Antecedentes Historicos Y Tendencias

Antecedentes Historicos Y Tendencias

El computador no es invento de alguien en especial, sino el resultado de ideas y realizaciones de muchas personas relacionadas con la electrónica, la mecánica, los materiales semiconductores, la lógica, el álgebra y la programación.

Máquinas para calcular

Los primeros vestigios de cálculo, se remontan a 3000 a.C. años antes de Cristo (a.C.). Los babilonios que habitaron en la antigua Mesopotamia empleaban unas pequeñas bolas hechas de semillas o pequeñas piedras, a manera de “cuentas” agrupadas en carriles de caña.

La palabra cálculo, que significa piedrecilla, empleada hoy en matemáticas y medicina, tiene su origen en que antiguamente se usaron piedras pequeñas como elemento natural para contar. En medicina se usa para indicar que alguien tiene en el riñón o en la vesícula biliar, por ejemplo, formaciones sólidas a manera de piedrecillas.

Posteriormente, en el año 1800 a.C., un matemático babilónico inventó los algoritmos que permitieron resolver problemas de cálculo numérico. Algoritmo es un conjunto ordenado de operaciones propias de un cálculo.

Ábaco Los chinos desarrollaron el ábaco, con éste realizaban cálculos rápidos y complejos. Éste instrumento tenía un marco de madera cables horizontales con bolas agujereadas que corrían de izquierda a derecha.

En el siglo XVII, John Napier, matemático escocés famoso por su invención de los logaritmos (unas funciones matemáticas que permiten convertir las multiplicaciones en sumas y las divisiones en restas) inventó un dispositivo de palillos con números impresos que, merced a un ingenioso y complicado mecanismo, le permitía realizar operaciones de multiplicación y división. En 1642 el físico y matemático francés Blaise Pascal inventó el primer calculador mecánico. A los 18 años de edad, deseando reducir el trabajo de cálculo de su padre, funcionario de impuestos, fabricó un dispositivo de 8 ruedas dentadas en el que cada una hacía avanzar un paso a la siguiente cuando completaba una vuelta. Estaban marcadas con números del 0 al 9 y había dos para los decimales, con lo que podía manejar números entre 000000,01 y 999999,99. Giraban mediante una manivela, con lo que para sumar o restar había que darle el número de vueltas correspondiente en un sentido o en otro. Treinta años despues el filósofo y matemático alemán Leibnitz inventó una máquina de calcular que podía multiplicar, dividir y obtener raíces cuadradas en sistema binario. A los 26 años aprendió matemáticas de manera autodidáctica y procedió a inventar el cálculo infinitesimal, honor que comparte con Newton.

En 1801 el francés Joseph Jacquard, utilizó un mecanismo de tarjetas perforadas para controlar el dibujo formado por los hilos de las telas confeccionadas por una máquina de tejer. Estas plantillas o moldes metálicos perforados permitían programar las puntadas del tejido, logrando obtener una diversidad de tramas y figuras.

En 1879, a los 19 años de edad, Herman Hollerith fue contratado como asistente en las oficinas del censo estadounidense y desarrolló un sistema de cómputo mediante tarjetas perforadas en las que los agujeros representaban el sexo, la edad, raza, etc. Gracias a la máquina de Hollerith el censo de 1890 se realizó en dos años y medio, cinco menos que el censo de 1880.

Hollerith dejó las oficinas del censo en 1896 para fundar su propia Compañía: la Tabulating Machine Company. En 1900 había desarrollado una máquina que podía clasificar 300 tarjetas por minuto (en vez de las 80 cuando el censo), una perforadora de tarjetas y una máquina de cómputo semiautomática. En 1924 Hollerith fusionó su compañía con otras dos para formar la Internacional Business Machines hoy mundialmente conocida como IBM.

Calculador digital

A comienzos de los años 30, John Vincent Atanasoff, un estadounidense doctorado en física teórica, hijo de un ingeniero eléctrico emigrado de Bulgaria y de una maestra de escuela, se encontró con que los problemas que tenía que resolver requerían una excesiva cantidad de cálculo. Aficionado a la electrónica y conocedor de la máquina de Pascal y las teorías de Babbage, empezó a considerar la posibilidad de construir un calculador digital. Decidió que la máquina habría de operar en sistema binario, y hacer los cálculos de modo distinto a como los realizaban las calculadoras mecánicas.

Con 650 dólares donados por el Concejo de Investigación del Estado de Iowa, contrató la cooperación de Clifford Berry, estudiante de ingeniería, y los materiales para un modelo experimental. Posteriormente recibió otras donaciones que sumaron 6460 dólares. Este primer aparato fue conocido como ABC Atanasoff- Berry-Computer.

Segunda Guerra Mundial

Prácticamente al mismo tiempo que Atanasoff, el ingeniero John Mauchly, se había encontrado con los mismos problemas en cuanto a velocidad de cálculo, y estaba convencido de que habría una forma de acelerar el proceso por medios electrónicos. Al carecer de medios económicos, construyó un pequeño calculador digital y se presentó al congreso de la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia para presentar un informe sobre el mismo. Allí, en diciembre de 1940, se encontró con Atanasoff, y el intercambio de ideas que tuvieron originó una disputa sobre la paternidad del computador digital.

En 1941 Mauchly se matriculó en unos cursos en la Escuela Moore de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Pensilvania, donde conoció a J. Presper Eckert, un instructor de laboratorio. La escuela Moore trabajaba entonces en un proyecto conjunto con el ejército para realizar unas tablas de tiro para armas balísticas. La cantidad de cálculos necesarios era inmensa, tanto que se demoraba unos treinta días en completar una tabla mediante el empleo de una máquina de cálculo analógica. Aun así, esto era unas 50 veces más rápido de lo que tardaba un hombre con una sumadora de sobremesa.

ENIAC

ENIAC Mauchly? publicó un artículo con sus ideas y las de Atanasoff, lo cual despertó el interés de Herman Goldstine, un oficial de la reserva que hacía de intermediario entre la universidad y el ejército, el cual consiguió interesar al Departamento de Ordenación en la financiación de un computador electrónico digital. El 9 de abril de 1943 se autorizó a Mauchly y Eckert iniciar el desarrollo del proyecto. Se le llamó ENIAC (Electronic Numerical integrator and Computer) y comenzó a funcionar en las instalaciones militares norteamericanas del campo Aberdeen Proving Ground en Agosto de 1947. La construcción tardó 4 años y costó $486.804,22 dólares (el equivalente actual a unos tres millones de dólares por menos poder de cómputo del que actualmente se consigue en las calculadoras de mano).

El ENIAC tenía 19.000 tubos de vacío, 1500 relés, 7500 interruptores, cientos de miles de resistencias, condensadores e inductores y 800 kilómetros de alambres, funcionando todo a una frecuencia de reloj de 100.000 ciclos por segundo. Tenía 20 acumuladores de 10 dígitos, era capaz de sumar, restar, multiplicar y dividir, y tenía tres tablas de funciones. La entrada y la salida de datos se realizaban mediante tarjetas perforadas. Podía realizar unas 5000 sumas por segundo (lo cual es muy poco, comparado con la capacidad de los computadores actuales). Pesaba unas 30 toneladas y tenía un tamaño equivalente al de un salón de clases. Consumía 200 kilovatios de potencia eléctrica -un computador personal moderno consume apenas 200 vatios, y es más poderoso- y necesitaba un equipo de aire acondicionado para disipar el gran calor que producía. En promedio, cada tres horas de uso fallaba una de las válvulas.

Lo que caracterizaba al ENIAC como a un computador moderno no era simplemente su velocidad de cálculo, sino el que permitía realizar tareas que antes eran imposibles.

Mark 1

Enigma. Entre 1939 y 1944, Howard Aiken de la Universidad de Harvard, en colaboración con IBM, desarrolló el Mark 1, conocido como Calculador Automático de Secuencia Controlada. Fue un computador electromecánico de 16 metros de largo y unos 2 de alto. Tenía 700.000 elementos móviles y varios centenares de kilómetros de cables. Podía realizar las cuatro operaciones básicas y trabajar con información almacenada en forma de tablas. Operaba con números de hasta 23 dígitos y podía multiplicar tres números de 8 dígitos en 1 segundo.

El Mark 1, y las versiones que posteriormente se realizaron del mismo, tenían el mérito de asemejarse al tipo de máquina ideado por Babbage, aunque trabajaban en código decimal y no en binario.

El avance que dieron estas máquinas electromecánicas a la informática fue rápidamente ensombrecido por el ENIAC con sus circuitos electrónicos.

Alan Turing, matemático inglés, descifra los códigos secretos Enigma usados por la Alemania nazi para sus comunicaciones. Turing fue un pionero en el desarrollo de la lógica de los computadores modernos, y uno de los primeros en tratar el tema de la inteligencia artificial con máquinas.

Norbert Wiener, trabajó con la defensa antiaérea estadounidense y estudió la base matemática de la comunicación de la información y del control de un sistema para derribar aviones. En 1948 publicó sus resultados en un libro que tituló CYBERNETICS (Cibernética), palabra que provenía del griego “piloto”, y que se usó ampliamente para indicar automatización de procesos.

Computador Z3

El computador Z3, creado por Konrad Zuse, fue la primera máquina programable y completamente automática, características usadas para definir a un computador. Estaba construido con 2200 relés, tenía una frecuencia de reloj de ~5 Hz, y una longitud de palabra de 22 bits. Los cálculos eran realizados con aritmética en coma flotante puramente binaria. La máquina fue completada en 1941 (el 12 de mayo de ese mismo año fue presentada a una audiencia de científicos en Berlín). El Z3 original fue destruido en 1944 durante un bombardeo aliado de Berlín. Una réplica completamente funcional fue construida durante los años 60 por la compañía del creador Zuse KG y está en exposición permanente en el Deutsches Museum. En 1998 se demostró que el Z3 es Turing completo.

Posguerra

Cronología

1946, John Von Neumann propuso una versión modificada del ENIAC; el EDVAC, que se construyó en 1952. Esta máquina presentaba dos importantes diferencias respecto al ENIAC: En primer lugar empleaba aritmética binaria, lo que simplificaba enormemente los circuitos electrónicos de cálculo. En segundo lugar, permitía trabajar con un programa almacenado. El ENIAC se programaba enchufando centenares de clavijas y activando un pequeño número de interruptores. Cuando había que resolver un problema distinto, era necesario cambiar todas las conexiones, proceso que llevaba muchas horas.

Von Neumann propuso cablear una serie de instrucciones y hacer que éstas se ejecutasen bajo un control central. Además propuso que los códigos de operación que habían de controlar las operaciones se almacenasen de modo similar a los datos en forma binaria. De este modo el EDVAC no necesitaba una modificación del cableado para cada nuevo programa, pudiendo procesar instrucciones tan deprisa como los datos. Además, el programa podía modificarse a sí mismo, ya que las instrucciones almacenadas, como datos, podían ser manipuladas aritméticamente.

1951, Eckert y Mauchly entregan a la Oficina del Censo su primer computador: el UNIVAC-I. Posteriormente aparecería el UNIVAC-II con memoria de núcleos magnéticos, lo que le haría superior a su antecesor, pero, por diversos problemas, esta máquina no vio la luz hasta 1957, fecha en la que había perdido su liderazgo en el mercado frente al 705 de IBM.

1953, IBM fabricó su primer computador para aplicaciones científicas: el IBM 705, primer computador que empleaba memorias de núcleos de ferrita.

1958, comienza la segunda generación de computadores, caracterizados por usar circuitos transistorizados en vez de válvulas al vacío. Un transistor y una válvula cumplen funciones equivalentes, con lo que cada válvula puede ser reemplazada por un transistor. Un transistor puede tener el tamaño de una lenteja mientras que un tubo de vacío tiene un tamaño mayor que el de un cartucho de escopeta de caza. Mientras que las tensiones de alimentación de los tubos estaban alrededor de los 300 voltios, las de los transistores vienen a ser de 10 voltios, con lo que los demás elementos de circuito también pueden ser de menor tamaño, al tener que disipar y soportar tensiones mucho menores. El transistor es un elemento constituido fundamentalmente por silicio o germanio. Su vida media es prácticamente ilimitada y en cualquier caso muy superior a la del tubo de vacío.

1996, se creó Internet2, más veloz que la Internet original, lo cual permite el manejo de archivos muy grandes y aplicaciones en videoconferencia, telemedicina y muchas otras cosas imprácticas por Internet 1. Fue resultado de la unión de 34 de las principales universidades de los Estados Unidos.

2000, es presentado el prototipo de computador cuántico construido por el equipo de investigadores de IBM que constaba de 5 átomos, se programaba mediante pulsos de radiofrecuencia y su estado podía ser leído mediante instrumentos de resonancia magnética, similares a los empleados en hospitales y laboratorios de química. En este computador, cada uno de los átomos de flúor que lo componen actúa como un qubit; un qubit es similar a un bit en un computador electrónico tradicional, pero con con las diferencias que comporta su naturaleza explícitamente cuántica (superposición de estados, entrelazamiento de los estados de dos qubits…).

2005, los usuarios de Internet con conexión de banda ancha superan a los usuarios de Internet con conexión vía MODEM en la mayoría de países desarrollados.


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