Primera Generación de Computadoras
(de 1951 a 1958) Las computadoras de la primera
Generación emplearon bulbos para procesar
información. Los operadores ingresaban los datos y
programas en código especial por medio de tarjetas
perforadas. El almacenamiento interno se lograba con un tambor
que giraba rápida mente, sobre el cual un dispositivo de
lectura/escritura
colocaba marcas
magnéticas. Esas computadoras de bulbos eran mucho
más grandes y generaban más calor que los
modelos contemporáneos.
Eckert y Mauchly contribuyeron al desarrollo de
computadoras de la 1era Generación formando una Cia.
privada y construyendo UNIVAC I, que el Comité del
censó utilizó para evaluar el de 1950. La IBM
tenía el monopolio de
los equipos de procesamiento de datos a base de tarjetas
perforadas y estaba teniendo un gran auge en productos como
rebanadores de carne, básculas para comestibles, relojes y
otros artículos; sin embargo no había logrado el c
ontrato para el Censo de 1950.
Comenzó entonces a construir computadoras
electrónicas y su primera entrada fue con la IBM 701 en
1953. Después de un lento pero exitante comienzo la IBM
701 se conviertió en un producto comercialmente viable.
Sin embargo en 1954 fuen introducido e l modelo IBM
650, el cual es la razón por la que IBM disfruta hoy de
una gran parte del mercado de las
computadoras. La administración de la IBM asumió un
gran riesgo y
estimó una venta de 50
computadoras. Este número era mayor que la cantidad de
computadoras instaladas en esa época en E.U. De hecho la
IBM instaló 1000 computadoras. El resto es historia. Aunque caras y de
uso limitado las computadoras fueron aceptadas rápidamente
por las Compañías privadas y de Gobierno. A la
mitad de los años 50 IBM y Remington Rand se consolidaban
como líderes en la fabricación de computadoras.
El tubo de vacío
La era de la computación moderna empezó con una ráfaga de desarrollo antes y durante la Segunda Guerra Mundial, como circuitos electrónicos, relés, condensadores y tubos de vacío que reemplazaron los equivalentes mecánicos y los cálculos digitales reemplazaron los cálculos analógicos.
Las computadoras que se diseñaron y construyeron entonces se
denominan a veces "primera generación" de computadoras. La primera
generación de computadoras eran usualmente construidas a mano usando
circuitos que contenían relés y tubos de vacío, y a menudo usaron tarjetas perforadas (
punched cards) o cinta de papel perforado (
punched paper tape)
para la entrada de datos [input] y como medio de almacenamiento
principal (no volátil). El almacenamiento temporal fue proporcionado por
las líneas de retraso acústicas (que usa la propagación de tiempo de
sonido en un medio tal como alambre para almacenar datos) o por los
tubos de William (que usan la habilidad de un tubo de televisión para
guardar y recuperar datos).
A lo largo de 1943, la memoria de núcleo magnético
estaba desplazando rápidamente a la mayoría de las otras formas de
almacenamiento temporal, y dominó en este campo a mediados de la década
de 1970.
En 1936 Konrad Zuse
empezó la construcción de la primera serie Z, calculadoras que ofrecen
memoria (inicialmente limitada) y programabilidad. Las Zuses puramente
mecánicas, pero ya binarias, la Z1 terminada en 1938 nunca funcionó
fiablemente debido a los problemas con la precisión de partes. En 1937, Claude Shannon
hizo su tesis de máster en MIT que implementó álgebra booleana usando
relés electrónicos e interruptores por primera vez en la historia.
Titulada "Un Análisis Simbólico de Circuitos de Relés e Interruptores"
(A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits), la tesis de
Shannon, esencialmente, fundó el diseño de circuitos digitales
prácticos.
La máquina subsecuente de Zuse, la Z3, fue terminada en 1941. Estaba
basada en relés de teléfono y trabajó satisfactoriamente. Así, la Z3 fue
la primera computadora funcional controlada mediante programas.
En muchas de sus características era bastante similar a las máquinas
modernas, abriendo numerosos avances, tales como el uso de la aritmética
binaria y números de coma flotante. El duro trabajo de reemplazar el
sistema decimal (utilizado en el primer diseño de Charles Babbage)
por el sistema binario, más simple, significó que las máquinas de Zuse
fuesen más fáciles de construir y potencialmente más fiables, dadas las
tecnologías disponibles en ese momento.
Esto es a veces visto como la principal razón por la que Zuse tuvo
éxito donde Babbage falló; sin embargo, aunque la mayoría de las
máquinas de propósito general de la actualidad continúan ejecutando
instrucciones binarias, la aritmética decimal es aún esencial para
aplicaciones comerciales, financieras, científicas y de entretenimiento,
y el hardware de coma flotante decimal está siendo agregado en los
dispositivos actuales (el sistema binario continúa siendo usado para
direccionamiento en casi todas las máquinas) como un apoyo al hardware
binario.
Se hicieron programas para las Z3 en cintas perforadas.
Los saltos condicionales eran extraños, pero desde los 1990s los
puristas teóricos decían que la Z3 era aún una computadora universal
(ignorando sus limitaciones de tamaño de almacenamiento físicas). En dos
patentes de 1937, Konrad Zuse
también anticipó que las instrucciones de máquina podían ser
almacenadas en el mismo tipo de almacenamiento utilizado por los datos
–la clave de la visión que fue conocida como la arquitectura de von Neumann y fue la primera implementada en el diseño Británico EDSAC (1949) más tarde–.
Zuse también diseño el primer lenguaje de programación de alto nivel
"Plankalkül" en 1945, aunque nunca se publicó formalmente hasta 1971, y
fue implementado la primera vez en el 2000 por la Universidad de Berlín,
cinco años después de la muerte de Zuse.
Zuse sufrió retrocesos dramáticos y perdió muchos años durante la
Segunda Guerra Mundial cuando los bombarderos británicos o
estadounidenses destruyeron sus primeras máquinas. Al parecer su trabajo
permaneció largamente desconocido para los ingenieros del Reino Unido y
de los Estados Unidos. Aún así, IBM era consciente de esto y financió
su compañía a inicios de la post-guerra en 1946, para obtener derechos
sobre las patentes de Zuse.
En 1940, fue completada la Calculadora de Número Complejo, una
calculadora para aritmética compleja basada en relés. Fue la primera
máquina que siempre se usó remotamente encima de una línea telefónica.
En 1938, John Vincent Atanasoff y Clifford E. Berry de la Universidad del Estado de Iowa desarrollaron la Atanasoff Berry Computer
(ABC) una computadora de propósito especial para resolver sistemas de
ecuaciones lineales, y que emplearon condensadores montados
mecánicamente en un tambor rotatorio para memoria. La máquina ABC no era programable, aunque se considera una computadora en el sentido moderno en varios otros aspectos.
Durante la Segunda Guerra Mundial,
los británicos hicieron esfuerzos significativos en Bletchley Park para
descifrar las comunicaciones militares alemanas. El sistema cypher
alemán (Enigma), fue atacado con la ayuda con la finalidad de construir
bombas (diseñadas después de las bombas electromecánicas programables)
que ayudaron a encontrar posibles llaves Enigmas después de otras
técnicas tenían estrechadas bajo las posibilidades. Los alemanes también
desarrollaron una serie de sistemas cypher (llamadas Fish cyphers por
los británicos y Lorenz cypers por los alemanes) que eran bastante
diferentes del Enigma. Como parte de un ataque contra estos, el profesor
Max Newman y sus colegas (incluyendo Alan Turing) construyeron el Colossus. El Mk I Colossus fue construido en un plazo muy breve por Tommy Flowers en la Post Office Research Station en Dollis Hill en Londres y enviada a Bletchley Park.
El Colossus fue el primer dispositivo de cómputo totalmente
electrónico. El Colossus usó solo tubos de vacío y no tenía relés. Tenía
entrada para cinta de papel (paper-tape) y fue capaz de hacer
bifurcaciones condicionales. Se construyeron nueve Mk II Colossi
(la Mk I se convirtió a una Mk II haciendo diez máquinas en total). Los
detalles de su existencia, diseño, y uso se mantuvieron en secreto
hasta los años 1970. Se dice que Winston Churchill
había emitido personalmente una orden para su destrucción en pedazos no
más grandes que la mano de un hombre. Debido a este secreto el Colossi
no se ha incluido en muchas historias de la computación. Una copia
reconstruida de una de las máquinas Colossus esta ahora expuesta en
Bletchley Park.
El trabajo de preguerra de Turing ejerció una gran influencia en la
ciencia de la computación teórica, y después de la guerra, diseñó,
construyó y programó algunas de las primeras computadoras en el Laboratorio Nacional de Física y en la Universidad de Mánchester. Su trabajo de 1936 incluyó una reformulación de los resultados de Kurt Gödel
en 1931 así como una descripción de la que ahora es conocida como la
máquina de Turing, un dispositivo puramente teórico para formalizar la
noción de la ejecución de algoritmos, reemplaza al lenguaje universal,
más embarazoso, de Gödel basado en aritmética. Las computadoras modernas
son Turing-integrada (capacidad de ejecución de algoritmo equivalente a
una máquina Turing universal), salvo su memoria finita. Este limitado
tipo de Turing-integrados es a veces visto como una capacidad umbral
separando las computadoras de propósito general de sus predecesores de
propósito especial.
George Stibitz y sus colegas en los Laboratorios Bell de la ciudad de Nueva York produjeron algunas computadoras basadas en relés a finales de los años 1930 y a principios de los años 1940,
pero se preocuparon más de los problemas de control del sistema de
teléfono, no en computación. Sus esfuerzos, sin embargo, fueron un claro
antecedente para otra máquina electromecánica americana.
La Harvard Mark I
(oficialmente llamada Automatic Sequence Controlled Calculator) fue una
computadora electro-mecánica de propósito general construida con
financiación de IBM y con asistencia de algún personal de IBM bajo la dirección del matemático Howard Aiken de Harvard.
Su diseño fue influenciado por la Máquina Analítica. Fue una máquina
decimal que utilizó ruedas de almacenamiento e interruptores rotatorios
además de los relés electromagnéticos.
Se programaba mediante cinta de papel perforado, y contenía varias
calculadoras trabajando en paralelo. Más adelante los modelos
contendrían varios lectores de cintas de papel y la máquina podía
cambiar entre lectores basados en una condición. No obstante, esto no
hace mucho la máquina Turing-integrada. El desarrollo empezó en 1939 en
los laboratorios de Endicott de IBM; la Mark I se llevó a la Universidad de Harvard para comenzar a funcionar en mayo de 1944.
ENIAC
La construcción estadounidense ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer), a menudo llamada la primera computadora electrónica de propósito general, públicamente validó el uso de elementos electrónicos para computación a larga escala. Esto fue crucial para el desarrollo de la computación moderna, inicialmente debido a la ventaja de su gran velocidad, pero últimamente debido al potencial para la miniaturización.
Construida bajo la dirección de John Mauchly y J. Presper Eckert, era mil veces más rápida que sus contemporáneas. El desarrollo y construcción de la ENIAC comenzó en 1941 siendo completamente operativa hacia finales de 1945. Cuando su diseño fue propuesto, muchos investigadores creyeron que las miles de válvulas delicadas (tubos de vacío) se quemarían a menudo, lo que implicaría que la ENIAC estuviese muy frecuentemente en reparación. Era, sin embargo, capaz de hacer más de 100.000 cálculos simples por segundo y eso durante unas horas que era el tiempo entre fallos de las válvulas.
Para programar la ENIAC, sin embargo, se debía realambrar por lo que algunos dicen que eso ni siquiera se puede calificar como programación, pues cualquier tipo de reconstrucción de una computadora se debería considerar como programación. Varios años después, sin embargo, fue posible ejecutar programas almacenados en la memoria de la tabla de función.
A todas las máquinas de esta época les faltó lo que se conocería como la arquitectura de Eckert-Mauchly: sus programas no se guardaron en el mismo "espacio" de memoria como los datos y así los programas no pudieron ser manipulados como datos.
La primera máquinas Eckert-Mauchly fue la Manchester Baby o Small-Scale Experimental Machine, construida en la Universidad de Manchester en 1948; esta fue seguida en 1949 por la computadora Manchester Mark I que funcionó como un sistema completo utilizando el tubo de William para memoria, y también introdujo registros de índices. El otro contendiente para el título "primera computadora digital de programa almacenado" fue EDSAC, diseñada y construida en la Universidad de Cambridge.
Estuvo operativa menos de un año después de la Manchester "Baby" y era capaz de resolver problemas reales. La EDSAC fue realmente inspirada por los planes para la EDVAC, el sucesor de la ENIAC; estos planes ya estaban en lugar por el tiempo la ENIAC fue exitosamente operacional. A diferencia la ENIAC, que utilizó procesamiento paralelo, la EDVAC usó una sola unidad de procesamiento. Este diseño era más simple y fue el primero en ser implementado en cada onda teniendo éxito de miniaturización, e incrementó la fiabilidad. Algunos ven la Manchester Mark I/EDSAC/EDVAC como las "Evas" de que casi todas las computadoras actuales que derivan de su arquitectura.
La primera computadora programable en la Europa continental fue creada por un equipo de científicos bajo la dirección de Segrey Alekseevich Lebedev del Institute of Electrotechnology en Kiev, Unión Soviética (ahora Ucrania). La computadora MESM (Small Electronic Calculating Machine (МЭСМ)) fue operacional en 1950. Tenía aproximadamente 6000 tubos de vacío y consumía 25 kW. Podía realizar aproximadamente 3000 operaciones por segundo.
La máquina de la Universidad de Manchester se convirtió en el prototipo para la Ferranti Mark I. La primera máquina Ferranti Mark I fue entregada a la Universidad en febrero de 1951 y por lo menos otras nueve se vendieron entre 1951 y 1957.
UNIVAC I
En junio de 1951, la UNIVAC I [Universal Automatic Computer] se entregó a la Oficina del Censo estadounidense. Aunque fabricada por la Remington Rand, la máquina era erróneamente llamada la "IBM UNIVAC". La Remington Rand eventualmente vendió 46 máquinas a más de un millón de dólares cada una. La UNIVAC fue la primera computadora "producida en masa"; todas las predecesoras habían sido "una fuera de" las unidades. Usaba 5200 tubos de vacío y consumía 125 kW. Utilizó una línea de retraso de mercurio capaz de almacenar 1000 palabras de 11 dígitos decimales más la señal (72-bit de palabras) para memoria. En contraste con las primeras máquinas no usó un sistema de tarjetas perforadas, sino una entrada de cinta de metal.
En 1949, la Remington Rand había demostrado el primer prototipo de la 409, una calculadora de tarjeta perforada de tarjeta enchufada programada. Esta fue la primera instalada, en la Reneuve Service facility en Baltimore, en 1952. La 409 evolucionó para volverse la computadora Univac 60 y 120 en 1953.
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