CAPITULO II “No se puede comprender el Universo si no se comprende el lenguaje con el que nos habla: Las Matemáticas” Galileo Galilei Generaciones de las Computadoras 2.1 Objetivos de Aprendizaje • Conocer el impacto de las matemáticas en el inicio de las ciencias y las computadoras. • Identificar los hechos y personajes más importantes en la historia de las computadoras. • Conocer los progresos alcanzados durante cada Generación de las computadoras. 2.2 Antecedentes de las Computadoras La Historia de las Computadoras se refiere a la cronología en la que se desarrollaron máquinas y artefactos que permitieron al hombre realizar cálculos de manera rápida y exacta. Sin embargo, la Historia de las Computadoras, está estrechamente ligada a la Historia de las Matemáticas; la cual se remonta a los orígenes de la Humanidad y el surgimiento de la necesidad de contar. La necesidad de contar del hombre ha estado presente en la humanidad desde sus inicios. Desde tiempos antiguos la realización de cálculos y cómputos contribuyó a la resolución de problemas desde un nivel de complejidad mínima, como contar con los dedos o con piedras1, hasta la necesidad de resolver 1 Para realizar estas operaciones, fundamentalmente sumas y restas, los hombres usaron durante muchos siglos, aparte de sus dedos, un instrumento llamado ábaco. Se cree que el ábaco fue inventado en Babilonia hace unos 5 000 años. problemas más avanzados utilizando un sistema de numeración2 y diversos métodos que permitieran ampliar el objeto de medición y cálculo de las personas3. Por ejemplo, se pasó de resolver sencillos problemas aritméticos de sumas y restas; el uso de logaritmos para simplificar el cálculo de multiplicaciones y divisiones a un cálculo con sumas y restas 4; potencias, extracción de raíces, resolución de polinomios, hasta la creación del cálculo diferencial e integral en los trabajos de Isaac Newton y Leibnitz5. Es así, como los dos grandes matemáticos Pascal y Leibnitz construyen las primeras máquinas de calcular mecánicas. La primera, realizaba sumas y restas mediante una serie de ruedas que representaban las unidades, las decenas, las centenas, etc. La rotación completa de una rueda hacía avanzar una unidad a la rueda que estaba a su izquierda. La máquina de Leibnitz fue una versión perfeccionada de la Pascalina, la cual realizaba sumas, restas, multiplicaciones y divisiones. Está máquina constaba de un cilindro con 9 dientes escalonados (es decir, cada diente tenía una determinada longitud). Esto permitió que la multiplicación no se realizara por sumas sucesivas, sino en un solo movimiento de manivela (la rueda de Leibnitz), en lugar de la serie de engranaje de la Máquina de Pascal. 2 Un sistema de numeración es una forma unánimemente aceptada por la humanidad de contar las cosas. Por ejemplo, el sistema de numeración que utilizamos habitualmente es el decimal, que se compone de diez símbolos o dígitos (0-9). 3 La Pascalina, creada por el matemático francés Blaise Pascal, fue considerada la primera sumadora mecánica . Aquel dispositivo utilizaba una serie de ruedas de diez dientes en las que cada uno de los dientes representaba un dígito del 0 al 9. 4 Proyecto Británico de una máquina de diferencias para efectuar sumas repetidas. 5 Maquina de Leibniz. En 1671, el filósofo y matemático alemán Gottfried Wilhelm Leibniz inventó una máquina capaz de multiplicar y dividir. Para ello utilizó la famosa “rueda de Leibniz”, un mecanismo concebido para efectuar las multiplicaciones en forma de adiciones repetidas, principio que fue continuado más tarde por los sistemas modernos. Máquina de Pascal Rueda de Leibnitz Máquina de Leibnitz Aunque estas máquinas no pueden ser consideradas computadoras, si se les atribuye ser sus antecesoras. Luego de la creación de máquinas que permitieran realizar operaciones aritméticas básicas tales como sumar, restar, multiplicar y dividir, mediante el concurso de un operador humano que pusiera en marcha el mecanismo de cálculo; Charles Babbage, notable matemático e ingeniero británico, ideó los diseños de la máquina diferencial y la máquina analítica; las cuales son el inicio de las máquinas de propósito general. La máquina diferencial, construida en 1822 fue un nuevo modelo de sumadora que permitía, utilizando el método de las diferencias, resolver polinomios de segundo grado. Era la primera máquina proyectada para hacer algo más que sumar y restar. Pero, es realmente la máquina analítica diseñada por Babbage, la que resolvería problemas de todo tipo, pues contemplaba la posibilidad de introducir un programa (y el problema a tratar con él) al mismo tiempo que los datos, realizándose las operaciones en el centro de proceso (llamado molino)6. Pero las deficiencias técnicas de la época impidieron hacer realizable la máquina analítica, es hasta 1989 que un equipo de ingenieros construye la máquina analítica, cien años después de la muerte de Babbage en 1871. Su diseño influyó en toda computadora moderna digital conocida actualmente. Babbage nunca construyó su máquina analítica, pero por sus diseños, hoy se conoce como el "Padre de las Computadoras Modernas". 6 Lo que hoy se conoce como la Unidad de Procesamiento Central. Máquina Diferencial de Babbage Ada Augusta Byron (1815-1852) condesa de Lovelace, e hija del destacado poeta Lord Byron, fue discípula y colaboradora de Babbage. Gracias a ella fueron conocidas muchas de las ideas de Babbage, ya que las comprendió a tal grado, que las explicó con más claridad que él mismo. Las notas de Lady Lovelace se refieren principalmente a lo que hoy día llamaríamos programación para la máquina analítica. La autora entra en materia con gran precisión y expone sus puntos de vista desarrollando varios programas para resolver intrincados problemas matemáticos. La extraordinaria condesa, a quién se considera merecidamente la primera programadora de computadoras, y en cuyo reconocimiento se dio su nombre a un lenguaje de programación a finales de los sesentas. 2.3 Generaciones de las Computadoras El desarrollo de grandes descubrimientos matemáticos marcó el inicio del desarrollo de las Computadoras, y por consiguiente también sería el origen de la Informática. Y es precisamente al avance tecnológico lo que se le denomina las Generaciones de las Computadoras. Están caracterizadas por hechos importantes que impulsaron su progreso, y tuvieron efectos trascendentales que dieron origen a las siguientes generaciones. Se dividen en periodos de tiempo, que no son exactos en cuanto a las fechas de inicio y fin de cada una de las generaciones, ya que no hay acuerdo entre los historiadores entre éstas fechas; no obstante, lo importante es tener presente los hechos significativos que marcaron cada generación. 2.3.1 Primera Generación (1946-1957): La válvula de vacío o diodo, inventada en 1904 por J. A. Fleming, es en esencia un interruptor que permite el paso de la corriente eléctrica en una única dirección Válvula al vacío o Diodo La primera generación se dio durante la década de los cincuentas, las computadoras de esta época tenían las siguientes características: • Estaban construidas con válvulas de vacío • Eran maquinas muy costosas • Su tamaño era demasiado grande • Se programaban en lenguaje de máquina • Tenían poca potencia de cálculo El primer ordenador a base de válvulas de vacío fue el ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Calculator), construido entre 1936 y 1946 en la Universidad de Pensylvania, por John W. Mauchly y John P. Eckert; tenía 18.000 tubos de vacío, pesaba tres toneladas, consumía 150 Kw (que producían un calor insoportable) y ocupaba una planta entera de la Escuela Moore de Electrónica (180 m2). 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. En 1945 Von Neuman diseñó el computador denominado Electronic Discrete Variable Automatic Computer (EDVAC) con una memoria para almacenar programas y datos. Esta técnica de «programa almacenado» conjuntamente con la «transferencia condicional del control», que permitía detener y reanudar los cálculos, dió gran versatilidad a la programación de computadores. El elemento clave de la llamada «arquitectura von Neumann» era la Unidad Central de Proceso (o CPU por sus sigla en inglés = Central Processing Unit), que facilitaba la coordinación de todas las funciones de la máquina desde un sólo sitio interno de la misma. 2.3.2 Segunda Generación (1958-1963): El elemento más importante en esta generación es el invento desarrollado por Shocley, Bardeen y Brattain de Laboratorios Bell en 1948; el transistor. Funciona de forma parecida a la válvula de vacío, solo que no se recalienta, tiene un tiempo de reacción mucho menor (del orden de décimas de millonésima de segundo) y es mucho más pequeño (entre diez y veinte veces menor que la válvula). Se desarrollan ordenadores transistorizados y se introducen memorias externas de núcleos de ferrita y banda magnética. Aparecen los primeros lenguajes de programación y la competencia en el mercado comienza a ser considerable. El transistor Entre las características de las computadoras de esta generación encontramos: • Se construían con circuitos de transistores. • Eran programadas en lenguajes de alto nivel. • Redujeron de precio y de tamaño. • Aparecen muchas compañías fabricantes. • Menor disipación de calor. 2.3.3 Tercera Generación (1964-1971): El circuito integrado no es más que la mínima expresión del transistor. Se basa en las propiedades de los semiconductores, que funcionan como transistores, pero que tienen un tamaño pequeñísimo (15 ó 20 transistores en unos pocos milímetros cuadrados). El modelo 360 de I.B.M. ejemplifica el nacimiento de esta generación. Las velocidades de cálculo se disparan al nanosegundo (10 - 9 segundos), las memorias externas al megabyte (2 13 posiciones de memoria) y se generalizan los periféricos variados: impresores, lectores de tarjetas, lectores ópticos, discos flexibles de almacenamiento. Nacen los lenguajes de alto nivel, de sintaxis fácilmente comprensible por el programador. 2.2.4 Cuarta Generación (1971-1980): Dos mejoras en la tecnología de las computadoras marcan el inicio de la cuarta generación: el reemplazo de las memorias con núcleos magnéticos, por los de Chips de silicio y la colocación de muchos más componentes en un Chip: producto de la microminiaturización de los circuitos electrónicos. El tamaño reducido del microprocesador de Chips hizo posible la creación de las computadoras personales. (PC) Hoy en día las tecnologías LSI (Integración a gran escala) y VLSI (integración a muy gran escala) permiten que cientos de miles de componentes electrónicos se almacenen en un chip. 2.2.5 Quinta Generación: (Actualidad) En vista de la acelerada marcha de la innovación tecnológica ha surgido un interesante fenómeno de competencia internacional por el dominio del mercado de la computación, en la que se perfilan dos líderes. El reto consiste en la comunicación con la computadora en lenguaje natural, y el manejo de inteligencia artificial, así como el procesamiento en paralelo, el cual es un derivado de esta. Enlaces de Interés http://nonio.mat.uc.pt/PENSAS_EN02/panoramalabor/panor3.htm http://www.cpm.ll.ehime-u.ac.jp/AkamacHomePage/Akamac_Etext_Links/Babbage.htmls http://www.monografias.com/trabajos/histocomp/histocomp.shtml http://www.maestrosdelweb.com/editorial/compuhis/ http://es.wikipedia.org/wiki/Historia_de_la_inform%C3%A1tica Actividades de Afianzamiento y Evaluación • Elaborar un cuadro con la evolución de las computadoras, que presente los siguientes campos: Fecha de creación, invento, descripción y desarrolladores. • Elaborar un computadoras. • cuadro comparativo con las generaciones de