Mecanismo de Antikythera

EC-2721 Arquitectura del Computador I! Introducción Historia de las computadoras

Universidad Simón Bolívar Departamento de Electrónica y Circuitos Prof. Juan. C. Regidor

Mecanismo de Antikythera

• Hallado en 1901 cerca de la isla de

Antikythera, en un naufragio del s. I A.C.

• Calculadora lunisolar • Ref: D. Price “An Ancient Greek

Computer,” Scientific American (Junio 1959); The Antikythera Mechanism Research Project, http://www.antikythera-mechanism.gr

Calculadoras mecánicas

• B. Pascal (1623-1662) •

Inventa una máquina sumadora-restadora en 1642.

• G. W. Leibnitz (1646-1716) •

• Restos y reconstrucción, Museo Arqueológico de Atenas

Introduce mejoras en la calculadora de Pascal, para permitir las 4 operaciones (1671).

Calculadoras mecánicas

•

“Pascaline” de 1652, exhibida en el Musée des Arts et Métiers, Paris.

Telar Automático

• En 1805 Joseph-Marie Jacquard presenta

en Lyon un telar capaz de tejer automáticamente diseños complejos, usando una cadena de tarjetas perforadas como medio de control.

• Basado en desarrollos del siglo XVIII.

Calculadoras mecánicas

• Réplica de la calculadora de Leibnitz de

1700, Technische Sammlungen museum, Dresden

Telar Automático

• Telar de Jacquard

en el Museo de Ciencia e Industria de Manchester

Telar Automático

• Retrato de

Jacquard tejido en su telar

Charles Babbage

• Matemático inglés (1791-1871) • Máquina de Diferencias (1823) • Máquina Analítica (1834) •

Emplearía como medio de entrada/salida tarjetas perforadas como las usadas en el telar de Jacquard

• La MD fue construída y probada con

éxito en el Museo de Ciencias de Londres en 1991

Charles Babbage

• Retrato de Babbage hacia 1823

Charles Babbage

• Reconstrucción de la máquina de diferencias en el Science Museum de Londres

Máquinas Tabuladoras

Máquinas Tabuladoras

• Herman Hollerith diseña una máquina

para procesar datos del censo de 1890 en USA.

• Los datos son presentados en tarjetas perforadas similares a las usadas por Jacquard.

• Tabulating Machine Co., fundada por Hollerith, es la precursora de IBM.

Computadores humanos

• Réplica de un tabulador y clasificador de Hollerith Computadoras electromecánicas

• Z1 - Konrad Zuse, Berlín (1938) • Harvard Mark I - Howard Aiken, Harvard University e IBM (1944)

• Sala de computación del Depto. de Agricultura de EEUU, c. 1920

Zuse Z1

• Construída con relés “caseros”. Anticipa

Zuse Z1

la organización que será llamada “Arquitectura de von Neumann”.

Harvard Mark I

•IBM Automatic Sequence Controled Calculator • • • • • • •

Palabras de 23 dígitos decimales con signo. Operación en punto fijo 60 registros para constantes 72 registros acumuladores Programación mediante cinta perforada Dimensiones: 15 x 2,4 x 0,9 m, 5 toneladas! Se usó en el diseño de la primera bomba atómica.

Harvard Mark I

Computadoras electrónicas

•ABC - J. V. Atanasoff, C. Berry, Iowa State College (1942)

•Colossus - M. Newman, T. Flowers,

A. Turing, Servicio Secreto Británico (1944)

•ENIAC - J. P. Eckert y J. Mauchly, U.

Computadoras electrónicas

•EDSAC - M. Wilkes, Cambridge U. (1949)

•EDVAC - J. P. Eckert, J. Mauchly, J.

von Neumann, U. de Pennsylvania (1949)

de Pennsylvania (1945)

ABC

ABC

•Atanasoff-Berry Computer

• Calculadora binaria para eliminar una

variable en dos ecuaciones lineales de hasta 29 variables. Un operador podía usarla iterativamente para resolver sistemas de hasta 29 ecuaciones.

• El sistema de almacenamiento de

resultados intermedios en tarjetas nunca trabajó confiablemente.

• Réplica de la ABC en Iowa State U.

Colossus

Colossus

• Computadora diseñada para descifrar mensajes en clave generados por la máquina cifradora “Enigma” (Lorenz SZ40/42) del ejército alemán.

• Se construyeron 10 unidades, la mayoría destruídas al finalizar la guerra. Mantenida como secreto militar hasta c. 1980, no contribuyó para desarrollos posteriores.

Figure 2 Block diagram of Colossus

Colossus

The complication arises when a Lorenz wheel contains an odd number of setting lugs. The thyratron ring controller for this requires a complete set of circuits to handle just the odd thyratron in order to get back biphase circuits for the rest of the ring. The thyratrons in a ring conduct sequentially stepped round by th sprocket pulses. Each thyratron cathode is brought out to a patch panel which allows the cathode pulse t connected to a common output line when a link is plugged into the patchboard. Thus as the ring precesse round, a sequence of pulses appears on the common output line. By selecting the link positions this sequ can replicate the mechanical lugs set on the Lorenz wheel. Alongside the patch panel is a Uniselector wh selects the thyratron cathode to which the ring strike pulse goes. This is the start position of the ring whe sprocket pulses come in at the start of text.

ENIAC

• Electronic Numerical Integrator and Calculator

The common line output went to the staticizer (one-digit stores) and delta circuits (program switches).

• • • • • •

20 acumuladores The Staticizers and Delta Circuits

de 10 dígitos decimales

These circuits take thede rawconstantes signals from the paper tape reader and the thyratron rings, sample them on th Tablas edge of the clock pulse and set them to standard voltages of plus or minus 80 volt. Also on these boards circuits giving a delay of one clock pulse. This is achieved with integrator capacitors which "hold" the p Programación cableada data signal for long enough for it to be sampled on the next sprocket pulse. This delayed signal is availab an output but also on the board is an adder circuit which produces the delta signal, i.e., a one when curre 5000 sumas segundo is different from previous and apor zero when current equals previous. The Shift17,468 Registers

• Colossus Mark 2 en Bletchley Park

tubos, 140-174 kW, 30 toneladas

These are the same circuits used on the delta boards, just integrators sampled on the next sprocket pulse. Costo estimado: 5 shift elements could be connected in$486,000 cascade giving a 5-bit shift register. This is thought to be the first recorded design or use of a shift register. Some of the computational algorithms used this window on pre data to improve the cross correlation measurement.

ENIAC

ENIAC

Figure 1 Photo of the ENIAC-On-AChip mounted in a 132 PGA. The chip measures 7.4 mm ! 5.3 mm and contains 174, 569 transistors (courtesy Univ. of Pennsylvania).

• Planta física: 40 paneles, 0.6 x 2.7 x 0.7 m

• Original y “ENIAC en un chip” (1996)

ocupando un área aprox. de 10 x 17 m.

1 H. H. Goldstine, The Computer from Pascal to von Neumann, Princeton University Press (Princeton, 1972).

1 H.

Figure 1 Photo of the ENIAC-On Chip mount -Aed 7.4 mm ! 5.3 in a 132 PGA. The chip measure mm and con s tains 174, (co 569 transist urtesy Uni H. Goldsti v. of Pennsy ne, The Com ors lvania). puter from Pascal to von Neumann, Princeton Uni versity Pre ss (Prince

ton, 1972).

EDSAC

Figure 2 Floor plan of the ENIAC. The 40 panels, each 0.6 m wide, 2.7 m high and 0.7 m deep, are arranged in U shape occupying an area of about 10 m by 17 m.

EDSAC

that would speed up the calculations for the Ballistic Research Laboratory.

• Electronic Delay Storage Automatic

• Vista general, memoria de línea de retardo de Hg

Calculator

Figure 2 Floor plan of the ENIAC . The 40 pan wide, 2.7 m els, each 0.6 high m shape occupy and 0.7 m deep, are arranged in ing an area U of about 10 m by 17 m.

• • •

Aritmética binaria

• •

600 operaciones por segundo

that would

speed up the

Programa almacenado

calculation

s for the Ba

llistic Resea rch Laborat

ory.

Memoria de linea de retardo de Hg, 1024 palabras de 18 bits (solo 17 utilizables)

3000 tubos, 12 kW

EDVAC • Memoria de núcleos magnéticos (core memory)

• Electronic Discrete Variable Automatic Computer

EDVAC

• EDVAC instalada en el Ballistics Research Laboratory

• • •

Aritmética binaria

•

7,85 toneladas, 45.5 m!, 56 kW

Programa almacenado Memoria de línea de retardo de Hg, 1000 palabras de 44 bits

UNIVAC I (1951) • Primera computadora comercial en USA (Eckert-

Mauchly Computer Corporation). Se vendieron 48 sistemas con un precio aprox. de $1.000.000 c/u

IBM 7030 (c. 1960)

• Primera computadora con “pipeline”

IBM System/360 (1964) • Modelo 40: 1,6 MHz, 32 KB–256 KB, $225.000

IBM System/360 (1964)

IBM System/360 (1964)

• Modelo 50: 2,0 MHz, 128 KB–256 KB, $550.000

• Modelo 65: 5,0 MHz, 256 KB–1 MB, $1.200.000

IBM System/360 (1964) • Modelo 75: 5,1 MHz, 256 KB–1 MB, $1.900.000

Proyecto Apolo (c. 1965)

CDC 6600 (1964) • Primer “Supercomputador”

Proyecto Apolo (c. 1965)

• Apollo Guidance Computer (AGC) •

RAM de núcleos magnéticos, 2 kpalabras, 16 bits ("12 #s)

• • •

ROM: 36 kpalabras Reloj 4 fases, 1,024 MHz. Interfaz de usuario: teclado y display electroluminiscente de 7 segmentos

• AGC (Computer

History Mus.) y DSKY

Proyecto Apolo (c. 1965)

Minicomputadoras

• Peripheral Data Processor, fabricado por Digital Equipment Corporation ( -> Compaq -> Hewlett-Packard)

• PDP-1, 1962 • PDP-8, 1965 • PDP-11, 1970 43

Minicomputadoras

• PDP-8

Minicomputadoras

• PDP-11/05

Minicomputadoras

• PDP-11/40

Minicomputadoras

• VAX-11/780

Minicomputadoras

• Consola de la PDP 11/70

Minicomputadoras

• VAX-11/780

DECsystem 10

Xerox Alto (c. 1975) • Prototipo de las máquinas con GUI

•U Cray-1 (1976) • Primera supercomputadora vectorial comercial

Microprocesadores

• 1971: Intel 4004 • 1972: Intel 8008 4004 8080 8749 1974: Intel 8080 • • 1975: Motorola 6800, MOS Tech. 6502 • 1976: Intel 8048, Zilog Z-80 • 1977: Intel 8085 • 1978: Intel 8086 • 1979: Motorola 68000, Zilog Z8000

Computadoras personales

• MITS Altair 8800 • 1975 • CPU Intel 8080

Computadoras personales

Computadoras personales

• Apple ][ (6/1977) • CPU 6502

Computadoras personales

• Commodore

• Tandy Corp.-Radio

• 10/1977 • CPU 6502

• 12/1977 • CPU Z80

PET 2001

Shack TRS-80

Computadoras personales

• IBM Personal

Computer 5150

• 8/1981 • CPU Intel 8088

Sistemas Operativos

• < 1959: Operación manual • Programas monitores, Lenguajes de Control de Tareas (JCL) para procesamiento en batch.

• IBM FMS (FORTRAN Monitor System, 1960)

• IBM OS/360 (1964) • Dartmouth Time Sharing System (1964) • Digital TOPS-10 (1964/67)

Computadoras personales

• Apple Macintosh 128k • 1/1984 • CPU 68000

Sistemas Operativos

• Unix (1970) • Digital Research CP/M para Z80 (1978) • Microsoft MS-DOS para IBM PC (1981) • Apple Mac OS - Primer sistema GUI para computadoras personales (1984)

• Microsoft Windows (1985)

Supercomputadoras

Comparación de computadoras 1951-2003 Year Name

1951 UNIVAC I 1964 IBM S/360 50

Size Power (cu. ft.) (watts) 1.000 125.000

Performance (adds/sec)

Memory (KB)

Price

Priceperformance vs. UNIVAC

Adjusted price (2003 $)

Adjusted priceperformance vs. UNIVAC

2.000

48 $1.000.000

1 $6.107.600

1

64 $1.000.000

263 $4.792.300

318

60

10.000

500.000

1965 PDP-8

8

500

330.000

1976 Cray-1

58

60.000

166.000.000

1981 IBM PC

1

150

240.000

256

$3.000

42.105

$5.461

154.673

1991 HP 9000/750

2

500

50.000.000

16.384

$7.400

3.556.188

$9.401

16.122.356

2

500

400.000.000

16.384

$4.400

47.846.890

$4.945

239.078.908

2

500 6.000.000.000

262.144

Intel PPro PC 1996 (200 MHz) Intel Pentium 4 2003 PC (3.0 GHz)

4

$16.000

32.000 $4.000.000

10.855

$75.390

13.135

21.842 $10.756.800

51.604

$1.600 1.875.000.000

Supercomputadoras

$1.600 11.452.000.000

• "Creo que hay un mercado mundial para unas cinco computadoras", James Watson, Presidente IBM (1943)

• "No hay ninguna razón para que alguien

quiera tener una computadora en su hogar", Ken Olsen, Presidente-fundador Digital Equipment Corp. (1977)

• "¿Quién necesita más de 640 kilobytes?", Bill

Gates, Presidente-fundador Microsoft (1983)

• "... Internet se convertirá dentro de poco en una espectacular supernova, y colapsará catastróficamente en 1996", Robert Metcalfe, Presidente-fundador 3Com (1995)