historia y evolucion del computador
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HISTORIA Y EVOLUCION DEL COMPUTADOR
El ábaco
El ábaco es un rudimentario marco o tablilla de madera dotada de una serie de varillas verticales que dividían la tabla en varias columnas, en las cuales había una serie de bolas o anillos a modo de cuentas. La columna situada más a la derecha representaba las unidades, la anterior a las decenas y así sucesivamente. En la parte inferior de cada columna existían cinco cuentas elementales y, situadas en la parte superior otras dos de distinto color que representaban cinco unidades. Así, representando un número en el ábaco mediante las cuentas situadas en las columnas correspondientes, las sumas se realizaban añadiendo las cuentas necesarias a cada columna dígito a dígito, de forma que si en este proceso se completaba alguna columna con diez cuentas, éstas eran eliminadas y se sumaba una cuenta en la columna inmediatamente a su izquierda.
Las tablas de Neper
Tras el ábaco hubo un vacío en el que no apareció nada que revolucionase el cálculo, hasta que en 1614 Jonh Napier (1550-1617) anunciara el descubrimiento de los logaritmos. Éstos eran funciones matemáticas que permitían que los resultados de complicadas multiplicaciones y divisiones se redujeran a un proceso de simples sumas y restas, respectivamente.
Inventó un dispositivo consistente en unos palillos con números impresos que merced a un ingenioso mecanismo le permitía realizar operaciones de multiplicar y dividir. A este dispositivo se le conoce como Tablas de Neper.
Aunque Neper no llegó a construir ninguna máquina de cálculo basada en sus tablas, puso la base para algunos autores que si desarrollaron máquinas basadas en ellas.
Herramientas analógicas
En la época de Neper (s. XVI-XVII) los problemas de cálculo más importantes eran los de astronomía, navegación y cálculo de horóscopos; con lo que aparecieron una serie de herramientas que facilitaban éstos:
Cuadrante: Tenía bastantes funciones relacionadas con la trigonometría de la época.
Compas: Entre sus funciones destacaban, la reducción y ampliación de dibujos a escala, dividir un círculo en x partes iguales y la determinación de raíces cuadradas y cúbicas.
Sector: Útil y potente para cálculos trigonométricos.
Astrolabio: Servía para realizar diferentes observaciones y cálculos astronómicos (más de mil se decía).
Regla de cálculo: Hacia 1622 William Oughtred utilizó los recién inventados logaritmos para fabricar un dispositivo que simplificaría la multiplicación y la división. Consistía en dos regla graduadas unidas que se deslizaban una sobre la otra.
Wilhelm Schickard (1592-1635)
Tras personajes como Gaspar Schoot y Atanasio Kircher, Schickard fue el próximo en diseñar una máquina basada en las Tablas de Neper, la cual sumaba, multiplicaba y dividía semiautomáticamente.
Del trabajo de Schickard solo disponemos de los planos de la máquina, los cuales fueron suficientes para que Bruno Von Fretag reconstruyera la máquina siguiendo los dibujos detallados que había de ella.
La máquina se dividía en dos partes:
1. Parte inferior: servía para anotar resultados intermedios, sin necesidad de utilizar papel y lápiz, rodando una serie de ruedas.
2. Parte superior: era con la que se multiplicaba. Consistía en una serie de Tablas de Neper las cuales estaban escritas sobre unos cilindros con lo que se podía seleccionar una tabla en particular solo con girar un dial.
La máquina era bastante simple y fiable, pero tenía algunos fallos. El problema más significativo que tuvo, fue el del acarreo múltiple, ya que era muy costosa la propagación de izquierda a derecha de todo el acumulador
En fin, la calculadora de Schickard inauguró una nueva etapa del cálculo a la vez que acababa con la superioridad del ábaco.
Blaise Pascal (1623-1662)
Creo su calculadora en 1642, A los dieciocho años Pascal deseaba dar con la forma de reducir el trabajo de cálculo de su padre, y en general evitar a los hombres realizar cálculos repetitivos. Por ello Blaise se preparó como mecánico y con sólo diecinueve años creo su máquina, la cual tenía el tamaño de un cartón de tabaco. Su principio de funcionamiento era semejante al ábaco, es decir, utilizaba el sistema de numeración decimal; pero las primitivas varillas habían sido sustituidas por un número determinado de ruedas dentadas que al rodar diez dientes de la primera rueda avanzaba un diente de la segunda, lo mismo con la 2ª y 3ª, y así sucesivamente. Las ruedas estaban marcadas con números de 0 al 9, habiendo dos para los decimales y seis para los enteros, con lo que se podía manejar números entre 000000 01 y 999999 99.
Más adelante diseño un nuevo mecanismo completamente nuevo basado en la caída de contrapesos en vez de la propagación en una cadena larga de engranajes (como inicialmente era el diseño, y como la máquina de Schickard). Este nuevo mecanismo de acarreo puso punto y final al problema del acarreo múltiple de Schickard; pero trajo consigo otro. Éste era que las ruedas sólo podían girar en una dirección con lo que sólo se podía sumar y no restar. Este problema
se resolvió mediante la suma del complemento a nueve (Ca9) del resultado, lo que hizo bastante engorroso su uso.
La utilización de la máquina llegó a ser farragosa y sujeta a muchos inconvenientes, haciendo que su uso quedara limitado a ciertas personas. Incluso a veces era más fácil y rápido hacer el cálculo a mano que con la máquina. Pero la contribución de Pascal no fue importante por la utilidad de la máquina, sino por el concepto de máquina calculadora que, con perspectivas de futuro, supo entrever en su complicado artefacto. Por ello, en su honor se llama uno de los lenguajes de programación que más impacto ha causado en los últimos años.
Gottfried Wilhelm Leibnitz (1646-1716)
La célebre calculadora inteligente del alemán Leibnitz fue uno de los primeros autómatas de las historia; pero sobre todo la informática le debe la genial idea de utilizar el sistema binario -0 y 1- como método de cálculo.
Su gran curiosidad científica le llevó a estudiar los campos de la lógica, matemática, física, biología, ingeniería, historia, política, filosofía, jurisprudencia, metafísica y teología. Esta relación de ciencias podría hacer creer que su labor fue muy dispersa y no hizo nada en concreto; pero no es así.
Se esforzó por lograr una síntesis intelectual a la vez que propuso el establecimiento de un lenguaje universal, científico y formal. Relacionaba este proyecto lingüístico con su plan de reforma científica basada en un cálculo matemático de índole lógico-matemática.
En fin, la brillante constelación intelectual de teorías y trabajos de Leibnitz afecta de forma esencial a la computación y entrar en su historia por tres grandes logros:
La estructuración de procesos de resolución de problemas. El formidable uso del sistema de numeración binario. Base de numeración
empleada por los modernos ordenadores actuales.
La calculadora mecánica: En un principio estudió a Pascal y diseñó un añadido para que pudiera hacer multiplicaciones; pero abandonó este proyecto posiblemente porque ambas partes no se llegaron a adaptar y a acoplar correctamente.
La máquina que le ha dado tanta fama apareció en 1672, y se diferenciaba en la de Pascal en varios aspectos, tres de los cuales era que podía multiplicar, dividir y sacar raíces cuadradas. Constaba de dos secciones, una superior que contenía el mecanismo de inicialización y el registro de resultados. Y otra inferior donde se encuentra el mecanismo básico, el tambor en escalera.
Uno de los muchos problemas que tuvieron las máquinas de entonces era el acarreo de un dígito al siguiente, al pasar el primero de 9 a 0. Leibnitz casi resolvió este problema, ocasionando otro, y es que en el mecanismo que diseño un acarreo podía ocasionar otro acarreo en el dígito siguiente.
Tanto Pascal como Leibnitz se vieron afectados por la época ya que sus máquinas eran demasiado complejas para realizarlas a mano, y por ello sus máquinas no llegaron a ser tan perfectas como hubiesen podido ser.
Samuel Morland (1625-1695)
Fabricó instrumentos de diversos tipos, entre ellos: Una máquina sencilla de sumar: consistía en un juego de ruedas que se
giraban con un pequeño punzón. No había mecanismo de acarreo, sino que incorporaba unos diales auxiliares que avanzaban una posición cuando el dial principal pasaba de 9 a 0. Al finalizar la suma indicaban cuantos acarreos quedaban por hacer.
Un juego sencillo de Tablas de Neper: esta segunda máquina servía como ayuda a la multiplicación y a la división usando Tablas de Neper. Poseía un conjunto de discos que eran una versión circular de la Tablas, para trabajar mejor con ellas.
Ambas máquinas formaban un buen conjunto, ya que además de complementarse se necesitaban, ya que era preciso sumar al multiplicar con las Tablas de Neper.
Joseph Jacquard (1752 - 1834)
Utilizó un mecanismo de tarjetas perforadas para controlar el dibujo formado por los hilos de las telas controlados por una máquina de tejer. Jacquard fue el primero en emplear tarjetas perforadas para almacenar información y además programar la máquina.
En 1801 creó el Telar de Tejido para elaborar la trama del diseño de una tela. La información necesaria para realizar su confección era almacenada en tarjetas perforadas. El telar realizaba el diseño leyendo la información contenida en las tarjetas. De esta forma, se podían obtener varios diseños, cambiando solamente las tarjetas. Se dice que Jacquard programó un diseño en 24 000 tarjetas, para tejer su propio autorretrato.
Charles Babbage (1792 - 1871)
Matemático, inglés, posiblemente el más importante de los autores vistos hasta el momento.
En 1812 vio que las tablas trigonométricas estaban plagadas de errores al haber sido calculadas a mano; así pues en la década de 1820 diseño la Máquina Diferencial.
Era una máquina automática para el cálculo, lo que fue una revolución en la historia de la computación. Podía realizar cálculos matemáticos sin necesidad de realizar operaciones de multiplicar y dividir. Calculaba tablas de funciones, es decir, calculaba el valor numérico de una función polinómica sobre una progresión aritmética, dado que las funciones se pueden aproximar a polinomios. Además de
realizar estos cálculos, hubiese impreso las tablas en papel o metal, a pesar de la dificultad de la época para llevar a cabo una impresión.
Aunque la funciones polinómicas tienen diferencias constantes, otras como las trigonométricas son más complejas. Babbage puso la solución de subdividir las funciones complejas en partes que puedan ser resueltas con polinomios. Destaquemos que él siempre afirmó que las diferencias constantes aunque derivadas eran mejores para automatizar el cálculo.
Hacia 1822 había creado un modelo de máquina que podía manipular diferencias de segundo orden. Esta máquina se utilizó para el cálculo de tablas de navegación y artillería, lo que le permitió conseguir una subvención recomendada por la Sociedad Real, para respaldarle en la creación de una máquina de escala completa. Aquí es donde empezaron los problemas, ya que la complejidad de la máquina puso en evidencia la capacidad ingeniera de la época.
Babbage intentó repasar el proceso de construcción y realizó nuevos diseños; pero la construcción avanzaba muy lentamente, terminándose el plazo de tiempo sin la máquina acabada. Fue acusado de desperdiciar el dinero del Gobierno en sus intereses; a pesar de todo el Gobierno le proporcionó más dinero y prosiguió con su trabajo, hasta que tuvo una disputa con el principal de sus mecánicos (1834), que hizo que el proyecto se aplazara. Sin embargo había diseñado un modelo que calculaba diferencias de hasta tercer orden y había desarrollado un ingenioso método para trabajar redondeando errores. Si la última máquina diferencial hubiese sido construida habría calculado diferencias de hasta sexto orden, y sería capaz de trabajar con números de hasta dieciocho dígitos.
Se puede considerar la máquina de diferencias como la precursora de las calculadoras modernas.
Máquina Analítica: En 1834 cuando estaba trabajando en la máquina diferencial Babbage concibió la idea de una máquina analítica. Era una máquina de propósitos generales, podía sumar, restar, multiplicar y dividir en secuencia automática a una velocidad de sesenta sumas por minuto.
El problema de esta máquina era que el diseño requería miles de engranajes y mecanismos que cubrirían el área de un campo de fútbol, con lo que su tamaño sería como el de una pequeña locomotora. Para hacernos una idea, sería como los ordenadores de los años sesenta, que eran enormes y ocupaban una habitación entera.
El diseño básico de la máquina era como el de los computadores modernos. Tenía cuatro componentes básicos:
1. Un almacenamiento (memoria) con capacidad para guardar 50000 dígitos decimales, que se usaba para guardar estados intermedios, variables y resultados.
2. Una unidad de cómputo, que podía recibir órdenes para hacer las cuatro operaciones básicas y podía almacenar en la memoria.
3. Una unidad de entrada, mediante tarjetas perforadas que almacenaban el conjunto de órdenes que se deseaba ejecutar.
4. Una unidad de salida, mediante tarjetas perforadas o salida impresa.
Funcionamiento: los datos e instrucciones eran introducidos mediante tarjetas perforadas, luego un molino -unidad de proceso- operaría con los datos y resultados que serían enviados al almacén para ser impresos o mecanografiados.
Características:
Podía almacenar números. Era una máquina decimal que podía realizar los cuatro tipos de funciones
aritméticas.
Podía manejar también multiplicaciones y divisiones de precisión ilimitada gracias a un ingenioso sistema mecánico.
Babbage también adelantó el diseño del acarreo anticipado, el cual permitía una incorporación exitosa del acarreo para el cálculo.
Generaría su propia librería de funciones, las cuales podrían ser usadas en cualquier proceso analítico.
Podía alterar su secuencia de operaciones en base al resultado de operaciones anteriores (algo fundamental en los ordenadores actuales).
Al almacén sólo se podía acceder por su localización, no existía el concepto de direcciones variables. Dos direcciones especificarían las operaciones, y la tercera sería donde se colocaría el resultado (funcionamiento semejante a los primeros computadores electrónicos).
Al igual que la máquina diferencial, no pudo ser construida, ya que la tecnología de la época no era capaz de trasladar a la práctica sus acertados conceptos.
Ada Augusta Byron (1815 - 1851)
Se considera la primera programadora de la historia, es decir, la primera persona capaz de entender el lenguaje de computadora y el lenguaje de programación, ya que publicó una serie de programas para resolver ecuaciones trascendentes e integrales definidas con la máquina de Babbage. Destaquemos que en dichos programas se hacía uso de bifurcaciones hacia delante y hacia atrás, y de bucles. Su relación con Charles Babbage comenzó cuando ella visitaba su taller a temprana edad. Babbage estaba muy impresionado con la manera en que ella entendía su computadora. Luego él pasó a ser su tutor y más tarde trabajaron juntos.
La primera publicación de Ada fue una traducción y análisis de un ensayo, escrito por un matemático italiano, sobre la máquina de Babbage.
En sus notas personales sobre sus habilidades con las computadoras decía que la máquina sólo podía dar información disponible, es decir, vio claramente que no podía originar conocimiento. También detectó que el motor podía generar música; en fin, que entendía a la perfección cada una de las operaciones de la máquina.
El que Ada entendiese a Babbage no es una simple anécdota, ya que además de confirmarla como la primera programadora, nos demuestra que al menos alguien entendió a Babbage, y que si sus máquinas no llegaron a ser construidas no es porque el quisiera crear algo imposible, sino porque en su época no hubo un acuerdo entre la técnica y sus proyectos.
George Boole (1815 - 1864)
Recluyó la lógica a un álgebra simple. También trabajó ecuaciones diferenciales, el cálculo de diferencias finitas y métodos generales en probabilidad.
Publicó una aplicación de métodos algebraicos para la solución de ecuaciones diferenciales, y por este trabajo obtuvo la medalla de la Real Sociedad; a partir de aquí empezó su fama. En 1854 publicó también una investigación de leyes del pensamiento sobre las cuales son basadas las teorías matemáticas de lógica y probabilidad.
Boole aproximó la lógica en una nueva dirección reduciéndola a una álgebra simple, incorporando así la lógica a las matemáticas. Agudizó la analogía entre los símbolos algebraicos y aquellos que representan formas lógicas. Comenzaba el Álgebra Booleana también llamada Álgebra de Boole, la cual fue un paso fundamental en la revolución de los computadores de hoy en día. Entre sus muchas aplicaciones está la construcción de computadores y circuitos eléctricos.
HACIA LA PRIMERA GENERACION DE ORDENADORES
Herman Hollerith (1860 - 1929)
Fue la primera persona que construyó una máquina basada en el tratamiento automático de la información.
En la década de 1880 se realizó un concurso, promovido por la oficina del Censo de EE.UU., en el que se proponía la invención de una máquina que facilitara la realización del censo. En dicho concurso quedaron tres finalistas: William C. Hunt que ideó un sistema de tarjetas coloreadas, Charles P. Pidgin con un sistema de fichas codificadas también coloreadas, y Herman Hollerith con un sistema de tarjetas perforadas que resultó ser dos veces más rápido que el de sus competidores. Dichas fichas eran leídas por una máquina tabuladora, llamada máquina de censos. Éstas corrían por unos cepillos y cuando la máquina detectaba mediante un baño de mercurio (Hg) un orificio (eran características de la población), se cerraba un circuito eléctrico haciendo que aumentara en una unidad el contador de dicha característica de población. Finalmente los datos se registraban en una tabuladora.
Su invento era muy útil a la hora de realizar cálculos estadísticos, y se convertiría más adelante en un descubrimiento de gran importancia para el mundo de informática. Gracias a él, el censo de 1890 se terminó en menos de tres años, siendo todo un éxito ya que el de 1880 se acabó en 1888, y además se produjo un ahorro de cinco millones de dólares.
Destaquemos que Herman no tomó la idea de las tarjetas perforadas del invento de Jacquard, sino de la fotografía de perforación. Vio que algunas líneas ferroviarias de la época expedían boletos con descripciones físicas del pasajero; los conductores hacían agujeros en los boletos que describían el color de pelo, de ojos, forma de la nariz, etc. de los pasajeros; y esto le dio la idea para hacer fotografía perforada de cada persona que iba a tabular.
En 1896 abandonó la oficina del Censo para crear su propia empresa, la Tabulating Machine Company, con la que vendió sus productos por todo el mundo. La demanda de sus máquinas se extendió incluso hasta Rusia. En 1900 había desarrollado un máquina que podía clasificar 300 tarjetas por minuto, una perforadora de tarjetas y una máquina de cómputo semiautomática. En 1911 la Tabulating Machine Company al unirse con otras dos formó la Computing-Tabulating-Recording-Company. En 1919 se anunció la aparición de la impresora/listadora. Esta innovación revolucionó la manera en la que la compañías realizaban sus operaciones. En 1924, para reflejar mejor el alcance de sus intereses comerciales, la compañía pasó a llamarse International Bussines Machines Corporation, la mundialmente conocida IBM.
El analizador diferencial
También en la década de los 20, retoma vigor el desarrollo de máquinas para realizar cálculos. Hattree construyó un analizador diferencial que usaba como principio básico un disco rotando en contacto con otro.
Ya en 1930, en el MIT (EE.UU.), Vannevar Bush construyó otro analizador diferencial. Éste era un dispositivo electromecánico que podía usarse para integrar ecuaciones diferenciales. La precisión de esta máquina no era alta (5 en 10000) y tomaba entre diez y veinte minutos integrar una ecuación promedio. A pesar de esto, integrar una ecuación promedio puede constar aproximadamente de 750 multiplicaciones, lo que hubiera supuesto a un ser humano unas siete horas de trabajo. En fin, la máquina no era un maravilla; pero era bastante más rápida que un humano.
Konrad Zuse (1910 - 1995)
Posee un lugar especial en la historia de la informática, porque fue el primero en construir ordenadores electromecánicos, y el primero en diseñar y construir un ordenador calculador controlado automáticamente; destaquemos que Herman Hollerith ya construyó una máquina basada en el tratamiento automático de la
información. Su ordenador no era electrónico ni tenía ningún programa residente en memoria; pero era capaz de ser controlado por un lector externo que tomaba instrucciones desde una cinta perforada.
Zuse construyó un verdadero calculador automático que sólo tenía tres unidades básicas: una de control, una de memoria y otra aritmética para calcular. No estaba familiarizado con los detalles del diseño de calculadoras mecánicas; lo que debió ser una ventaja ya que no intentó producir una calculadora basada en las cosas que ya se sabían sobre esto, sino que tuvo que ingeniar bases sobre las que crear sus propios principios para construir sus ordenadores.
El Z-1: Decidió que cualquier unidad de memoria debía estar basada en un sistema binario, mejor que los sistemas usados en las anteriores máquinas que funcionaban con la ruedas o engranajes de diez posiciones. Su sistema era muy simple, el cual se basaba en una pequeña clavija apoyada en una abertura que a su vez estaba apoyada sobre una cinta de metal; dicha clavija debía ser puesta a un lado de la abertura o al otro según fuera 0 o 1 lo que se quisiera representar. El movimiento de la clavija provocaba que el mecanismo de lectura se moviera de un lado a otro dependiendo en qué lado de la abertura se encontrase.
Con la ayuda de unos amigos construyó un pequeño estudio en la sala de estar de la casa de sus padres y empezó a construir su modelo de memoria mecánica. Por 1936 había progresado de tal manera que podía aplicar una patente a su idea.
Más tarde abandonó su trabajo en la Henschel Aircraft Company, y para la consternación de sus padres decidió continuar su trabajo en la sala de estar. En 1937 había creado un modelo de memoria mecánica capaz de almacenar dieciséis números en código binario, cada uno de ellos de 24 bits. Un año después ya había acabado la construcción de su primera máquina, llamada originariamente V-1 (Versuchsmodell-1); pero después de la guerra lo cambió por Z-1, para evitar confusiones con los misiles llamados igual.
El Z-1 fue una máquina completamente mecánica. Sus componentes básicos eran una especie de ingeniosas puertas construidas con una serie de placas deslizantes conectadas entre ellas por unos rodillos. La unidad aritmética construida con estos mecanismos, fue diseñada para trabajar con números en coma flotante, y con una unidad adicional controlada que convertía los números binarios en coma flotante a decimal para facilitar la entrada y salida de datos.
El control del Z-1 se llevaba a cabo por medio de una cinta, con las instrucciones perforadas en ella. Mientras la mayoría de la gente usaba dichas cintas que conseguían en los lugares que proporcionaban material a las centrales de telex, Zuse usaba una cinta de vídeo de 35mm, que él mismo perforaba con un punzón manual. La idea de usar esto se la dio su colega Helmut Schreyer que había trabajado como proyeccionista de cine. La ventaja de ésta cinta residía en su mayor resistencia y en que podía utilizar un proyector de cine para hacer que la película se moviera a pequeños pasos por dentro de la máquina automáticamente.
La entrada de datos se basaba en un simple teclado de cuatro posiciones decimales mientras que el de salida era un sistema con cuatro impulsos eléctricos que eran mostrados mediante una lámpara.
La máquina funcionó, la memoria trabajaba bien y las bases de las unidades de memoria fueron usadas en otras máquinas incluso; pero el diseño de la unidad aritmética presentó graves problemas, muchos de los cuales fueron causados por la complejidad de las rutinas de las señales enviadas de un lado a otro. El movimiento de las señales en una máquina eléctrica se basa en un simple problema de llevar un cable de un punto a otro, pero cuando las señales se representan por planchas deslizantes es muy difícil hacer que estas señales circulen por las esquinas.
El Z-2: Después de que el Z-1 fuera acabado, Zuse empezó a diseñar una unidad aritmética basada en relés para evitar los problemas del encauzamiento de la señal; su amigo Schreyer paralelamente a su trabajo empezó a construir una parte de su máquina mediante tubos de vacío. Este pequeño modelo se mostró en The Technical University en Berlín en 1938, pero debido que en aquellos tiempos de preguerra en Alemania era imposible obtener los 1000 tubos de vacío necesarios para fabricar la maquina Zuse tuvo que abandonar esta línea de trabajo y volver a dedicarse a su máquina de relés Z-2.
El Z-2 fue diseñado para funcionar con la memoria mecánica del Z1 mientras que el resto de la máquina iba a funcionar mediante relés. Los relés normales eran demasiado caros para la cantidad que él necesitaba, que era de unos cuantos cientos de ellos; por eso se hizo con unos cuantos de segunda mano que él y sus amigos reconstruyeron para usar en el Z-2.
Schreyer diseñó un sistema de memoria que funcionaba con pequeñas lámparas de neón controladas por una serie de tubos de vacío. El prototipo podía manejar números de más de 10 bits de longitud y su construcción requirió 100 tubos de vacío; pero desafortunadamente el modelo fue destruido en un ataque aéreo.
Más adelante Zuse abandonó a Schreyer y se dedicó él solo, durante sus fines de semana libres, a intentar acabar el Z-2.
Cuando acabó la unidad aritmética basada en relés y tuvo la unidad de control funcionando, le añadió la memoria mecánica y preparó una demostración para el Deutsche Versuchsanstalt fur Luftahrt (Instituto de Investigación Aeronáutica Alemán). La maquina funcionó a las mil maravillas, pero la construcción de la máquina no resultaba rentable para su uso práctico; pero la utilización de los relés convenció a los del DVL y aceptaron financiar a Zuse para la construcción de una máquina más ambiciosa, que sería llamada Z-3.
El Z-3 fue una máquina muy al estilo del Z1 y Z2, seguía funcionando con la cinta de vídeo, y seguía teniendo los mismos dispositivos de entrada/salida. Toda la máquina se basaba en la tecnología de relés, alrededor de unos 2.600 de éstos eran requeridos: 1400 para la memoria, 600 para la unidad aritmética y el resto para los circuitos de control; que se colocaron en 3 estantes, 2 para la memoria y
otro para la unidad aritmética y la de control. Y cada uno tendría alrededor de 6 pies de altura por 3 de ancho.
Uno de los principales inconvenientes del uso de los relés es que la corriente pasa a través de ellos y esto provoca chispas que se producen cada vez que se produce el contacto entre las dos partes de los relés. Estas chispas son las que provocan el desgaste entre las partes que producen el contacto y es la principal causa del fallo de los relés. Zuse solucionó éste problema poniendo un tambor rotatorio. Este tambor contenía varias capas de metal en su superficie y cepillos de carbón que realizaban el contacto con el tambor cada vez que éste giraba. Todas las señales que pasaban a través de los relés, primero debían ser sacadas a través del tambor de tal manera que un pequeño retraso pudiera asegurar que el relé había cerrado sus contactos antes de que cualquier corriente hubiera pasado por él. Esto hacía que no se pudieran producir descargas ni chispas en éstos.
La memoria de 64 palabras fue, como en sus predecesores, binaria en coma flotante; pero esta vez tenía una longitud de 22 bits: 14 para la mantisa , 7 para el exponente y uno para el signo. Todos los números en coma flotante solían ser almacenados de una manera normalizada, en la cual la mantisa era trasladada a la izquierda hasta que el número de más a la izquierda fuera 1, el exponente se ajustaba de acuerdo a esto. Zuse se dio cuenta de que esto no era realmente necesario si tenías presente que en todos los números, la mantisa se desplazaba siempre hacia la izquierda y la unidad aritmética le añadía el uno perdido, en todos los casos excepto en el 0. Esta técnica se usa aún hoy en día y data de 1941.
Al igual que sus anteriores máquinas, la unidad aritmética consistía en dos piezas separadas, una para el exponente y otra para la mantisa, pudiendo operar en paralelo. Esta unidad no sólo tenía la circuitería para realizar las 4 operaciones esenciales, sino que incluía también ayudas para calcular raíces cuadradas y una serie de instrucciones en la misma máquina para realizar multiplicaciones por -1;0.1;0.5;2 o 10.
El Z-3 superaba en velocidad al Harvard Mark I (del cual hablaremos en la primera generación) aunque este último fue terminado alrededor de dos años y medio después. El Z-3 podía hacer 3 o 4 sumas y multiplicar 2 números al mismo tiempo en 4 o 5 segundos.
Lo que le da más mérito es el hecho de que Zuse lo hiciera todo desde sus propios principios e ideas, porque la guerra que se llevaba a cabo en esos momentos, impidió que pudiera conocer cualquier tipo de estudio anterior al suyo o que conociera incluso las ideas de Babbage. Y de esta forma consiguió construir la primera máquina calculadora con total control de sus operaciones, el Z-3.
El Z-4: El DVL siempre había considerado al Z-3 como un mero prototipo, entonces, cuando éste fue completado Zuse comenzó a trabajar con el Z-4. Básicamente era la misma máquina que el Z-3 pero con una longitud de palabra de 32 bits.
Estaba casi terminado cuando volvieron a empezar los ataques aéreos, entonces fue trasladado a Göttingen donde se instaló en un laboratorio de la Aerodynamische Versuchsanstalt. Esto fue durante poco tiempo porque hubo que volver a trasladarlo esta vez a Babaria, donde Zuse escondió el Z-4 en una pequeña casa de Hinterstein, justo antes de que fuera capturado por las tropas norteafricanas de la armada francesa.
El equipo de 12 personas que trabajaba con Zuse fue disuelto. Zuse y su colaborador Wernher von Braun fueron capturados en el escondite por las tropas americanas y fueron llevados para ser interrogados por un ejecutivo de la British Tabulating Machine Co. Ninguno de los dos hablaban bien otra lengua que no fuera la suya. Entonces Zuse convenció al hombre de que no estaba haciendo nada importante, y el hombre no les consideró una amenaza.
Se sacó la máquina de su escondite y fue trasladada a Suiza donde se montó en el Federal Polytechnical Institute en 1950 en Zurich, añadiéndole más posibilidades de control, entre ellas una instrucción de salto condicional. Cuando fue expuesta en el ETH la máquina todavía retenía su memoria mecánica, y podía almacenar 1000 palabras en un mecanismo de menos de un metro cúbico. En 1953 éste era el único ordenador que seguía funcionando en Europa y uno de los pocos de todo el mundo. Fue usado por el Institute of Applied Mathematics y en el ETH hasta el 55, cuando fue movido hasta el French Aerodynamic Research Institution, donde continuó hasta 1960.
Para terminar, destaquemos que el controlador de la cinta siempre leía dos pasos por delante de la instrucción que se estaba ejecutando en dicho momento, lo que permitió que a la máquina se le implementaran técnicas para aumentar la velocidad como éstas:
Ésas dos instrucciones siguientes se podían ejecutar en orden inverso, siempre que ello no afectara al cálculo, lo cual podía aumentar la velocidad de la máquina, porque esto hacía posible la lectura de los resultados intermedios.
Dos operaciones de memoria se podían ejecutar antes de tiempo de manera que la menor velocidad de la memoria mecánica no disminuyera el rendimiento de la máquina.
Se hizo posible que la unidad de control guardase un número que luego podría ser requerido por alguna de esas siguientes dos instrucciones.
Jonh Vincent Atanasoff (1903 - 1995)
Era un físico estadounidense, que daba clases en la universidad del estado de Iowa, donde empezó haciendo un sencillo sistema de cálculo por medio de tubos de vacío.
Aficionado a la electrónica y conocedor de la máquina de Pascal y de las teorías de Babbage, empezó a considerar la posibilidad de construir una
calculadora digital. Decidió que la máquina operaría en sistema binario, haciendo los cálculos de modo distinto a como los realizaban las calculadoras mecánicas; e incluso concibió un dispositivo de memoria mediante almacenamiento de carga eléctrica.
Solicitó ayuda económica al Consejo de Investigación de Iowa, y tras ser concedida contrató la colaboración de Clifford Berry, para crear el llamado Atanasoff Berry Computer (ABC).
Se podría decir que es el primer ordenador electrónico digital. Podía realizar ecuaciones lineales y funcionaba mediante 45 válvulas de vacío; pero nunca fue totalmente operativo debido a que Atanasoff fue llamado por el ejército para ingresar en la Naval Ordenance Laboratory en Washington, ya que estaban en la 2ª Guerra Mundial.
Atanasoff conoció a John Mauchly (del cual hablaremos más detalladamente en la primera generación) en la AAAS (American Association for the Advancement of Science), y tuvieron un intercambio de ideas que mucho después desembocaría en una disputa sobre la paternidad del ordenador digital. Ambos se habían encontrado con los mismos problemas en cuanto a velocidad de cálculo y estaban seguros que había una forma de acelerar el cálculo por medios electrónicos.
LOS ORDENADORES ELECTRONICOS DIGITALES
Primera Generación: Válvulas de vacío (1945-1955)
La sustitución de los relés por Tubos de vacío dio lugar a la primera generación de ordenadores electrónicos.
El principal estímulo para desarrollar computadoras electrónicas estuvo en la segunda guerra mundial. Los submarinos alemanes, que destruían a la flota inglesa, se comunicaban por radio con sus almirantes en Berlín. Los británicos podían captar las señales de radio, pero los mensajes estaban encriptados usando un dispositivo llamado ENIGMA. La inteligencia británica había podido obtener una máquina ENIGMA robada a los alemanes, pero para quebrar los códigos era necesaria una gran cantidad de cálculo, que debía hacerse a alta velocidad.
Para descodificar estos mensajes, el gobierno británico construyó un laboratorio para construir una computadora, llamada COLOSSUS. Alan Turing, T. Flowers y M. Newman construyeron esta computadora (1943), que fue la primera computadora electrónica de la historia. .Realizaba una amplia gama de cálculos y procesos de datos y supuso el comienzo del cálculo electrónico Estaba construida con válvulas de vacío y no tenía dispositivos electromecánicos. A pesar de ello, al ser un secreto militar, su construcción no tuvo ninguna influencia posterior.
En EE.UU., simultáneamente, había interés de la armada para obtener tablas que pudieran usarse para mejorar la precisión en los disparos de artillería pesada
(en particular para armas antiaéreas), ya que hacerlos manualmente era tedioso y frecuentemente con errores.
En 1943, John Mauchly y uno de sus alumnos, un joven ingeniero llamado John P. Eckert obtienen un subsidio de la armada para construir una computadora electrónica, que llamaron Electronic Numerical Integrator and Computer (ENIAC), primera computadora electrónica.
John Mauchly propuso construir una computadora electrónica digital para reemplazar al analizador diferencial, dando dos ventajas principales: la velocidad de la electrónica, y la precisión del principio digital. Se construyó en la Universidad de Pensilvania con el propósito de calcular tablas de artillería. La computadora consistía de 18000 válvulas de vacío y 1500 relés. Consumía 140 KW/h y pesaba 30 toneladas. Tenía que ser programada manualmente mediante clavijas.
Su hardware electrónico era 10 veces más rápidos que los del analizador diferencial y 100 veces más rápido que un calculista humano: podía hacer 5000 sumas por segundo. La computadora era programada por completo usando una técnica similar a los tableros de enchufes de las antiguas máquinas de calcular (encendiendo y apagando llaves y enchufando y desenchufando cables). Esta computadora no era binaria, sino decimal: los números se representaban en forma decimal, y la aritmética se hacía en el sistema decimal. Tenía 20 registros que podían usarse como un acumulador, cada uno de los cuales almacenaba números decimales de 10 dígitos.
Después de que la ENIAC estuviese operativa, se vio que tomaba tiempo considerable en preparar un programa e incorporarlo en el cableado; con lo que máquina se modificó, de tal forma que una secuencia de instrucciones pudiera leerse como una secuencia de números de dos dígitos que se ponían en una tabla de funciones. Para mantener la lógica simple, un solo registro quedó de acumulador, y los demás fueron usados como memoria.
El profesor Howard H. Aiken, de la Universidad de Harvard, trabajó en IBM para construir la Mark I también llamada calculadora automática de secuencia controlada, que entró en funcionamiento en 1944. Los cálculos se controlaban por cinta de papel perforada, con una serie de interruptores accionados manualmente y por paneles de control con conexiones especiales.
En 1944 también, prácticamente todas las máquinas de Zuse fueron destruidas por el bombardeo de los aliados a Berlín. La computadora Z-4, que entró en operación en 1945, sobrevivió al bombardeo y ayudó al desarrollo de posguerra de computadoras científicas en Alemania.
En este mismo año, John Von Neumann introduce el concepto de programa almacenado. Una de las cosas que le molestaba de las computadoras era que su programación con llaves y cables era lenta, tediosa e inflexible. Propuso que los programas se almacenaran de forma digital en la memoria de la computadora, junto con los datos. Por otro lado, se dio cuenta que la aritmética decimal usada por la ENIAC (donde cada dígito era representado por 10 válvulas de vacío - una prendida y 9 apagadas -) podía reemplazarse usando aritmética binaria. Este
diseño, conocido como Arquitectura de Von Neumann, ha sido la base para casi todas las computadoras digitales.
En 1945, Eckert y Mauchly comienzan a trabajar en un sucesor de la ENIAC, llamada EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer). También en este año, Aiken comienza a construir la Mark II. En el mismo año, trabajando con un prototipo de la Mark II, Grace Murray Hopper encuentra el primer "bug": una polilla que provocó un fallo en un relé.
En 1946, la ENIAC estaba operativa, funcionando en la Universidad de Pennsylvania. A pesar de que no pudo ser usada para su propósito original de cálculos de balística, la finalización de la ENIAC provocó una explosión de interés del desarrollo de computadoras electrónicas.
Luego que la guerra terminó, comenzó una nueva era para la computación científica. Los recursos dedicados a la guerra fueron liberados y dedicados a la ciencia básica. En particular, el departamento de Marina y la Comisión de Energía Atómica de los EE.UU. decidieron continuar soportando el desarrollo de computadoras. Las principales aplicaciones eran la predicción numérica del tiempo, la mecánica de fluidos, la aviónica, el estudio de resistencia de los barcos a las olas, el estudio de partículas, la energía nuclear, el modelado de automóviles, etc.
En 1947, la Mark II estuvo operativa en Harvard. En el mismo año se introduce el tambor magnético, un dispositivo de acceso aleatorio que puede usarse como almacenamiento para computadoras. En este mismo año William Shockley, John Bardeen y Walter Brattain, de los laboratorios Bell, inventaron la resistencia de transferencia (transfer resistor), comúnmente conocida como Transistor. El concepto estuvo basado en el hecho de que el flujo de electricidad a través de un sólido (como el silicio) puede controlarse agregándose impurezas con las configuraciones electrónicas adecuadas. Las válvulas de vacío requieren cables, platos de metal, una cápsula de vidrio y vacío; en cambio, el transistor es un dispositivo de estado sólido.
En 1948, Claude Shannon presenta su "Teoría matemática de las comunicaciones". En el mismo año, entra en operación la Manchester Mark I, la primera computadora de programa almacenado. Fue diseñada por F. C. Williams y T. Kilburn en la Universidad de Manchester, y era un modelo experimental para probar una memoria basada en válvulas de vacío.
En 1949, Jay Forrester construye la computadora Whirlwind en el MIT. Contenía 5000 válvulas, palabras de 16 bits, y estaba específicamente diseñada para controlar dispositivos en tiempo real.
En el mismo año, la EDSAC (Electronic Delayed Storage Automatic Computer) estuvo operativa en Cambridge. Era una computadora de programa almacenado, que fue diseñada por Maurice Wilkes. Esta fue propuesta especialmente para resolver problemas reales, y pudo resolver variedad de cálculos. Su primer programa (una tabla de raíces cuadradas) lo ejecutó el 6 de Mayo de 1949, y siguió operando hasta 1958. La EDSAC tenía 512 palabras de 17 bits. Su diseño
era bastante útil para el usuario. Un botón de inicio activaba un uniselector que cargaba un programa que estaba cableado a la Memoria, y este programa cargaba programas que estaban escritos en cinta de papel en la memoria, y se comenzaba a ejecutar. En esta época los cálculos se hacían bit por bit.
En 1949, el laboratorio de Los Alamos, se empieza a construir la computadora MANIAC I, que se terminó en Marzo de 1952. Esta computadora tenía un tambor auxiliar de 10.000 palabras de 40 bits en paralelo, y la unidad de entrada/salida tenía una cinta de papel de 5 canales, un drive de cinta de un solo canal, y también una impresora de línea.
Se dice que en este año, John Mauchly desarrolla el lenguaje "Short Order Code", que sería el primer lenguaje de programación de alto nivel.
En 1950 la EDVAC se pone operativa, pero la Remington Rand Corporation (que se transformaría más adelante en la Unisys Corporation) compra la Eckert-Mauchly Computer Corporation.
En 1951, Jay Forrester presenta, dentro del proyecto Whirlwind, una memoria no volátil: la memoria de núcleos, que sería ampliamente difundida.
La primera UNIVAC I (Universal Automatic Computer) es puesta en funcionamiento en la Oficina de Censos. Esta computadora pasó a ser la número uno en el mercado comercial. La UNIVAC I fue diseñada y construida en Filadelfia por Eckerd and Mauchly Computer Company, fundada por los creadores de la ENIAC. Esta computadora utilizaba tubos de vacío.
En el mismo año, Grace Murray Hopper construye el primer compilador, llamado A-0. También en este año, Maurice Wilkes origina el concepto de microprogramación, una técnica que provee una aproximación ordenada para diseñar la unidad de control de una computadora.
En 1952, Von Neumann , junto con Herman Goldstine, terminan de construir, en el Instituto de Estudios Avanzados de Princeton (IAS - Institute of Advanced Studies) la computadora IAS. Esta computadora también fue construida con el concepto de programa almacenado, y tenía otras características importantes. Por un lado, el diseño general de la máquina era el siguiente:
Tenía un almacenamiento, la memoria. La memoria almacena datos e instrucciones, y consistía de 4096 palabras de 40 bits. Cada palabra contenía dos instrucciones de 20 bits, o un entero con 39 bits y signo. Las instrucciones usaban 8 bits para el tipo de instrucciones, y 12 bits para especificar direcciones de memoria
Una Unidad Aritmético/Lógica, que ejecutaba las operaciones básicas, y contenía un registro acumulador de 40 bits (que también se usaba para entrada/salida). Las operaciones se hacían sobre datos binarios, y las hacía usando lógica bit-paralel.
Una Unidad de Control de Programas, que interpretaba las instrucciones en memoria, y hacía que se ejecutasen, es decir, siguía el flujo del programa y finalmente hacía que se ejecute.
El equipamiento de Entrada/Salida, operado por la Unidad de Control. La salida de datos se hacía a través del registro acumulador.
En 1952 también, se pone operativa la EDVAC , así como la ILLIAC I (de la Universidad de Illinois) y la ORDVAC (construida por la armada): Todas usan la arquitectura de Von Neumann. La ILLIAC (una copia mejorada de la ORDVAC) tenía 1024 palabras de 40 bits. En estas máquinas una suma tardaba nos 72 microsegundos, mientras que las multiplicaciones de punto fijo tenían un promedio de unos 700 microsegundos.
Durante todos estos desarrollos, IBM se había transformado en una pequeña compañía que producía perforadoras de tarjetas y ordenadoras mecánicas de tarjetas. IBM no se interesó en producir computadoras, hasta que en 1952 produjo la IBM 701. Esta computadora tenía 2K de palabras de 36 bits, con dos instrucciones por palabras. Fue la primera de una serie de computadoras científicas que dominaron la industria en la década siguiente. En 1953, la IBM 650 sale a la venta, y fue la primera computadora fabricada en serie. En 1955 apareció la IBM 704, que tenía 4K de memoria y hardware de punto flotante.
Segunda Generación: Transistores (1955-1965)
El invento del transistor hizo posible una nueva generación de computadoras, más rápidas, más pequeñas y con menores necesidades de ventilación. El transistor requería menos energía que las válvulas termiónicas y además era mucho más seguro y fiable.
La primera computadora puramente basada en transistores fue la TX-0 (Transitorized eXperimental computer 0), en el MIT. Esta fue un dispositivo usado para probar la TX-2. Uno de los ingenieros trabajando en este laboratorio, Kenneth Olsen, abandonó el laboratorio para formar la compañía DEC (Digital Equipment Company).
En 1956, IBM introduce el primer disco duro. En el mismo año, se diseña la primera computadora comercial UNIVAC 2 puramente basada en transistores.
En 1957 la EDSAC 2 estuvo operativa. Era una computadora con 1024 palabras de 40 bits, con dos órdenes por palabras. Estaba hecha con válvulas, y la memoria usaba núcleos de ferrita. La ALU era bit-sliced. Se incluyeron operaciones de punto flotante para hacer los cálculos más simples, que usaba una fracción de 32 bits y un exponente de 8 bits. La computadora era microprogramada, con una ROM 768 palabras. La ROM permitía que diversas subrutinas útiles (seno, coseno, logaritmos, exponenciales) estuvieran siempre disponibles. La memoria fija incluía un ensamblador y un conjunto de subrutinas de impresión que permitían hacer entrada/salida.
Los microprogramas permitieron que las órdenes pudieran ser diseñadas cuidadosamente, menos dependientes de accidentes del hardware. La computadora ejecutaba una instrucción simple en unos 20 microsegundos, y una multiplicación precisaba 250 microsegundos. La lectora de papel leía 1000 caracteres por segundo, y la perforadora perforaba 300 caracteres por segundo. La salida se seguía imprimiendo en una telelimpresora.
En el mismo año, la computadora ERMETH se construyó en el ETH en Zurich. Tenía palabras de 16 dígitos decimales, cada uno de los cuales contenía dos instrucciones y un número de punto fijo de 14 dígitos o un número de punto flotante con una mantisa de 11 dígitos. Una suma de punto flotante tomaba 4 milisegundos; una multiplicación, 18 milisegundos. Tenía un tambor magnético que podía almacenar 1000 palabras. La máquina tenía unas 1900 válvulas de vacío y unos 7000 diodos de germanio.
También en 1957, John Backus y sus colegas en IBM produjeron el primer compilador FORTRAN (FORmula TRANslator). En 1958 se funda la compañía Digital, como fue mencionado principalmente. Inicialmente la DEC sólo vendía plaquetas con pequeños circuitos. En el mismo año, se producen los primeros circuitos integrados basados en semiconductores (en las compañías Fairchild y Texas Instruments), y también el proyecto Whirlwind se extiende para producir un sistema de control de tráfico aéreo. En 1959 se forma el Comité en Lenguajes de sistemas de Datos (CODASYL - Commitee On Data Systems Language) para crear el lenguaje COBOL (Common Business Oriented Language), y John Mc. Carthy desarrolla el Lisp (List Processing) para aplicaciones de inteligencia artificial.
El ordenador PDP-1 de Digital Equipment Corporation, basado en el transistor, se presentó en Estados Unidos en 1960. Esta computadora fue diseñada tomando como base la TX-0, y tenía 4K palabras de 18 bits. Costaba 120.000$, y tenía un tiempo de ciclo del procesador de aproximadamente 5 microsegundos. Fue la primera máquina con monitor y teclado, dando paso a lo que conocemos como minicomputadoras.
En 1961, Fernando Corbató en el MIT desarrolla una forma que múltiples usuarios puedan compartir el tiempo del procesador. También se patenta el primer robot industrial. En 1962, Steve Russell del M.I.T. crea el Spacewar (el primer vídeo juego). En 1963, el sistema de defensa SAGE es puesto en marcha, gracias al cual se pudieron lograr muchos avances en la industria de la computadora.
En 1964, aparece el primer modelo de la computadora IBM 360. IBM había construido una versión con transistores de la 709, llamada IBM 7090, y posteriormente la 7094. Esta tenía un ciclo de instrucción de 2 microsegundos, y 32K palabras de 36 bits. Estas computadoras dominaron la computación científica en los '60s. IBM también vendía una computadora orientada a negocios llamada IBM 1401. Esta podía leer cintas magnéticas, leer y perforar tarjetas, e imprimir. No tenía registros ni palabras de longitud fija. Tenía 4K de bytes de 8 bits cada uno. Cada byte contenía un carácter de 6 bits, un bit administrativo, y un bit para indicar un fin de palabra. La instrucción de movimiento de memoria a memoria
movía datos de la fuente al destino hasta que encontraba el bit de fin de palabra prendido.
Un problema importante que surgió era la incompatibilidad de las computadoras; era imposible compartir el software, y de hecho era necesario tener dos centros de cómputos separados con personal especializado. Este problema termina con la aparición de la IBM System/360 que era una familia de computadoras con el mismo lenguaje de máquina, y con mayor potencia.
El software escrito en cualquiera de los modelos ejecutaba directamente en los otros (el único problema era que, al aportar un programa de una versión poderosa a una versión anterior, el programa podía no caber en memoria). Todas las IBM system 360 tenían soporte para multiprogramación. También existían emuladores de otras computadoras, para poder ejecutar versiones de ejecutables de otras máquinas sin ser modificados. Tenía un espacio de direcciones de 16 megabytes.
En este año se pone en operaciones la computadora CDC 6600 de la Control Data Corporation, fundada y diseñada por Seymour Cray. Esta computadora ejecutaba a una velocidad de 9 Mflops. (Es decir, un orden de magnitud más que la IBM 7094), y es la primer supercomputadora comercial. El secreto de su velocidad es que era una computadora altamente paralela. Tenía varias unidades funcionales haciendo sumas, otras haciendo multiplicaciones, y otra haciendo divisiones, todas ejecutando en paralelo (podía haber hasta 10 instrucciones ejecutando a la vez). En este mismo año, Douglas Engelbart inventa el mouse, y John Kemeny y Thomas Kurz desarrollan el lenguaje BASIC (Beginner's All-purpose Symbolic Instruction Code).
En 1965, la DEC fabrica la PDP-8, que fue la primer minicomputadora con transistores en módulos de circuitos integrados. Esta tenía un único bus (o sea, un conjunto de cables paralelos para conectar los componentes de la computadora, en lugar de las líneas multiplexadas de las computadoras de Von Neumann tradicionales).
Tercera Generación: Circuitos Integrados (1964-1980)
La invención del circuito integrado reveló el potencial para extender el coste y los beneficios de operación de los transistores a todos los circuitos producidos en masa. La invención del circuito integrado permitió que docenas de transistores se pusieran en el mismo chip.
Este empaquetamiento permitió construir computadoras más pequeñas, rápidas y baratas que sus predecesores con transistores. Las primeras versiones de la IBM 360 eran transistorizadas, pero las versiones posteriores no solo eran más rápidas y poderosas, sino que fueron construidas en base a circuitos integrados. El ordenador IBM-360 dominó las ventas de la tercera generación de ordenadores desde su presentación en 1965.
En 1965, Gordon E. Moore (fundador de Fairchild, y patentador del primer circuito integrado) cuantificó el crecimiento sorprendente de las nuevas tecnologías de semiconductores. Dijo que los fabricantes habían duplicado la densidad de los componentes por circuito integrado a intervalos regulares (un año), y que seguirían haciéndolo mientras el ojo humano pudiera ver.
En 1967, Fairchild introduce un chip que contenía una ALU de 8 bits: el 3800. En 1968, Gordon Moore, Robert Noyce y Andy Grove establecen la compañía Intel, que en un principio se dedica a fabricar chips de memoria. En este mismo año, la computadora CDC 7600 logra la velocidad de 40 Mflops..
En el año 1969, el departamento de defensa de los EE.UU. encarga la red Arpanet con el fin de hacer investigación en redes amplias, y se instalan los primeros cuatro nodos (en la UCLA, UCSB, SRI y Universidad de Utah). También se introduce el estándar RS-232C para facilitar el intercambio entre computadoras y periféricos.
En 1970 aparecen los discos flexibles y las impresoras margarita. También comienza a usarse la tecnología de MOS (Metal-Oxide semiconductor) para circuitos integrados más pequeños y baratos. En 1971, Intel lanza el microprocesador de 4 bits 4004, el primer microprocesador en un solo chip. Tenía una potencia similar al ENIAC, con un coste bajo (200 dólares) y ocupa muy poco (12 mm2).
Ya en 1972, Intel fabrica el 8008, primer microprocesador de 8 bits (que es reemplazado por el 8080, debido al límite de memoria de 16k impuesto por los pins en el chip).
En 1973, las técnicas de integración a gran escala (LSI - Large Scale Integration) permiten poner 10.000 componentes en un chip de 1 cm. cuadrado. En el mismo año, John Metcalfe propone el protocolo Ethernet para comunicación en redes locales. En 1975, la primer computadora personal, la Altair 8800, aparece en la revista Popular Electronics, explicando cómo construirla. También en ese año, IBM introduce la primera impresora láser.
En el año 1976, Steve Jobs y Steve Wozniak diseñan y construyen la Apple I, que consiste principalmente de un tablero de circuitos. IBM introduce las impresoras a chorro de tinta en ese mismo año, y Cray Research introduce la Cray 1, una supercomputadora con una arquitectura vectorial. También Intel produce el 8085, un 8080 modificado con algunas características extra de entrada/salida. Poco más tarde, Motorola introduce el procesador 6800, que era una computadora de 8 bits comparable al 8080. Fue utilizada como controlador en equipos industriales. Fue seguido por el 6809 que tenía algunas facilidades extra, por ejemplo, aritmética de 16 bits.
En 1977, Steve Jobs y Steve Wozniak fundan Apple Computer, y la Apple II es anunciada públicamente. En 1978, Intel desarrolla el 8088 y el 8086, con la posibilidad de multiplicar y dividir. Son prácticamente iguales, pero el bus del 8088 es de 8 bits, mientras que el del 8086 es de 16 bits. En este año DEC introduce la VAX 11/780, una computadora de 32 bits que se hizo popular para aplicaciones
técnicas y científicas. En 1979, Motorola introduce el procesador 68000 que sería más adelante el soporte para las computadoras Macintosh, Atari, Amiga y otras computadoras populares. Este procesador no era compatible con el 6800 o el 6809. Es un híbrido entre arquitecturas de 16 y 32 bits, y puede direccionar 16 Mb de memoria. De aquí en más los procesadores 680x0 siguen siendo muy similares desde el punto de vista del programador, con pocas instrucciones agregadas en cada versión nueva. También en este año aparecen los videodiscos digitales.
Cuarta generación de computadoras (1980-1990)
En 1980 se produce la primera computadora portable: la Osborne 1. David Patterson, en la UC. Berkeley, introduce el concepto de RISC, y junto con John Hennessy, de Stanford, desarrollan el concepto.
En 1981 se lanza la computadora de arquitectura abierta IBM-PC, y un año más tarde se produce el primer "clon" de esta computadora.
Un joven americano obtuvo como resultado de grandes trabajos un sistema operativo compatible con el de IBM. Lo llamó DOS, siglas de Disk Operative System, porque además, entraba en un solo disquette.
Ese joven es hoy el dueño de la empresa más grande del mundo dedicada al desarrollo de software, y marca el rumbo al mercado informático; se llama Bill Gates y su empresa, Microsoft. Las computadoras fabricadas por terceros, es decir, no por IBM, se extendieron rápidamente, su costo era hasta tres veces menores que la original del gigante azul, y por supuesto, el sistema operativo era el DOS de Bill Gates.
En la jerga, se comenzó a llamar a los PC'S, clones, o sea copias. IBM perdió el control muy pronto. El rumbo de la tecnología era marcado ahora por la empresa INTEL, que fabricaba los microprocesadores, lanzando uno nuevo aproximadamente cada año. De inmediato Bill Gates con su flamante empresa Microsoft, desarrollaba programas para aprovechar al máximo las capacidades de éste.
Los microprocesadores de una o varias pastillas fueron incorporados rápidamente en varios dispositivos: instrumentos científicos de medida, balanzas, equipos de alta fidelidad, cajas registradoras y electrónica aeronáutica. Muchas familias comenzaron a tener computadoras en sus casas, como por ejemplo la Texas Instrument 99/4ª, Commodore 64 y 128, Spectrum.
Quinta Generación (1990-2000)
Microsoft pasó a desarrollar software que exigía demasiado a los procesadores de INTEL, por lo que éste se veía obligado a apurar los tiempos de lanzamiento de nuevos modelos. Aprovechando esta situación, por 1993, IBM, APPLE y Motorola intentan quebrar el liderazgo INTEL-Microsoft, y lanzan el Power PC, un procesador que prometía hacer estragos, pero solo lo utilizan APPLE en sus computadoras personales e IBM en su línea de servidores AS400.
Simultáneamente otros fabricantes de procesadores tomaron impulso. Estas circunstancias impulsaron a INTEL a crear un procesador distinto. Los anteriores eran continuas mejoras al 286 más poderoso (386,486); así, en 1992, Intel anunció que la quinta generación de su línea de procesadores compatibles (cuyo código interno era el P5) llevaría el nombre Pentium en vez de 80586.
Este microprocesador se presentó en 1993 con velocidades iniciales de 60 y 66 MHz, 3.100.000 transistores (fabricado con el proceso BICMOS, de 0,8 micrones), caché interno de 8 KB para datos y 8 KB para instrucciones, verificación interna de paridad para asegurar la ejecución correcta de las instrucciones, una unidad de punto flotante mejorada, bus de datos de 64 bit para una comunicación más rápida con la memoria externa y, lo más importante, permite la ejecución de dos instrucciones simultáneamente. El chip se empaqueta en formato PGA (Pin Grid Array) de 273 pines.
En el Pentium, la unidad de punto flotante es una prioridad para Intel, ya que debe competir en el mercado de Windows NT con los procesadores RISC tales como el chip Alpha 21064 de Digital Equipment Corporation y el MIPS R4000 de Silicon Graphics.
Tiene un gran aumento en el consumo de energía, lo que hace que el chip se caliente demasiado y los fabricantes de tarjetas madres (motherboards) tengan que agregar complicados sistemas de refrigeración.
Intel puso en el mercado en 1994 la segunda generación de procesadores Pentium (90 y 100 MHz con tecnología de 0,6 micrones y, posteriormente se agregaron las versiones de 120, 133, 150, 166 y 200 MHz con tecnología de 0,35 micrones). Esto redujo drásticamente el consumo de electricidad.
En octubre de 1994, un matemático reportó en Internet que la Pentium tenía un error que se presentaba cuando se usaba la unidad de punto flotante para hacer divisiones (instrucción FDIV) con determinadas combinaciones de números. Por ejemplo:
962 306 957 033 / 11 010 046 = 87 402,6282027341 (respuesta correcta) 962 306 957 033 / 11 010 046 = 87 399,5805831329 (Pentium fallada)
El defecto se propagó rápidamente y al poco tiempo el problema era conocido por gente que ni siquiera tenía computadora, problema que posteriormente, los Pentium con velocidades más elevadas, no poseían este problema.
En 1997 apareció una tercera generación de Pentium, que incorpora lo que Intel llama tecnología MMX (MultiMedia eXtensions). Digamos que, por culpa de Internet, INTEL creó el MMX. En realidad es un Pentium con mejoras que optimizan la ejecución de vídeo y sonido multimedia en la PC.
Finalmente nacen los modelos Pentium Pro, Pentium II y Pentium III, llegando de esta forma a la actualidad. Hoy en día encontramos a la venta el Pentium III a unos 700 MHz; pero ya existen procesadores a más de 1000 Mhz.
Sexta Generación a la Actualidad
Como supuestamente la sexta generación de computadoras está en marcha desde principios de los años noventas, debemos por lo menos, esbozar las características que deben tener las computadoras de esta generación. También se mencionan algunos de los avances tecnológicos de la última década del siglo XX y lo que se espera lograr en el siglo XXI.
Las computadoras de esta generación cuentan con arquitecturas combinadas Paralelo / Vectorial, con cientos de microprocesadores vectoriales trabajando al mismo tiempo; se han creado computadoras capaces de realizar más de un millón de millones de operaciones aritméticas de punto flotante por segundo (teraflops); las redes de área mundial (Wide Area Network, WAN) seguirán creciendo desorbitadamente utilizando medios de comunicación a través de fibras ópticas y satélites, con anchos de banda impresionantes.
SOFTWARE LIBRE
Es un programa o secuencia de instrucciones usada por un dispositivo de procesamiento digital de datos para llevar a cabo una tarea específica o resolver un problema determinado, sobre el cual su dueño renuncia a la posibilidad de obtener utilidades por las licencias, patentes, o cualquier forma que adopte su derecho de propiedad sobre él (o sea, el software libre puede estar licenciado, o protegido por una patente autoral), por lo que puede utilizarse o transferirse sin pago alguno al licenciante, o a su creador.
Es la denominación del software que respeta la libertad de los usuarios sobre su producto adquirido y, por tanto, una vez obtenido puede ser usado, copiado, estudiado, modificado y redistribuido libremente. El software libre suele estar disponible gratuitamente, o al precio de costo de la distribución a través de otros medios; sin embargo no es obligatorio que sea así.
El software libre permite al usuario el ejercicio de cuatro libertades básicas:
La libertad de usar el programa, con cualquier propósito (libertad 0). La libertad de estudiar cómo funciona el programa, y adaptarlo a tus
necesidades (libertad 1). El acceso al código fuente es una condición previa para esto.
La libertad de distribuir copias (libertad 2) La libertad de mejorar el programa y hacer públicas las mejoras a los demás,
de modo que toda la comunidad se beneficie. (libertad 3). El acceso al código fuente es un requisito previo para esto.
Ventajas
El usuario no comete delito por tenerlo o usarlo. Amplísima gama y variedad de herramientas libres. Actualizaciones periódicas con lata frecuencia. 100% libre de virus.
Altísimo nivel de estabilidad comprobada. Protege y defiende la SOBERANIA. Tiene una gran comunidad de apoyo y soporte. Diversidad de soluciones informáticas. Costo. Flexibilidad de las soluciones informáticas. Independencia tecnológica.
Desventajas
El hardware debe ser de calidad y estándares abiertos.
Carece de una estructura ampliada mercadeo (marketing).
Algunas aplicaciones específicas no están en el mercado.
Requiere profesionales debidamente calificados para la administración del sistema (es un sistema administrado).
Dificultad en el intercambio de archivos.
Algunas aplicaciones (bajo Linux) pueden llegar a ser algo complicadas de instalar.
Inexistencia de garantía por parte del autor.
Interfaces gráficas menos amigables.
Poca estabilidad y flexibilidad en el campo de multimedia y juegos.
Menor compatibilidad con el hardware.
SOFTWARE PROPIETARIO
Es cualquier programa informático en el que el usuario tiene limitaciones para usarlo, modificarlo o redistribuirlo (esto último con o sin modificaciones). (También llamado código cerrado o software no libre, privado o privativo).
Para la Fundación para el Software Libre (FSF) este concepto se aplica a cualquier software que no es libre o que sólo lo es parcialmente (semilibre), sea porque su uso, redistribución o modificación está prohibida, o requiere permiso expreso del titular del software.
Características
Este software no te pertenece no puedes hacerle ningún tipo de modificación al código fuente.
No puedes distribuirlo sin el permiso del propietario. El usuario debe realizar cursos para el manejo del sistema como tal debido
a su alta capacidad de uso. Este posee accesos para que el usuario implemente otro tipo de sistema
en el. Cualquier ayuda en cuanto a los antivirus.
Ventajas
Propiedad y decisión de uso del software por parte de la empresa. Soporte para todo tipo de hardware. Mejor acabado de la mayoría de aplicaciones. Las aplicaciones número uno son propietarias. Menor necesidad de técnicos especializados. El ocio para ordenadores personales está destinado al mercado
propietario. Mayor mercado laboral actual. Mejor protección de las obras con copyright. Unificación de productos. Facilidad de adquisición (puede venir preinstalado con la compra del PC, o
encontrarlo fácilmente en las tiendas). Existencia de programas diseñados específicamente para desarrollar una
tarea. Las empresas que desarrollan este tipo de software son por lo general
grandes y pueden dedicar muchos recursos, sobretodo económicos, en el desarrollo e investigación.
Interfaces gráficas mejor diseñadas. Más compatibilidad en el terreno de multimedia y juegos. Mayor compatibilidad con el hardware.
Desventajas
No existen aplicaciones para todas las plataformas (Windows y Mac OS). Imposibilidad de copia. Imposibilidad de modificación. Restricciones en el uso (marcadas por la licencia). Imposibilidad de redistribución. Por lo general suelen ser menos seguras. El coste de las aplicaciones es mayor. El soporte de la aplicación es exclusivo del propietario. El usuario que adquiere software propietario depende al 100% de la
empresa propietaria.
TENDENCIA DEL SOFTWARE LIBRE EN VENEZUELA
La Constitución de la República Bolivariana de Venezuela en su artículo 110, se reconoce como de interés público la ciencia, la tecnología, el conocimiento, la innovación y sus aplicaciones y los servicios de información, a los fines de lograr el desarrollo económico, social y político del país, y que el Ejecutivo Nacional a través del Ministerio del Poder Popular para la Ciencia, Tecnología e Industrias Intermedias debe velar por el cumplimiento del mencionado precepto constitucional y específicamente a través de sus tres grandes objetivos estratégicos planteados:
Independencia científica tecnológica, para contribuir con la seguridad y soberanía de la nación.
Apropiación del conocimiento científico y tecnológico para propiciar la inclusión social.
Desarrollo de las capacidades científico–técnicas e institucionales para garantizar el manejo soberano de los recursos naturales.
Esta disposición constitucional se expresa claramente en las siguientes Leyes y los reglamentos:
Ley Orgánica de Telecomunicaciones (Artículo 1°)
“Esta Ley tiene por objeto establecer el marco legal de regulación general de las telecomunicaciones, a fin de garantizar el derecho humano de las personas a la comunicación y a la realización de las actividades económicas de telecomunicaciones necesarias para lograrlo, sin más limitaciones que las derivadas de la Constitución y las leyes.”
Ley Orgánica de la Administración Pública (Artículo 12°)
”A fin de dar cumplimiento a los principios establecidos en esta Ley, los órganos y entes de la Administración Pública deberán utilizar las nuevas tecnologías que desarrolle la ciencia, tales como los medios electrónicos, informáticos y telemáticos, para su organización, funcionamiento y relación con las personas. En tal sentido, cada órgano y ente de la Administración Pública deberá establecer y mantener una página en la internet, que contendrá, entre otra información que se considere relevante, los datos correspondientes a su misión, organización, procedimientos, normativa que lo regula, servicios que presta, documentos de interés para las personas, así como un mecanismo de comunicación electrónica con dichos órganos y entes disponible para todas las personas vía internet.”
Ley Orgánica de Ciencia, Tecnología e Innovación (Artículo 1°)
La presente Ley tiene por objeto desarrollar los principios orientadores que en materia de ciencia, tecnología e innovación y sus aplicaciones, establece la Constitución de la República Bolivariana de Venezuela, organizar el Sistema Nacional de Ciencia, Tecnología e Innovación, definir los lineamientos que orientarán las políticas y estrategias para la actividad científica, tecnológica, de innovación y sus aplicaciones, con la implantación de mecanismos institucionales y operativos para la promoción, estímulo y fomento de la investigación científica, la apropiación social del conocimiento y la transferencia e innovación tecnológica, a fin de fomentar la capacidad para la generación, uso y circulación del conocimiento y de impulsar el desarrollo nacional.
Reglamento de la Ley Orgánica de Ciencia, Tecnología e Innovación (Artículo 1°)
El presente Reglamento tiene por finalidad definir y establecer los lineamientos, mecanismos, modalidades, formas y oportunidad en que los sujetos pasivos
señalados en el Título III de la Ley Orgánica de Ciencia, Tecnología e Innovación, deberán cumplir con la obligación de aportar e invertir en las actividades señaladas en el artículo 42 de dicha Ley. Así como lo referente a los beneficiarios de los aportes e inversiones en relación a los mecanismos de control de los aportes señalados en los Títulos III y IV de la Ley.
Con los siguientes Decretos también se busca fortalecer dichos fundamentos:
Decreto con Fuerza de Ley Orgánica Nº 1.290 de Ciencia, Tecnología e Innovación: Decretó que estipula la organización del Sistema Nacional de Ciencia, Tecnología e Innovación y la definición de los lineamientos que orientarán las políticas y estrategias para la actividad científica, tecnológica y de innovación (Gaceta 37.291, de fecha 26/09/2001).
Decreto N° 825: emitido el 10 de mayo de 2000, se establece el acceso y el uso de Internet como política prioritaria para el desarrollo cultural, económico, social y político del Estado.
Decreto N° 3.390: publicado en la Gaceta Oficial Nº 38.095 de fecha 28/ 12/ 2004, el cual es un Decreto con Rango y Fuerza de Ley Orgánica de Ciencia, Tecnología e Innovación que obliga a la Administración Pública Nacional a emplear prioritariamente el Software Libre desarrollado con Estándares Abiertos para robustecer la industria nacional, aumentando y aprovechando sus capacidades y fortaleciendo nuestra soberanía.
En fecha 29-01-2009 se publica en Gaceta Oficial N° 39.109 de la República Bolivariana de Venezuela, las tres primeras Normas Técnicas sobre el Uso de las Tecnologías de Información por parte del Estado, las cuales tienen el propósito de garantizar el intercambio y acceso a la información por medios electrónicos de los entes de la Administración Pública de tal forma que pueda realizarse sin necesidad de recurrir a herramientas privativas.
Las Normas Técnicas antes mencionadas son:
Normativa para Formato Abierto de Documentos (ODF) Formato de Documento Portátil (PDF) Portales web de la Administración Pública (AP)
En nuestro país se ha asumido un reto importante al decretar de manera prioritaria el uso del Software Libre con Estándares Abiertos en la Administración Pública, para lo cual se ha previsto todo un plan de migración a nivel nacional que también tiene sus desafíos planteados y los cuales están asociados a la simplificación y optimización de la Plataforma Tecnológica e Informática completa de todas éstas instituciones del Estado, incluyendo servidores, base de datos, aplicaciones, redes de computadores, manejos de procesos del sistema y estaciones de trabajo.
En nuestro país, como parte del plan nacional de migración, se ha previsto una guía que da orientaciones claras hacia la migración en el uso del Software Libre en la Administración Pública y la cual plantea ejecutarla en 4 fases, para estimar una migración progresiva de todos los componentes descritos anteriormente y
que conforman la plataforma tecnológica e informática de las instituciones, garantizando siempre la continuidad de las operaciones que ya estén implantadas. Dichas fases son las siguientes:
Fase I: Recolección de Información. Fase II: Capacitación. Fase III: Migración Parcial. Fase IV: Migración Total.
En tal sentido, es necesario destacar como un gran reto uno de los puntos clave en el proceso de migración y es el contemplado en la Fase II, relacionado con la formación de todos los usuarios de dichas plataformas tecnológicas, de manera de poder minimizar a través de los planes de formación permanente el factor de resistencia al cambio.
Otro desafío planteado es el relacionado con la investigación permanente que se debe asumir desde las instituciones del Estado, para progresivamente dar respuesta a todos aquellos requerimientos de variadas y complejas aplicaciones bajo la modalidad de Software Libre.
Y finalmente, es necesario seguir asumiendo desde el Estado el impulso y desarrollo de experiencias exitosas en el uso y aplicación en la Administración Pública del Software Libre con estándares abiertos, para de esta manera seguir contribuyendo con la consolidación de la Soberanía e Independencia Tecnológica. Como un buen ejemplo entre tantos que se están dando en Venezuela, está el caso del Ministerio del Poder Popular para la Mujer y la Igualdad de Género (MPPMIG), quienes adoptaron el uso de Tecnologías de Información (TI) Libres en su plataforma tecnológica desde su reciente creación y para lo cual han estimado dentro de su plan de migración institucional, una serie de acciones que le permitirán progresivamente cumplir con el Decreto N° 3.390 y todas en consistencia con las orientaciones determinadas en la Guía para el Plan de Migración a Software Libre de la Administración Pública, resaltando entre esas actividades:
La formación de facilitadores y facilitadoras para desarrollar procesos de formación en las herramientas de ofimática bajo Software Libre dirigido a todos los usuarios finales, tanto del MPPMIG, como para sus entes adscritos (Banmujer, Inamujer y Madres del Barrio)
Adquisición y asignación de más de 700 quipos informáticos con la Distribución GNU/Linux Canaima, como sistema operativo.
Desarrollo de planes de formación para el personal técnico encargado de toda la infraestructura tecnológica, personal de soporte técnico y los usuarios finales de los sistemas.
Aplicación de herramientas de Software Libre en los Servidores del MPPMIG.
