Diego Garverbetsky 1, Marcelo Risk 1, Alejandro Furfaro 1, Diego Fernández Slezak 1, Juan Pablo Galeotti 1, Fernando Schapachnik 1 1 Departamento de Computación, FCEyN, Universidad de Buenos Aires, Buenos Aires, Argentina Organización del Computador I, verano de 2013
(2) Historia Generación Años Características 0 hasta 1945 Sistemas mecánicos y electro-mecánicos 1 1945-1954 Tubos de vacío (válvulas), tableros 2 1955-1965 Transistores y sistemas batch (por lotes) 3 1965-1980 Circuitos integrados 4 desde 1980 VLSI - Computadores personales y super computadoras
(3) Generación 0 Primeras computadoras. Es una especie de prehistoria de la computación. Incluiría: Ábacos. Calculadoras mecánicas. Sistemas basados en relés.
(4) Máquinas diferenciales de Babbage (1791-1871) 1822: Primera computadora (mecánica). Usaba el método de las diferencias finitas para el cálculo de polinomios de segundo grado. Requería aprox. 25 mil partes. Fracaso en el intento. 1847: Otra versión más pequeña. Sólo 8000 partes, 5 toneladas. No llegó a construirse. Fue reproducida por el Museo de Ciencia de Londres en 1985-2002.
(5) Babbage v2
(6) Babbage v2 StrobeMediaPlayback.swf Disponible en http://www.youtube.com/watch?v=nutbz1uu5he
(7) Máquina anaĺıtica (1834) Primera computadora digital (mecánica) Calculaba cualquier función algebraica y almacenaba números. Se programaba con tarjetas. Charles Babbage y Ada Lovelace (primera programadora), una historia de amor. Fracaso en el intento...
(8) Harvard Mark I (1939-1944) Creada por IBM y la universidad de Harvard. Responsable: Howard Aiken. Electromecánica, 760 mil ruedas! 800 km de cables! Basado en la máquina anaĺıtica de Babagge. Decimal. 0,3 a 10 segundos por cálculo. Programable mediante una cinta de papel. Se usó hasta 1959. Era usada por la Armada de EEUU. Manual: http://bitsavers. informatik.uni-stuttgart.de/ pdf/harvard/marki_operman_
(9) El Bug Grace Hooper: popularizó el nombre Bug. Escribió en su cuaderno de trabajo Relé #70 Panel F polilla en Relé. Primer caso real de bug encontrado.
(10) Primera generación (1940-1955) Utilizan tubos de vacío. De alguna manera es como un relé, pero sin piezas mecánicas. Enormes (20 mil tubos) y lentas (un ciclo aprox. 1 seg.) Un solo grupo diseñaba, construía, programaba, operaba y mantenía cada máquina. Toda la programación se hacía en lenguaje máquina (conectando cables en un tablero por ejemplo). No existían los sistemas operativos. En 1950 se introducen las tarjetas perforadas.
(11) Tarjetas perforadas StrobeMediaPlayback.swf Disponible en http://www.youtube.com/watch?v=oavwzyn6bp4
(12) Precursores ABC: Atanasoff Berry Computer (1939-1942). John Atanasoff y Clifford Berry de la Iowa State University. Primera computadora digital (binaria). No era de propósito general Resolvía sistemas de ecuaciones lineales. Z1: Konrad Zuse (1935-1938). No sobrevivió la Segunda Guerra, reconstruida después. Programable. De propósito general. Luego construyó otros modelos (Z2, Z3, Z4) de los que comercializó unas pocas unidades.
(13) Colossus (1943) Desarrollo británico durante la Segunda Guerra. Diseñada para descifrar los mensajes encriptados por los alemanes con la máquina Enigma (50 10 18 combinaciones). Participó Alan Turing. No se conoció hasta los 80.
(14) ENIAC (1946) ENIAC: Electronic Numerical Integrator and Computer. John Mauchly y J. Presper Eckert (Pennsylvania). Primera computadora exitosa de propósito general. Se programaba cableando : manualmente mediante switches. Construida entre 1943-1946 para calcular trayectoria de misiles......pero se terminó tarde... Von Neumann participó de las últimas etapas del proyecto. Se usó hasta 1955.
(15) Algunos detalles de la ENIAC Decimal (no binaria). 20 acumuladores de 10 dígitos. 18000 válvulas, 30 toneladas, 2,4 x 30 metros 140 kw de consumo (computadora actual: entre 100 y 200 W). 5000 adiciones por segundo, 500 Flops.
(16) ENIAC
(17) El modelo von Neumann Antes: programar era conectar cables... Cada vez que había que calcular algo distinto había que reconectar todo. Hasta John Von Neumann. 1903 (Imperio Austrohúngaro) - 1957 (EEUU). Dr. en Matemática y Química. A fines de la década de 1920 se suma a la Universidad de Princeton. Hizo aportes en Física, Matemática, Computación, Economía, Estadística... Y participó del Proyecto Manhattan.
(18) Modelo von Neumann/Turing Los datos y programas se almacenan en una misma memoria de lectura-escritura. Los contenidos de esta memoria se direccionan indicando su posición sin importar su tipo. Ejecución en secuencia (salvo que se indique lo contrario). Aparentemente Mauchly y Eckert (ENIAC) documentaron la idea de almacenar programas como base de la EDVAC pero no lo publicaron...
(19) Manchester Mark I (1948) También llamada Baby. Usada para demostrar el concepto de programa almacenado. En 1948 se contrató a Turing para el desarrollo de un lenguaje de programación para la máquina.
(20) UNIVAC (1949) UNIVAC: Universal Automatic Computer. Primera computadora comercial. Construida por la Eckert-Mauchly Computer Corporation. Incorpora el uso de cintas magnéticas. Participa de los cálculos para el censo de USA. Fin de los 1950:UNIVAC II (más rápida y con más memoria).
(21) Memoria de la UNIVAC StrobeMediaPlayback.swf Disponible en http://www.youtube.com/watch?v=kignge77l_i
(22) Cómprese una UNIVAC
(23) Elemento revolucionario Transistor (1947)
(24) Segunda generación (1955-1966) Se introducen los transistores. Más baratos. Más chicos. Menos disipación de calor. Silicio (arena). Distinción entre diseñadores, constructores, programadores, operadores y personal de mantenimiento. Mainframes en salas acondicionadas. Se escribían los programas en papel, luego se perforaban las tarjetas. Los operadores toman las tarjetas del programa y colocan también los del compilador. Se crea el procesamiento por lotes para agrupar trabajos. Nace la microprogramación.
(25) FORTRAN (1957) FORTRAN: FORmula TRANslator. En 1957 el equipo de John Backus crea el FORTRAN para la IBM 704. Nace así el primer lenguaje de alto nivel. Especialmente diseñado para el cálculo científico.
(26) FORTRAN Junto con eso, las primeras aproximaciones a los sistemas operativos.
(27) IBM 7094 (1962) Buena para hacer cómputos. Se utilizaba con fines científicos. Muy cara, vida útil limitada. Precio del momento aprox. USD 2,5 M. A plata actual aprox. USD 18,1 M.
(28) IBM 7094 (1962) IBM 1401 - IBM 7094: los programadores llevan tarjetas. La 1401 lee un lote de tarjetas y los graba en la cinta. Un operador lleva la cinta a la 7094. La 7094 realiza los cómputos. Un operador lleva la cinta a una 1401. La 1401 imprime las salidas.
(29) IBM SAGE StrobeMediaPlayback.swf Disponible en http://www.youtube.com/watch?v=iccl4inqcfo
(30) DEC PDP-1 (1961) PDP-1: Programmed Data Processor-1 Comienza la competencia en el mercado... USD 120000 < 5 % del precio de la IBM 7094. 4K de palabras de 18 bits. Display monocromo de 1024x1024. Las PDP sirvieron para muchos primeros : Primer video juego (1962). Unix (PDP-7, 1970).
(31) Invención del Mouse (1964) Diseñado en Stanford y Xerox PARC.
(32) Clementina El CONICET se funda en 1951 y se refunda bajo su forma actual en 1958 bajo la dirección de Houssay. Manuel Sadosky hizo las gestiones para que se comprara una computadora en 1959. Braun Menéndez convece a Houssay, que no quería saber nada del tema. El CONICET pone plata y se compra la Mercury Ferrante por 160 mil libras esterlinas. Aprox. USD 4,5 M a plata actual. Clementina llega en 1961. A partir de ella se desarrolla el Instituto de Cálculo. En 1963 se crea la carrera de Computador Científico y en 1985 la Lic. en Cs. de la Computación (bajo la dirección de Hugo Scolnik). Clementina funcionó hasta 1970 y recién fue reemplazada por una Vax 11/750 en 1983.
(33) Clementina Memorias de núcleo magnético de 5 KB. Se programaba en Autocode. Luego Wilfredo Duran inventa el COMIC. El Ing. Jonás Paiuk hacía milagros para mantenerla funcionando.
(34) Cincuentenario Clementina
(35) Manuel Sadosky Matemático argentino, 1914-2005, Dr. en Cs. Físico-Matemáticas en 1940. Vicedecano de Rolando García en lo que se conoce como la época de oro de la FCEyN: 1957-1966. En 1960 funda el Instituto de Cálculo. Cuando la dictadura de Onganía lleva a cabo la represión de la noche de los bastones largos renuncia a la universidad y emigra al Uruguay. También fue padre de la Computación en Uruguay. Luego emigra a Venezuela y España.
(36) Manuel Sadosky (cont.) Vuelve en 1983 como Secretario de Ciencia y Técnica de Alfonsín. Se encarga de la democratización del CONICET. En 1986 funda la ESLAI (Escuela Superior Latinoamericana de Informática) bajo el modelo del Balseiro. La ESLAI termina por falta de financiamiento en septiembre de 1990, bajo el gobierno de Menem. Más sobre Sadosky: http://www.fundacionsadosky.org. ar/institucional/biografia-dr-sadosky
(37) Elemento revolucionario Primer circuito integrado Jack Kilby (1958). 1 transistor, un capacitor, y 3 resistencias. 10x15 mm. Comparemos con el Pentium 4. 55 millones de transistores Un pelo = 75 micrones Transistor Pentium 4 = 0.09 micrones! (90 nanometros)
(38) Tercera generación (1965-1980) Se introducen los circuitos integrados. Bajan los costos Sube el desempeño Se introduce la multiprogramación (tiempo compartido entre usuarios). Se introducen los discos duros.
(39) IBM 360 (1964) Multiprogramación. Terminales bobas. Software compatible con IBM 7094, 1401 entre otros. Aparece el byte = 8 bits. El equipo que escribe el SO, el OS/360 es liderado por Fred Brooks, que luego (1975) escribe The Mythical Man-Month.
(40) IBM 360 StrobeMediaPlayback.swf Disponible en http://www.youtube.com/watch?v=1odrhimbpug
(41) DEC PDP-8 (1964) Primer minicomputador. No necesita una habitación con aire acondicionado. Lo bastante pequeño para colocarlo en una mesa de laboratorio. Una ganga: USD 16000.
(42) PDP-11 StrobeMediaPlayback.swf Disponible en http://www.youtube.com/watch?v=xv-7j5y1tqc
(43) Algunos hitos En 1968 Andy Grove, Robert Noyce y Gordon Moore fundan Intel. En 1970, en Bell Labs desarrollan el sistema operativo Unix basándose en las ideas de otro sistema operativo pionero: Multics. Surge con ellos la idea de time sharing. En 1972, Dennis Ritchie y Brian Kernighan, también en Bell Labs, crean el lenguaje de programación C. En 1976 Steve Jobs y Steve Wosniak fundan Apple. En 1975 Bill Gates y Paul Allen fundan Microsoft.
(44) Unix StrobeMediaPlayback.swf Disponible en http://www.youtube.com/watch?v=jovqtpbd6uy
(45) Cray 1 (1976) Seymour Cray. Primera supercomputadora. Procesamiento vectorial, ie, 12 unidades procesando en paralelo. Aprox. 120 MFlops
(46) Primer microprocesador en un chip Intel 4004 (1971) CPU de 4 bits. 2300 transistores. Usado para calculadoras y dispositivos de control. Intel 8080 (1974) 8 bits datos. 16 bits direcciones.
(47) ALTAIR 8800 (1975) Primera computadora personal. Tenía un Intel 8080.
(48) Apple I (1976)
(49) Microsoft (1975) 1975, BASIC para la Altair. 1981, acuerdan con IBM el desarrollo de DOS.
(50) Cuarta generación (1980 en adelante) Usan VLSI (Very Large Scale Integration). > 100000 componentes por chip. Facilita la creación de microprocesadores. Intel 8080 (8 bits) (nace la familia x86). IBM PC (1981) con DOS. Intel 80286, 80386 y 80486. Aparecen las terminales gráficas (GUI). Y las ideas del mundo RISC.
(51) IBM PC (1981) Usa el Intel 8088 Sistema DOS (Microsoft) 1983: XT, con disco rígido
(52) DOS StrobeMediaPlayback.swf Disponible en http://www.youtube.com/watch?v=jovqtpbd6uy
(53) Commodore 64 (1982)
(54) Commodore 64 StrobeMediaPlayback.swf Disponible en http://www.youtube.com/watch?v=gyn8c2_lmhs
(55) Sony CD (1984)
(56) Macintosh (1984)
(57) Macintosh StrobeMediaPlayback.swf Disponible en http://www.youtube.com/watch?v=6fawfljujrg
(58) Linux (1991) Estoy construyendo un sistema operativo gratuito (no es más que un hobby, no será una cosa grande y profesional como GNU) para clones AT (con un 386 o 486). Linus Torvalds, Helsinki, Oct. 1991. Contexto: Unix en disputa legal.
(59) Familia x86 1978: 8086/8088, 16 bits, prefetching. 1982: 80286 (incorpora capacidades para multitarea). 1985: 80386 (primero de 32 bits). 1989: 80486 (como el 80386 pero incorpora coprocesador matemático). 1993: Pentium (incorpora ideas de RISC). 1994: Pentium Bug (Z = (X/Y)*Y - X debería dar 0). 1995: Pentium Pro (incorpora caché dentro del chip, ejecución fuera de orden, especulativa, etc)....
(60) Niveles de integración Tubos de vacío - 1946-1957 Transistores - 1958-1964 Small scale integration (SSI) - hasta 1965 Hasta 100 dispositivos en un chip. Medium scale integration (MSI) - hasta 1971 100-3K dispositivos en un chip. Large scale integration (LSI) - 1971-1977 3K - 100K dispositivos en un chip. Very large scale integration (VSLI) - 1978-1991 100K - 100M dispositivos en un chip. Ultra large scale integration (ULSI) - 1991 - Más de 100M dispositivos en un chip.
(61) Ley de Moore Gordon Moore, fundador de Intel, dijo en 1965: La densidad de transistores en un circuito integrado se duplicara cada año Versión contemporánea: La densidad de chips de silicio se duplica cada 18 meses. Pero esta ley no puede durar por siempre...
(62) Ley de Moore
(63) Ley de Rock Arthur Rock, ejecutivo de finanzas de Intel: El costo de equipamiento necesario para construir semiconductores se duplicará cada cuatro años En 1968, construir una planta para chips costaba alrededor de USD 12K. Más o menos lo que saĺıa una casa linda en los suburbios de EEUU. Un muy buen sueldo anual de un ejecutivo. En 2003, una fábrica de chips costaba aprox. USD 2500 M. Más que el PBI de algunos países pequeños de África.
(64) Una quinta generación? Computadoras en los bolsillos. Advenimiento de nuevas baterías y memorias de tipo flash de alta capacidad. El concepto de SO dominante en disputa.
(65) Algunos links y bibliografía http://www.computerhistory.org http://www.intel.com http://www.ibm.com/ibm/history http://www.dec.com Charles Babbage Institute: http://www.cbi.umn.edu/ Historia del DC: http://www.dc.uba.ar/inst/historia Historia de la Informática en América Latina y el Caribe: Investigaciones y testimonios, Raúl Carnota, Jorge Aguirre, http://dc.exa.unrc.edu.ar/historia/node/5 Sadosky por Sadosky: vida y pensamiento del pionero de la computación argentina, Raul Carnota y Carlos Borches, editado por Fundación Sadosky. Materia optativa de Pablo Jacovkis.