Regresar a

Regresar a

Regresar a

Historia Computación

Computación

HISTORIA  DE  LA  COMPUTACIÓN (3)

LAS COMPUTADORAS ELECTRÓNICAS DIGITALES (1937 – 1949)

Ø       EL CALCULADOR COMPLEJO

Ø       KONRAD ZUSE

Ø       EL PRIMER COMPUTADOR ELECTRÓNICO DE LA HISTORIA

Ø       EL COMPUTADOR ATANASOFF-BERRY

Ø       EL IBM ASCC MARK I

Ø       EL PRIMER ERROR DE COMPUTADOR (BUG)

Ø       MAUCHLY Y ECKERT (EL COMPUTADOR ENIAC)

Ø       LA ARQUITECTURA DE VON NEUMANN

Ø       EL COMPUTADOR EDVAC

Ø       LOS PROGRAMAS INTÉRPRETES

Ø       EL TRANSISTOR

Ø       LA MEMORIA

Ø       LA COMPUTADORA EDSAC

Ø       LA COMPUTADORA MANIAC I

Ø       EL PRIMER LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN DE ALTO NIVEL

En 1937 Claude F. Shannon esbozó el primer paralelo entre la Lógica Booleana y los circuitos lógicos, en su tesis doctoral en el MIT. Shannon siguió desarrollando sus teorías acerca de la eficacia de la información comunicativa.

En 1948 formalizó estas ideas en su "Teoría de la Información", que está basada fundamentalmente en la Lógica Booleana.

EL CALCULADOR COMPLEJO

George Stibitz (1904 - 1995) construyó en 1937 una sumadora de relés que funcionó en los laboratorios Bell, el Calculador Complejo, con la introducción de datos por medio de un teclado; posteriormente fue mejorado con el Modelo 3, un verdadero prototipo del computador, que solucionaba problemas de polinomios introducidos previamente a través del teclado o la cinta perforada, tal y como pretendía Babbage con su máquina analítica. El computador de Stibitz era más primitivo, pero llegó a estar operativo.

George Sibitz

El 11 de Septiembre de ese año, durante una reunión de la Sociedad Matemática Americana en la Universidad de Dartmouth, el Dr. Stibitz usó un Teletipo para transmitir problemas al Calculador Complejo y recibir los resultados computados. Esto es ahora considerado como el primer ejemplo mundial de introducción remota de trabajo, una técnica que revolucionaría la diseminación de la información a través del teléfono y las redes de computadores.

Regresar

KONRAD ZUSE

En 1938 Konrad Zuse, un estudiante de ingeniería en Alemania, termina de construir (a los 26 años de edad) una calculadora completamente mecánica (la Z1) en la sala de la casa de sus padres. Su representación numérica usaba punto flotante binario. Nunca estuvo operativa debido a la precisión limitada de las partes mecánicas, lo que provocó un trabajo posterior de Zuse para mejorarla. La mejoró añadiendo 200 relés (la Z2) en 1939.

La Z1 de Zuse

Luego fabricó en 1941, en el Instituto Experimental Alemán de Aeronáutica, la primera calculadora programable de propósito general utilizando relés: el Z3, el antepasado más directo de los computadores electrónicos. Contenía 2600 relés, y algunos expertos la consideran como el primer computador programable de la historia. Los programas se introducían mediante cinta perforada y los resultados se leían en un tablero; trabajaba en binario, disponía de memoria y hacía cálculos en coma flotante. Fue el primer “computador”, en el sentido que aceptaba variaciones de programa: ya no era necesario limitarse a las especificaciones físicas de la máquina, sino que el procedimiento de cálculo o programa era suministrado por los operadores. Prácticamente todas las máquinas de Zuse fueron destruidas por el bombardeo de los aliados a Berlín, por ende, su trabajo no tuvo influencia en las máquinas posteriores.

Calculadora Z3

Su sucesor, el "Z-4," que entró en operación en 1945, sobrevivió al bombardeo y fue contrabandeado fuera de Berlín cuando Zuse escapó de los Nazis en Marzo de 1945 y ayudó al desarrollo de posguerra de las computadoras científicas en Alemania. Contenía unos 2200 relés y trabajaba con números binarios de punto flotante normalizado con una mantisa de 22 bits. Una multiplicación tomaba entre 2.5 y 3 segundos. El programa se leía de dos lectoras de cinta perforada, y seguía teniendo memoria mecánica (para almacenar hasta 64 números). Zuse ideó incluso un lenguaje de programación, el Plankalkül.

Regresar

EL PRIMER COMPUTADOR ELECTRÓNICO DE LA HISTORIA

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. En diciembre de 1943 se desarrolló la primera calculadora inglesa electrónica para el criptoanálisis. "El Coloso," como se llamaba, se desarrolló como una contraparte a “Enigma”, La máquina de codificación de Alemania. Entre su diseñadores estaban Alan M. Turing, diseñador de la Máquina Turing, quien había escapado de los Nazis unos años antes.

El Coloso

Alan Turing, T. Flowers y M. Newman construyeron este computador, que fue el primer computador electrónico de la historia. Estaba construido de válvulas de vacío y no tenía dispositivos electromecánicos. A pesar de ello, al ser un secreto militar, su construcción no tuvo ninguna influencia posterior. El Coloso tenía cinco procesadores, cada uno podía operar a 5,000 caracteres por segundo. Por usar registros especiales y un reloj interior, los procesadores podían operar en paralelo (simultáneamente), lo cual le daba al Coloso una rapidez promedio de 25,000 caracteres por segundo. Esta alta rapidez era esencial en el esfuerzo por descifrar códigos durante la guerra.

Regresar

EL COMPUTADOR ATANASOFF-BERRY

Una antigua patente de un dispositivo, que mucha gente creyó que era el primer computador electrónico digital, fue invalidada en 1973 por orden de un tribunal federal, y oficialmente se le dio el crédito a John V. Atanasoff como el inventor del computador electrónico digital. El Dr. Atanasoff desarrolló el primer computador electrónico digital entre los años de 1937 a 1942. Fue la primera máquina en hacer uso de los tubos al vacío como circuitos lógicos. Llamó a su invento el computador Atanasoff-Berry, o sólo ABC (Atanasoff Berry Computer). Un recién graduado, Clifford Berry, fue una útil ayuda en la construcción del computador ABC. El computador de Atanasoff era muy avanzado para la época: usaba aritmética binaria, procesamiento paralelo, y tenía una memoria regenerativa (que precisaba refrescamientos cada determinado tiempo para mantener sus valores, exactamente de la misma forma que lo hacen los chips actuales de memoria dinámica).

El computador ABC

Regresar

EL IBM ASCC MARK I

En 1944 fue desarrollado por IBM y por el profesor de física Howard Hathaway Aiken (1900-1973) de la Universidad de Harvard el primer programa controlador americano para computador. Era la culminación de las calculadoras electromecánicas.

La "Calculadora Automática Controlada por Secuencia (IBM ASCC) Mark I," como se llamaba, se basaba en los planes de Charles Babbage para la máquina analítica, de cien años atrás, y la propuesta trataba de construir el diseño de Babbage, usando relés en lugar de engranajes.

IBM Mark I Howard Aiken

Mark I era un calculador gigantesco. Contenía tres millones de relés, medía 15 metros de largo por 2,5 de alto, con casi quinientas millas de instalación eléctrica, sumaba dos cifras en 0,3 segundos, las multiplicaba en 4 segundos y las dividía en 12. Tenía 60 registros constantes, cada uno consistente de 24 conmutadores, que podían inicializarse manualmente a una posición decimal (de cero a 9). Había 23 dígitos significativos, y la posición 24 valía 0 o 9, indicando números positivos o negativos. Había, además, 72 registros de almacenamiento, donde se hacían las operaciones aritméticas. Se le suministraba el programa a través de una cinta perforada y daba las respuestas en tarjeta perforada o imprimiendo en máquinas de escribir. Fue usado en la Universidad de Harvard por 15 años.

Los programadores solían ser matemáticos que trabajaban con una cartilla de operaciones. Para ese momento era común que las partes de los programas que eran necesarias una y otra vez habían sido previamente escritas en libros de apuntes, dando origen a las bibliotecas de programas. Años más tarde, estas prácticas se extendieron a los conjuntos de programas o rutinas (llamadas bibliotecas de subrutinas), pero sus orígenes se remontan a estas épocas.

Regresar

EL PRIMER ERROR DE COMPUTADOR (BUG)

El 9 de septiembre de 1945, a las 3:45 p.m., fue documentado por los diseñadores del Mark II el primer caso real de un error que causó un malfuncionamiento en el computador. El Mark II, sucesor del ASCC Mark construido en 1944, experimentó un fallo. Cuando abrieron la caja, se halló una polilla que había provocado una falla en un relé. Se piensa que ese sea el origen del término "bug", que significa insecto o polilla en inglés.

El primer "bug" de la historia

Regresar

MAUCHLY Y ECKERT (EL COMPUTADOR ENIAC)

En los EE.UU. había interés de parte de la Armada de obtener tablas de trayectoria que pudieran usarse para mejorar la precisión en los disparos de la artillería pesada (en particular para las armas antiaéreas), ya que hacerlos manualmente era tedioso y frecuentemente contenían errores.

Después de varias conversaciones con el Dr. Atanasoff, de leer apuntes que describían los principios del computador ABC y de verlo funcionando en persona, en 1943 el Dr. John Mauchly y uno de sus alumnos, un joven ingeniero llamado John P. Eckert, obtienen un subsidio de la Armada para construir un computador electrónico. El producto final, que fue el primer computador electrónico completamente operativo a gran escala, fue terminado en 1946 en la Universidad de Pensylvania, y se llamó ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer), o Integrador Numérico y Computador Electrónico.

John Mauchly...................................................... E N I A C

ENIAC, construido para aplicaciones de la Segunda Guerra mundial, fue terminado en 30 meses por un equipo de científicos que trabajan bajo la presión del reloj.

La válvula de vacío o diodo, inventada en 1904 por J. A. Fleming, es en esencia un interruptor en el que el paso de corriente no se verifica por la unión de dos piezas metálicas, sino por el paso o no de una corriente de electrones. Al desplazarse los electrones a una velocidad cercana a la de la luz (para lo que se hace el vacío dentro de la válvula) la velocidad de reacción de la válvula es aproximadamente de milésimas de segundo, considerablemente menor que la del relé, que no deja de ser un interruptor mecánico.


La ENIAC, mil veces más veloz que sus predecesoras electromecánicas, ya que tenía la capacidad de realizar cinco mil operaciones aritméticas en un segundo, irrumpió como un importante descubrimiento en la tecnología de la computación.

Pesaba 30 toneladas, contenía 18,000 bulbos de vacío y 1500 relés, ocupaba una planta entera de 6 m x 12 m de la Escuela Moore de Electrónica (180 m2). Tenía menos memoria que Mark I, pero hacía el trabajo de una semana en una hora. Era igualmente un calculador universal, pero el programa había que establecerlo manualmente cambiando circuitos y conexiones de las válvulas, conectándola a tres tableros que contenían más de 6,000 interruptores, lo que dadas las dimensiones, suponía paseos considerables. Ingresar un nuevo programa era un proceso muy tedioso que requería días, o incluso semanas. Y si uno sólo de los 18.000 tubos de vacío se fundía (lo que ocurría con espantosa frecuencia), el sistema dejaba de funcionar hasta que se sustituyese.

A diferencia de las computadoras actuales que operan con un sistema binario (0,1), la ENIAC operaba con un sistema decimal (0,1,2..9). Tenía 20 registros que podían usarse como acumuladores, cada uno de los cuales almacenaba números decimales de 10 dígitos.

La ENIAC requería una gran cantidad de electricidad, consumía 150 Kw (que producían un calor insoportable y requería de todo un sistema de aire acondicionado). La leyenda cuenta que la ENIAC, construida en la Universidad de Pennsilvania, bajaba las luces de Filadelfia siempre que se activaba. La imponente escala y las numerosas aplicaciones generales de la ENIAC señalaron el comienzo de la primera generación de computadoras.

Luego que la ENIAC estuvo operativa, y se vio que tomaba un tiempo considerable en preparar un programa e incorporarlo al cableado, la máquina se modificó de tal forma que se pudiera leer una secuencia de instrucciones como una secuencia de números de dos dígitos que se ponían en una tabla de funciones. Para mantener la lógica simple, un sólo registro quedó de acumulador, y los demás fueron usados como memoria.

Regresar

LA ARQUITECTURA DE VON NEUMANN

En 1945, John von Neumann (1903-1957), ingeniero y matemático húngaro que había trabajado con Eckert y Mauchly en la Universidad de Pennsylvania, publicó un artículo acerca del almacenamiento de programas. El concepto de programa almacenado permitió la lectura de un programa dentro de la memoria del computador, y después la ejecución de las instrucciones del mismo sin tener que volverlas a escribir. 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 del computador, junto con los datos.

Von Neumann

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. Las ideas de von Neumann resultaron tan fundamentales para su desarrollo posterior, que es considerado el padre de las computadoras.

Regresar

EL COMPUTADOR EDVAC

John von Neumann, interesado en el proyecto de la bomba atómica, necesitaba un calculador rápido y de fácil programación. Gracias a su prestigio, Von Neumann, Eckert y Mauchly comienzan a trabajar en la Universidad de Princeton en un sucesor de la ENIAC, llamado EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer, es decir computador automático electrónico de variable discreta), que fue terminado en 1949, el cual fue el primer computador en usar el citado concepto de programa almacenado en el computador. Tenía aproximadamente cuatro mil bulbos y usaba un tipo de memoria basado en tubos llenos de mercurio por donde circulaban señales eléctricas sujetas a retardos.

Computador EDVAC

Semejantes al EDVAC fueron el Mark-II de la Universidad de Manchester y el BINAC de Eckret y Mauchly.

Regresar

LOS PROGRAMAS INTÉRPRETES

Los programas almacenados dieron a las computadoras una flexibilidad y confiabilidad tremendas, haciéndolas más rápidas y menos sujetas a errores que los programas mecánicos. Una computadora con capacidad de almacenar un programa podría ser utilizada para varias aplicaciones, cargando y ejecutando el programa apropiado.

Hasta este punto, los programas y datos podrían ser ingresados en la computadora sólo con la notación binaria, que es el único código que las computadoras "entienden".

El siguiente desarrollo importante en el diseño de las computadoras fueron los programas intérpretes, que permitían a las personas comunicarse con las computadoras utilizando medios distintos a los números binarios.

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 cálculos de reactores, el modelado de automóviles, etc.

Regresar

EL TRANSISTOR

En 1947 fue inventada la primera resistencia de traslado (transistor) en los Laboratorios Bell, por John Bardeen, Walter H. Brattain, y William Shockley. Los diseñadores recibieron el Premio Nobel en 1956 por su trabajo. 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 principio funciona de forma parecida a la válvula de vacío, sólo que no se recalienta (ni por lo tanto se funde), tiene un tiempo de reacción mucho menor (del orden de décimas de millonésima de segundo) y es mucho más pequeño (entre diez y veinte veces menor que la válvula). El uso de los transistores como interruptores posibilitaron que las computadoras llegaran a ser mucho más pequeñas y subsiguientemente llevó al desarrollo de la tecnología de la "microelectrónica".

Primer transistor

Regresar

LA MEMORIA

En 1949 fue desarrollada por Jay Forrester la primera memoria, construyendo la computadora Whirlwind en el MIT. Contenía 5000 válvulas, palabras de 16 bits, y estaba diseñada específicamente para controlar dispositivos en tiempo real. En 1951, Jay Forrester presenta, dentro del proyecto Whirlwind, una memoria no volátil: la memoria de núcleos, que sería difundida ampliamente. Constaba de una reja de anillos magnéticos interconectados por alambre, el cual reemplazó los no confiables tubos al vacío como la forma predominante de memoria por los próximos diez años.

Memoria del computador Whirlwind

Regresar

LA COMPUTADORA EDSAC

En el mismo año de 1949, la EDSAC (Electronic Delayed Storage Automatic Computer) estuvo operativa en Cambridge. Era una computadora de programa almacenado, que fue diseñada por Maurice Wilkes. Fue propuesta especialmente para resolver problemas reales, y pudo resolver una variedad de cálculos. Su primer programa (una tabla de raíces cuadradas) se ejecutó el 6 de Mayo de 1949, y siguió operando hasta 1958. La EDSAC tenía 512 palabras de 17 bits.

Computador EDSAC

El diseño de la EDSAC 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.

Regresar

LA COMPUTADORA MANIAC I

En 1949, en 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 cinco canales y un manejador de cinta de un sólo canal. También tenía una impresora de línea.

Maniac I

Regresar

EL PRIMER LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN DE ALTO NIVEL

Se dice que en este mismo año, John Mauchly desarrolla el lenguaje "Short Order Code", que sería el primer lenguaje de programación de alto nivel.

Regresar