Evolución histórica de la informática

Evolución Histórica
da Informática.
A computadora é o resultado de centos de ideas e inventos de moitas persoas relacionadas coa electrónica, a
mecánica, os materiais semiconductores, a lóxica, a álxebra e a programación. Podemos definir a Informática
coma o conxunto de coñecementos técnicos que se ocupan do tratamento automático da información. Dende
tempos remotos a Humanidade realizou un esforzo por desenvolver e controlar o cálculo numérico. Os
comezos do cálculo localizámolos na antiga Mesopotamia uns 3000 anos antes de Xesucristo. Os babilónicos
empregaban sementes ou pequenas pedras a modo de contas que ian engarzados en carrís de cana. A palabra
cálculo que significa pedriña e é empregada hoxe en día nas Matemáticas ou na Medicina ten o seu orixe en
que nun principio usáronse pedras coma elemento natural para contar. O primeiro instrumento que usou o ser
humano para realizar cálculos, a parte dos dedos, foi o ábaco. Consistía nun conxunto de contas colocadas
nunha variña. O seu nome ven do grego ábakos (abax o abakon) que significa superficie plana. Sábese que os
gregos empregaban táboas para contar no século quinto antes de Cristo, ou tal vez antes.
Ábaco
Dende as mans e o ábaco ata o momento actual, centos de inventos amosan un proceso de creación colectiva
con aportacións anónimas ou persoalizadas, no que os novos inventos non sempre conseguiron desprazar ós
anteriores.
Esta versión do ábaco utilizouse en Oriente Medio, Asia e tamén en Polonia e Rusia ata fai relativamente moi
pouco. A finais de 1946 tivo lugar en Tokio una competición de cálculo entre un mecanógrafo do
departamento financeiro do exército norteamericano e un oficial contable xaponés. O primeiro empregaba
1
unha calculadora eléctrica de 700 dólares o segundo un ábaco de 25 centavos. A competición consistía en
realizar operacións matemáticas de suma resta multiplicación e división con números de entre 3 e 12 cifras.
Salvo na multiplicación o ábaco triunfou en tódalas probas incluindo unha final de procesos compostos.
Ó redor do ano 1800 a.d.C. un matemático babilónico, Abu Abdalá Mohamed Ben Musa Al Juarismí (Abu
Yafar), (aprox.: 780 a 850 a.d.C.), inventou os algoritmos que permitiron resolver problemas de cálculo
numérico. Un algoritmo é un conxunto finito de instruccións ou pasos que serven para executar unha tarefa ou
resolver un problema.
Xa no século XVI topámonos con John Napier (ou Neper) (1550−1617) que foi un matemático escocés
famoso tamén pola invención de logaritmos (funcións matemáticas capaces de convertir as multiplicacións en
sumas e as divisións en restas). Inventou un dispositivo de palillos con números impresos que, gracias a un
inxenioso e complicado mecanismo, permitíalle realizar operacións de multiplicación e división. Dedicou 20
anos da súa vida á elaboración das táboas de logaritmos. Nesas táboas aparecen os resultados de centos de
logaritmos e foron un instrumento importantísimo no desenvolvemento do cálculo. Esas táboas serviron de
base para as regras de cálculo que gozaron de moita popularidade ata hai ben pouco.
A primeira calculadora mecánica apareceu en 1642, tan so 25 anos despois de que Napier publicase unha
memoria describindo a súa máquina. O artífice de esta máquina foi o filósofo francés Blaise Pascal (1623 −
1662).
Ós 18 anos preocupado por reducir o traballo de cálculo do seu pai, funcionario de impostos, fabricou un
dispositivo de 8 rodas dentadas (a Pascalina) no que cada unha facía avanzar un paso á seguinte cando
completaba una volta. Estaban marcadas con números do 0 o 9 e había dous para os decimais, co que podería
manexar números entre 000000,01 y 999999,99. Xiraban mediante unha manivela, co que para sumar ou
2
restar había que darlle o número de voltas correspondente nun sentido ou noutro. Tiña o tamaño dun cartón de
tabaco e o seu principio de funcionamento era o mesmo que rixe os contakilómetros dos coches actuais.
A Pascalina foi un invento co que Pascal deu un gran paso na historia das máquinas de cálculo. A Pascalina,
que hoxe se atopa no Museo Nacional de Artes e Oficios de París, é unha caixa de madeira con seis rodas
provistas cada unha delas de dez radios dourados que representan as dez cifras. Cando nunha das rodas se
completan todos os radios, engádese un radio á seguinte roda. O mecanismo de Pascal era moi sinxelo, pero
daba con algo no que ninguén pensara antes, un mecanismo de acarreo que sumaba automaticamente a
cantidade retida á columna seguinte.
Coincidindo co nacemento de Pascal, un profesor de lingua da Universidade de Tübingen e astrónomo, o
alemán Schickard deseñou a primeira calculadora que se encargaba de sumar e restar. O modelo foi destruído
nun incendio, pero así e todo foi considerada como a primeira calculadora mecánica.
Hoxe en día, na honra de Pascal, coñecemos co seu nome a unha das linguaxes de programación que máis
impacto causou nos últimos anos.
En 1672 aparece unha máquina de calcular que podía multiplicar, dividir e facer raíces cadradas en sistema
binario. Esta nova calculadora foi desenrrolada por Gottfried Wilhelm von Leibniz. Leibniz (1646 − 1716)
naceu en Leipzig (Alemaña) e seu aprendizaxe foi prácticamente autodidacta.
Considéraselle, xunto con Isaac Newton, o pai do cálculo infinitesimal.
Tanto a máquina de Pascal como a de Leibnitz atoparonse cun grave freo para a sua difusión: a revolución
industrial ainda non tivera lugar e as suas máquinas eran demasiado complexas para ser realizadas a man. A
civilización que podria producilas en serie estaba todavía a más de 200 anos de distancia.
Entre 1673 y 1801 realizaronse alguns avances significativos o máis importante dos cales probablemente foi o
de Joseph Jacquard (1752 − 1834) quen utilizou un mecanismo de tarxetas perforadas para controla−lo
debuxo formado polos filos das telas confeccionadas por una máquina de tecer. Estas plantillas ou moldes
metálicos perforados permitían programar as puntadas do tecido logrando obter unha diversidade de tramas e
figuras. A máquina de tecer de Jaquard presentada en 1801 supuxo un grande éxito comercial e un gran
avance na industria textil, a antesala da informática.
Ainda que houbo moitos precursores dos actuais sistemas informáticos para moitos especialistas a historia
comeza con Charles Babbage, matemático e inventor inglés que a principios do século XIX predixo moitas
das teorías nas que se basean os actuais ordenadores. Desgraciadamente ó igual que os seus predecesores
viviu nunha época na que nin a tecnoloxía nin as necesidades estaban ó nivel de permitir la materialización
das suas ideas.
Babbage, considerado o pai da informática, inventou a Máquina de Diferencias. Esta foi abandonada sen
rematar, a pesar de que o goberno británico cedese 20.000 libras para a súa creación. Descubriu principios que
foron levados á práctica por Von Neumann nos anos 1940.
En 1822 deseñou a sua máquina diferencial para o cálculo de polinomios. Esta máquina utilizouse con éxito
para o cálculo de taboas de navegación e artillería o que permitiu a Babbage conseguir unha subvención do
goberno para o desenrolo dunha segunda e mellor versión da máquina. Durante 10 anos Babbage traballou
infructuosamente nunha segunda máquina sen chegar a conseguir completarla e en 1833 tivo unha idea
mellor.
Mentres que a máquina diferencial era un aparato de proceso único Babbage decidiu construir unha máquina
de propósito xeral que puidese resolver casi calquer problema matemático. Todas estas máquinas eran por
suposto mecánicas movidas por vapor. De todos xeitos a velocidade de cálculo das máquinas non era tal como
3
para cambiar a natureza do cálculo ademáis a enxenería enton non estaba o suficientemente desenrolada como
para permitir a fabricación dos delicados e complexos mecanismos requeridos polo enxeño de Babbage. A
sofisticada organización de esta segunda máquina, a máquina diferencial segundo se lle chamou, é o que fai
que moitos consideren a Babbage pai da informática actual.
Coma os modernos computadores, a máquina de Babbage tiña: un mecanismo de entrada e saida por tarxetas
perforadas, unha memoria, unha unidade de control e unha unidade aritmético−lóxica. Prevía tarxetas
separadas para programa e datos. Unha das suas características máis importantes era que a máquina podía
alterar a súa secuencia de operacions en base ó resultado de cálculos anteriores, algo fundamental nos
ordenadores modernos. A máquina sen embargo nunca chegou a construirse. Babbage no puido conseguir un
contrato de investigación e pasou o resto da sua vida inventando pezas e deseñando esquemas para
consegui−los fondos para construir a máquina. Morreu sen conseguilo. Ainda que outros poucos homes
trataron de construir autómatas ou calculadoras seguindo os esquemas de Babbage, o sue traballo quedou
esquecido hata que inventores modernos que desenrolaban os seus propios proxectos de computadores
atoparonse de súpeto con tan extraordinario precedente.
Outro inventor digno de mención é Herman Hollerith. É considerado coma o primeiro informático, é dicir, o
primeiro en lograr o tratamento automático da información (Informática = Información + automática). O seu
primeiro emprego foi na oficina nacional de empadroamento onde colaborou na elaboración do censo de 1880
e observou que todo o traballo realizabase de forma manual, o que levaba demasiado tempo (cando debía
comezar a elaboración do seguinte censo, dez anos despois, acabábase de elaborar o anterior). Hollerith foi
animado polos seus superiores a desenrolar un sistema de cómputo automático para futuras tarefas. O sistema
inventado por Hollerith utilizaba tarxetas perforadas nas que, mediante buratos, se representaba o sexo, a
idade, a raza etc. Na máquina, as tarxetas pasaban por un xogo de contactos que pechaban un circuito eléctrico
activándo un contador e un mecanismo de selección de tarxetas. Estas líanse a un ritmo de 50 a 80 por minuto.
Dende 1880 a 1890 a poboación subiu de 5O a 63 millons de habitantes. Ainda así o censo de 1890 realizouse
en dous años e medio coa máquina de Hollerith.
Ante as espectativas comerciais da sua máquina, Hollerith deixou as oficinas do censo en 1896 para fundar a
sua propia compañía, a Tabulating Machine Company. En 1900 desenrolara unha máquina que podía
clasificar 300 tarxetas por minuto, una perforadora de tarxetas e unha máquina de cómputo semiautomático.
En 1924 Hollerith fusionou a súa compañía con outras dúas para formar a Internacional Bussines Machines
coñecida hoxe en día coma IBM.
Chegamos a John Vincent Atanasoff; doutor en física teórica, mestre na universidade de Iowa, fillo dun
enxeñeiro eléctrico emigrado de Bulgaria e duna mestra de matemáticas.
Atanasoff tivo ó que por entón eran problemas normais para moitos físicos e técnicos; os problemas que
debían resolver precisaban duhna excesiva cantidade de cálculo e as máquinas da época eran lentas e
imprecisas. Ó ser aficionado á electrónica e coñecer a máquina de Pascal e as teorías de Babbage, Atanasoff
considerou a posibilidade de construir un calculador dixital. Curiosamente, o concepto dunha computadora
electrónica dixital naceu nunha taberna de Iowa, onde Atanassoff definiu os catro preceptos básicos para tal
aparato, o cal usaría: electricidade e compoñentes electrónicos, un sistema binario, condensadores para
almacenar datos (memoria) e un sistema lóxico para o cómputo e non a enumeración, coma ocurría coas
máquinas analóxicas. Coa axuda de Clifford E. Berry, estudiante de enxeñeria electrónica, e cuns primeiros
650 dólares doados polo Consello de Investigación do Estado e cos 6460 dólares posteriores doados por unha
fundación privada, contruino unha primeira maquina experimental denominada ABC ( Atanasoff − Berry −
Computer ).
Prácticamente ó tempo que Atanasoff, o enxeñeiro John Mauchly, director nese momento do Departamento
de física do Ursine College de Filadelfia, topárase cos mesmos problemas en canto a velocidade de cálculo, e
4
estaba convencido de que habería unha forma de acelerar o proceso por medios electrónicos. Ó carecer de
medios económicos, construiu un pequeno calculador dixital e presentouse ó congreso da AAAS (Asociación
Americana para o Avance da Ciencia) para presentar un informe sobre si mesmo. Alí, decembro de 1940,
prodúcese un encontro entre Mauchly e Atanasoff e o intercambio de ideas que tiveron foi a orixe da disputa
pola paternidade do computador dixital.
En 1941 Mauchly matriculouse nuns cursos na Escola Moore de Enxeñería Eléctrica da Universidade de
Pensilvania, onde coñeceu a J. Presper Eckert, un instructor de laboratorio. O entusiasmo que surxiu entre
ambos fixo a Maunchly escribir a Atanasoff solicitándolle a súa cooperación para construir un computador
coma o ABC na Escola Moore. Atanasoff prefiriu garda−la máquina en certo segredo hata podela patentar;
sen embargo nunca chegou a conseguilo. Maunchiy foi máis afortunado. A Escola Moore traballaba entón nun
proxecto conxunto có exército para realizar unhas táboas de tiro para armas balísticas. A cantidade de cálculos
necesarios era inmensa, tanto que tardaban uns trinta días en completar una táboa mediante o emprego dunha
máquina de cálculo analóxica. Ainda así, esto era unhas 50 veces máis rápido do que tardaba un home cunha
sumadora de sobremesa.
O 9 de abril de 1943 autorizouselles a iniciar o desenrolo do proxecto. Chamoúselle ENIAC (Electronic
Numerical Integrator & Computer). O presuposto inicial era de 150.000 dólares) cando a máquina estivo
rematada o gasto total fora de 486.804,22 dólar.
O ENIAC tiña condensadores, 70 000 resistencias, 7.500 interruptores e 17.000 tubos de valeiro de 16 clases
distintas funcionando todo a unha frecuencia de reloxo de 100.000 Hz. Pesaba unhas 30 toneladas e ocupaba
uns 160 metros cadrados. Seu consumo medio era duns 100.000 vatios (o que un bloque de 50 vivendas) e
necesitaba dun equipo de aire acondicionado co fin de disipar o grandísimo calor que producía.
Tiña 20 acumuladores de 10 díxitos, era capaz de sumar restar multiplicar e dividir; ademais tiñía tres táboas
de funcions. A entrada e a saida de datos realizabase mediante tarxetas perforadas.
Nun test de proba en febreiro de 1946, o Eniac resolveu en 2 horas un problema de física nuclear que
previamente requeriria 100 años de traballo dun home. O que caracterizaba ó ENIAC como os ordenadores
modernos non era simplemente a súa velocidade de cálculo senon o feito de que combinando operacions
permitía realizar tarefas que antes eran imposibles.
En 1946 o matemático húngaro John Von Neumann propuxo unha versión modificada do Eniac; o Edvac
(Electronic Discrete Variable Automatic Computer) que se construiu en 1952. Esta máquina presentaba duas
importantes diferencias respecto ó Eniac: En primeiro lugar empregaba aritmética binaria o que simplificaba
enormemente os circuitos electrónicos de cálculo.
En segundo lugar permitía traballar cun programa almacenado. O Eniac programabase enchufando centenares
de clavixas e activando un pequeno número de interruptores. Cando había que resolver un problema distinto
era preciso cambiar tódalas conexions, o cal levaba moitas 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. Deste xeito o EDVAC non precisaba dunha
modificación do cableado para cada novo programa, podendo procesar instruccións tan deprisa coma os datos.
Ademáis, o programa podía modificarse a sí mesmo, xa que as instruccións, almaceadas coma datos, podían
ser manipuladas aritméticamente.
Eckert e Mauchly, tras abandonaren a universidade, fundaron a sua propia empresa, a cal, tras diversos
problemas, foi absorbida por Remington Rand. O primeiro ordenador foi entregado en xuño de 1951 á Oficina
do Censo: o UNIVAC−I. Un Univac utilizouse para computar o resultado das eleccións presidenciais entre
Eisenhower e Adlai Stevenson. O resultado (victoria de Eisenhower) sóubose 45 minutos despois de que
cerraran os colexios electorais e a precisión da predicción fixo saltar á fama o UNIVAC; a predicción difería
5
do escrutinio en tan só catro votos.
Máis tarde aparecería o Univac−II con memoria de núcleos magnéticos o que o fixo claramente superior ó seu
antecesor. Diversos problemas fixeron que esta máquina non vise a luz ata 1957, data na que perdera o seu
liderazgo no mercado fronte ó 705 de IBM. En 1953 IBM fabricou o seu primeiro computador para
aplicacións científicas o 701. Anteriormente anunciara unha máquina para aplicacións comerciais: o 702 pero
esta máquina foi rápidamente considerada inferior ó Univac−I. Para compensalo, IBM lanzou ó mercado unha
máquina que resultou arroladora: el 705; primeiro ordenador que empregaba memorias de núcleos de ferrita.
En 1954 IBM instalaba para ASTANO un sistema de tarxetas perforadas para o proceso de nómina:
perforadoras, lectoras, clasificadoras e impresoras.
No 1958 comeza a segunda xeneración de computadores, a cal caracterizase por usar circuitos transistorizados
en lugar de válvulas de baleiro. Un transistor pode ter o tamaño dunha lentella mentres que un tubo de baleiro
ten un tamaño maior co dun cartucho de escopeta de caza. Mentres que as tensións de alimentación dos tubos
estaban o redor dos 300 voltios, as dos transistores veñen a ser de 10 voltios, có que os demáis elementos do
circuito tamén poden ser de menor tamaño, o ter que disipar e soportar tensiones moito menores. O transistor
é un elemento constituido fundamentalmente por silicio ou xermanio. A súa vida media é prácticamente
ilimitada e en cualquera caso moi superior á do tubo de baleiro. Como podemos ver o simple feito de pasar do
tubo de baleiro ó transistor supon un gran paso en canto á reducción do tamaño e do consumo e o aumento da
fiabilidade. Comezan entón a aparecer técnicas avanzadas no uso das computadoras como son as linguaxes de
alto nivel.
En 1959, Jack Kilby (1923− ) presenta o primeiro circuito integrado, un conxunto de transistores
interconectados con resistencias, nunha pequena pastilla de silicio e metal, chamada chip, e na súa superficie
depositanse por medios especiais unhas impurezas que fan as funcións de diversos compoñentes electrónicos.
Esto significou a entrada na terceira xeracón, caracterizada pola aparición dos circuitos integrados, e
simbolizado na aparición do IBM 360. Foi a partires deste feito que as computadoras comezaron a fabricarse
máis reducidas, máis rápidas e a menor custo, debido a que a cantidade de transistores colocados nun so chip
foi aumentando de xeito exponencial.
IBM instalou o sistema 360 na Caixa de Aforros de A Coruña e Lugo.
En 1964, Douglas Engelbart deseñou o primeiro rato, patentado en 1967 e presentado en 1968 nunha
demostración á que asistieron máis de 1000 informáticos. Comézase a traballar na estandarización da
informática, ata este momento moi dependente dos diferentes fabricantes.
En 1971, Intel presenta o primero microprocesador, que non é outra cousa que a microminiaturización de
circuitos electrónicos en pastillas de silicio. O potentísimo 4004 procesaba 4 bits de datos á vez, tiña a sua
propia unidade aritmético−lóxica, a sua propia unidade de control e 2 chips de memoria. Este conxunto de
2.300 transistores que executaba 60.000 operacions por segundo puxose á venda por 200 dólares. Moi pronto
Intel comercializou o 8008, capaz de procesar o dobre de datos que o seu predecesor.
Chegamos entón á cuarta xeración; non recoñecida coma tal por moitos profesionais, para os cales non é máis
que unha variación da terceira.
Caracterizaríase pola utilización de memorias electrónicas en vez das de núcleos de ferrita; o que supuso un
gran avence en canto a velocidade e sobre todo en tamaño; e pola xeneralización do ordenador persoal gracias
o abaratamento progresivos dos equipos.
A popularización dos ordenadores persoais provoca o despegue definitivo de moitas técnicas incipientes:
programación, bases de datos, edición gráfica, etc...
6
En 1975, William H. Gates III (Bill Gates) e Paul Allen fundan Microsoft logo de adaptaren a linguaxe
BASIC para o Altair 8800.
En 1981 IBM presenta o primeiro PC, o IBM Personal Computer. Tiña sistema operativo DOS e un
procesador Intel 8088. IBM e Microsoft foron coautores do sistema operativo PC−DOS/MS−DOS, xa que
IBM axudou a Microsoft a correxir os moitos erros que MS DOS tiña orixinariamente.
Poderiamos falar tamén dunha quinta xeración na cal fai aparición a supercomputación por medio dos
primeiros equipos con varios procesadores, exténdese o uso das redes e sobre todo de Internet.
Mohamed Ben Musa Al Juarismí
John Napier
Blaise Pascal
A Pascalina
Leibniz
Charles Babbage
Máquina diferencial
Máquina analítica
Herman Hollerith
John Vincent Atanasoff
John Mauchly
J. Prespert Eckert
ENIAC
John Von Neumann
UNIVAC
IBM 360
Primeiro rato
7