Historia de las computadoras

COMPUTADORA
Maquina capaz de efectuar una secuencia de operaciones mediante un programa, de tal manera, que se realice un procesamiento sobre un conjunto de datos de entrada, obteniendose otro conjunto de datos de salida.

TIPOS DE COMPUTADORAS

Se clasifican de acuerdo al principio de operacion de Analogicas y Digitales.

COMPUTADORA ANALÓGICA
Aprovechando el hecho de que diferentes fenomenos fisicos se describen por relaciones matematicas similares (v.g. Exponenciales, Logaritmicas, etc.) pueden entregar la solucion muy rapidamente. Pero tienen el inconveniente que al cambiar el problema a resolver, hay que realambrar la circuiteria (cambiar el Hardware).
COMPUTADORA DIGITAL
Estan basadas en dispositivos biestables, i.e., que solo pueden tomar uno de dos valores posibles: ‘1’ o ‘0’. Tienen como ventaja, el poder ejecutar diferentes programas para diferentes problemas, sin tener que la necesidad de modificar fisicamente la maquina.
HISTORIA DE LA COMPUTADORA

Uno de los primeros dispositivos mecanicos para contar fue el abaco, cuya historia se remonta a las antiguas civilizaciones griega y romana. Este dispositivo es muy sencillo, consta de cuentas ensartadas en varillas que a su vez estan montadas en un marco rectangular. Al desplazar las cuentas sobre varillas, sus posiciones representan valores almacenados, y es mediante dichas posiciones que este representa y almacena datos. A este dispositivo no se le puede llamar computadora por carecer del elemento fundamental llamado programa.

Otro de los inventos mecanicos fue la Pascalina inventada por Blaise Pascal (1623 - 1662) de Francia y la de Gottfried Wilhelm von Leibniz (1646 - 1716) de Alemania. Con estas maquinas, los datos se representaban mediante las posiciones de los engranajes, y los datos se introducian manualmente estableciendo dichas posiciones finales de las ruedas, de manera similar a como leemos los numeros en el cuentakilometros de un automovil.

La primera computadora fue la maquina analitica creada por Charles Babbage, profesor matematico de la Universidad de Cambridge en el siglo XIX. La idea que tuvo Charles Babbage sobre un computador nacio debido a que la elaboracion de las tablas matematicas era un proceso tedioso y propenso a errores. En 1823 el gobierno Britanico lo apoyo para crear el proyecto de una maquina de diferencias, un dispositivo mecanico para efectuar sumas repetidas.

Mientras tanto Charles Jacquard (frances), fabricante de tejidos, habia creado un telar que podia reproducir automaticamente patrones de tejidos leyendo la informacion codificada en patrones de agujeros perforados en tarjetas de papel rigido. Al enterarse de este metodo Babbage abandono la maquina de diferencias y se dedico al proyecto de la maquina analitica que se pudiera programar con tarjetas perforadas para efectuar cualquier calculo con una precision de 20 digitos. La tecnologia de la epoca no bastaba para hacer realidad sus ideas.

El mundo no estaba listo, y no lo estaria por cien años mas.

En 1944 se construyo en la Universidad de Harvard, la Mark I, diseñada por un equipo encabezado por Howard H. Aiken. Esta maquina no esta considerada como computadora electronica debido a que no era de proposito general y su funcionamiento estaba basado en dispositivos electromecanicos llamados relevadores.

En 1947 se construyo en la Universidad de Pennsylvania la ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator) que fue la primera computadora electronica, el equipo de diseño lo encabezaron los ingenieros John Mauchly y John Eckert. Esta maquina ocupaba todo un sotano de la Universidad, tenia mas de 18 000 tubos de vacio, consumia 200 KW de energia electrica y requeria todo un sistema de aire acondicionado, pero tenia la capacidad de realizar cinco mil operaciones aritmeticas en un segundo.

El proyecto, auspiciado por el departamento de Defensa de los Estados Unidos, culmino dos años despues, cuando se integro a ese equipo el ingeniero y matematico hungaro John von Neumann (1903 - 1957). Las ideas de von Neumann resultaron tan fundamentales para su desarrollo posterior, que es considerado el padre de las computadoras.

La EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer) fue diseñada por este nuevo equipo. Tenia aproximadamente cuatro mil bulbos y usaba un tipo de memoria basado en tubos llenos de mercurio por donde circulaban señales electricas sujetas a retardos.

La idea fundamental de von Neumann fue: permitir que en la memoria coexistan datos con instrucciones, para que entonces la computadora pueda ser programada en un lenguaje, y no por medio de alambres que electricamente interconectaban varias secciones de control, como en la ENIAC.

Todo este desarrollo de las computadoras suele divisarse por generaciones y el criterio que se determino para determinar el cambio de generacion no esta muy bien definido, pero resulta aparente que deben cumplirse al menos los siguientes requisitos:

La forma en que estan construidas.
Forma en que el ser humano se comunica con ellas.
Primera Generacion

En esta generacion habia una gran desconocimiento de las capacidades de las computadoras, puesto que se realizo un estudio en esta epoca que determino que con veinte computadoras se saturaria el mercado de los Estados Unidos en el campo de procesamiento de datos.

Esta generacion abarco la decada de los cincuenta. Y se conoce como la primera generacion. Estas maquinas tenian las siguientes caracteristicas:

Estas maquinas estaban construidas por medio de tubos de vacio.
Eran programadas en lenguaje de maquina.
En esta generacion las maquinas son grandes y costosas (de un costo aproximado de ciento de miles de dolares).

En 1951 aparece la UNIVAC (NIVersAl Computer), fue la primera computadora comercial, que disponia de mil palabras de memoria central y podian leer cintas magneticas, se utilizo para procesar el censo de 1950 en los Estados Unidos.

En las dos primeras generaciones, las unidades de entrada utilizaban tarjetas perforadas, retomadas por Herman Hollerith (1860 - 1929), quien ademas fundo una compañia que con el paso del tiempo se conoceria como IBM (International Bussines Machines).

Despues se desarrollo por IBM la IBM 701 de la cual se entregaron 18 unidades entre 1953 y 1957.

Posteriormente, la compañia Remington Rand fabrico el modelo 1103, que competia con la 701 en el campo cientifico, por lo que la IBM desarrollo la 702, la cual presento problemas en memoria, debido a esto no duro en el mercado.

La computadora mas exitosa de la primera generacion fue la IBM 650, de la cual se produjeron varios cientos. Esta computadora que usaba un esquema de memoria secundaria llamado tambor magnetico, que es el antecesor de los discos actuales.

Otros modelos de computadora que se pueden situar en los inicios de la segunda generacion son: la UNIVAC 80 y 90, las IBM 704 y 709, Burroughs 220 y UNIVAC 1105.

Segunda Generacion

Cerca de la decada de 1960, las computadoras seguian evolucionando, se reducia su tamaño y crecia su capacidad de procesamiento. Tambien en esta epoca se empezo a definir la forma de comunicarse con las computadoras, que recibia el nombre de programacion de sistemas.

Las caracteristicas de la segunda generacion son las siguientes:

Estan construidas con circuitos de transistores.
Se programan en nuevos lenguajes llamados lenguajes de alto nivel.
En esta generacion las computadoras se reducen de tamaño y son de menor costo. Aparecen muchas compañias y las computadoras eran bastante avanzadas para su epoca como la serie 5000 de Burroughs y la ATLAS de la Universidad de Manchester.

Algunas de estas computadoras se programaban con cintas perforadas y otras mas por medio de cableado en un tablero. Los programas eran hechos a la medida por un equipo de expertos: analistas, diseñadores, programadores y operadores que se manejaban como una orquesta para resolver los problemas y calculos solicitados por la administracion. El usuario final de la informacion no tenia contacto directo con las computadoras. Esta situacion en un principio se produjo en las primeras computadoras personales, pues se requeria saberlas "programar" (alimentarle instrucciones) para obtener resultados; por lo tanto su uso estaba limitado a aquellos audaces pioneros que gustaran de pasar un buen numero de horas escribiendo instrucciones, "corriendo" el programa resultante y verificando y corrigiendo los errores o bugs que aparecieran. Ademas, para no perder el "programa" resultante habia que "guardarlo" (almacenarlo) en una grabadora de astte, pues en esa epoca no habia discos flexibles y mucho menos discos duros para las PC; este procedimiento podia tomar de 10 a 45 minutos, segun el programa. El panorama se modifico totalmente con la aparicion de las computadoras personales con mejore circuitos, mas memoria, unidades de disco flexible y sobre todo con la aparicion de programas de aplicacion general en donde el usuario compra el programa y se pone a trabajar. Aparecen los programas procesadores de palabras como el celebre Word Star, la impresionante hoja de calculo (spreadsheet) Visicalc y otros mas que de la noche a la mañana cambian la imagen de la PC. El sortware empieza a tratar de alcanzar el paso del hardware. Pero aqui aparece un nuevo elemento: el usuario.

El usuario de las computadoras va cambiando y evolucionando con el tiempo. De estar totalmente desconectado a ellas en las maquinas grandes pasa la PC a ser pieza clave en el diseño tanto del hardware como del software. Aparece el concepto de human interface que es la relacion entre el usuario y su computadora. Se habla entonces de hardware ergonomico (adaptado a las dimensiones humanas para reducir el cansancio), diseños de pantallas antirreflejos y teclados que descansen la muñeca. Con respecto al software se inicia una verdadera carrera para encontrar la manera en que el usuario pase menos tiempo capacitandose y entrenandose y mas tiempo produciendo. Se ponen al alcance programas con menus (listas de opciones) que orientan en todo momento al usuario (con el consiguiente aburrimiento de los usuarios expertos); otros programas ofrecen toda una artilleria de teclas de control y teclas de funciones (atajos) para efectuar toda suerte de efectos en el trabajo (con la consiguiente desorientacion de los usuarios novatos). Se ofrecen un sinnumero de cursos prometiendo que en pocas semanas hacen de cualquier persona un experto en los programas comerciales. Pero el problema "constante" es que ninguna solucion para el uso de los programas es "constante". Cada nuevo programa requiere aprender nuevos controles, nuevos trucos, nuevos menus. Se empieza a sentir que la relacion usuario-PC no esta acorde con los desarrollos del equipo y de la potencia de los programas. Hace falta una relacion amistosa entre el usuario y la PC.

Las computadoras de esta generacion fueron: la Philco 212 (esta compañia se retiro del mercado en 1964) y la UNIVAC M460, la Control Data Corporation modelo 1604, seguida por la serie 3000, la IBM mejoro la 709 y saco al mercado la 7090, la National Cash Register empezo a producir maquinas para proceso de datos de tipo comercial, introdujo el modelo NCR 315.

La Radio Corporation of America introdujo el modelo 501, que manejaba el lenguaje COBOL, para procesos administrativos y comerciales. Despues salio al mercado la RCA 601.

Tercera generacion

Con los progresos de la electronica y los avances de comunicacion con las computadoras en la decada de los 1960, surge la tercera generacion de las computadoras. Se inaugura con la IBM 360 en abril de 1964.3

Las caracteristicas de esta generacion fueron las siguientes:

Su fabricacion electronica esta basada en circuitos integrados.
Su manejo es por medio de los lenguajes de control de los sistemas operativos.
La IBM produce la serie 360 con los modelos 20, 22, 30, 40, 50, 65, 67, 75, 85, 90, 195 que utilizaban tecnicas especiales del procesador, unidades de cinta de nueve canales, paquetes de discos magneticos y otras caracteristicas que ahora son estandares (no todos los modelos usaban estas tecnicas, sino que estaba dividido por aplicaciones).

El sistema operativo de la serie 360, se llamo OS que contaba con varias configuraciones, incluia un conjunto de tecnicas de manejo de memoria y del procesador que pronto se convirtieron en estandares.

En 1964 CDC introdujo la serie 6000 con la computadora 6600 que se considero durante algunos años como la mas rapida.

En la decada de 1970, la IBM produce la serie 370 (modelos 115, 125, 135, 145, 158, 168). UNIVAC compite son los modelos 1108 y 1110, maquinas en gran escala; mientras que CDC produce su serie 7000 con el modelo 7600. Estas computadoras se caracterizan por ser muy potentes y veloces.

A finales de esta decada la IBM de su serie 370 produce los modelos 3031, 3033, 4341. Burroughs con su serie 6000 produce los modelos 6500 y 6700 de avanzado diseño, que se reemplazaron por su serie 7000. Honey - Well participa con su computadora DPS con varios modelos.

A mediados de la decada de 1970, aparecen en el mercado las computadoras de tamaño mediano, o minicomputadoras que no son tan costosas como las grandes (llamadas tambien como mainframes que significa tambien, gran sistema), pero disponen de gran capacidad de procesamiento. Algunas minicomputadoras fueron las siguientes: la PDP - 8 y la PDP - 11 de Digital Equipment Corporation, la VAX (Virtual Address eXtended) de la misma compañia, los modelos NOVA y ECLIPSE de Data General, la serie 3000 y 9000 de Hewlett - Packard con varios modelos el 36 y el 34, la Wang y Honey - Well -Bull, Siemens de origen aleman, la ICL fabricada en Inglaterra. En la Union Sovietica se utilizo la US (Sistema Unificado, Ryad) que ha pasado por varias generaciones.

Cuarta Generacion

Aqui aparecen los microprocesadores que es un gran adelanto de la microelectronica, son circuitos integrados de alta densidad y con una velocidad impresionante. Las microcomputadoras con base en estos circuitos son extremadamente pequeñas y baratas, por lo que su uso se extiende al mercado industrial. Aqui nacen las computadoras personales que han adquirido proporciones enormes y que han influido en la sociedad en general sobre la llamada "revolucion informatica".

En 1976 Steve Wozniak y Steve Jobs inventan la primera microcomputadora de uso masivo y mas tarde forman la compañia conocida como la Apple que fue la segunda compañia mas grande del mundo, antecedida tan solo por IBM; y esta por su parte es aun de las cinco compañias mas grandes del mundo.

En 1981 se vendieron 800 00 computadoras personales, al siguiente subio a 1 400 000. Entre 1984 y 1987 se vendieron alrededor de 60 millones de computadoras personales, por lo que no queda duda que su impacto y penetracion han sido enormes.

Con el surgimiento de las computadoras personales, el software y los sistemas que con ellas de manejan han tenido un considerable avance, porque han hecho mas interactiva la comunicacion con el usuario. Surgen otras aplicaciones como los procesadores de palabra, las hojas electronicas de calculo, paquetes graficos, etc. Tambien las industrias del Software de las computadoras personales crece con gran rapidez, Gary Kildall y William Gates se dedicaron durante años a la creacion de sistemas operativos y metodos para lograr una utilizacion sencilla de las microcomputadoras (son los creadores de CP/M y de los productos de Microsoft).

No todo son microcomputadoras, por su puesto, las minicomputadoras y los grandes sistemas continuan en desarrollo. De hecho las maquinas pequeñas rebasaban por mucho la capacidad de los grandes sistemas de 10 o 15 años antes, que requerian de instalaciones costosas y especiales, pero seria equivocado suponer que las grandes computadoras han desaparecido; por el contrario, su presencia era ya ineludible en practicamente todas las esferas de control gubernamental, militar y de la gran industria. Las enormes computadoras de las series CDC, CRAY, Hitachi o IBM por ejemplo, eran capaces de atender a varios cientos de millones de operaciones por segundo.

Quinta Generacion

En vista de la acelerada marcha de la microelectronica, la sociedad industrial se ha dado a la tarea de poner tambien a esa altura el desarrollo del software y los sistemas con que se manejan las computadoras. Surge la competencia internacional por el dominio del mercado de la computacion, en la que se perfilan dos lideres que, sin embargo, no han podido alcanzar el nivel que se desea: la capacidad de comunicarse con la computadora en un lenguaje mas cotidiano y no a traves de codigos o lenguajes de control especializados.

Japon lanzo en 1983 el llamado "programa de la quinta generacion de computadoras", con los objetivos explicitos de producir maquinas con innovaciones reales en los criterios mencionados. Y en los Estados Unidos ya esta en actividad un programa en desarrollo que persigue objetivos semejantes, que pueden resumirse de la siguiente manera:

Procesamiento en paralelo mediante arquitecturas y diseños especiales y circuitos de gran velocidad.
Manejo de lenguaje natural y sistemas de inteligencia artificial.
El futuro previsible de la computacion es muy interesante, y se puede esperar que esta ciencia siga siendo objeto de atencion prioritaria de gobiernos y de la sociedad en conjunto.

MODELO DE VON NEUMANN

Las computadoras digitales actuales se ajustan al modelo propuesto por el matematico John Von Neumann. De acuerdo con el, una caracteristica importante de este modelo es que tanto los datos como los programas, se almacenan en la memoria antes de ser utilizados.

Historia de la Computadora

La primera maquina de calcular mecanica, un precursor del ordenador digital, fue inventada en 1642 por el matematico frances Blaise Pascal. Aquel dispositivo utilizaba una serie de ruedas de diez dientes en las que cada uno de los dientes representaba un digito del 0 al 9. Las ruedas estaban conectadas de tal manera que podian sumarse numeros haciendolas avanzar el numero de dientes correcto. En 1670 el filosofo y matematico aleman Gottfried Wilhelm Leibniz perfecciono esta maquina e invento una que tambien podia multiplicar.

El inventor frances Joseph Marie Jacquard, al diseñar un telar automatico, utilizo delgadas placas de madera perforadas para controlar el tejido utilizado en los diseños complejos. Durante la decada de 1880 el estadistico estadounidense Herman Hollerith concibio la idea de utilizar tarjetas perforadas, similares a las placas de Jacquard, para procesar datos. Hollerith consiguio compilar la informacion estadistica destinada al censo de poblacion de 1890 de Estados Unidos mediante la utilizacion de un sistema que hacia pasar tarjetas perforadas sobre contactos electricos.

La maquina analitica

Tambien en el siglo XIX el matematico e inventor britanico Charles Babbage elaboro los principios de la computadora digital moderna. Invento una serie de maquinas, como la maquina diferencial, diseñadas para solucionar problemas matematicos complejos. Muchos historiadores consideran a Babbage y a su socia, la matematica britanica Augusta Ada Byron (1815-1852), hija del poeta ingles Lord Byron, como a los verdaderos inventores de la computadora digital moderna. La tecnologia de aquella epoca no era capaz de trasladar a la practica sus acertados conceptos; pero una de sus invenciones, la maquina analitica, ya tenia muchas de las caracteristicas de un ordenador moderno. Incluia una corriente, o flujo de entrada en forma de paquete de tarjetas perforadas, una memoria para guardar los datos, un procesador para las operaciones matematicas y una impresora para hacer permanente el registro.

Primeros ordenadores

Los ordenadores analogicos comenzaron a construirse a principios del siglo XX. Los primeros modelos realizaban los calculos mediante ejes y engranajes giratorios. Con estas maquinas se evaluaban las aproximaciones numericas de ecuaciones demasiado dificiles como para poder ser resueltas mediante otros metodos. Durante las dos guerras mundiales se utilizaron sistemas informaticos analogicos, primero mecanicos y mas tarde electricos, para predecir la trayectoria de los torpedos en los submarinos y para el manejo a distancia de las bombas en la aviacion.

Ordenadores electronicos

Durante la II Guerra Mundial (1939-1945), un equipo de cientificos y matematicos que trabajaban en Bletchley Park, al norte de Londres, crearon lo que se considero el primer ordenador digital totalmente electronico: el Colossus. Hacia diciembre de 1943 el Colossus, que incorporaba 1.500 valvulas o tubos de vacio, era ya operativo. Fue utilizado por el equipo dirigido por Alan Turing para descodificar los mensajes de radio cifrados de los alemanes. En 1939 y con independencia de este proyecto, John Atanasoff y Clifford Berry ya habian construido un prototipo de maquina electronica en el Iowa State College (EEUU). Este prototipo y las investigaciones posteriores se realizaron en el anonimato, y mas tarde quedaron eclipsadas por el desarrollo del Calculador e integrador numerico digital electronico (ENIAC) en 1945. El ENIAC, que segun mostro la evidencia se basaba en gran medida en el ‘ordenador’ Atanasoff-Berry (ABC, acronimo de Electronic Numerical Integrator and Computer), obtuvo una patente que caduco en 1973, varias decadas mas tarde.

El ENIAC contenia 18.000 valvulas de vacio y tenia una velocidad de varios cientos de multiplicaciones por minuto, pero su programa estaba conectado al procesador y debia ser modificado manualmente. Se construyo un sucesor del ENIAC con un almacenamiento de programa que estaba basado en los conceptos del matematico hungaro-estadounidense John von Neumann. Las instrucciones se almacenaban dentro de una llamada memoria, lo que liberaba al ordenador de las limitaciones de velocidad del lector de cinta de papel durante la ejecucion y permitia resolver problemas sin necesidad de volver a conectarse al ordenador.

A finales de la decada de 1950 el uso del transistor en los ordenadores marco el advenimiento de elementos logicos mas pequeños, rapidos y versatiles de lo que permitian las maquinas con valvulas. Como los transistores utilizan mucha menos energia y tienen una vida util mas prolongada, a su desarrollo se debio el nacimiento de maquinas mas perfeccionadas, que fueron llamadas ordenadores o computadoras de segunda generacion. Los componentes se hicieron mas pequeños, asi como los espacios entre ellos, por lo que la fabricacion del sistema resultaba mas barata.

Circuitos integrados

A finales de la decada de 1960 aparecio el circuito integrado (CI), que posibilito la fabricacion de varios transistores en un unico sustrato de silicio en el que los cables de interconexion iban soldados. El circuito integrado permitio una posterior reduccion del precio, el tamaño y los porcentajes de error. El microprocesador se convirtio en una realidad a mediados de la decada de 1970, con la introduccion del circuito de integracion a gran escala (LSI, acronimo de Large Scale Integrated) y, mas tarde, con el circuito de integracion a mayor escala (VLSI, acronimo de Very Large Scale Integrated), con varios miles de transistores interconectados soldados sobre un unico sustrato de silicio.