Imagen 8. Alan Turing

Transcripción

1 1.2 Origen y Evolución de las computadoras Primera Generación ( ) 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. Imagen 8. Alan Turing 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

2 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 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.

3 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 Imagen 9. Computador Mark 1 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 10. ENIAC

4 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 entradasalida 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. Imagen 11. ENIAC 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 , 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.

5 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 computadoras 1 : - 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 Segunda Generación ( ) 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 larga Historia de la Informática, Agosto, Historia de la Informática, Agosto, 2007.

6 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 Imagen 12. Oficinas de Honeywell 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.

7 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 Imagen 13. MIT 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 Tercera Generación ( ) 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 Imagen 14. Chip 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 invención 3. 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 Historia de la Informática, Agosto, 2007.

8 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 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.

9 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 Imagen 15. Ted Hoff 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 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 transistores 4. Imagen 16. Oficinas de Intel 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 Historia de la Informática, Agosto, 2007.

10 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 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 ( ). 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.

11 Reseña de la Computación en México 5 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 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 organizaciones ante la globalización: un caso práctico, Tesis, UNAM, México, 1996, pp

12 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.