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GUÍA DE ESTUDIOS Creada por: Liceo Inmaculada Ancud

LA HISTORIA DE LAS MÁQUINAS COMPUTADORAS PRIMERA PARTE: DEL SOROBAN A LA MICROCOMPUTADORA Ing. Celeste O. F. D’Inca 2004 En realidad, la historia de las Máquinas Calculadoras Automáticas, también conocidas con el nombre de Computadoras, comienza hace varios milenios atrás, yo diría que cuando el hombre necesitó llevar las cuentas de sus intercambios comerciales, de inmediato pensó en algún mecanismo que le ayudara a hacer sus cuentas. Cuando se terminaron los dedos de las manos y pies, allí mismo tomó algunas piedras y las siguió amontonando para llevar una memoria de las operaciones realizadas. Claro, este amontonamiento no ordenado no le servía de gran ayuda, pues cada vez debía contar nuevamente las piedras para saber cuántas había. Es así que tomó barro, lo alisó en forma de tabla, y le marcó unos huecos donde podía poner en forma ordenada las piedras, como cada tablilla de barro contenía una cierta cantidad de piedras, cinco o diez, era fácil contar las tablillas para saber cuántas piedras había. El ver que cuando debía viajar de un lado a otro, las piedras se le caían de las tablillas, y se perdían, pensó en alguna forma de mantenerlas fijas, para ello tomó las más blandas y les hizo un pequeño agujero, por el cual pasó un palillo fino que fijó a un marco, es entonces cuando fabricó el ábaco (fotografía abajo), claro que éste es japonés, denominado sorobán, y un poco más moderno que el construido originalmente por el hombre primitivo.

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El Sorobán

A medida que pasaba el tiempo y las cuentas se complicaban, este artefacto tampoco satisfacía demasiado las necesidades, es así que después de muchos intentos y de varios inventos, un hombre muy conocido en la Física, Blas Pascal, hijo del recaudador de impuestos de la ciudad de Ruan en Francia, se cansó de que el padre le hiciera llevar las cuentas de lo recaudado en nombre del Rey, y construyó la que suponemos es la primera máquina de calcular, no voy a entrar en detalles en cuanto a su conformación, pero sí parece que estuvo inspirada en un sistema de engranajes, ya diseñado por Leonardo Da Vinci unos cien años antes. A los 19 años, Pascal se convierte en un exitoso inventor, su máquina fue llamada Pascalina, y hoy se guardan réplicas en casi todos los museos de ciencias del mundo (fotografía siguiente).

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La Pascalina

Con posterioridad a Pascal, varios científicos se esmeraron en construir máquinas de calcular, uno de los que podemos citar es Gottfried Lebniz, y otro mucho más comerciante, Charles Xavier Thomas, que construye una máquina denominada Artimómetro, capaz de realizar las cuatro operaciones aritméticas. Esta máquina se fabricó en serie, y fue la primera que tuvo una venta masiva. Su aspecto es el indicado en la figura siguiente.

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El Aritmómetro.

Desde este momento en adelante sigue una frenética aparición de máquinas de calcular de todo tipo y forma, posiblemente la más práctica de todas haya sido la patentada por William Seward Burroghs, luego fundador de la empresa Burroughs, que actualmente asociada con Remington Rand, lleva el nombre de Unisys. La máquina de Burroghs, era la primera en tener impresora de cinta de papel, y tenía la forma que se muestra en la figura.

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La Calculadora de Burroughs

Es así que llegamos al siglo 20, donde comienzan los grandes desarrollos de máquinas calculadoras automáticas, la primera de ellas es atribuida a Konrad Zuse, un alemán que en año 1938 desarrolla la llamada V1, que era una máquina calculadora electromecánica automática programable, que además operaba en el sistema de numeración binaria, hecho muy importante, dado que solo así es posible construir máquinas de alto rendimiento y muy confiables. En la foto se muestra una parte de la máquina.

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Máquina de Konrad Zuse

La importancia de ésta máquina radica en que no solo fue la primera que funcionó por programa, sino que fue la precursora de todos los desarrollos posteriores. Ya entada la segunda guerra mundial (1939 -1945), debido a la necesidad de obtener rápidamente los cálculos de las trayectorias de los proyectiles de artillería, tanto naval como terrestre, en las universidades de los Estados Unidos de Norteamérica y de Inglaterra, se desarrollaron muchas máquinas calculadoras automáticas, siendo de interés destacar la IBM ASCC, también conocida como Harvard Mark I. IBM era una fábrica de máquinas de oficina, como impresoras, lectoras de cinta de papel perforado, perforadoras de tarjetas, lectoras de tarjetas perforadas, máquinas tabuladoras, utilizadas para almacenar información y luego poder clasificarla rápidamente. ASCC es la sigla de Automatic Sequence Controlled Calculator, lo que significa aproximadamente, Calculadora Automática de Secuencia Controlada. Era lo que hoy llamaríamos un verdadero monstruo, puesto que tenía unos 17 metros de largo, por 2,40 m de alto y 0,90 m de profundidad, con un peso de aproximadamente cinco toneladas.

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La ASCC Hardvard Mark I

La máquina poseía 765.000 partes, entre las cuales había 79 máquinas de sumar, 3.300 relés, 750.000 metros de cables y más de 175.000 conexiones. Su defecto más notable era el uso del sistema decimal, la inexistencia de una memoria para el programa, sino que el mismo era cableado en unos paneles de conexiones. Casi al mismo tiempo, se construye en la Escuela Moore de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Pennsylvania, la máquina denominada ENIAC, que significa aproximadamente “Integradora y Computadora Automática Electrónica”, fue la primera máquina electrónica, compuesta por 17.468 válvulas de vacío, más los circuitos asociados, compuestos por 70.000 resistencias, 10.000 capacitores, 1.500 relés y 6.000 interruptores manuales. Sus dimensiones no eran menos monstruosas, 30 metros de largo, 2,40 metros de alto y un peso de treinta toneladas. Su consumo era tal que cuando se

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GUÍA DE ESTUDIOS ponía en marcha, toda la ciudad de Philadelphia experimentaba una disminución de la tensión eléctrica. El calor y la luminosidad que daban sus lámparas, atraían una gran cantidad de insectos, que al morir atrapados entre los conductores de los zócalos, originaban cortocircuitos que provocaban fallas en el funcionamiento de la máquina, por tanto se debía hacer un “debug” o desbichado cada pocas horas de funcionamiento. Por otra parte, las válvulas de vacío, al funcionar algo forzadas, se agotaban rápidamente, por lo cual había que reemplazarlas a menudo. Operaba en decimal, lo cual la hacía aún más voluminosa de lo que era necesario si hubiese utilizado el sistema binario. Sus constructores le proveyeron ocho unidades funcionales: el acumulador, el iniciador, el programador maestro, un multiplicador, un divisor que también realizaba la raíz cuadrada, compuertas, buffer y tablas de funciones, todo con diez dígitos decimales de longitud. El programa se cableaba en unas consolas especiales, mediante la conexión de cables.

La ENIAC y sus tableros de conexiones.

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GUÍA DE ESTUDIOS En éste momento, John Von Neumann uno de los consultores para la construcción de la máquina, publicó las conclusiones sobre los defectos de la máquina y los medios para conseguir su superación, en una publicación que marcó el nuevo rumbo en el proyecto de máquinas calculadoras automáticas. Esa publicación se denominó: “Un primer borrador sobre la ENIAC” donde, juntando las ideas de todos los integrantes, estableció lo siguiente: 1 – La máquina debe ser totalmente electrónica. 2 – Debe estar formada por cinco unidades (Aritmética, Memoria, Control, Entrada y Salida) 3 – Su funcionamiento debe ser en numeración binaria, utilizando las reglas de álgebra de Boole, limitadas por Shannon. 4 – Memoria única capaz de almacenar todos los datos y las instrucciones del programa. 5 – Ejecución serie de las instrucciones en forma automática. 6 – Permitir la modificación de instrucciones. De ahora en adelante, todos los computadores se construirán de esta forma, conocida como modelo Von Neumann, aunque en realidad debería ser el modelo Eckert-Von Neumann, pués John Eckert es el verdadero artífice de éstas conclusiones. Un hecho fundamental, el descubrimiento del Transistor, provoca un cambio notable en la construcción de computadoras. El primer transistor, mostrado en la fotografía, que era del tipo de contacto puntual, de Germanio y Bronce Fosforoso, aunque no fue el ideal para su uso en computadores, provocó la revolución de la electrónica, reemplazando las válvulas de vacío con ventajas astronómicas sobre ellas. Ya no había que generar calor para que el cátodo emitiera electrones, por tanto los equipos trabajaban casi fríos, tampoco se consumía energía en dicha calefacción, adoptando un funcionamiento más económico, tampoco necesitaban altas tensiones de las válvulas, del orden del orden de los 300 Voltios o más. Y por otra parte no se agotaban, siendo su vida útil casi infinita. En la fotografía tenemos éste valioso descubrimiento.

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El primer transistor.

Poco tiempo después se utilizó Silicio para la fabricación de transistores, material que es el más difundido de la tierra, y además se desarrolló el Transistor de Juntura, el cual posee un funcionamiento casi ideal para su uso en una computadora, operar entre el corte y la saturación, o sea comportarse como un interruptor ideal de corriente. La primera máquina completamente a transistores, es la TX-0, experimental construida para comprobar las potencialidades del nuevo dispositivo electrónico, en el Laboratorio Lincoln del Instituto Tecnológico de Massachussets, puesta en marcha en el año 1956. Su fotografía es la que sigue.

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La computadora TX-0 del MIT.

Esta máquina incorporó diversas mejoras, que luego fueron utilizadas en todas las computadoras, por ejemplo fue la primera en utilizar grandes memorias de núcleos magnéticos, salida por tubo de rayos catódicos de 12”, capaz de representar 511 x 511 puntos en una matriz de 7 x 7 pulgadas. En realidad fue una réplica transistorizada de una máquina valvular denominada Whirlwind I, también del MIT, pero ocupaba un espacio diez veces menor, y funcionaba a mayor velocidad.

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Partes de la computadora Whirlwind I.

A partir de ella, dado que era experimental, se fueron agregando mejoras, que fueron formando la TX-1 y la TX-2, sirviendo de base para la construcción de la PDP-1 de Digital Equipment Co. Desde ahora en más solo se utilizarían transistores para la construcción de computadoras, posiblemente la más grande y de mayores prestaciones de esta nueva era, haya sido la IBM 7090, que equipó los centros de cómputos de muchas universidades del mundo. Su capacidad era extraordinaria para la época, y trabajaba con lenguajes de alto nivel, tales como el Fortran, el Algol y el Símula. Su memoria era de 32 K palabras de 64 bits cada una, formada por núcleos magnéticos, su sistema de entrada/salida incluía computadoras menores que le preparaban la información proveniente de tarjetas perforadas, almacenándola en primera instancia en un sistema de cinta abierta de una pulgada de ancho, en carretes

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GUÍA DE ESTUDIOS de 12 pulgadas de diámetro. La salida incluía impresoras de alta velocidad del tipo de cadena. Su foto es la siguiente:

La IBM 7090

La máquina más vendida de esta primera época de las transistorizadas, por su tamaño, versatilidad, y haber sido preparada exclusivamente para uso comercial, es la IBM /360, basada en la serie 7000, de la cual proviene la 7090, pero de tamaño más reducido, tal como se puede ver en la siguiente fotografía.

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El sistema IBM /360.

Durante la década de 1960, se experimentaba con circuitos integrados, la ubicación en usa sola pastilla de silicio de varios transistores y sus circuitos anexos, ello permitió desarrollar toda una familia de integrados, denominados RTL, por lógica de transistores y resistores, en forma de registros, de contadores, de compuertas, y otros circuitos asociados, en forma tal que se pudo realizar la construcción de computadoras con ellos en vez de utilizar transistores sueltos. En la Universidad de Mendoza se había construido hacia fines de la década del 60 y puesto en marcha en 1971, una pequeña computadora didáctica, totalmente transistorizada, cuya finalidad era poder visualizar el funcionamiento de los diversos circuitos y la forma en que se ejecutaban las instrucciones. Quien escribe esto participó en su construcción y posteriormente en el proyecto de la misma con circuitos integrados, pero las condiciones económicas establecidas a partir del año 1973, impidieron su construcción. Con estos circuitos integrados, comenzó la verdadera miniaturización de todos los dispositivos electrónicos, que había partido con el transistor, y ya se podían fabricar computadoras que podían caber en un escritorio, por otra parte, habían desarrollado sistemas de memoria a circuitos integrados, sistemas de discos magnéticos rígidos y flexibles, teclados, pantallas de vídeo para monitores, y otros dispositivos que hacían a la interconexión de las unidades de la máquina. Durante esta etapa, que tomó casi toda la década de 1970, se construyeron gran cantidad de computadoras y bajaron notablemente los precios, tanto que hasta las pequeñas empresas pudieron equiparse con ellas.

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GUÍA DE ESTUDIOS La máquina ya citada antes, la Digital Equipment PDP-1, costaba solo 120.000 dólares estadounidenses, lo cual representaba la décima parte del valor de una /360 y era de prestaciones similares, y aunque IBM contraatacó con la /370, con circuitos integrados, no pudo hacer nada, y ésta se volvió obsoleta muy rápidamente.

Digital Equipment PDP-1

A PDP-1 le siguieron varias más, cada vez de menor tamaño y mayores prestaciones, llegando hasta la PDP-12, que aparece en 1969.

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Computadora Digital PDP-12

En el mismo año 1969, la empresa Honeywell comienza la entrega de su computadora denominada H316 “Kitchen Computer”, o sea computadora de cocina, que fue la primera computadora hogareña o “home computer”, a un precio de 10.600 dólares. También durante ese año, el fabricante japonés de calculadoras electrónicas, Busicom, encarga a Intel la construcción una serie de chips integrados especialmente diseñados para esa aplicación. Sin embargo, Intel en vez de satisfacer al cliente, decide fabricar toda la calculadora en un solo chip programable, nace así el microprocesador, el primero de los cuales es el denominado Intel 4004.

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Aspecto exterior del Intel 4004

La empresa Busicom, evidentemente sin amplias proyecciones de futuro, no aceptó la propuesta de Intel, y la liberó a que con el integrado producido hiciera lo que quisiera. Así, Intel desarrolla de inmediato un microprocesador de mayores prestaciones, y de ocho bits, el 8008, pero aún éste no estaba maduro como para provocar la nueva revolución en la computación, del mismo que lo había hecho veinte años antes el transistor. Si bien el 8008 no era muy práctico en cuanto a su programación para la construcción de computadoras, se adaptaba muy bien para la realización de controladores digitales. Hacia 1973, un grupo de personas de Intel deja la firma y funda la Zilog, fabricando en primer término un microprocesador denominado Z-80, básicamente un 8008 mejorado para su aplicación en computación. De inmediato, Intel lanza el 8080, idéntico al Z-80. Con ambos procesadores comienza la nueva era de la computación, donde los costos bajan a valores nunca antes pensados, que permiten que cada uno de nosotros tenga su propia computadora en casa.