Imagen 8. Alan Turing

1.2 Origen y Evolución de las computadoras

Primera Generación (1945-1956)

Técnicamente, existen fuentes bibliográficas que citan

la existencia de una generación cero, la cual se

presentó durante la Segunda Guerra Mundial por

razones obvias. En ése entonces, el equipo de

trabajo dirigido por Alan Turing empleó la

computadora COLOSSUS, el cual incorporaba

aproximadamente 1,500 bulbos, y su uso se empleo

para decodificar los mensajes cifrados vía radio de los Nazis.

Oficialmente, la primer generación de computadoras está constituida por los

equipos desarrollados en la década de los cincuenta con bulbos (tubos al

vacío); destaca, en 1951, la construcción de la computadora UNIVAC 1, primer

computadora comercial.

En esta generación existió un desconocimiento de las capacidades que las

computadoras otorgaban; como caso existente, se realizó un estudio en esta

época que determinaba la saturación del mercado de procesamiento de datos

en los Estados Unidos únicamente con veinte computadoras. Estas tenían las

siguientes características:

Emplearon bulbos (válvulas al vacío) para procesar la información.

Eran equipos grandes y costosos.

Consumían mucha energía, el voltaje de los bulbos era de 300 v y la

posibilidad de fundirse era grande, además de que requerían de

sistemas de aire acondicionado especial.

Uso de tarjetas perforadas. Se utilizaba un modelo de codificación de

la información originado en el siglo pasado, las tarjetas perforadas.

Almacenamiento de información en tambor magnético interior. Un

tambor magnético dispuesto en el interior de la computadora, recogía y

memorizaba los datos y los programas que le suministraban mediante

tarjetas.

Lenguaje máquina. La programación era muy difícil se codificaba en un

lenguaje muy rudimentario denominado "Lenguaje Máquina", el cual

consistía en la yuxtaposición de largos bits o cadenas de ceros y unos,

la combinación de los elementos del sistema binario era la única

manera de "programar a la máquina", pues no entendía más lenguaje

que el numérico.

Tenían aplicaciones en el área científica y militar.

Eckert y Mauchly contribuyeron al desarrollo de las computadoras de la

primera generación, formando una compañía privada y construyendo

la UNIVAC I, que se utilizó para evaluar el censo de 1950 en los

Estados Unidos.

En las dos primeras generaciones, las unidades de entrada utilizaban tarjetas

perforadas, retomadas por Herman Hollerith, quien además, fundó una

compañía que con el paso del tiempo se conocería como IBM (Internacional

Bussines Machines). Después se desarrolló la IBM 701, incorporándose unos

18 equipos entre 1953 y 1957.

La computadora más exitosa de esta generación fue la IBM 650 la cual usaba

un esquema de memoria secundaria llamado tambor magnético, antecesor de

los discos actuales.

El crédito para el primer equipo de cómputo digital realmente automática en

gran escala debe asignarse al profesor Howard H. Aiken de la Universidad de

Harvard, quien aplicó muchas de las ideas germinales de Babbage, Jacquard y

Hollerith. El profesor Aiken, en colaboración con la International Business

Machines Corporation (IBM), desarrolló —de 1937 a 1944— un calculador

automático de secuencia controlada, que más tarde se conoció como Mark I. El

prototipo de todas las computadoras digitales automáticas era esencialmente

electromecánico en su operación y contenía un gran número de interruptores,

relevadores, ruedas, contadores, contactos de levas, haciendo un total de más

de 760,000 partes. Su tiempo de manufactura corresponde al número de partes

y los detalles para un ensamblaje adecuado. Destaca, que previo a la década

de los treintas, los dispositivos mecánicos y electrónicos no eran

suficientemente eficaces para una operación adecuada en una máquina de

cómputo de grandes proporciones.

Imagen 9. Computador Mark 1

Imagen 10. ENIAC

La calculadora Mark I, tenía todos los

componentes funcionales importantes de una

computadora digital automática —entrada,

memoria, unidad aritmética (de proceso), control

y salida— excepto que su sección de cálculo

propio (aritmética) no estaba separada, como en

los equipos ulteriores de computadoras, sino

que estaba estrechamente unida a las operaciones de memoria. La entrada de

la máquina, consistente en 23 números decimales e instrucciones de

operación, es alimentada por tarjetas perforadas ordinarias, cintas perforadoras

o interruptores de cuadrante de ajuste manual. Dependiendo de las

instrucciones codificadas, la máquina podía detectar automáticamente

cualquier secuencia de operaciones que se deseara, por ejemplo, suma, resta,

multiplicación, división y transferencia o limpieza de números, así como el

cálculo de logaritmos exponenciales, funciones senoidales. Sin embargo, de

acuerdo con las normas actuales, la computadora Mark I era lenta. Para sumar

o restar números requiere aproximadamente 1/3 de segundo; para multiplicar,

aproximadamente 5 segundos; para dividir, hasta 16 segundos; y para

computar un logaritmo o exponencial de 23 cifras, 90 segundos. Esto se puede

comparar con las fantásticas velocidades de las computadoras electrónicas

recientes, que pueden efectuar las operaciones matemáticas señaladas en

unas cuantas millonésimas de segundo (microsegundos) o menos.

Aunque se construyeron computadoras electromecánicas más avanzadas,

basadas en la Mark I, durante la década de los cuarentas, la investigación en

cálculos automáticos y más veloces comenzaron a dirigirse hacia las

computadoras digitales electrónicas, más rápidas y más eficaces. La primera,

llamada ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Calculator) fue

construida en 1942 en la Universidad de Pennsylvania.

La ENIAC contenía 18,000 bulbos electrónicos y su

aparición inmediatamente hizo anticuadas a todas las

computadoras electromecánicas (de relevadores)

Imagen 11. ENIAC

debido a su capacidad para efectuar 5,000 adiciones en un segundo, en

comparación con la velocidad máxima de 5 a 10 adiciones por segundo de una

computadora de relevadores. Diseñada y desarrollada por los ingenieros

electrónicos John W. Mauchly, J. Presper Eckert y Herman H. Goldstine, y

construida por el personal de la Escuela Moore de Ingeniería Eléctrica entre

1942 y 1945, la ENIAC tenía por objeto el cálculo de trayectorias balísticas

compiladas en tablas de fuego; éste es un trabajo que consume un tiempo

excesivo si se efectúa a mano o en calculadoras de escritorio.

Excepto por su pequeña capacidad de memoria y relativa lentitud de entrada-

salida en algunas operaciones aritméticas, la ENIAC, es esencialmente similar

a un gran número de computadoras digitales electrónicas más eficientes que le

siguieron. La máquina fue construida con un costo de más de 500,000 dólares

y fue trasladada en 1947 a los Laboratorios de Investigación Balística del

Ejército de los Estados Unidos en Aberdeen, Maryland.

El desarrollo iniciado por la ENIAC dio origen a una

serie de computadoras electrónicas, que fueron

bautizadas con nombres tan pintorescos como:

EDVAC, ORDVAC, BIZMAC, SEAC, RAYDAC,

UNIVAC, NORC, IBM 701-705, LARC, RAMAC,

MUSE y STRETCH. Estas computadoras fueron

más sofisticadas y su precisión, eficacia, velocidad y

capacidad de almacenamiento de memoria, fueron mejoradas notablemente.

Inicialmente sólo se aplicaban a la solución de problemas científicos, pero

paulatinamente fueron usadas cada vez más para el manejo eficiente de datos

en los negocios y para el control de procesos industriales. Aunque eran

virtualmente desconocidas en la década del cuarenta, las computadoras

digitales actualmente son usadas en una gran gama de aplicaciones que

abarca desde procesos industriales hasta operaciones caseras.

Destaca, como inventor y creador del arquetipo de computadoras que ahora

conocemos, al Profesor y matemático John Von Newmann, quien describió el

principio básico que marca el desarrollo de las computadoras1:

- Codificar determinadas instrucciones en forma binaria (1/0).

- Para ser almacenadas en la memoria del aparato.

- Con el fin que, para ejecutar un programa, no se requiera que la

máquina tomara las instrucciones de un dispositivo externo.

Figura 1.3. Arquitectura Von Newmann

Desde la incorporación de los programas almacenados, las computadoras son

capaces de interpretar instrucciones y de realizar operaciones aritméticas, ello

no quiere decir que piensan.

1.2.2. Segunda Generación (1956-1963)

En 1948 los Laboratorios Bell patentaron el transistor, dispositivo electrónico de

germanio o silicio, cuya estructura y montaje sirve de transición a los impulsos

eléctricos. Con relación a los bulbos, los transistores son más pequeños y

rápidos, generan menos calor, consumen menos energía, además tienen una

vida más larga2.

1 http://www.ciberhabitat.gob.mx/museo/historia/#versiones. Historia de la Informática, Agosto,2007.2 http://www.ciberhabitat.gob.mx/museo/historia/#versiones. Historia de la Informática, Agosto,2007.

Imagen 12. Oficinas de Honeywell

Es así como se inicia la creación de nuevas

computadoras basadas en el

funcionamiento del transistor. Aparecen los

primeros lenguajes de alto nivel. Diversas

compañías como IBM, UNIVAC,

Honeywell, también comenzaron a

desarrollar transistores y aplicarlos en

equipos de cómputo. Es así como el

transistor dio paso a una nueva generación

de computadoras, que eran más pequeñas, más rápidas y con menores

necesidades de ventilación. Ante estos motivos, la densidad del circuito pudo

ser aumentada significativamente, esto es, sus componentes podían colocarse

mucho más cerca unos de otros, y en consecuencia ahorrar más espacio.

Se construyeron computadoras empleando el transistor, y sus principales

características fueron:

El componente principal es un pequeño trozo de semiconductor: el

transistor. Disminución del tamaño.

Disminución del consumo y la producción de calor.

Aumento de la factibilidad.

Mayor rapidez.

Memoria interna de núcleo de ferrita y tambor magnético.

Instrumento de almacenamiento: accesorio para almacenar en el

exterior información (Cintas y discos).

Mejoran los dispositivos de entradas y salidas, para la mejor lectura

de las tarjetas perforadas, se disponía de células fotoeléctricas.

Introducción de elementos modulares.

Las impresoras aumentan su capacidad de trabajo.

Lenguajes de programación más potentes, ensambladores y de alto

nivel (Fortran, Cobol y Algol).

Se usaban para nuevas aplicaciones, como en los sistemas de

reservación de líneas aéreas y simulaciones para uso general. Las

empresas comenzaron a usarlas en tareas de almacenamiento de

registros, nóminas y contabilidad.

Imagen 13. MIT

Imagen 14. Chip

Otro evento importante fue la aparición de la Whirlwind I del Massachusetts

Institute of Technology (MIT), que fue

diseñada para cálculos científicos en gran

escala y para simulaciones de vuelo en "tiempo

real". Esta enorme instalación fue la primera

que empleó con éxito el almacenamiento de

memoria de núcleos electroestáticos y

magnéticos, una clave simplificada de

instrucción, traducción de instrucciones en la

máquina y "pruebas marginales" para el mantenimiento rápido de la

computadora. Estas características se consideran como normales en las

computadoras digitales actuales.

1.2.3. Tercera Generación (1964-1971)

La compañía estadounidense “Texas Instruments”

creó el circuito integrado, también conocido como

chip. Es una pieza de silicio integrada por

microcircuitos y dispositivos electrónicos que combina

tanto los mecanismos activos de un circuito (transistor

y pasivos), como las resistencias o los condensadores

que modulan la señal. Jack S. Kilby, ingeniero eléctrico

estadounidense, trabajaba para Texas Instruments

cuando inventó el CHIP, fue galardonado con el premio nobel en Física en el

año 2000 como tributo a su invención3.

La incorporación de los circuitos integrados a los equipos de cómputo,

inicia, introduciendo la multiprogramación y el multiproceso. Aparecen

familias de computadoras que hacen compatible el uso de programas. Los

lenguajes de alto nivel como Cobol y Fortran se usan cada vez más.

3 http://www.ciberhabitat.gob.mx/museo/historia/#versiones. Historia de la Informática, Agosto,2007.

Con el progreso de la electrónica y los avances en comunicación con las

computadoras en la década de 1960, surge la tercera generación de

computadoras. IBM lanza al mercado su modelo 360, en abril de 1964. Las

principales características del modelo IBM 360, y consolida a la tercera

generación de computadoras, son:

Circuito integrado.

Miniaturización y reunión de centenares de elementos en una placa

de silicio o "Chip".

Menor consumo de energía.

Apreciable reducción de espacio.

Aumento de la fiabilidad, teleprocesos, se instalan terminales

remotos que Acceden a la computadora central para realizar

operaciones, extraer o introducir información en bancos de datos,

etc.

Trabajo a tiempo compartido: uso de las computadoras por varios

clientes a tiempo compartido, pues el aparato puede discernir entre

diversos procesos que Realiza simultáneamente la

multiprogramación.

Renovación de periféricos.

Generalización de los lenguajes de alto nivel.

Instrumentalización del sistema.

Compatibilidad.

Ampliación de aplicaciones: en procesos industriales, en la

educación, en el hogar, agricultura, etc.

La miniaturización de los sistemas lógicos conduce a la fabricación

de la mini computadora, que agiliza y descentraliza los procesos.

Imagen 15. Ted Hoff

Imagen 16. Oficinas de Intel

1.2.4. Cuarta Generación (1971-presente)

El concepto actual de las computadoras inició en 1968 con la creación de la

empresa Intel -fundada por Robert Noyce y

Gordon Moore-. Al año, comenzaron a distribuir

sus propios microprocesadores, generando una

riqueza increíble y una influencia en el sector de

alta tecnología realmente sorprendente. El

microprocesador de Intel podía almacenar

programas y recibir instrucciones, fue diseñado

por Ted Hoff, quien era empleado de la compañía

Intel en el área de investigación y desarrollo.

En 1970, el chip de Hoff se convertía en el primer microprocesador disponible

en el mercado, el Intel 4004. Incluía todos los componentes de una

computadora en un solo circuito integrado: unidad central de procesamiento,

memoria y controles de entrada y salida de información. Representaba un hito

en la arquitectura de las computadoras ya que empleaba solo 2,300

transistores4.

Intel, incorpora el denominado microprocesador, y

comienza el proceso de muy alta integración (VLSI,

Very Large Scale Integration) en chips y memorias.

El proceso para reducir los componentes del

Microprocesador llega a operar a escalas

microscópicas. La microminiaturización permite

construir el microprocesador, circuito integrado que

rige las funciones fundamentales del ordenador. Las aplicaciones del

microprocesador se han proyectado más allá de la computadora y se encuentra

en multitud de aparatos, sean instrumentos médicos, automóviles, juguetes,

electrodomésticos.

4 http://www.ciberhabitat.gob.mx/museo/historia/#versiones. Historia de la Informática, Agosto,2007.

Actualmente, las memorias electrónicas son empleadas en diversidad de

computadoras y equipos tecnológicos para aplicaciones diversas ya que dan

una mayor velocidad –si los comparamos con los chips tradicionales-. La

fabricación en serie realmente ha permitido una disminución en sus costos.

1.2.5. Quinta Generación (presente y futuro)

Esta generación está formada por computadoras que incorporan tecnologías

avanzadas en lo relacionado a la aplicación de inteligencia artificial a sus

componentes. El proyecto surge en 1980, destaca una mayor integración y

capacidad de trabajo en paralelo de múltiples microprocesadores (1984-1990).

Aunado a esta quinta generación, se ha considerado el surgimiento de una

sexta generación, que se ha dado con la aplicación de algoritmos más

sofisticados para explotar masivas arquitecturas paralelas en equipos de

cómputo, y el crecimiento explosivo de las redes de cómputo (1990).

Sin embargo, personalmente expreso mi opinión al respecto. La Inteligencia

Artificial tiene sus orígenes desde la década de los sesenta, y ha ido

evolucionando, un factor para declarar una quinta generación es su uso

generalizado en áreas como las ciencias o incluso la milicia. Varios autores han

comentado diversas generaciones, inclusive una séptima, pero considero

propio por razón del Diplomado y para evitar confusiones, dejarlo hasta la

quinta generación.

Las fechas se entrelazan con la cuarta generación; esto se debe al uso que

aún tenemos con equipos de dicha generación, solo que son más rápidas, su

tamaño se ha reducido, y el poder de cómputo se ha incrementado.

Reseña de la Computación en México5

La primera computadora electrónica que funcionó en México,

y de hecho en Latinoamérica, fue la que se instaló en la

Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) en julio

de 1958. Se trataba de un cerebro electrónico IBM-650 que

utilizaba bulbos electrónicos. Sus dimensiones físicas eran

considerables, su capacidad de cálculo y almacenamiento

eran muy inferiores a las actuales, y sólo se podían ejecutar

aproximadamente 10,000 operaciones por segundo.

Como el lenguaje que manejaba era complejo, el acceso a la máquina quedaba

restringido a una pequeña élite de investigadores. Sin embargo, ello constituyó,

a la postre, una fuente de interés y un resorte que habría de impulsar el

agrupamiento, en torno a su estudio, de muchos jóvenes alumnos de las

carreras de Física y Matemáticas que más tarde formarían la primera generación

de "computólogos" mexicanos.

En 1960, el Centro de Cálculo de la UNAM adquirió un equipo Bendix G-15, el

cual amplió en unos meses el círculo de Usuarios, al integrar a estudiantes y

profesores de Ingeniería y de Química, así como a alumnos y docentes del

Instituto Politécnico Nacional (IPN). Esta computadora fue la base del primer

intento serio de difundir su uso en el país, conforme al proyecto del Ingeniero

Sergio F. Beltrán, quien la utilizó para impartir cursos en algunas universidades

del país. Sin embargo debido a un accidente automovilístico sufrido cuando se

transportaba el equipo, el plan no se concluyó; esto propició la adquisición de

un equipo más potente y sofisticado, tanto en la UNAM como en el IPN. En

este último se creó el Centro Nacional de Cálculo (CENAC), donde se formó un

nutrido grupo de estudiantes de la ESIME, que posteriormente, en compañía de

los egresados de la UNAM, habrían de dirigir los principales centros de

cómputo gubernamentales y de la industria privada.

5 Carrillo, Manuel Ulises: “La influencia de la Tecnología de información en las organizacionesante la globalización: un caso práctico”, Tesis, UNAM, México, 1996, pp. 29-32.

El tercer centro de desarrollo tecnológico del país lo constituyó el Instituto

Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey (ITESM), que adquirió sus

propios equipos y, al igual que la UNAM y el IPN, becó a sus mejores

estudiantes para doctorarse en el extranjero.

Los Institutos Tecnológicos regionales, la Universidad Autónoma de Chapingo y

las de Nuevo León y Veracruz se sumaron también al uso de la computadora y

a su enseñanza; lo que se extendió prácticamente a todos los planteles de

educación superior con la llegada de las microcomputadoras a México.

La aceleración del proceso, la falta de visión para responder e incrementar

oportunamente los cuadros de instructores e investigadores y la incapacidad

técnica para determinar la importancia de las microcomputadoras en la

enseñanza, motivó que las instituciones de educación superior perdieran su

liderazgo en la materia, pues sus profesores emigraron, a finales de los

setenta, a la iniciativa privada o al sector gubernamental, y la capacitación que

esos docentes impartían quedó interrumpida.

El ITESM se puso a la cabeza en la difusión de la computación al instalar toda

una red de microcomputadoras a finales de la década de los setenta y

principios de los ochenta, las cuales brindaban oportunidades de acceso a

todos sus estudiantes, con lo que logró un avance notable en la formación de

personal especializado en sistemas.

En 1985, el gobierno dio los primeros pasos para utilizar la computadora como

un medio auxiliar en el proceso de enseñanza-aprendizaje; para tal efecto se

creo el Programa Computación Electrónica para la Educación Básica

(COEEBA-SEP), mismo que sigue en operación dentro de la Secretaría de

Educación Pública como parte de la educación básica.

Tras una evaluación en el Congreso de la Unión, en 1991, la UNAM adquiere la

Supercomputadora Cray e inicia un programa de Supercómputo entre la

comunidad universitaria, con objeto de apoyar a estudiantes, docentes,

académicos, científicos e investigadores de diversas áreas en todo el país.