1.2 origen y evolución de las computadoras primera...
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Imagen 8. Alan Turing
1.2 Origen y Evolución de las computadoras
Primera Generación (1945-1956)
Técnicamente, existen fuentes bibliográficas que citan
la existencia de una generación cero, la cual se
presentó durante la Segunda Guerra Mundial por
razones obvias. En ése entonces, el equipo de
trabajo dirigido por Alan Turing empleó la
computadora COLOSSUS, el cual incorporaba
aproximadamente 1,500 bulbos, y su uso se empleo
para decodificar los mensajes cifrados vía radio de los Nazis.
Oficialmente, la primer generación de computadoras está constituida por los
equipos desarrollados en la década de los cincuenta con bulbos (tubos al
vacío); destaca, en 1951, la construcción de la computadora UNIVAC 1, primer
computadora comercial.
En esta generación existió un desconocimiento de las capacidades que las
computadoras otorgaban; como caso existente, se realizó un estudio en esta
época que determinaba la saturación del mercado de procesamiento de datos
en los Estados Unidos únicamente con veinte computadoras. Estas tenían las
siguientes características:
Emplearon bulbos (válvulas al vacío) para procesar la información.
Eran equipos grandes y costosos.
Consumían mucha energía, el voltaje de los bulbos era de 300 v y la
posibilidad de fundirse era grande, además de que requerían de
sistemas de aire acondicionado especial.
Uso de tarjetas perforadas. Se utilizaba un modelo de codificación de
la información originado en el siglo pasado, las tarjetas perforadas.
Almacenamiento de información en tambor magnético interior. Un
tambor magnético dispuesto en el interior de la computadora, recogía y
memorizaba los datos y los programas que le suministraban mediante
tarjetas.
Lenguaje máquina. La programación era muy difícil se codificaba en un
lenguaje muy rudimentario denominado "Lenguaje Máquina", el cual
consistía en la yuxtaposición de largos bits o cadenas de ceros y unos,
la combinación de los elementos del sistema binario era la única
manera de "programar a la máquina", pues no entendía más lenguaje
que el numérico.
Tenían aplicaciones en el área científica y militar.
Eckert y Mauchly contribuyeron al desarrollo de las computadoras de la
primera generación, formando una compañía privada y construyendo
la UNIVAC I, que se utilizó para evaluar el censo de 1950 en los
Estados Unidos.
En las dos primeras generaciones, las unidades de entrada utilizaban tarjetas
perforadas, retomadas por Herman Hollerith, quien además, fundó una
compañía que con el paso del tiempo se conocería como IBM (Internacional
Bussines Machines). Después se desarrolló la IBM 701, incorporándose unos
18 equipos entre 1953 y 1957.
La computadora más exitosa de esta generación fue la IBM 650 la cual usaba
un esquema de memoria secundaria llamado tambor magnético, antecesor de
los discos actuales.
El crédito para el primer equipo de cómputo digital realmente automática en
gran escala debe asignarse al profesor Howard H. Aiken de la Universidad de
Harvard, quien aplicó muchas de las ideas germinales de Babbage, Jacquard y
Hollerith. El profesor Aiken, en colaboración con la International Business
Machines Corporation (IBM), desarrolló —de 1937 a 1944— un calculador
automático de secuencia controlada, que más tarde se conoció como Mark I. El
prototipo de todas las computadoras digitales automáticas era esencialmente
electromecánico en su operación y contenía un gran número de interruptores,
relevadores, ruedas, contadores, contactos de levas, haciendo un total de más
de 760,000 partes. Su tiempo de manufactura corresponde al número de partes
y los detalles para un ensamblaje adecuado. Destaca, que previo a la década
de los treintas, los dispositivos mecánicos y electrónicos no eran
suficientemente eficaces para una operación adecuada en una máquina de
cómputo de grandes proporciones.
Imagen 9. Computador Mark 1
Imagen 10. ENIAC
La calculadora Mark I, tenía todos los
componentes funcionales importantes de una
computadora digital automática —entrada,
memoria, unidad aritmética (de proceso), control
y salida— excepto que su sección de cálculo
propio (aritmética) no estaba separada, como en
los equipos ulteriores de computadoras, sino
que estaba estrechamente unida a las operaciones de memoria. La entrada de
la máquina, consistente en 23 números decimales e instrucciones de
operación, es alimentada por tarjetas perforadas ordinarias, cintas perforadoras
o interruptores de cuadrante de ajuste manual. Dependiendo de las
instrucciones codificadas, la máquina podía detectar automáticamente
cualquier secuencia de operaciones que se deseara, por ejemplo, suma, resta,
multiplicación, división y transferencia o limpieza de números, así como el
cálculo de logaritmos exponenciales, funciones senoidales. Sin embargo, de
acuerdo con las normas actuales, la computadora Mark I era lenta. Para sumar
o restar números requiere aproximadamente 1/3 de segundo; para multiplicar,
aproximadamente 5 segundos; para dividir, hasta 16 segundos; y para
computar un logaritmo o exponencial de 23 cifras, 90 segundos. Esto se puede
comparar con las fantásticas velocidades de las computadoras electrónicas
recientes, que pueden efectuar las operaciones matemáticas señaladas en
unas cuantas millonésimas de segundo (microsegundos) o menos.
Aunque se construyeron computadoras electromecánicas más avanzadas,
basadas en la Mark I, durante la década de los cuarentas, la investigación en
cálculos automáticos y más veloces comenzaron a dirigirse hacia las
computadoras digitales electrónicas, más rápidas y más eficaces. La primera,
llamada ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Calculator) fue
construida en 1942 en la Universidad de Pennsylvania.
La ENIAC contenía 18,000 bulbos electrónicos y su
aparición inmediatamente hizo anticuadas a todas las
computadoras electromecánicas (de relevadores)
Imagen 11. ENIAC
debido a su capacidad para efectuar 5,000 adiciones en un segundo, en
comparación con la velocidad máxima de 5 a 10 adiciones por segundo de una
computadora de relevadores. Diseñada y desarrollada por los ingenieros
electrónicos John W. Mauchly, J. Presper Eckert y Herman H. Goldstine, y
construida por el personal de la Escuela Moore de Ingeniería Eléctrica entre
1942 y 1945, la ENIAC tenía por objeto el cálculo de trayectorias balísticas
compiladas en tablas de fuego; éste es un trabajo que consume un tiempo
excesivo si se efectúa a mano o en calculadoras de escritorio.
Excepto por su pequeña capacidad de memoria y relativa lentitud de entrada-
salida en algunas operaciones aritméticas, la ENIAC, es esencialmente similar
a un gran número de computadoras digitales electrónicas más eficientes que le
siguieron. La máquina fue construida con un costo de más de 500,000 dólares
y fue trasladada en 1947 a los Laboratorios de Investigación Balística del
Ejército de los Estados Unidos en Aberdeen, Maryland.
El desarrollo iniciado por la ENIAC dio origen a una
serie de computadoras electrónicas, que fueron
bautizadas con nombres tan pintorescos como:
EDVAC, ORDVAC, BIZMAC, SEAC, RAYDAC,
UNIVAC, NORC, IBM 701-705, LARC, RAMAC,
MUSE y STRETCH. Estas computadoras fueron
más sofisticadas y su precisión, eficacia, velocidad y
capacidad de almacenamiento de memoria, fueron mejoradas notablemente.
Inicialmente sólo se aplicaban a la solución de problemas científicos, pero
paulatinamente fueron usadas cada vez más para el manejo eficiente de datos
en los negocios y para el control de procesos industriales. Aunque eran
virtualmente desconocidas en la década del cuarenta, las computadoras
digitales actualmente son usadas en una gran gama de aplicaciones que
abarca desde procesos industriales hasta operaciones caseras.
Destaca, como inventor y creador del arquetipo de computadoras que ahora
conocemos, al Profesor y matemático John Von Newmann, quien describió el
principio básico que marca el desarrollo de las computadoras1:
- Codificar determinadas instrucciones en forma binaria (1/0).
- Para ser almacenadas en la memoria del aparato.
- Con el fin que, para ejecutar un programa, no se requiera que la
máquina tomara las instrucciones de un dispositivo externo.
Figura 1.3. Arquitectura Von Newmann
Desde la incorporación de los programas almacenados, las computadoras son
capaces de interpretar instrucciones y de realizar operaciones aritméticas, ello
no quiere decir que piensan.
1.2.2. Segunda Generación (1956-1963)
En 1948 los Laboratorios Bell patentaron el transistor, dispositivo electrónico de
germanio o silicio, cuya estructura y montaje sirve de transición a los impulsos
eléctricos. Con relación a los bulbos, los transistores son más pequeños y
rápidos, generan menos calor, consumen menos energía, además tienen una
vida más larga2.
1 http://www.ciberhabitat.gob.mx/museo/historia/#versiones. Historia de la Informática, Agosto,2007.2 http://www.ciberhabitat.gob.mx/museo/historia/#versiones. Historia de la Informática, Agosto,2007.
Imagen 12. Oficinas de Honeywell
Es así como se inicia la creación de nuevas
computadoras basadas en el
funcionamiento del transistor. Aparecen los
primeros lenguajes de alto nivel. Diversas
compañías como IBM, UNIVAC,
Honeywell, también comenzaron a
desarrollar transistores y aplicarlos en
equipos de cómputo. Es así como el
transistor dio paso a una nueva generación
de computadoras, que eran más pequeñas, más rápidas y con menores
necesidades de ventilación. Ante estos motivos, la densidad del circuito pudo
ser aumentada significativamente, esto es, sus componentes podían colocarse
mucho más cerca unos de otros, y en consecuencia ahorrar más espacio.
Se construyeron computadoras empleando el transistor, y sus principales
características fueron:
El componente principal es un pequeño trozo de semiconductor: el
transistor. Disminución del tamaño.
Disminución del consumo y la producción de calor.
Aumento de la factibilidad.
Mayor rapidez.
Memoria interna de núcleo de ferrita y tambor magnético.
Instrumento de almacenamiento: accesorio para almacenar en el
exterior información (Cintas y discos).
Mejoran los dispositivos de entradas y salidas, para la mejor lectura
de las tarjetas perforadas, se disponía de células fotoeléctricas.
Introducción de elementos modulares.
Las impresoras aumentan su capacidad de trabajo.
Lenguajes de programación más potentes, ensambladores y de alto
nivel (Fortran, Cobol y Algol).
Se usaban para nuevas aplicaciones, como en los sistemas de
reservación de líneas aéreas y simulaciones para uso general. Las
empresas comenzaron a usarlas en tareas de almacenamiento de
registros, nóminas y contabilidad.
Imagen 13. MIT
Imagen 14. Chip
Otro evento importante fue la aparición de la Whirlwind I del Massachusetts
Institute of Technology (MIT), que fue
diseñada para cálculos científicos en gran
escala y para simulaciones de vuelo en "tiempo
real". Esta enorme instalación fue la primera
que empleó con éxito el almacenamiento de
memoria de núcleos electroestáticos y
magnéticos, una clave simplificada de
instrucción, traducción de instrucciones en la
máquina y "pruebas marginales" para el mantenimiento rápido de la
computadora. Estas características se consideran como normales en las
computadoras digitales actuales.
1.2.3. Tercera Generación (1964-1971)
La compañía estadounidense “Texas Instruments”
creó el circuito integrado, también conocido como
chip. Es una pieza de silicio integrada por
microcircuitos y dispositivos electrónicos que combina
tanto los mecanismos activos de un circuito (transistor
y pasivos), como las resistencias o los condensadores
que modulan la señal. Jack S. Kilby, ingeniero eléctrico
estadounidense, trabajaba para Texas Instruments
cuando inventó el CHIP, fue galardonado con el premio nobel en Física en el
año 2000 como tributo a su invención3.
La incorporación de los circuitos integrados a los equipos de cómputo,
inicia, introduciendo la multiprogramación y el multiproceso. Aparecen
familias de computadoras que hacen compatible el uso de programas. Los
lenguajes de alto nivel como Cobol y Fortran se usan cada vez más.
3 http://www.ciberhabitat.gob.mx/museo/historia/#versiones. Historia de la Informática, Agosto,2007.
Con el progreso de la electrónica y los avances en comunicación con las
computadoras en la década de 1960, surge la tercera generación de
computadoras. IBM lanza al mercado su modelo 360, en abril de 1964. Las
principales características del modelo IBM 360, y consolida a la tercera
generación de computadoras, son:
Circuito integrado.
Miniaturización y reunión de centenares de elementos en una placa
de silicio o "Chip".
Menor consumo de energía.
Apreciable reducción de espacio.
Aumento de la fiabilidad, teleprocesos, se instalan terminales
remotos que Acceden a la computadora central para realizar
operaciones, extraer o introducir información en bancos de datos,
etc.
Trabajo a tiempo compartido: uso de las computadoras por varios
clientes a tiempo compartido, pues el aparato puede discernir entre
diversos procesos que Realiza simultáneamente la
multiprogramación.
Renovación de periféricos.
Generalización de los lenguajes de alto nivel.
Instrumentalización del sistema.
Compatibilidad.
Ampliación de aplicaciones: en procesos industriales, en la
educación, en el hogar, agricultura, etc.
La miniaturización de los sistemas lógicos conduce a la fabricación
de la mini computadora, que agiliza y descentraliza los procesos.
Imagen 15. Ted Hoff
Imagen 16. Oficinas de Intel
1.2.4. Cuarta Generación (1971-presente)
El concepto actual de las computadoras inició en 1968 con la creación de la
empresa Intel -fundada por Robert Noyce y
Gordon Moore-. Al año, comenzaron a distribuir
sus propios microprocesadores, generando una
riqueza increíble y una influencia en el sector de
alta tecnología realmente sorprendente. El
microprocesador de Intel podía almacenar
programas y recibir instrucciones, fue diseñado
por Ted Hoff, quien era empleado de la compañía
Intel en el área de investigación y desarrollo.
En 1970, el chip de Hoff se convertía en el primer microprocesador disponible
en el mercado, el Intel 4004. Incluía todos los componentes de una
computadora en un solo circuito integrado: unidad central de procesamiento,
memoria y controles de entrada y salida de información. Representaba un hito
en la arquitectura de las computadoras ya que empleaba solo 2,300
transistores4.
Intel, incorpora el denominado microprocesador, y
comienza el proceso de muy alta integración (VLSI,
Very Large Scale Integration) en chips y memorias.
El proceso para reducir los componentes del
Microprocesador llega a operar a escalas
microscópicas. La microminiaturización permite
construir el microprocesador, circuito integrado que
rige las funciones fundamentales del ordenador. Las aplicaciones del
microprocesador se han proyectado más allá de la computadora y se encuentra
en multitud de aparatos, sean instrumentos médicos, automóviles, juguetes,
electrodomésticos.
4 http://www.ciberhabitat.gob.mx/museo/historia/#versiones. Historia de la Informática, Agosto,2007.
Actualmente, las memorias electrónicas son empleadas en diversidad de
computadoras y equipos tecnológicos para aplicaciones diversas ya que dan
una mayor velocidad –si los comparamos con los chips tradicionales-. La
fabricación en serie realmente ha permitido una disminución en sus costos.
1.2.5. Quinta Generación (presente y futuro)
Esta generación está formada por computadoras que incorporan tecnologías
avanzadas en lo relacionado a la aplicación de inteligencia artificial a sus
componentes. El proyecto surge en 1980, destaca una mayor integración y
capacidad de trabajo en paralelo de múltiples microprocesadores (1984-1990).
Aunado a esta quinta generación, se ha considerado el surgimiento de una
sexta generación, que se ha dado con la aplicación de algoritmos más
sofisticados para explotar masivas arquitecturas paralelas en equipos de
cómputo, y el crecimiento explosivo de las redes de cómputo (1990).
Sin embargo, personalmente expreso mi opinión al respecto. La Inteligencia
Artificial tiene sus orígenes desde la década de los sesenta, y ha ido
evolucionando, un factor para declarar una quinta generación es su uso
generalizado en áreas como las ciencias o incluso la milicia. Varios autores han
comentado diversas generaciones, inclusive una séptima, pero considero
propio por razón del Diplomado y para evitar confusiones, dejarlo hasta la
quinta generación.
Las fechas se entrelazan con la cuarta generación; esto se debe al uso que
aún tenemos con equipos de dicha generación, solo que son más rápidas, su
tamaño se ha reducido, y el poder de cómputo se ha incrementado.
Reseña de la Computación en México5
La primera computadora electrónica que funcionó en México,
y de hecho en Latinoamérica, fue la que se instaló en la
Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) en julio
de 1958. Se trataba de un cerebro electrónico IBM-650 que
utilizaba bulbos electrónicos. Sus dimensiones físicas eran
considerables, su capacidad de cálculo y almacenamiento
eran muy inferiores a las actuales, y sólo se podían ejecutar
aproximadamente 10,000 operaciones por segundo.
Como el lenguaje que manejaba era complejo, el acceso a la máquina quedaba
restringido a una pequeña élite de investigadores. Sin embargo, ello constituyó,
a la postre, una fuente de interés y un resorte que habría de impulsar el
agrupamiento, en torno a su estudio, de muchos jóvenes alumnos de las
carreras de Física y Matemáticas que más tarde formarían la primera generación
de "computólogos" mexicanos.
En 1960, el Centro de Cálculo de la UNAM adquirió un equipo Bendix G-15, el
cual amplió en unos meses el círculo de Usuarios, al integrar a estudiantes y
profesores de Ingeniería y de Química, así como a alumnos y docentes del
Instituto Politécnico Nacional (IPN). Esta computadora fue la base del primer
intento serio de difundir su uso en el país, conforme al proyecto del Ingeniero
Sergio F. Beltrán, quien la utilizó para impartir cursos en algunas universidades
del país. Sin embargo debido a un accidente automovilístico sufrido cuando se
transportaba el equipo, el plan no se concluyó; esto propició la adquisición de
un equipo más potente y sofisticado, tanto en la UNAM como en el IPN. En
este último se creó el Centro Nacional de Cálculo (CENAC), donde se formó un
nutrido grupo de estudiantes de la ESIME, que posteriormente, en compañía de
los egresados de la UNAM, habrían de dirigir los principales centros de
cómputo gubernamentales y de la industria privada.
5 Carrillo, Manuel Ulises: “La influencia de la Tecnología de información en las organizacionesante la globalización: un caso práctico”, Tesis, UNAM, México, 1996, pp. 29-32.
El tercer centro de desarrollo tecnológico del país lo constituyó el Instituto
Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey (ITESM), que adquirió sus
propios equipos y, al igual que la UNAM y el IPN, becó a sus mejores
estudiantes para doctorarse en el extranjero.
Los Institutos Tecnológicos regionales, la Universidad Autónoma de Chapingo y
las de Nuevo León y Veracruz se sumaron también al uso de la computadora y
a su enseñanza; lo que se extendió prácticamente a todos los planteles de
educación superior con la llegada de las microcomputadoras a México.
La aceleración del proceso, la falta de visión para responder e incrementar
oportunamente los cuadros de instructores e investigadores y la incapacidad
técnica para determinar la importancia de las microcomputadoras en la
enseñanza, motivó que las instituciones de educación superior perdieran su
liderazgo en la materia, pues sus profesores emigraron, a finales de los
setenta, a la iniciativa privada o al sector gubernamental, y la capacitación que
esos docentes impartían quedó interrumpida.
El ITESM se puso a la cabeza en la difusión de la computación al instalar toda
una red de microcomputadoras a finales de la década de los setenta y
principios de los ochenta, las cuales brindaban oportunidades de acceso a
todos sus estudiantes, con lo que logró un avance notable en la formación de
personal especializado en sistemas.
En 1985, el gobierno dio los primeros pasos para utilizar la computadora como
un medio auxiliar en el proceso de enseñanza-aprendizaje; para tal efecto se
creo el Programa Computación Electrónica para la Educación Básica
(COEEBA-SEP), mismo que sigue en operación dentro de la Secretaría de
Educación Pública como parte de la educación básica.
Tras una evaluación en el Congreso de la Unión, en 1991, la UNAM adquiere la
Supercomputadora Cray e inicia un programa de Supercómputo entre la
comunidad universitaria, con objeto de apoyar a estudiantes, docentes,
académicos, científicos e investigadores de diversas áreas en todo el país.