LA HISTORIA DE COMP PUTACIÓN De las primeras computadoras a la quinta generación Febrero de 2010 1
Nombres de los componentes del grupo: Mohcine Amnad Benjamín Gamarra García Francisco Pérez Martín 2
INDICE Contenidos Páginas 1 Introducción... 4 2 Precursores... 4 2.1 La máquina de Babbage... 5 2.2 La máquina tabuladota... 5 3 Primeros ordenadores... 6 3.1 Supercomputadoras... 7 3.2 Mainframes... 8 3.3 Microcomputadoras... 8 4 Generaciones de computadoras... 8 4.1 Primera generación... 8 4.2 Segunda generación... 9 4.3 Tercera generación... 9 4.4 Cuarta generación... 10 4.5 Quinta generación... 11 3
INTRODUCCIÓN La evolución tecnológica, cuyos orígenes se remontan a los albores de la humidad, ha conocido, a partir de la década de los años cuarenta del siglo XX, un impulso extraordinario gracias al diseño y la progresiva popularización de las computadoras u ordenadores. La computadora ha sido definida como una máquina capaz de realizar y controlar a gran velocidad cálculos y procesos complicados que requieren una toma rápida de decisiones. Su función consiste por tanto, en tratar la información que se le suministra y proporcionar resultado. Sin embargo este enunciado tan simple implica un salto tecnológico. La computadora es, hoy por hoy, incapaz de hacer algo para lo que no ha sido programada. Sin embargo, el progreso que representa el que un aparato tenga la capacidad de realizar tareas mecánicas supone ya un salto cualitativo extraordinario, al liberar al hombre de la realización de una multitud de pequeños actos de escasa importancia y tediosa realización. La computación o informática es el conjunto de conocimientos científicos y técnicos que hacen posible el tratamiento automatizado de la información por medio de calculadoras. La palabra computación proviene del inglés computing, cálculo; mientras que el término informática viene del francés informatique, contracción de información y automatique. PRECURSORES Desde la antigüedad, el hombre ha empleado el ábaco para ayudarse en los cálculos. Éste es un sistema de cálculo que, a pesar de su simplicidad facilita y da rapidez a las operaciones aritméticas, sigue en uso en países avanzados en computación en Japón. Entre los percusores en la investigación de los sistemas mecanizados de cálculo podemos citar a LEONARDO DA VINCI (1452-1519) que realizó diseños sobre papel de máquinas de calcular. BLAISE PASCAL (1623-662) diseñó y construyó una máquina sumadora accionada por engranajes, con el fin de aliviar el trabajo de contabilidad los recaudadores de impuestos. El dispositivo conocido popularmente como la pascalina a pesar de que recibió múltiples de perfeccionamientos a lo largo de la vida de su inventor, tuvo poca aceptación en su época debido al bajo costo del cálculo manual. El siguiente paso importante a señalar fue el de WILHEM GOTTRIED LEIBNIZ (1646-1716). Su calculadora universal era capaz de efectuar, por medios mecánicos, operaciones de multiplicación y división. Hasta el advenimiento de la revolución industrial no se empezó a comprender la utilidad de estos mecanismos. Así pues, a principios del siglo XIX empezaron a comercializarse múltiples modelos de calculadoras manuales y cajas registradoras. 4
El telar de Joseph Marie Jacquard (1752-1834), se cita tradicionalmente como el pionero de las máquinas programables. Se considera al británico Charles Babbage (1791-1871) como el padre de la computadora. Su interés por las matemáticas les llevó a diseñar y construir máquinas de diferencias, capaz de calcular complejas funciones matemáticas, lo que le permitió corregir gran número de errores de las tablas de funciones de la época (hay que recordar que operaciones complejas se realizaban entonces con la ayuda de tablas de logaritmos, cuya confección era muy tediosa y requería de miles y miles de cálculos) Máquina pascalina La máquina de Babbage BABBAGE quiso ir más allá diseñando una máquina analítica, que contenía en germen, todas las partes de una moderna computadora. En primer lugar, los cálculos que era capaz de realizar la máquina no venían determinados por su mecanismo, sino por un sistema de programación análogo al del telar de Jacquard. Contenía también la capacidad de almacenar hasta mil datos de cincuenta cifras. Los resultados se imprimían sobre papel. Su gran defecto era ser demasiado compleja para la tecnología del momento, pues requería la construcción de piezas de una precisión inimaginable Máquina analítica de Babbage hasta entonces. La máquina tabuladota La máquina tabuladora realizada por el norteamericano HERMAN HOLLERITH en la década de 1880 para la oficina del censo de su país no pretendía realizar complicados cálculos matemáticos. Fue sin embargo, el primer intento coronado por el éxito de automatizar el tratamiento de grandes volúmenes de datos. Los datos del censo se perforaban en tarjetas de cartón, que la 5
máquina clasificaba y ordenaba con el fin de imprimir los resultados. Esta máquina permitió la elaboración del censo de 1890 en 2 años y medio, mientras que el anterior había ocupado siete años. Máquina tabuladota El éxito de la máquina impulsó a su creador a fundar una empresa para su comercialización, que fue el núcleo de la futura IBM. Blaise Pascal Gottfried Wilhelm Charles Babbage Leonardo Da Vinci Joseph Marie Jacquard Herman Hollerith Primeros Ordenadores electrónicos Durante la IIª Guerra Mundial (1939-1945), un equipo de científicos y ma- lo temáticos que trabajaban en BLETCHLEY PARK, al norte de Londres, crearon que se consideró el primer ordenador digital totalmente electrónico: el Co- lossus. 6
Hacia diciembre de 1943 el Colossus, que incorporaba 1.500 válvulas o tubos de vacío, era ya operativo. Fue utilizado por el equipo dirigido por Alan Turing para descodificar los mensajes de radio cifrados de los alemanes. En 1939 y con independencia de este proyecto, JOHN ATANASOFF y CLIFFORD BERRY ya habían construido un prototipo de máquina electrónica en el Iowa State College (EEUU). Este prototipo y las investigaciones posteriores se realizaron en el anonimato, y más tarde quedaron eclipsadas por el desarrollo del Calculador e integrador numérico digital electrónico (Eniac) en 1945. El Eniac, que según mostró la evidencia se basaba en gran medida en el ordenador Atanasoff-Berry (ABC, acrónimo de Electronic Numerical Integrator and Computer), obtuvo una patente que caducó en 1973, varias décadas más tarde. El Eniac contenía 18.000 válvulas de vacío y tenía una velocidad de varios cientos de multiplicaciones por minuto, pero su programa estaba conectado al procesador y debía ser modificado manualmente. Se construyó un sucesor del Eniac con un almacenamiento de programa que estaba basado en los conceptos del matemático húngaro-estadounidense John von Neumann. Las instrucciones se almacenaban dentro de una llamada memoria, lo que liberaba al ordenador de las limitaciones de velocidad del lector de cinta de papel durante la ejecución y permitía resolver problemas sin necesidad de volver a conectarse al ordenador. A finales de la década de 1950 el uso del transistor en los ordenadores marcó el advenimiento de elementos lógicos más pequeños, rápidos y versátiles de lo que permitían las máquinas con válvulas. Como los transistores utilizan mucha menos energía y tienen una vida útil más prolongada, a su desarrollo se debió el nacimiento de máquinas más perfeccionadas, que fueron llamadas ordenadores o computadoras de segunda generación. Los componentes se hicieron más pequeños, así como los espacios entre ellos, por lo que la fabricación del sistema resultaba más barata. Supercomputadoras (Superordenadores): Una supercomputadora es el tipo de computadora más potente y más rápido que existe en un momento dado. Estas máquinas están diseñadas para procesar enormes cantidades de información en poco tiempo y son dedicadas a una tarea específica. Así mismo son las más caras, sus precios alcanzan los 7
30 millones de dólares y más; y cuentan con un control de temperatura especial para disipar el calor que algunos componentes alcanzan. Unos ejemplos de tareas a las que son expuestas las supercomputadoras son los siguientes: Búsqueda y estudio de la energía y armas nucleares. Búsqueda de yacimientos petrolíferos con grandes bases de datos sísmicos. El estudio y predicción de tornados. El estudio y predicción del clima de cualquier parte del mundo. La elaboración de maquetas y proyectos de la creación de aviones, simuladores de vuelo, etc. Mainframes: Los mainframes son computadoras grandes, ligeras, capaces de utilizar cientos de dispositivos de entrada y salida. Procesan millones de instrucciones por segundo. Su velocidad operacional y capacidad de procesar hacen que los grandes negocios, el gobierno, los bancos, las universidades, los hospitales, compañías de seguros, líneas aéreas, etc. confíen en ellas. Su principal función es procesar grandes cantidades de datos rápidamente. Estos datos están accesibles a los usuarios del mainframe o a los usuarios de las microcomputadoras cuyos terminales están conectados al mainframe. Su costo fluctúa entre varios cientos de miles de dólares hasta el millón. Requieren de un sistema especial para controlar la temperatura y la humedad. También requieren de un personal especializado para procesar los datos y realizar el mantenimiento. Microcomputadores (microordenadores) La microcomputadora es conocida como computadora personal o PC. Es la más pequeña, gracias a los microprocesadores, más barata y más popular en el mercado. Su costo fluctúa entre varios cientos de dólares hasta varios miles de dólares. Puede funcionar como unidad independiente o estar en red con otras microcomputadoras o como un terminal de un mainframe para expandir sus capacidades. Puede ejecutar las mismas operaciones y usar los mismos programas que muchas computadoras superiores, aunque en menor capacidad. Ejemplos: MITS Altair, Macintosh, serie Apple II, IBM PC, Dell, Compaq, Gateway, etc. GENERACIONES DE COMPUTADORAS A partir de la aparición en el mercado de las primeras computadoras, se han clasificado los distintos modelos en generaciones, según el tipo de componentes electrónicos utilizados en ellas. Se cuentan hasta nuestros días cinco generaciones. Primera generación La característica principal de esta primera generación consistía en el hecho de que empleaba como componentes básicos los tubos de vacío, mientras que las memorias estaban formadas por pequeños anillos de metal ferro- 8
magnético insertado en las intersecciones de una red de hilos de conductores. Su volumen, precio y costo de mantenimiento accesibles solo a grandes empresas y organismos estatales. En 1951 aparece la Univac (Universal Computer), fue la primera computadora comercial, que disponía de mil palabras de memoria central y podían leer cintas magnéticas, se utilizó para procesar el censo de 1950 en los Estados Unidos. La computadora más exitosa de la primera generación fue la IBM 650, de la que se produjeron varios cientos. Esta computadora que usaba un esquema de memoria secundaria llamado tambor magnético, que es el antecesor de los discos actuales. Segunda generación Apareció a finales de los años 50 s, con la aparición del transistor como elemento fundamental lo que permitió reducir el costo y el volumen y aumentar la fiabilidad y rapidez de las máquinas. Es obvio que estos sectores pusieron las computadoras al alcance de nuevos sectores de usuarios. La introducción de datos se hacía por tarjetas perforadas y se emplearon dispositivos magnéticos de almacenamiento externo, como cintas y discos. Fue durante esta generación cuando se desarrolla los lenguajes de programación COBOL (1960), dedicado a aplicaciones comerciales; el LISP (1959), que interesó principalmente a quienes trabajaban en inteligencia artificial, y el Basic (1964), pensado en principio para la enseñanza, pero que se convertiría en el lenguaje standart de las microcomputadoras. La máquina más extendida en esta época fue la 360 de IBM, que permitió a esta empresa a afianzar a su liderato en el mercado, liderato que ya obtuviera en la generación anterior. Otro avance durante la segunda generación fue el trabajo de tiempo compartido (time sharing) Con ello se aprovechaban tiempos muertos, en que el procesador estaba esperando que los periféricos (mucho más lentos) le transmitieran datos, para ejecutar otros programas; de modo que, en un momento dado, se podían procesar distintos programas simultáneamente. Tercera generación Aparecida a principios de los 70 s vino marcada por una disminución de del tamaño medio de las computadoras. El empleo generalizado de circuitos integrados permitió una nueva disminución del volumen y del costo y también aumentó de rapidez y de funcionamiento de las grandes computadoras. Pero sobre todo hizo rentable un nuevo tipo de computadora de dimensiones más reducidas, la microcomputadora, accesible para las medianas empresas. Otra característica importante de esta generación fue la utilización de redes terminales periféricos conectados a la unidad central, lo que permitía utilizar la computadora desde lugares alejados. 9
La miniaturización de los circuitos continuaba de modo acelerado, hasta que, a mediados de los años 70 s, la empresa Intel logró integrar un procesador completo en un solo chip, llamado microprocesador. Las características de esta generación fueron las siguientes: Su fabricación electrónica esta basada en circuitos integrados. Su manejo es por medio de los lenguajes de control de los sistemas operativos. Cuarta generación Se inicia de 1977, año en que Steve Jobs y A. Wozniak, con gran visión comercial, creaban la marca Apple y lanzaban al mercado la primera microcomputadora. En principio fue pensada como un juguete caro para los aficionados a la computación. Pero pronto surgieron programas y dispositivos periféricos que la hicieron capaz de realizar las mismas tareas de cálculo y gestión de datos. El éxito de esta máquina impulsó la creación de microprocesadores más potentes, entrando estas computadoras por un lado en las pequeñas empresas y por otro lado, después de un progresivo abaratamiento de los costos, en miles de hogares. Una técnica desarrollada para compensar la menor potencia de estas máquinas es la de red local, que permite unir varias computadoras con el fin de intercambiar información. Ya se está hablando de una nueva generación de computadoras que no se distinguirá de las anteriores por el hardware, sino que vendrá caracterizada por el empleo de programas inteligentes a los que no será necesario decir como realizar una tarea, pues bastará darles la orden para que ellos mismos encuentren el modo de cómo ejecutarla. La historia reciente de la computación viene a marcada por espectaculares avances en cuanto a la disminución de costos. Es conocida la analogía establecida con el mundo del automóvil según la cual, si su evolución hubiera sido paralela a la de las computadoras, un automóvil costaría hoy 1 o 2 dólares, recorrería 1200kms. y su peso sería, aproximadamente, poco más de cien gramos. Quinta generación Japón lanzó en 1983 el llamado programa de la quinta generación de computadoras, con los objetivos explícitos de producir máquinas con innovaciones reales en los criterios mencionados. Y en los Estados Unidos ya está en actividad un programa en desarrollo que persigue objetivos semejantes, que pueden resumirse de la siguiente manera: Procesamiento en paralelo mediante arquitecturas y diseños especiales y circuitos de gran velocidad. Manejo de lenguaje natural y sistemas de inteligencia artificial. Las computadoras de esta generación contienen una gran cantidad de microprocesadores trabajando en paralelo y pueden reconocer voz e imágenes. También tienen la capacidad de comunicarse con un lenguaje natural e irán adquiriendo la habilidad para tomar decisiones con base en procesos de aprendizaje fundamentados en sistemas expertos e inteligencia artificial. 10
A partir de los años 90 se habla de una sexta generación de computadoras, aunque hay que decir que los objetivos de la quinta generación no se lograron del todo, particularmente la inteligencia artificial no se ha realizado completamente. Esta sexta generación comenzaría a principios de los años noventa del siglo XX y alcanzaría hasta nuestros días. Las computadoras de esta sexta generación cuentan con arquitecturas combinadas paralelo/vectorial, con cientos de microprocesadores vectoriales trabajando al mismo tiempo; se han creado computadoras capaces de realizar más de un millón de millones de operaciones aritméticas de punto flotante por segundo (teraflops); las redes de área mundial (Wide Area Network, WAN) seguirán creciendo desorbitadamente utilizando medios de comunicación a través de fibras ópticas y satélites, con anchos de banda impresionantes. Las tecnologías de esta generación ya han sido desarrolladas o están en ese proceso. Algunas de ellas son: inteligencia artificial distribuida; teoría del caos, sistemas difusos, holografía, transistores ópticos, 11