Historia De Las Computadoras

UNIDAD I - HISTORIA DE LAS COMPUTADORAS

1. EVOLUCIÓN HISTÓRICA

La historia de las computadoras personales comenzó en los años 1970. Una computadora personal está orien-tada al uso individual y se diferencia de una computadora mainframe, donde las peticiones del usuario final son filtradas a través del personal de operación o un sistema de tiempo compartido, en el cual un procesador grande es compartido por muchos individuos. Después del desarrollo del microprocesador, las computadoras personales llegaron a ser más económicos y se popularizaron. Las primeras computadoras personales, generalmente llamados microcomputadoras, fueron vendidos a menudo como kit electrónicos y en números limitados. Fueron de interés principalmente para aficionados y técnicos.

2. ANTECEDENTES

LAS MÁQUINAS DE CALCULAR MECÁNICAS

Los computadores surgen por la necesidad de las personas de realizar cálculos, que llevó a la invención de distintas máquinas para calcular. Ya en el 3.000 a. C. se inventó el ábaco, que puede considerarse el primer antecedente.

Pero el primer paso importante en la historia de computadores lo constituyen las primeras máquinas de calcular mecánicas, que se remontan al siglo XVII, construidas por B. Pascal (1642-43) y G. Leibnitz (1674).

Posteriormente, en el siglo XIX, C. Babbage ideó dos máquinas: diferencial (1822-32) y analítica (1834-35). La primera, que únicamente realizaba un algoritmo, tenía una estructura muy simple. Su principal novedad la cons-tituyó la salida de resultados por medio de perforaciones sobre una placa. La máquina analíticas, por su parte, constituye la primera máquina de propósito general. Era capaz de realizar cualquier operación matemática au-tomáticamente. Tenía una unidad de almacenamiento, una unidad de procesamiento, una unidad de entrada de datos y otra de salida, y en cierto modo, su estructura se mantiene aún en los computadores modernos. No llegó a implementarse por dificultades tecnológicas, pero los computadores electromecánicos Harvard Mark I y Mark

II, basados en relés, fueron diseñados por H. Aiken en 1944 y 1947 respectivamente, a partir de estas ideas de Babbage [Coel02].

Cabe destacar también el papel de Ada Lovelace, (hija de Lord Byron), en el desarrollo histórico de las computadoras modernas que fue casi totalmente ignorado hasta 1979, cuando el Departamento de Defensa de los Estados Unidos decidió utilizar su nombre para el nuevo lenguaje de programación que utilizarían como estándar para desarrollar su propio software interno. Desde entonces, parece que una nueva luz se ha producido sobre la vida de esta matemática tan talentosa, que fue una de las pocas personas que conoció y comprendió detalladamente el trabajo de Charles Babbage, además de haber escrito el primer programa para la inexistente Máquina Analítica.

3. GENERACIONES

PRIMERA GENERACIÓN: LAS VÁLVULAS DE VACÍO (1946-1957)

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

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

Habitualmente se considera que los computadores comenzaron con el ENIAC en 1946 y, de acuerdo con esto, la IEEE Computer Society celebró en 1996 los primeros 50 años de los computadores modernos. Sin embargo, J. V.

Atanasoff había construido en 1939 un prototipo de computador digital electrónico que usaba aritmética binaria. Por eso desde 1973 se le reconoce como creador del computador moderno [CaBM96].

Si la bomba atómica fue el secreto mejor guardado por los norteamericanos durante la Segunda Guerra Mundial, su equivalente en Inglaterra fue el Colossus, la primera computadora completamente electrónica del mundo que se diseñó explícitamente para poder descifrar los mensajes secretos de los nazis y que A. Turing, T. Flowers y M.H.A. Newman presentaron en Diciembre de 1943 e hicieron operacional en Bletchley Park [Dani96]. . Esto marcó el inicio de la escuela inglesa de cómputo electrónico que le dio al mundo la primera computadora con programa almacenado de la historia, la primera unidad de control microprogramada y muchas otras valiosas contribuciones a la computación moderna.

Pero es en 1946 cuando se considera que comienza la historia de los computadores. En la Universidad de Pennsylvania, J.P. Eckert y J.W. Mauchly mostraron al mundo el primer computador electrónico de propósito general: el ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Calculator). Pesaba 30 toneladas y consumía 150 KW. Estaba construido con 18.000 válvulas de vacío y permitía realizar cálculos a una velocidad 100 veces mayor que una persona. Era programable y la programación se efectuaba mediante cables y conmutadores.

Los datos se introducían mediante tarjetas perforadas. Sus principales inconvenientes eran la tediosa tarea de programación, y la limitada capacidad de almacenamiento.

Para eliminar la necesidad de programar manualmente el computador J. Von Neumann propone un computador de programa almacenado denominado EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer). Su diseño se denomina hoy “modelo Von Neumann”, y se sigue manteniendo en la mayoría de computadores actuales, con unidad aritmético-lógica, unidad de control, unidades de entrada/salida, y memoria.

Basado en las ideas del EDVAC, M. Wilkes, de la Universidad de Cambridge, construye en 1949 el EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Calculator), que utiliza la noción de memoria jerárquica y una arquitectura basada en acumulador.

También von Neumann junto con H. Goldstine y A. Burks comenzó a construir un nuevo computador de pro-grama almacenado, denominado IAS (Institute for Advanced Study) cuyo diseño no terminó hasta 1952. El IAS constaba de una memoria principal para almacenar datos e instrucciones, una unidad aritmético-lógica, una unidad de control que interpreta las instrucciones y provoca su ejecución, y una unidad de entrada/salida dirigida por la unidad de control.

En 1951 Wilkes introduce la idea de la microprogramación para el diseño ordenado de la unidad de control. Esta idea no fue realizable ya que para almacenar los microprogramas se requería una memoria muy rápida, que no estaba disponible en ese momento. Por esta razón, la idea quedó como una mera conjetura académica durante una década. Una vez más, como le sucedió a Babbage, una innovación arquitectónica tuvo que esperar hasta que la tecnología avanzara para permitir su implementación [Wilk51][Wilk53] .

Otras tecnologías

Al mismo tiempo, en el MIT el equipo de J. Forrester trabaja en un computador de propósito especial para tra-tamiento de señales en tiempo real, el proyecto Whirwind (1949), cuya principal aportación es la utilización de la memoria de ferritas. Esta ha sido la principal tecnología de memoria durante varias décadas [deMi90]. Cada punto de memoria es un toro o anillo de ferrita, que puede presentar dos direcciones de magnetización. Las primeras ferritas fabricadas tenían un diámetro exterior de 3 mm, tenían una capacidad de 2 Kbytes y el tiempo de acceso era de unos 30ms. La conexión de los anillos de ferrita a los transductores se hacía mediante hilos de cobre barnizados que debían hacerse pasar por el interior de las ferritas. Este proceso era de difícil automa-tización, por lo que debía hacerse a mano.

Por otra parte se extiende el uso de cintas magnéticas para el almacenamiento masivo. También aparece el primer disco magnético en el año 1956, que se utilizó en la máquina RAMAC (Random Access Method of Accounting and Control) de IBM, con una capacidad de 5Mbytes y un tiempo de aproximación de 1s [HePa02].

Los primeros computadores comerciales de esta generación, que aparecieron en la década de los 50, fueron el UNIVAC I y II (Universal Automatic Computer), fabricados por Eckert y Mauchly y la serie 700 de IBM. En esta primera generación de computadores, las instrucciones se procesaban en serie: se buscaba la instrucción, se decodificaba y luego se ejecutaba. La velocidad típica de procesamiento que alcanzaron los computadores era aproximadamente 40.000 operaciones por segundo. Eran equipos de gran tamaño, escasa capacidad y difícil mantenimiento, que disipaban mucho calor. Los trabajos se realizaban en mono programación y no existía sistema operativo, por lo que los periféricos de entrada/salida dependían directamente del procesador. Se programaba en lenguaje máquina, lo que exigía programadores muy especializados.

SEGUNDA GENERACIÓN: LOS TRANSISTORES (1958-1963)

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

La nueva tecnología permite aumentar el rendimiento y la fiabilidad, y reducir de forma drástica el tamaño de los computadores,

...