración de todos, Ada apenas escucha las explicaciones de Babbage y ya comprende perfectamente de qué se trata. Con él trabajará toda su vida, y serán buenos amigos, aunque a veces se confunde la autoría de las investigaciones. Así ella le dirá: "Estoy muy molesta porque usted ha alterado mis notas". Ada traduce y desarrolla programas, y él nunca llega a terminar sus diseños, cuyo punto culminante será la llamada "máquina analítica", cuya potencialidad Ada vislumbró más allá que su creador (le vio aplicaciones en gráficos, inteligencia artificial y en la composición de música), y que se considera el primer ordenador programable. Ada creía que las matemáticas podían convertirse en un sistema de símbolos que podía representar cualquier cosa en el Universo.

En 1852, enferma de un cáncer cervical, adicta a la morfina con la que calmaba el dolor, murió sin haber visto construida la "máquina analítica". Tenía 36 años, la edad con la que había muerto su padre; si hubiera vivido un año más, habría visto cómo, a través de sus planos y de los de Babbage, llegaba a hacerse realidad su sueño.

Cifradora “Enigma”

La historia empieza en 1919 cuando Koch patentó en La Haya una máquina para cifrar mensajes. Tras diversos problemas, vendió la patente a un mecánico berlinés que acabó construyendo una máquina a la que llamó Enigma. Sus escasas ventas hizo que cediera la patente a un ingeniero ucranio instalado en Berlín, que logró interesar al director de transmisiones de la Wehrmacht. El Enigma era una máquina sólida y segura, capaz de generar 22 millones de combinaciones distintas antes de repetirse (el folleto de propaganda decía: “Un hombre trabajando día y noche, sin parar, y ensayando una clave de cifrado cada minuto debería trabajar durante 42 mil años para agotar todas las combinaciones posibles”. En 1934, las autoridades alemanas hicieron retirar del mercado todas las Enigma construidas y, a partir de entonces, se convirtió en secreto militar. Desgraciadamente para los alemanes, los servicios secretos de Polonia habían podido conseguir un enigma adquirido normalmente antes de la prohibición.

COLOSSUS (reconstrucción): el primer ordenador electrónico

FOTOCÉLULAS

La máquina, que sería llamada después Colossus, fue diseñada por Flowers, Broadbent y Chandler de forma ultrasecreta. Ni siquiera ellos mismos pudieron ver nunca todas las partes de la máquina y nunca se hicieron reproducciones de los diseños originales, los cuales se tomaron directamente de las notas elaboradas por sus creadores.

Nunca hubo manuales, ni registros o preguntas sobre sus piezas o la cantidad de labor consumida. Su ensamblaje y el montaje de sus conexiones internas se efectuó por etapas, usando personal distinto, para que nadie supiera los detalles de toda la máquina. Más tarde, el propio Turing fue reclutado en Bletchley Park para participar en el diseño de Colossus.

Con 293 personas a su servicio, el Colossus I llegó a descifrar mensajes con una supervariante de la Enigma dotada de 8 rotores. Los resultados fueron espectaculares y se construyó una versión más avanzada, Colossus II que estuvo operativa en junio de 1944. Incorporaba 2.500 válvulas, disponía de cinco procesadores binarios y era capaz de leer y procesar 25.000 caracteres por segundo. Hasta el final de la guerra (mayo del 45) se construyeron una decena de estas máquinas, todas ligeramente distintas. Y todo ello ocurría un par de años antes del ENIAC.

Alan Turing Nacido en 1912 en una familia de la clase media alta británica, Alan Mathison Turing fue el segundo y último hijo de un administrador de la India y de la hija del ingeniero jefe de los ferrocarriles de Madras. Éstos, como era habitual en la época, retornaron a sus ocupaciones en la India en 1913, dejando a sus dos hijos, John y Alan en Inglaterra, al cuida do de un coronel retirado y su esposa que vivían en el condado de Susex,

 Pese a mostrar un cierto interés infantil en la química, Turing, como tantos otros genios, no destacó en la escuela, aunque logró ingresar a los 13 años de edad en Sherborne, una prestigiosa escuela pública. Allí descubrió su interés por la matemática y por los deportes, en particular el atletismo de medio fondo (estuvo a punto de participar en unas Olimpiadas). Pero seguía siendo el muchacho desaliñado, raro, tartamudo y escasamente sociable de siempre. En 1927 conoció a Christopher Morcom, con quien compartió intereses intelectuales y la pasión por la ciencia. La prematura muerte de Morcom en febrero de 1930 causó una de las varias y severas depresiones que marcarían la atormentada vida de Alan.

En mayo de 1938, Turing obtuvo su doctorado en matemáticas tras una estancia en Princeton con una beca para el Instituto de Estudios Avanzados que le consiguió John von Neumann, posiblemente uno de los pocos que, en aquella época, comprendió el alcance del trabajo de Turing y su "máquina universal". La "máquina de Turing" era un ordenador teórico y, tras esa incursión teórica en las máquinas de cálculo, fue llamado, en septiembre de 1938, a dirigir el equipo de contraespionaje donde se intentaba romper el código criptográfico de las máquinas Enigma con las que se daban instrucciones a los submarinos alemanes del Atlántico. Turing intervino en diversos proyectos que acabaron en la fabrica ción del Colossus.

Pero la excentricidad de Turing y su escasa habilidad en las relaciones sociales seguían dando problemas. Se cuenta que si, por ejemplo, tenía una reunión en otro edificio a unos 15 kilómetros, Turing era muy capaz de recorrer esa distancia corriendo para, completamente sudado, presentarse a esa reunión con el imaginable olor a sudor y el consiguiente estupor para sus nuevos compañeros. También, en una actitud social de rebeldía, se recataba ya muy poco en su homosexualidad, lo que, a la postre, habría de costarle la vida.

Tras la "máquina de Turing" y la experiencia de Bletchley Park, Turing pasó a interesarse por las capacidades de una máquina universal que pudiera llegar a ser capaz de adquirir y exhibir las facultades de una mente humana. Intervino en el diseño del ordenador ACE y, poste riormente, desde mayo de 1948, fue "director ayudante" en el Computing Laboratory de la Universidad de Manchester, donde se contruía el MADAM (Manchester Automatic Digital Machine). Pero su mejor trabajo siguió siendo la teoría y en 1950 publicaba Computing Machinery and Intelligence, sentando las bases de lo que en el futuro sería llama do "Inteligencia artificial". En particular enunció el que hoy conocemos como "test de Turing", un procedimiento para dilucidar si un programa o una máquina manifiesta un comportamiento que pueda considerarse inteligente. En su optimismo, Turing imaginó que en el año 2000 ya existirían programas que pudieran pasar el "test de Turing". Pero, pese a su juventud, su vida quedaría muy pronto truncada. Enfadado con el joven Arnold Murray, uno de sus amantes que le había robado, Turing decidió denunciarlo a la policía. En la investigación se hizo evidente la homosexualidad de Turing, quien fue arrestado el 31 de marzo de 1952 y juzgado por ello. Tras declararse culpable, un "benévolo" juez le conmutó la prisión por la libertad condicional si se sometía a un tratamiento hormonal para "curar" su homosexualidad. Ese absurdo tratamiento con estrógenos tuvo efectos secundarios grotescos: le volvió impotente y, según él mismo confesó, le "crecían los pechos". Las depresiones arreciaron, el relativo fracaso de sus nuevas investigaciones sobre la morfogénesis y su situación personal le llevaron finalmente al suicidio. Utilizó una manzana impregnada en cianuro, un procedimiento que tal vez proceda, según se dice, del comportamiento de la bruja de la Blancanieves de Walt Disney, estrenada aquellos años. Genio, excéntrico, solitario y depresivo, afortunadamente sus ideas matemáticas han servido de base teórica a la mayor revolución tecnológica de la segunda mitad del siglo XX.

“2001: una odisea en el espacio”

Después de unos comienzos prometedores en el campo de la AI (Inteligencia Artificial), en la década de los sesenta llegó un cierto desencanto. Tal vez algún día llegarían a ser reali dad esos ordenadores inteligentes y, además, autoconscientes como HAL. En el año 2001 todavía no ha sido posible. Tal vez este siglo.... o este milenio... Nadie lo sabe, pero el camino parece estar trazado.

Algunos elementos empleados a lo largo de la

historia de los ordenadores

Memoria de núcleos de ferrita

Los núcleos de ferrita han sido, durante 30 años, la imagen más asociada a las memorias de ordenador. Se trata de pequeñas piezas toroidales, es decir, con forma de rosquilla, atravesadas por tres hilos conductores, Para utilizarla como memoria, se aprovecha la propiedad de histéresis de ciertos materiales como la ferrita: si una determinada corriente atraviesa el toro de ferrita, éste queda magnetizado en un sentido, pero eso sólo ocurre si la corriente es lo suficientemente alta. Con núcleos atravesados por dos hilos distribuidos siguiendo direcciones perpendiculares se forman planos de ferrita, Un tercer hilo atraviesa el interior de todos los núcleos como elemento lector.

Matriz de núcleos de ferrita

La gran ventaja de esa tecnología, incluso frente a las posteriores memorias de semiconductor, era mantener almacenada la información aún cuando la corriente eléctrica fuese desconectada. y además, era mucho más fiable y segura que todos los sistemas anteriores. De ahí su éxito

Memoria de tambor rotatorio

Aunque parezca mentira, antes de los famosos y hoy casi olvidados núcleos de ferrita, hubo otros dispositivos que resultan francamente sorprendentes. Eso sí, eran mucho menos fiables y decididamente volátiles: su información se perdía al desconectar el suministro eléctrico. Históricamente, el primero de esos dispositivos fueron los llamados "tambores magnéticos": un tambor rotatorio con superficie magnetizable. Un precedente de dichos tambores rotatorios aparece, con otro recurso tecnológico, en el ordenador ABC que John Vincent Atanasoff construyó en la Universidad de Iowa en 1.939. En este caso, se utilizaba como memoria un tambor rotatorio con 1.600 condensado res dispuestos en 32 hileras. Al finalizar la II Guerra Mundial, ese tipo de memoria de tambor rotatorio, ya con tecnología magnética, era el más accesible y utilizado. Era lento, pero bastante fiable. La empresa Engineering Research Asociates (ERA) se distinguió en su uso y mejora.

Líneas de retardo de mercurio

Diagrama de la línea de retardoUtilizadas en el ENIAC

Durante esa misma época se utilizaron otros sistemas que hoy no dejan de parecernos sorprendentes. Uno de los más conocidos fueron las "líneas de retardo de mercurio", donde se almacenaban pulsos de información que debían recuperarse uno tras otro al otro extremo de un tubo repleto de mercurio. En la construcción del ENIAC, Eckert había calculado que un tubo de mercurio de un metro y medio de largo produciría un retardo de un milisegundo en la salida de un impulso electrónico. Como consiguió fabricar impulsos electrónicos de un microsegundo de duración, lograba almacenar 1.000 de esos impulsos (1.000 bits) en esa línea de retardo de mercurio.

Líneas de retardo en el Univac

Aunque el carácter secuencial de la línea de mercurio lo hacía extremadamente lenta, lo cierto es que acabaron usándose, por ejemplo, en el UNIVAC I, cuya primera unidad fue entregada el 14 de junio de 1.951 .

Tubos de Williams

Tubo del Mark I Tubo del IBM 701

Aún más sorprendente puede parecernos hoy el uso de tubos de rayos catódicos (como la pantalla de los televisores u ordenadores de hoy) como memoria central de los incipientes ordenadores de los años 40 y 50. Se les llamaron tubos Williams, por su inventor, el británico F. C. Williams, quien los concibió para el proyecto del Manchester Mark I desarrollado entre 1.946 y 1.948.

IBM, al fabricar su primer ordenador electrónico, el IBM 701 en 1.953, optó por esa misma tecnología. Consistía en el uso de tubos de vacío de unas tres pulgadas de diámetro, en todo similares a los que se usaban en televisión. Cada tubo podía contener 1.024 bits de información (un punto era un cero y una raya un uno), y una matriz de 72 de esos tubos podía alma cenar hasta 2.048 (2K) palabras de 36 bits cada una. Un sistema mucho más rápido que el obligado funcionamiento secuencial de la viejas líneas de retardo de mercurio. El único y verdadero problema de los tubos Williams residía en que eran muy poco fiables.

Tarjeta perforada

La tarjeta perforada es una cartulina con unas determinadas posiciones que pueden o no estar perforadas, lo que supone un código binario. Fueron el principal medio para introducir información e instrucciones a un computador en los años 1960 y 1970.

Las tarjetas perforadas han sido utilizadas no sólo en la informática, sino también en los telares inspiradas por Joseph Marie Jacquard. De hecho, la informática adquirió las tarjetas perforadas de los telares. Con la misma lógica de perforación o ausencia de perforación, se utilizaron las cintas perforadas.

Cronología (i): conceptos y dispositivos

Cronología (ii): procesadores

Cronología (iii): sistemas operativos

Cronología (iv): lenguajes de programación y aplicaciones

Cronología completa