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Las máquinas de calcular de Babbage
Entre los primitivos intentos de crear una máquina de computación flexible se ha de destacar el trabajo del inglés Charles Babbage que diseñó dos calculadoras mecánicas, las conocidas como "Difference engine" y "Analytical Engine".
Para el desarrollo de "Difference engine", a partir de 1822, Babbage contó con la financiación del gobierno ingles con un total de 17.000 libras de la época, que no fueron suficientes para llevar al final un proyecto tan complejo. La máquina se pensó para calcular series de valores de funciones polinómicas automáticamente, por el método de diferencias finitas, evitando la realización de multiplicaciones y divisiones. Una vez acabada la máquina habría tenido 25.000 piezas, con un peso total de 13 toneladas y 2,4 metros de altura. La máquina, tal como se había dejado en aquel momento, se conserva en el Museo de la Ciencia de Londres. En 2002 se finalizó una nueva máquina construida a partir de los planos que Babbage dibujó en 1849 y que se conserva en el Museo de la Ciencia de Londres. En el año 2008 una máquina similar se instaló en el Museo de Historia de la Informática en California.
Después de ver frustrados sus intentos de construir "Difference engine", Babbage trabajó en el diseño de una máquina más compleja llamada "Analytical Engine", que podría entenderse como el paso de la aritmética mecanizada a la computación de propósito general. La principal innovación de la "Analytical Engine" era el uso de tarjetas perforadas, similares a las utilizadas desde 1804 en los telares Jacquard para introducir en la calculadora mecánica información sobre datos numéricos y procedimientos de cálculo. La máquina no llegó a construirse por completo, pero Babbage realizó muchos diseños para la misma, hasta su muerte en 1871 y construyó una pequeña parte simplificada. El hijo de Babbage, Henry Prevost Babbage, construyó y probó en 1910 una máquina simplificada que se conserva en el Museo de la Ciencia de Londres.
Se cree que Augusta Ada Lovelace, que mantuvo una fluida correspondencia con Babbage, participó en el diseño del uso de las tarjetas perforadas en la "Difference engine". En el otoño de 1840, Charles Babbage llegó a Turín para participar en una reunión de científicos italianos, donde dio la única conferencia pública conocida en la que explicaba el funcionamiento de su "Analytical Engine". De esta conferencia el italiano Luigi Federico Menabrea escribió en 1842 el artículo "Nociones sobre la máquina analítica de M. Charles Babbage". Posteriormente Ada Lovelace tradujo y comentó este artículo añadiendo diversas notas, entre las que imaginó como se podría utilizar la "Analytical Engine" para calcular una secuencia de los Números de Bernouilli.
La máquina tabuladora de Hollerit
En 1880, cuando los recién llegados inundaron Estados Unidos y la población creció y creció, la realización del censo se convirtió en una pesadilla administrativa. El trabajo de contar y registrar la población del país era un proceso lento y costoso. Con los medios de la época se necesitaban ocho años para terminar de actualizar el censo. Por esta razón la administración americana decidió mecanizar el proceso.
El ingeniero Herman Hollerith, que trabajaba en las oficinas del censo, diseñó una máquina que utilizaba tarjetas perforadas leídas con un mecanismo eléctrico. En el diseño de Hollerith, cada tarjeta (de aproximadamente 3 pulgadas por 7 pulgadas) contenía los datos de una persona. Para poder utilizar la máquina, un empleado del censo leía las listas y perforaba los datos de cada ciudadano en una tarjeta. El operador colocaba las tarjetas en un lector conectado a la máquina de tabulación.
La Oficina del Censo utilizó las máquinas de Hollerith para realizar el censo de 1890, realizando el trabajo en solo dos años, lo que supuso un ahorro de cinco millones de dólares. Después de eso, Hollerith convirtió su invento en un negocio, fundó the Tabulating Machine Company, de la que con el tiempo surgiría la empresa IBM. En 1911, el tabulador de Hollerith se había utilizado para realizar el censo de Austria, Canadá, Dinamarca, Inglaterra, Noruega, Filipinas, Rusia, Escocia y Gales.
"El ajedrecista" de Torres Quevedo
El Ajedrecista es un autómata construido en 1912 por Leonardo Torres Quevedo, una de las primeras máquinas autónomas capaces de jugar al ajedrez, aunque solamente estaba programado para ejecutar una final entre tres piezas. A diferencia de "El Turco" y "Ajeeb", operados por humanos, El Ajedrecista era un verdadero autómata creado para jugar al ajedrez sin la guía humana. Jugaba un final con tres piezas de ajedrez, moviendo automáticamente un rey y una torre blancas contra un rey negro movido por un oponente humano. Causó gran admiración cuando hizo su debut, en la Universidad de París en 1914. Fue mencionado en el artículo de Scientific American "Torres and His Remarkable Automatic Devices" el 6 de noviembre de 1915.
El autómata no siempre consigue un jaque mate dentro de los 50 movimientos asignados por la regla del ajedrez, para evitar las tablas, debido al algoritmo simple que dirige los movimientos. Sin embargo, con una cantidad mayor de movimientos siempre consiguió hacer jaque mate al oponente. Si el jugador contrario hace un movimiento ilegal, el autómata lo señala.
Calculadoras de tiro mecánicas
Desde la Primera Guerra Mundial se utilizaron calculadoras mecánicas de tiro para dirigir los cañones navales y de costa. Entre los datos que se habían de introducir estaban la distancia y el rumbo del objetivo y la velocidad y dirección del viento. Hoy son piezas de museo, pero se utilizaron hasta los años 70 del siglo pasado.
Durante la Primera Guerra Mundial Inglaterra utilizó en sus barcos la Mesa de control de tiro Dreyer. Los cañones de costa ingleses fabricados por Vickers Armstrong, utilizados entre otros muchos sitios en la batería de costa del Monte San Pedro en La Coruña, disponían de una mesa de control de tiro del mismo fabricante.
La "Complex Number Computer" calculadora de relés
En otoño de 1937 George Stibitz trabajaba en los Laboratorios Bell con un grupo de matemáticos que diseñaban equipos de conmutación de relés para lineas telefónicas. En su tiempo libre usó dos de estos relés para construir un dispositivo que podía sumar dos dígitos binarios indicando el resultado con lámparas de incandescencia que brillaban para el dígito 1 y estaban apagadas para el dígito 0. En aquellos momentos Zuse también estaba construyendo circuitos sumadores similares.
Poco después de que Stibitz construyera su circuito sumador, su jefe en los Laboratorios Bell, el Dr. TC Fry, le preguntó si podía diseñar una calculadora de relés para aritmética compleja, para un grupo de trabajo en Bell que diseñaba filtros de ruido y circuitos amplificadores para líneas telefónicas de larga distancia, trabajo que requería la solución de innumerables ecuaciones algebraicas con números complejos. En ese momento se empleaban para esos cálculos un pequeño equipo de personas con calculadoras mecánicas de escritorio.
La computadora Model I se construyó entre abril y octubre de 1939 con un coste de 20.000 dólares. La computadora disponía de dos módulos: un panel que contenía unos 450 relés, que realizaban los cálculos, y un teletipo, equipado con un teclado especial, que se usaba para introducir los problemas matemáticos y registrar las respuestas. Podía trabajar con dos números decimales de ocho dígitos en una décima de segundo y multiplicar dos números igualmente grandes en aproximadamente un minuto. Si bien el Modelo I no era muy rápido en la multiplicación o división, ya que una persona experta con una calculadora electromecánica de escritorio podía igualar, si no superar ese tiempo, la máquina era altamente confiable y muy fácil de usar. Además se podía operar a distancia, ya que el teletipo estaba conectado por cable desde cualquier punto del sistema telefónico. La "Complex Number Computer" no era programable.
Z1 y Z3 las computadoras de Konrad Zuse
La Z1 era una computadora electromecánica diseñada por Konrad Zuse en 1937 y construida en 1938. Era una calculadora electromecánica binaria de accionamiento eléctrico con capacidad de programación limitada, que leía las instrucciones de una película de celuloide perforada. Fue la primera computadora libremente programable con lógica booleana y números binarios de coma flotante, sin embargo, no fue fiable en su funcionamiento. Tenía casi todas las partes de una computadora moderna, es decir, unidad de control, memoria, micro secuencias, lógica de coma flotante y dispositivos de entrada-salida. Tenía una memoria de 64 bytes de 22 bits.
La Z3 también fue diseñada por Konrad Zuse. Fue la primera computadora digital programable y totalmente automática en funcionamiento del mundo. Incorporaba 2.600 relés y trabajaba con bytes de 22 bits y una frecuencia de reloj de 5 Hz. Se construyó en Berlín en 1941. La original se destruyó en un bombardeo, pero una réplica se conserva en el Deutsches Museum de Munich.
Atanasoff Berry Computer (ABC)
La Atanasoff Berry Computer (ABC) fue una de las primeras computadoras electrónicas y digitales automáticas que podía trabajar con números y letras. Fue construido por el Dr. John Vincent Atanasoff con la ayuda de Clifford Edward Berry entre 1937 y 1942 en la Iowa State University.
La computadora utilizaba bytes de veinticinco bits usando un bit de acarreo, pesaba más de 320 kilogramos, contenía 1.600 metros de cable y 280 tubos de vacío. Estaba diseñada para solucionar sistemas de ecuaciones lineales con 29 variables. Este tipo de problema era muy típico en la física e ingeniería de aquella época.
Computadoras Colossus
Las computadoras Colossus se desarrollaron en Inglaterra entre los años 1943 y 1945 para ayudar en tareas de cifrado y descifrado de códigos. Colossus utilizaba válvulas termoiónicas y fue una de las primeras computadoras digitales, electrónicas y programables, aunque se había de programar mediante interruptores y enchufes y no con un programa almacenado.
El prototipo, Colossus Mark 1, entró en funcionamiento en diciembre de 1943, utilizaba 1.600 válvulas y llegó a Bletchley Park a principios de 1944. El Colossus Mark 2 mejorado, que utilizaba registros de desplazamiento para quintuplicar la velocidad de procesamiento, comenzó a funcionar el 1 de junio de 1944 y diez Colossus estaban en uso al final de la guerra.
Computadora Harvard Mark I
La computadora IBM Automatic Sequence Controlled Calculator (ASCC) era una computadora electromecánica de propósito general que se utilizó en el esfuerzo de guerra durante la última parte de la Segunda Guerra Mundial. Estaba formada por 3.500 relés multipolares con 35.000 contactos, 2.225 contadores y 1.464 interruptores de diez polos.
Uno de los primeros programas que se ejecutó en Mark I fue iniciado el 29 de marzo de 1944 por John von Neumann. En ese momento, von Neumann estaba trabajando en el Proyecto Manhattan, y necesitaba determinar si la implosión era una opción viable para detonar la bomba atómica que se utilizaría un año después. El Mark I también calculó e imprimió tablas matemáticas, que habían sido el objetivo inicial del inventor británico Charles Babbage para su " motor analítico ".
El Mark I fue desmontado en 1959, pero partes de él se exhiben en el Centro de Ciencias como parte de la Colección Harvard de Instrumentos Científicos Históricos. Otras secciones de la máquina original se transfirieron a IBM y a la Institución Smithsonian.
ENIAC
ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer) fue una de las primeras computadoras reprogramable para resolver una extensa clase de problemas numéricos. Fue inicialmente diseñada para calcular tablas de tiro de artillería destinadas al Laboratorio de Investigación Balística del Ejército de los Estados Unidos.
La ENIAC fue construida en la Universidad de Pensilvania en 1945, ocupaba una superficie de 167 m² y operaba con un total de 17.468 válvulas electrónicas, 7.200 diodos de cristal, 1.500 relés, 70.000 resistencias, 10.000 condensadores y cinco millones de soldaduras, que permitían realizar cerca de 5.000 sumas y 300 multiplicaciones por segundo. Pesaba 27 toneladas, requería la operación manual de unos 6.000 interruptores, y su programa o software, cuando requería modificaciones, necesitaba semanas de instalación manual.
Computadora Manchester Mark 1
La Manchester Mark 1 fue una de las primeras computadoras de programas almacenados, desarrollada en la Universidad Victoria de Manchester y operativa en abril de 1949. La máquina contenía 4.050 válvulas y tenía un consumo de energía de 25 kilovatios. Utilizaba bytes de 32 bits que se incrementaron a 40 bits. Los bytes de datos eran de 40 bits y los de programa de 20 bits.
Computadora UNIVAC
El UNIVAC I ( UNIVersal Automatic Computer I ) fue el primer diseño de computadora digital electrónica de propósito general para aplicaciones comerciales producido en los Estados Unidos. Fue diseñado principalmente por J. Presper Eckert y John Mauchly, los inventores de ENIAC. El trabajo de diseño fue iniciado por su compañía, Eckert – Mauchly Computer Corporation (EMCC), y se completó después de que la compañía fuera adquirida por Remington Rand (que más tarde se convirtió en parte de Sperry, ahora Unisys).
El primer Univac fue utilizado por la Oficina del Censo de Estados Unidos el 31 de marzo de 1951. La quinta máquina, construida para la Comisión de Energía Atómica de los Estados Unidos, fue utilizada por CBS para predecir el resultado de las elecciones presidenciales de 1952. Con una muestra de solo el 1% de la población con derecho a voto, predijo el derrumbe electoral de Eisenhower.
IBM System/360
El IBM System / 360 fue una familia de sistemas de computadora central operativos entre 1965 y 1978. Usaban microcódigo para implementar el conjunto de instrucciones, que cuenta con direccionamiento de bytes de 8 bits y binario, decimal y Cálculos hexadecimales de coma flotante.
El modelo System / 360 más lento anunciado en 1964, el Modelo 30, podía realizar hasta 34.500 instrucciones por segundo, con memoria de 8 a 64 KB. Los modelos de alto rendimiento llegaron más tarde. El 1967 System 91 / Model 91 de 1967 podía ejecutar hasta 16,6 millones de instrucciones por segundo. Los modelos 360 más grandes podían tener hasta 8 MB de memoria principal, aunque esa memoria principal era inusual: una instalación grande podía tener 256 KB, 512 KB, 768 KB o 1024 KB.
Cuestionario
1.- ¿Cuales fueron las dos máquinas de calcular diseñadas por Charles Babbage?
2.- ¿Para que se había previsto utilizarlas?
3.- ¿Quien era Ada Lovelace?
4.- ¿Qué tipo de mecanismos utilizaban estas calculadoras?
5.- ¿Qué tipo de motor movía el mecanismo de las calculadoras?
6.- ¿En donde se encuentran hoy en día los originales y las réplicas de estas máquinas de calcular?
7.- ¿En qué se utilizó por primera vez la máquina tabuladora de Hollerit?
8.- ¿En que elementos se codificaban la información de cada uno de los ciudadanos?
9.- Que empresa actual es la continuadora de los trabajos de Hollerit?
10.- ¿Quien había utilizado anteriormente tarjetas perforadas?
11.- Escribe cuatro lineas sobre la biografía de Leonardo Torres Quevedo.
12.- Cita cinco obras importantes de Leonardo Torres Quevedo.
13.- Describe el autómata conocido como "El ajedrecista".
14.- ¿Para qué cálculos se utilizaron computadores mecánicos y electromecánicos en el mundo militar?
15.- Describe la época, el uso al que se dedicaron y los diversos modelos de computadoras de relés.
16.- Haz una breve descripción de la computadora ABC.
17.- Haz una breve descripción de la computadora Colossus.
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