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TITONET Microprocesador Evolución del PC Ingº Luis Alvarado Cáceres 19/01/2010 Separata 1, génesis y evolución del computador Microcontroladores y Periféricos Cód. 250263 UNASAM/FC/Ingeniería de Sistemas e Informática/Sep1 __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Separata Nº 1 Microprocesador Evolución del PC El concepto de computador1 personal o PC como ahora lo conocemos tiene su origen a comienzos de los 70 bajo la idea de aplicar a los circuitos lógicos el proceso de fabricación en forma de circuitos integrados que por aquel entonces se utilizaba para los chips de memoria. La historia tiene cuatro nombres propios: Jack Kilby y Robert Noyce como co-inventores del circuito integrado en los años 50, Fairchild Semiconductor como generador de sinergias clave en las décadas de los 50 y los 60, e Intel como abanderado del PC en las tres décadas subsiguientes. El IBM PC El momento en el que IBM, aún por entonces el rey en la escala de supercomputadores, aprendió de la batalla perdida con Digital en los minicomputadores y no quiso que el fenómeno se repitiera en el mercado de los recién emergidos microcomputadores (aquellos con costo en torno a los 3.000 dólares). Para evitarlo, la división de IBM en Boca Ratón (Florida) lanzó el proyecto Chess en 1980 para desarrollar plataformas de este tipo, lo que desembocó en el anuncio del IBM-PC tan sólo trece meses más tarde, el 12 de Agosto de 1981 (ver foto). Por primera vez en su historia, y consciente de la premura del tiempo IBM lanzo un producto a base de ensamblar material procedente de otros fabricantes que pudieran suministrarles componentes en forma casi inmediata y con una contrastada solvencia: 1 Manuel Ujaldon. Arquitectura del PC, volumen 1 microprocesadores. Editorial Ciencia-3, S.L. 2003. Málaga España. Docente: Ingº Luis Alvarado Cáceres titolac@hotmail.com Página 2 de 8 Microcontroladores y Periféricos Cód. 250263 UNASAM/FC/Ingeniería de Sistemas e Informática/Sep1 __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 1) A pesar de ser IBM quien había inventado la disquetera o floppy, no fue él quien fabricó las del IBM-PC, si no Tandon, simplemente porque tenía la capacidad de fabricar rápidamente grandes remesas a un precio asequible. 2) IBM prescindió de la unidad de cinta magnética, entonces muy popular para el almacenamiento masivo, optando en su lugar por el disco duro, que él también había inventado. Pero una vez más, encargó su fabricación a otras marcas. 3) Como núcleo software del sistema operativo, IBM decidió utilizar el MS-DOS de Microsoft (ver foto) 4) Como microprocesador, se optó por el 8086 de Intel, capaz de direccionar hasta 1 Mbyte de memoria principal, 16 veces más que el Z80 de Zilog y otros competidores. Para entender por qué Microsoft e Intel han ido ganando popularidad en el contexto del PC desde aquella encrucijada y a IBM le ha ocurrido lo contrario, vamos a ampliar la historia de cada compañía por separado. Su enorme trascendencia futura así lo sugiere. La fábula de INTEL e IBM-PC Al contrario que con Busicom diez años atrás, Intel no era el único candidato para desarrollar el microprocesador del IBM-PC. Sobre la mesa, había otros dos pretendientes de peso: Motorola y Zilog. Si IBM hubiese tomado aquella decisión en 1976 o 1977, muy probablemente se hubiese decantado por el Z80 de Zilog, animado por la credibilidad que le reportaron sus ventas; de haberlo hecho en 1981, quizá hubiese seleccionado el 68000 de Motorola, cuyos registros internos eran ya de 32 bits y su espacio de direcciones de 16 Mbytes. En cualquiera de esos dos supuestos, podemos estar seguros de que el mundo de los microprocesadores sería hoy muy distinto del que conocemos. Pero a IBM le tocó elegir coincidiendo en el tiempo con la novedad del 8086 y el espaldarazo dado por el 8088. La excelente fiabilidad que ambos demostraron tener y la experiencia de Intel hicieron que la balanza terminara decantándose a su favor. La historia quiso que un diseño como el i432 en el que Intel trabajó durante seis años, se perdiera en el tiempo sin solución de continuidad, y otro como 8086, en el que trabajara un año escaso, se convirtiera en el referente más importante de la historia del microprocesador. Docente: Ingº Luis Alvarado Cáceres titolac@hotmail.com Página 3 de 8 Microcontroladores y Periféricos Cód. 250263 UNASAM/FC/Ingeniería de Sistemas e Informática/Sep1 __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Pero a Intel le va a sonreír la fortuna aún más: Por aquel entonces, IBM arrastraba diversas denuncias que le acusaban de haberse apropiado de algunos productos de otras pequeñas empresas, y fue ahí donde Intel se enrocó para negarse a firmar el protocolo de confidencialidad que IBM exigía. Probablemente ni la propia Intel sabía lo mucho que arriesgaba haciéndose de rogar, pero el caso es que IBM terminó cediendo a las pretensiones de Intel. La enorme popularidad que a renglón seguido adquirió el IBM PC provocó el nacimiento de toda una legión de empresas clónicas dedicadas a la fabricación de arquitecturas PC, aprovechando el hecho de que su principal pieza podía ser libremente adquirida a su creador. El gran beneficiado de todo esto fue por supuesto Intel, que rápidamente extendió su cuota de mercado a todas estas compañías. La estimación inicial de ventas que IBM había hecho para su PC era de 240.000 unidades en sus primeros 5 años de andadura, pero ese volumen de ventas ya fue sobrepasado durante su primer mes de existencia. Entre los analistas que creyeron en el producto, los más optimistas apuntaron entonces que el número de PC podría llegar a 80 millones a finales de siglo; y el siglo concluyó, con más de 500 millones de PC instalados en todo el planeta. Todos estos hechos sorprendieron a Intel en situación inmejorable, y así fue como se convirtió en una de las diez empresas más grandes del mundo en volumen de facturación, con un parque de microprocesadores que en 1997 sobrepasó los 300 millones de unidades, y que desde entonces sigue creciendo a un ritmo de ventas que supera los 100 millones anuales. La fábula de MICROSOFT y el IBM-PC Aunque estamos narrando la historia del hardware, haremos una sucinta incursión en el software. Bien merecido lo tiene Microsoft: Ninguna otra compañía ha defendido de forma tan aguerrida el modelo de computador personal y a su vez debe tanto a esta firme apuesta. El matrimonio ideal, que va camino de cumplir sus bodas de plata sin una mala bronca, algo verdaderamente insólito en un mundo tan dinámico y promiscuo como el de la informática. Pero el sistema operativo que la historia hubiera apadrinado encantada para el IBM-PC no era de Microsoft. Se trataba, por pura lógica y justicia, del CP/M de 16 bits: Si el CP/M se había convertido en el estándar del 8080, su nueva versión orientada al 8086 era la pieza que a IBM le faltaba para completar su puzzle una vez se había decidido por este microprocesador para su PC. El CP/M era una perita en dulce en manos de Digital, y Gary Kildall lo sabía. Así que, aún sin disponer del producto terminado, estaba pidiendo a IBM bastante más de lo que ésta estaba dispuesta a conceder. A IBM se le empezó a agotar la paciencia, y viniendo ya chamuscada de las conversaciones con Intel, decidió romper la baraja con Digital. Docente: Ingº Luis Alvarado Cáceres titolac@hotmail.com Página 4 de 8 Microcontroladores y Periféricos Cód. 250263 UNASAM/FC/Ingeniería de Sistemas e Informática/Sep1 __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Fue entonces cuando apareció Bill Gates, co-fundador de Microsoft junto a Paul Allen. A finales de los años 70, Microsoft no era más que una pequeña compañía cuyo único mérito consistía en haber desarrollado un excelente intérprete de BASIC, el lenguaje que se había consolidado para la programación del computador Altair. Gates ofreció a IBM un sistema operativo de 16 bits y enseguida las dos partes se entendieron. IBM lo comercializaría bajo el nombre de PC-DOS, mientras que Microsoft lo haría bajo MSDOS. Trato hecho. El único problema de ese sistema operativo es que no existía: Todo era un farol del señor Gates, quien únicamente conocía a alguien a quien comprárselo. En la empresa Seattle Computer Products trabajaba un tal Tim Paterson que había construido un precario sistema operativo de 16 bits para ser ejecutado en un 8086 de Intel por pura necesidad, en espera de la llegada del ansiado CP/M de 16 bits. Paterson denominó a su sistema 86-DOS, y usaba las mismas llamadas a funciones internas que el CP/M, al tiempo que seguía las convenciones y direcciones del 8086 hechas públicas por Intel y utilizaba la idea del Microsoft BASIC de mantener una tabla de asignación de ficheros (FAT - File Allocation Table) para gestionar el espacio de datos en disco, algo que siguió vigente durante muchos años en los contemporáneos Windows, hasta que fue abolido por fin en el nuevo Windows NT. Pero cómo sería de malo este 86-DOS que hasta los colegas de Tim en su empresa se mofaban del producto apodándolo QDOS (Quick and Dirty Operating System - Sistema Operativo Rápido y Sucio). Por eso, cuando Bill Gates llegó por allí y les ofreció 15.000 dólares (unos 12.000 euros de aquella época) para poder comercializar el producto, Paterson pensó que había hecho el negocio de su vida. Y más atónito se quedó poco después, cuando Gates volvió a Seattle Computer Products para pagar una suma bastante mayor por la totalidad de los derechos del 86-DOS: No necesitó mucho tiempo para darse cuenta del filón que había encontrado. Microsoft disponía en 1981 de 85 empleados, mientras que en el año 2000 esta cifra había subido por encima de los 36.000. ¿Qué ha sido entretanto de Seattle Computer Products? Francamente: Lo desconocemos. Con el tiempo, el estable y útil tan sólo a partir de su versión 2.1 después de que Microsoft tapara sus muchas vías de agua, se mantuvo vigente hasta 1995, fecha en la que cedió el relevo a Windows 95. Y puesto que éste es una interfaz gráfica de usuario construida sobre los pilares de la última versión de MS-DOS, no deben extrañarnos los problemas de estabilidad que ha padecido. El y sus hermanos mayores, que purgaron los pecados de su creador. La fábula de IBM y su PC Conocemos muchos computadores con excelentes arquitecturas que han terminado siendo un fracaso por no venir convenientemente arropados en su capa software. El caso que nos ocupa es una insólita excepción. El nacimiento del IBM-PC vino acompañado de un sistema operativo como DOS y contadas aplicaciones de usuario de igual fragilidad. Docente: Ingº Luis Alvarado Cáceres titolac@hotmail.com Página 5 de 8 Microcontroladores y Periféricos Cód. 250263 UNASAM/FC/Ingeniería de Sistemas e Informática/Sep1 __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Los computadores de Apple disponían entonces de una mejor infraestructura software, pero la situación cambió de forma elocuente, y muy pronto el PC pudo contar con procesadores de texto, bases de datos, hojas de cálculo, compiladores de C, y hasta juegos de sobremesa que funcionaban magníficamente sobre una máquina cuyo hardware además progresaba más que ningún otro. Con el nuevo microprocesador 80286 de Intel, IBM lanzó el PC-AT, dotado con direccionamiento a 16 Mbytes de memoria principal, disquetera de 1.2 Mbytes, disco duro de 20 Mbytes, y una tarjeta gráfica EGA de prestaciones muy superiores a la CGA original. El florecimiento del PC no escapó a las grandes corporaciones del sector, y mientras la llegada del 80386 cogió a IBM por sorpresa, otras firmas anduvieron prestas a aprovechar el negocio: En Estados Unidos, podemos citar a Compaq como marca que comercializó PC basados en el 80386 con notable éxito, y en España, a la firma Investrónica. Pero lo que más daño hizo a IBM fue la legión de clónicos que enseguida sembró el mercado de PC más baratos con similares prestaciones. IBM se dió cuenta entonces de que el mercado del PC apuntaba a una revolución que se le escapaba de las manos. En un intento por recuperar el control de la situación, introdujo la arquitectura Micro-Channel (MCA), con un bus patentado muy diferente del ISA establecido en el PC-AT. El bus era una maravilla tecnológica, pero sus tarjetas tenían que diseñarse bajo fuertes limitaciones de espacio que encarecieron su precio. Para colmo, IBM hizo públicas las especificaciones MCA, exigiendo un canon por su uso, en claro contraste con la filosofía que había engrandecido al PC en sus inicios. La industria pensó entonces que el ISA era suficiente para dar cobertura a los dispositivos del PC, algo que se ha mantenido como una apuesta certera en los periféricos menos exigentes hasta los albores del año 2000. Tras el fiasco del MCA, IBM se limitó a verlas venir, convirtiéndose en espectador de excepción de un circo del que un día fue su fundador. El marco de las generaciones de computadoras Tras el nacimiento del microprocesador y los primeros PC, y antes de adentrarnos en sus diferentes generaciones, haremos un inciso para conocer algo más sobre los computadores que le precedieron, ya que fue en este contexto donde primeramente se acuñó el concepto generacional. Para diferenciar las generaciones de computadores se aplicaban dos criterios básicos: La tecnología utilizada en la fabricación de sus componentes y los métodos utilizados para su manejo y programación. Las cuatro generaciones de computadores vienen así marcadas por la aparición de innovaciones revolucionarias a razón de una por década, y que se encadenan de forma sucesiva durante los años 40, 50, 60 y 70, tal y como hemos resumido en la tabla. Docente: Ingº Luis Alvarado Cáceres titolac@hotmail.com Página 6 de 8 Microcontroladores y Periféricos Cód. 250263 UNASAM/FC/Ingeniería de Sistemas e Informática/Sep1 __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Aspecto Periodo Innovación que los origina Modelo comercial de referencia Memoria Potencia Tamaño Primera 1950-1959 Tubos de vacio Generación del computador Segunda Tercera 1960-1968 1969-1977 Circuito Transistor integrado. Escala MSI UNIVAC (1951) IBM 360 (1964) CRAY-1 (1976) 48 Kbytes 124 Kwatt 28 m2 64 Kbytes 10 Kwatt 1.6 m2 32 Mbytes 60 Kwatt 1.62 m2 Cuarta 1978-hoy Microprocesador. Escala VLSI PENTIUM PRO 200Mhz (1996) 16 Mbytes 0.3 Kwatt 0.05 m2 Ninguna otra innovación de importancia relevante a las cuatro mostradas en esa tabla ha ocurrido desde entonces, por lo que siguiendo ese criterio aún continuamos inmersos en la cuarta generación o “generación del microprocesador” No obstante, observando esta evolución histórica, no resulta difícil imaginar que, cuando uno se sitúa en los años 80, se encuentre claramente sugestionado por los acontecimientos y tenga fundadas expectativas para pensar que la década que le toca vivir va a regalarle igualmente una innovación que marcará un punto y aparte en la evolución de la informática. Ocurre de esta manera que se busca con una cierta vehemencia ese nuevo invento que convulsione el mercado, lo que provoca la aparición de falsas alarmas. En la primera mitad de la década de los 80, se decía que la quinta generación vendría marcada por los computadores pensantes, esto es, dotados de una estructura que más que realizar cálculos a gran velocidad permitiese al computador razonar acerca de lo que procesaba. La ventaja que nos da observar aquellos vaticinios veinte años después nos permite esbozar una irónica sonrisa: la realidad dictamina que un robot sigue siendo algo torpe para percibir los objetos que tiene delante, que los sistemas expertos no gozan del uso masivo que de ellos se esperaba, y que hay que invertir bastantes millones de euros para conseguir desarrollar un computador capaz de tumbar a Garry Kasparov jugando al ajedrez. Semejantes descalabros permitieron mitigar esa euforia desmedida que los visionarios de la tecnología arrastraban tras cuatro décadas de éxito ininterrumpido, lo que permitió entrar en la década de los años 90 con actitud menos pretenciosa: Los investigadores ya se habían dado cuenta de que era necesario contemplar la posibilidad de que en esa década tampoco tuvieran cabida inventos revolucionarios, como así terminaría sucediendo. Los últimos 30 años pertenecen por tanto a la generación del procesador, y ahí continuaremos inmersos hasta que la tecnología diga lo contrario. Muchos pueden juzgar este hecho como un fracaso de la capacidad de innovación de la humanidad, pero nuestro talante es bastante más positivo: La ausencia de grandes innovaciones ha permitido a la tecnología del microprocesador madurar y mostranos todo su potencial. Y así después de 30 años seguimos usando microprocesadores y nadie reniega de ellos, hay que empezar a pensar que a lo mejor no nos hace falta una nueva revolución, y que la tecnología existente puede ser suficiente para cubrir las necesidades de la sociedad a la que sirve. Más aún, demos por supuesto que pronto aparece ese invento que pone de nuevo todo patas arriba. Cuando menos, ahora se enfrenta a Docente: Ingº Luis Alvarado Cáceres titolac@hotmail.com Página 7 de 8 Microcontroladores y Periféricos Cód. 250263 UNASAM/FC/Ingeniería de Sistemas e Informática/Sep1 __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ un escenario bastante más adverso que las otras generaciones, al tener que vencer la resistencia de un mercado ya consolidado. Porque cuando las válvulas de vacío tienen un uso mínimamente extendido, ocupan un espacio enorme y se calientan de lo lindo, es fácil dilapidarlas con la llegada del transistor. Pero cuando el microprocesador está tan enquistado en nuestra sociedad y además no demuestra fisura alguna, provocar su desaparición en un corto espacio de tiempo parece harto complicado; al menos, mientras siga inmerso en su meteórica evolución y continúe dando respuesta al incremento del rendimiento sobre el que se ha venido sustentando toda la industria de la informática. El capítulo 2 realiza un recorrido histórico por la evolución del microprocesador, mostrándonos cómo ha madurado durante estos treinta años en los que ha abanderado el progreso tecnológico. Después de eso nos espera toda una singladura por sus generaciones más recientes. Resumen Aunque resulta imposible resumir la historia del computador personal o PC sin ser injusto, vamos a intentarlo. En relación a los inventos que lo han hecho posible, nos quedaríamos con el transistor, el circuito integrado y el microprocesador. La siguiente tabla sintetiza la ubicación temporal y los protagonistas asociados a cada uno de ellos. Año 1947 1958 1971 Invención El transistor El circuito integrado El microprocesador Protagonistas Brattain y Bardeen Jack Kilby y Robert Noyce Intel Corporation Respecto a los productos que mejor contribuyeron a la concepción del computador personal, nos hemos quedado también con tres, que hemos resumido en la siguiente tabla: Año 1973 1977 1981 Antecedente del computador personal El Alto El AppleII El PC Empresa fabricante PARC Apple IBM Las tres décadas subsiguientes (los ochenta, los noventa, y la presente), son bastante más tranquilos, porque a pesar de los extraordinarios logros conseguidos, muchos de ellos son continuación de tendencia de conceptos que tienen su origen en la historia que acabamos de narrar. Esperemos que muy pronto, con la saturación de los avances en la integración del transistor de silicio, la comunidad científica viva un nuevo Renacimiento y podamos presenciar algún invento que revolucione el progreso de la Humanidad como lo hizo hasta la fecha nuestro adorado chip. Docente: Ingº Luis Alvarado Cáceres titolac@hotmail.com Página 8 de 8
