Historia de la computación y de las máquinas de calcular (Presentación PowerPoint)

2 • Esta presentación no pretende ser exhaustiva sino que es necesariamente incompleta. • Es muy grande la cantidad de datos y citas históricas que abarca este tema, por lo que se ha optado por presentar solo lo que se considera como mas relevante y en forma resumida. • Se pretende destacar hitos importantes en los sistemas de cálculo y computación. • Las explicaciones no son profundas y solo se justifican ciertos detalles en algunos temas, debido a que este trabajo está dirigido a “no especialistas”. Historia de la Computación

3 Sin ser demasiado rigurosos, se puede comenzar la historia citando al “Abaco”, que se supone fue inventado en Asia (posiblemente en China) hace aproximadamente unos 4000 años. Se difundió en Japón, Rusia, Roma y en occidente en la edad media. Actualmente sigue en uso en algunos lugares del Asia. Historia de la Computación Ábaco Chino El marco y las cuentas son de madera.

4 Ábacos antiguos Ábaco Romano hecho en bronce Ábaco muy antiguo, de cerámica Historia de la Computación

5 Ábaco Ruso Ábacos modernos Ábaco Japonés actual Historia de la Computación

Se 6 • Con el invento de los logaritmos naturales en 1614 por el matemático escocés Juan Neper (o Napier) (1550-1617) y de los logaritmos decimales por su alumno J. Briggs en 1624, nació la matemática aplicada. • Una inmediata aplicación de las propiedades de los logaritmos fué, la adición y resta de regletas para efectuar productos y cocientes. llamaron “Napier’s Bones” y se basaron en la tabla de logaritmos recién publicada. Historia de la Computación Foto original Regletas modernas

7 • Es bueno aclarar que se pueden sumar dos números, disponiendo de dos reglas normales y comunes ( las llamaremos A y B) donde los números están igualmente espaciados. Para ello se hace coincidir el “0” de la regla B con el primer sumando en la regla A. Se busca luego en la B el segundo sumando y en coincidencia, con la regla A se puede leer el resultado de la suma. A B • Las reglas de cálculo tienen escalas que muestran los números espaciados de acuerdo a sus logaritmos. Al proceder de la misma forma anterior, se están sumando los logaritmos de los números, de manera que el resultado es la suma de los logaritmos de los mismos. • Como el log (a . b ) = log a + log b ,(el log del producto de dos números es igual a la suma de los log de los factores), sumando longitudes de reglas con escalas logarítmicas se obtiene fácilmente el producto de los dos números dados. Historia de la Computación

8 • Con el principio logarítmico, Oughtred alrededor de 1621, diseñó y construyó la que se llamó “Regla de Cálculos”. • Si bien la primera regla de cálculos era rudimentaria, permitía efectuar productos y cocientes. • Mas adelante se le agregaron escalas, que facilitaron la elevación al cuadrado y al cubo. • La imagen que se muestra, es una Regla de Cálculos muy moderna, de 15 cm de largo, de doble faz y de gran calidad, que permite realizar, además de los cálculos señalados, la búsqueda de valores para funciones trigonométricas directas e inversas, funciones exponenciales de la forma xy , relaciones diámetro-circunferencia, logaritmos decimales y naturales y valores recíprocos de un número. • Es de destacar que la “Regla de Cálculos” fue un instrumento utilizado como objeto normal absolutamente confiable, por Ingenieros y técnicos, hasta alrededor de los años 1975. Historia de la Computación

9 Regla de cálculos moderna, similar a la anterior, pero de 30 cm, para uso en escritorio. Historia de la Computación

10 Moderna Regla de Cálculos, similar a la anterior pero de 30 cm para escritorio. Historia de la Computación

11 • En 1642, el joven francés Blas Pascal (1623-1662) a la edad de 19 años, inventó una máquina sumadora con ruedas dentadas, que puede considerarse la primera máquina digital. • Aunque muy complicada y muy costosa para la tecnología de esa época, construyó varios ejemplares de la que se llamó : Pascalina. • Se destaca que la Pascalina solo permitía hacer sumas • Se muestran fotos de Pascalinas de 6 y de 8 dígitos. Historia de la Computación

12 • En 1694 el matemático alemán G. Leibniz (1646-1716), perfeccionó la máquina de Pascal, siendo el cambio fundamental, que la suya también permitía multiplicar y dividir mediante sumas y restas sucesivas. • Pese a que la Máquina de Leibniz utilizaba numeración decimal, se considera que fue él quien abogó por el uso de la numeración binaria (sistema utilizado hoy en forma exclusiva por la totalidad de las máquinas de cálculo y computadoras. Historia de la Computación

13 • En 1779 fue diseñada y construida por Mattieu Hahn, una máquina de calcular que se cree, fue la primera capaz de realizar las cuatro operaciones aritméticas en forma directa. Historia de la Computación

14 • En 1820, Inspirada en los trabajos de Leibniz y de Hahn, un tal Thomas construyó una máquina mecánica que permitía realizar las cuatro operaciones. • Desde entonces empezaron a producirse en serie y se difundieron por todo el mundo con una gran cantidad de variantes • León Bollee en 1887, construyó una máquina diseñada solo para multiplicar en forma directa, es decir sin recurrir a la repetición de adiciones Historia de la Computación

15 • En 1823, el matemático ingles Charles Babbage (1791 – 1871), inició un proyecto que tenía como objetivo construir una máquina que calculara e imprimiera tablas matemáticas. La llamó Máquina Diferencial • Ideó un mecanismo que debía realizar sumas y restas, luego de introducir datos iniciales y finalmente daría los resultados impresos. • Por ineficiencias y defectos de la tecnología de esa época, no alcanzó a construir esa máquina. Abandonó el proyecto en 1842. Historia de la Computación

16 Hace pocos años (1991) la Máquina Diferencial de Babbage fue construida de acuerdo con los planos originales y funcionó sin inconvenientes. La foto muestra una parte del mecanismo utilizado. Historia de la Computación

17 • El mismo Babbage en 1834, concibió la llamada Máquina Analítica para que no solo hiciera tablas, como la anterior, sino que además efectuara cualquier clase de cálculo matemático. • En Francia (1801), Joseph-Marie Jacquard (1753 – 1834), inventó un sistema basado en plantillas metálicas perforadas, que permitió hacer que un telar convencional para la época, tejiera telas con diseños diferentes en cada caso, con solo cambiar la plantilla perforada. • La condesa inglesa Ada Augusta Byron ó Ada Lovelace (1815-1851), matemática, sugirió en 1843 la idea de que las plantillas perforadas permitirían que la máquina de Babbage “repitiera” ciertas operaciones. Por esto se considera que ella fue la primera programadora. Colaboró asimismo con él en todos los planteos teóricos. • Babbage, adoptó para la entrada de su máquina, las plantillas perforadas de los telares de Jacquard. Luego un procesador aritmético que calculaba números, una unidad de control que determinaba la tarea a realizar, una memoria interna y finalmente un mecanismo de salida. Historia de la Computación

18 • Un diseño absolutamente funcional fue presentado en aquellos años, pero por iguales razones tecnológicas que en el caso de la máquina diferencial, la construcción de la Máquina Analítica fue abandonada. • Se considera que conceptualmente, la Máquina Analítica de Babbage fue la primera computadora programable del mundo. El mecanismo de salida, era realmente una impresora moderna. Algunos piensan que Babbage es el padre de la computación y de las impresoras actuales. • Construidas con la tecnología moderna, funcionaron en forma satisfactoria tanto la Máquina Analítica como la Impresora. • A partir del invento de las plantillas de Jacquard, se generaron aplicaciones basadas en cartulinas con perforaciones y se hicieron pianos automáticos (pianolas), muñecos y diversos juguetes mecánicos. Historia de la Computación

19 • En 1893, el ingeniero español Torres Quevedo, intentó hacer una adaptación eléctrica de la máquina analítica de Babbage, pero solo alcanzó a probar las posibilidades teóricas de la idea. • Entre los años 1890 y 1940 hubo varios e ingeniosos modelos comerciales de máquinas de calcular mecánicas, como las que se muestran. Historia de la Computación

20 Máquina mecánica manual marca Facyt – permitía hacer las cuatro operaciones. (el autor la utilizó entre 1955 y 1961). Hubo también varios modelos de máquinas accionadas eléctricamente con un pequeño motor. (una muy empleada fue la llamada “Divisumma” de Olivetti.) Historia de la Computación

21 • Entre 1879 y 1889, el estadístico estadounidense Herman Hollerit (1860–1929), ideó una máquina tabuladora eléctrica, basada en tarjetas perforadas, que se usó en un censo en Estados Unidos en 1890. • En aquella época los censos de población demandaban muchos años; entonces Hollerit creó un sistema que permitía responder con un “SI” o un “NO” de manera rápida. Esto haría mas fácil el proceso del censo. • Las “punched card”, eran tarjetas que tenían ciertas perforaciones en posiciones determinadas y de acuerdo a estas se contestaban las preguntas. • La máquina tabuladora eléctrica de Hollerit, patentada en 1889, es la madre de las modernas máquinas de tratamiento de datos Historia de la Computación

22 Máquina tabuladora de Hollerit Tarjeta perforada y operadoras Historia de la Computación

23 • Hollerit fundó la “Tabulating Machine Company”, que impulsó la tecnología de las máquinas tabuladoras, • En 1919 esta empresa fabricó una “máquina impresora y listadora” a partir de las tarjetas perforadas. Tuvo un gran éxito comercial a punto tal que absorvió a otras empresas y cambió su nombre por de “Internacional Bussines Machines ( IBM )” Historia de la Computación

24 • Se crearon en forma sucesiva toda una familia de máquinas de contabilidad electromecánicas: perforadoras, verificadoras, reproductoras, clasificadoras, calculadoras e impresoras, todas ellas basadas en las tarjetas perforadas, que se convirtieron en un “standard”. • Grandes reparticiones estatales y privadas, tenían departamentos de contabilidad cuyo funcionamiento estaba basado en esta tecnología, que se mantuvo en funcionamiento hasta mediados de la década de los años 60 del siglo pasado. • Si bien estas máquinas no eran propiamente “máquinas de cálculo” ni “computadoras”, contribuyeron al desarrollo de la tecnología de la “computación” en forma destacable. Historia de la Computación

25 Máquina perforadora IBM con teclado Historia de la Computación

26 • Tarjeta de cartón perforada, utilizada en las máquinas electromecánicas “clasificadoras de tarjetas”, en uso en los años 1950 / 1970. Debe observarse el corte en el ángulo superior izquierdo que no le permitían desordenarse cuando estaban en conjunto. • Con estas tarjetas se podían almacenar datos en forma masiva, que después se grabarían en “cintas magnéticas”. • Fueron usadas en nuestro país, también para apuestas en juegos masivos como el ”PRODE” (pronósticos deportivos). Historia de la Computación

27 • Entre 1925 y 1930, el estadounidense Vannevar Bush (1890-1974) creó una máquina analógica a la que le llamó “Analizador Diferencial” y que permitía solucionar ecuaciones diferenciales. Esta era parcialmente electrónica y se la considera como la culminación de las máquinas analógicas (creyó que no había futuro para las máquinas de calcular mecánicas). • Los anteriores dispositivos mecánicos utilizados como elementos de cálculo, utilizaban necesariamente numeración decimal. Conjuntos de engranajes con ruedas dentadas de diez ó de cien dientes, levas, ejes, electroimanes tragantes, etc. y eventualmente, pequeños motores eléctricos para impulsar al sistema. • En reemplazo de la numeración decimal anterior, la “numeración binaria” que fue desarrollada por Leibnitz alrededor de 1690, permitió expresar cualquier número como una combinación de ceros y unos (“0” y “1”) que son por supuesto, dos elementos claramente diferentes. • El “Algebra de Boole”, definida también entre elementos de dos estados claramente diferenciados, había sido enunciada entre 1847 y 1854, por el matemático inglés George Boole (1815-1864) como una “lógica simbólica formal ”. Historia de la Computación

28 • Claude E. Shannon (1916-2001), ingeniero electricista y matemático, presentó en 1937 su tesis de maestría en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) sobre la aplicación del álgebra boolena al análisis y síntesis de sistemas de conmutación. • Desarrolló así una “aritmética” basada en elementos de dos estados o elementos binarios, que fue calificada, años mas tarde, como “una de las mas importantes contribuciones a la computación”. • El elemento binario que primero se utilizó fue el “rele” que consiste en una bobina eléctrica con núcleo de hierro, tal que al ser energizada, atrae magnéticamente a una armadura, que cierra o abre un juego de contactos. Estos se comportan así, como “llaves” ó “interruptores” accionados eléctricamente. • Los dos estados diferentes “cerrado” y “abierto” correspondientes a la exitación eléctrica ó no de la bobina, fueron aprovechados para elaborar “circuitos sumadores” que con cierto ingenio, se ampliaron a “restadores”, “multiplicadores” y “divisores”. • Se señala que los “conectivos lógicos” que se emplearon fueron solo tres: conjunción lógica ó compuerta “Y”; disyunción lógica ó compuerta “O” é inversión. Esto se verá mas claramente en el tema: “Lógica Matemática”. Historia de la Computación

29 •El ingeniero alemán Konrad Zuse (1910–1995) intentó entre1936 y 1939 construir una “computadora electromecánica binaria programable”. La llamó “Z1” y solo realizó un prototipo, que no alcanzó a funcionar por dificultades mecánicas. • Pero en 1940 Zuse construyó la “Z2”, que sí funcionó y al año siguiente, 1941, terminó la “Z3” que se accionaba con un programa de control. •Todas trabajaban con relés electromecánicos y con lógica y numeración binaria. Se considera que estas fueron las primeras computadoras programables del mundo. Lamentablemente fueron destruidas durante la segunda guerra mundial en 1944. Historia de la Computación

30 • A partir de 1933, el profesor de física John Vincent Atanasoff (1903-1995) en EEUU, concibió también la idea de utilizar numeración binaria para diseñar una computadora digital. • Desde 1937 y hasta 1942, trabajando con el ingeniero Clifford Berry en la Universidad del Estado de Iowa, lograron construir el prototipo de la “ABC” (Atanasoff- Berry-Computer). • La ABC fue diseñada especialmente para resolver sistemas lineales de “n” ecuaciones con “n” incógnitas. • También utilizaba aritmética binaria, con componentes electromecánicos. Historia de la Computación

31 Atanasoff–Berry–Computer – ABC Prototipo año 1942 • La “ABC”, no tuvo buenos resultados y se duda de que estuviera alguna vez completamente operativa. Sus inventores no la patentaron. Historia de la Computación

32 •Entre los años 1938 y 1944, el profesor Howard H. Aiken (1900-1973) de la Universidad de Harvard, construyó con la colaboración de IBM, una enorme máquina computadora electromecánica, basada en la máquina analítica de Babbage. • Sus medidas eran impresionantes: 15,5 m de largo; 2,40 m de altura y 60 cm de ancho, con un peso de 5 toneladas; era accionada por dos potentes motores eléctricos de 5 HP. Tenía unas 750 000 piezas móviles y las interconexiones demandaron alrededor de 800 km de cables. • La programación se efectuaba mediante cinta de papel perforado y entregaba los resultados mediante tarjetas de cartón. • Operaba con números de hasta 23 cifras y podía hacer sumas y restas en 0,3 segundos, multiplicaciones en 6 s y divisiones en unos 12 s. También era capaz de calcular logaritmos y funciones trigonométricas en alrededor de 60 segundos. Necesitaba muy poco tiempo en reparaciones ya que se estimaban unos 20 minutos cada 10 días seguidos de marcha. Historia de la Computación

33 Fotografías de la Computadora Electromecánica MARK I 1944 . Historia de la Computación

34 Máquina electromecánica “Colossus”, para descifrar códigos criptográficos. Gran Bretaña – durante la 2º guerra mundial (l939-l945) Historia de la Computación

35 • Conviene señalar ahora que luego del relé electromecánico. el segundo elemento binario o de dos estados, utilizado en computación fué la “válvula termoiónica”; “válvula de vacío”; “válvula electrónica” ó simplemente “válvula”, componente que ya se utilizaba (1913) desde el comienzo de la electrónica en las comunicaciones por “radio” y en la incipiente “televisión”. Pero en esas aplicaciones eran usadas en forma “analógica”. Se encontró que las válvulas permitían ser empleadas también como elemento de dos estados, ó en forma “digital” ya que podían conducir una corriente eléctrica o no, según el potencial de un electrodo de control. Su comportamiento era así absolutamente similar a una “llave” ó “interruptor”, con la gran ventaja de que su fucionamiento era puramente electrónico (sin partes móviles). • Se adaptó así a estos dispositivos toda la “lógica y aritmética booleana”, ganándose en velocidad de operación en forma significativa. • La adopción de la válvula marcó una “nueva” etapa en la historia de la computación. Historia de la Computación

36 •La primera computadora digital electrónica fue construida en la Universidad de Pensilvania (EEUU) y presentada en funciones el 15 de febrero de 1946. • Su nombre “ENIAC” era el acrónimo del inglés Electronic Numerical Integrator And Computer (computador e integrador numérico electrónico). • Sus creadores fueron los ingenieros John P. Eckert (1915-1995) y John W.Mauchly (1907-1980), secundados por seis mujeres matemáticas que se ocuparon principalmente de la programación (el autor no pudo detectar sus nombres). • Esta máquina era exclusivamente electrónica y estaba compuesta por unas 17468 válvulas de vacío, distribuidas en 40 paneles de 2,40 m por 0,60 m. Tenía un consumo eléctrico del orden de 200 kw. • La ENIAC podía efectuar 5 000 sumas o 360 multiplicaciones en 1 segundo. Historia de la Computación

37 • Las medidas de la ENIAC eran de 30 m de largo, 2,40 m de altura y 0,60 m de ancho y su peso del orden de las 27 toneladas. Ocupaba 167 m2 . • Fue utilizada para resolver problemas de balística por el ejército de EEUU. • Finalmente se desactivó en octubre de 1955. Historia de la Computación

38 Fotografías de la ENIAC, primera computadora digital electrónica 1946 Historia de la Computación

39 • Poco tiempo antes de terminarse la construcción de la ENIAC, los doctores Eckert y Mauchly se aliaron con el brillante matemático John Von Neumann y en el laboratorio de balística de la Universidad de Pensilvania comenzaron el desarrollo de la computadora que se llamó EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer – Calculadora Discreta Electrónica Automática y Variable). • La idea fundamental de Von Neumann fue que el programa que manejara la máquina, estuviese almacenado en la propia memoria interna y leído a velocidad electrónica, a diferencia de la ENIAC que exigía una larga programación externa. • Además la EDVAC resolvía muchos inconvenientes que presentaba la ENIAC, por ejemplo utilizó numeración y aritmética binaria, en lugar de la numeración decimal de su antecesora. • Utilizó 6 000 válvulas y 12 000 diodos sólidos. Ocupaba 45,5 m2 y pesaba 7 850 kg . • Fué terminada en agosto de 1949 y luego de algunas modificaciones, operó con éxito hasta 1961. Historia de la Computación

40 EDVAC – 1947 / 1949 El diseño conceptual de “programa almacenado”, es considerado un éxito en la historia de la informática y se destaca que todas las computadoras que le siguieron, incluyendo a las actuales, funcionan con este principio. Durante su vida útil, la EDVAC recibió varias actualizaciones. Historia de la Computación