Tecnología

Primera generación de computadoras: ordenadores emblemáticos

Z1, Colossus Mark o ENIAC son algunos de los ordenadores de la primera generación de computadoras, las máquinas de dimensiones gigantes que dieron el pistoletazo de salida a la computación moderna.

Por Redacción España, el 14/12/2020

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Desde los años 40 y hasta mediados de los 50, se crearon las primeras computadoras de la historia. Se trataba de máquinas de dimensiones enormes que utilizaban estructuras de tubos de vacío para establecer los circuitos. No había sistemas operativos y la memoria se almacenaba en tambores magnéticos. Ahondamos en la primera generación de computadoras y en las investigaciones, avances y ordenadores más emblemáticos de aquella era.

Antecedentes

La Máquina Analítica de Charles Babbage

Maquina Analitica Babbage

A principios del siglo XIX, Joseph Marie Jacquard creó una máquina que empleaba un sistema de tarjetas perforadas para automatizar el tejido de brocados en sus telares. Entre 1833 y 1835, Charles Babbage se inspiró en ella para diseñar su Máquina Analítica, la primera máquina de cálculo diferencial que podría funcionar de forma mecánica (especial hincapié a ese “podría”, porque nunca llegó a construirla).

Babbage intentó llevar su idea a la práctica, construir la máquina, pero ni la tecnología del momento estaba a la altura ni consiguió la financiación necesaria para construir su máquina. No obstante, sus ideas fueron clave en la creación de las máquinas de cálculo posteriores.

En 1910, el hijo de Charles, Henry P. Babbage, construyó parte de la Máquina Analítica de su padre. Hoy se conserva en el Museo de la Ciencia de Londres, como se aprecia en la imagen anterior.

El algoritmo de Lovelace

La revista Scientific Memoirs encargó a la matemática Ada Lovelace la traducción de las ideas de Babbage. La científica no se limitó a ello, sino que se basó en la Máquina Analítica para desarrollar otros conceptos que también fueron fundamentales para la computación moderna. Era el año 1842 y Ada Lovelace desarrolló el primer algoritmo informático, esto es, el primer algoritmo capaz de ser procesado por una máquina.

Partiendo de los números de Bernoulli, Lovelace expuso qué operaciones tendría que hacer la Máquina Analítica para realizar los cálculos y de qué manera el algoritmo informático se integraría en la creación de Babbage. En el artículo, la matemática exponía por primera vez otros conceptos hoy totalmente instaurados en el ámbito de la computación, como el concepto de bucle informático o el de subrutina.

La Máquina de Turing

Otro salto temporal nos sitúa en el siglo XX. Entremedias, se crearon, entre otras, la máquina tabuladora de Hollerith y la Millonaria, la calculadora de Steiger. Ambos inventos supusieron un avance importante en la automatización del cálculo por medio de máquinas. Y entonces llegó Alan Turing.

En 1936, el matemático inglés publicó un artículo llamado Sobre los números computables con aplicación al problema de la decidibilidad. En él, hablaba de La máquina de Turing. No se trata de una máquina física, sino de un modelo matemático. El británico creó una máquina imaginaria capaz de resolver todas las operaciones matemáticas que se pueden resolver (ojo, porque, según Turing, las hay que no tienen solución), a través de un algoritmo.

Así fue como Turing formalizó el concepto del algoritmo y demostró que no todas las proposiciones matemáticas tienen solución, esto es, que no son decidibles. Y, si una operación no es decidible, no es computable (y viceversa). Alan Turing es uno de los nombres más relevantes en la historia de la computación. Su famoso Test de Turing también supuso un gran avance hacia la computación moderna y la inteligencia artificial.

La Z1

Z1

Ahora sí que sí, llegamos a la primera computadora mecánica programable de la historia. La Z1 es una máquina física (tan física que pesa una tonelada) creada por Konrad Zuse en la Alemania nazi, concretamente, en Berlín, entre 1936 y 1938. Hablamos de un ordenador experimental. El propio ingeniero germano reconoció que la fiabilidad de la Z1 era relativa, pero no deja de ser el primer ordenador controlable por medio de programas.

El germano perfeccionó su modelo en sus Z2 y Z3, pero la convulsión del momento que se vivía impidió que adquirieran la relevancia que merecían. Es más, todos los modelos se destruyeron en un bombardeo en la capital alemana. Mucho tiempo después (entre 1986 y 1989), Zuse construyó una réplica de su Z1 (la imagen de arriba), con el apoyo de la Universidad Libre de Berlín. Actualmente, se encuentra en el Museo Alemán de Tecnología.

La Bomba y el Colossus Mark I

Durante la II Guerra Mundial, los expertos británicos reunidos en Bletchely Park para investigar y descifrar los mensajes enviados por los nazis crearon el Colossus Mark I. Los alemanes contaban con una potente ventaja táctica: un sofisticado sistema de codificación que les permitía enviar sus comunicaciones alegremente, ya que, aunque los Aliados los interceptaran, no podían descifrarlos.

La responsable de esa ventaja era Enigma, una codificadora creada por Arthur Scherbius que planteaba nada más y nada menos que 3.283.883.513.796.974.198.700.882.069.882.752.878.379.955.261.095.623. 685.444.055.315.226.006.433.616.627.409.666.933.182.371.154.802.769.920.000.000.000 posibilidades de codificación. Casi nada.

Enigma fue descifrada por medio de Bombe, una máquina creada por Alan Turing y refinada por Gordon Welchman. Hablamos de una computadora diseñada única y exclusivamente para descifrar el código de Enigma, es decir, un ordenador que solo admitía un programa y que, por cierto, dio una ventaja importante a los británicos en el desenlace de la II Guerra Mundial.

Sin embargo, con Bombe no acabaron los problemas de los Aliados. Alemania se apoyaba en otros sistemas de comunicación como las Máquinas de Lorenz, fundamentales para las tropas de Hitler, ya que con ella se cifraban las principales órdenes en el ejército nazi.

El equipo de Bletchley Park consiguió descifrar el código. El siguiente paso fue inventar una máquina que permitiera automatizar ese proceso, esto es, descifrar todas las comunicaciones automáticamente. Así nació Colossus en 1944, una barbaridad de computadora de más de 5 toneladas que, tomando como referencia la Máquina de Turing, procesaba en torno a 5.000 caracteres por segundo.

Harvard Mark I

5 toneladas de compleja maquinaria componían el Harvard Mark I, el primer ordenador de IBM, que comenzó a utilizarse en Harvard en 1944, en proyectos de investigación científica y bélica. Basado en la Máquina Analítica, este ordenador llevaba a cabo las operaciones básicas de matemáticas y, además, realizaba cálculos de ecuaciones sobre el movimiento parabólico.

La Mark I era una computadora automática que funcionaba con electricidad, a través de un sistema de relés. La programación se llevaba a cabo por medio de interruptores y la ejecución de los cálculos se hacía a través de unos algoritmos que el ordenador escogía de manera automática.

Como las otras computadoras relevantes de su tiempo, este ordenador se utilizó para calcular tablas de balística en la etapa final de la II Guerra Mundial, y, a su término, se continuó empleando en Harvard, hasta el año 1959.

ENIAC

eniac

Continuamos en la II Guerra Mundial. Estados Unidos reunió a un equipo de expertos en una base militar de Pensilvania para resolver sus problemas de artillería, sobre todo, el cálculo de las trayectorias de sus misiles.

Como respuesta a esa necesidad, nació el ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer), diseñado por dos hombres, John W. Mauchly y John Prespert Eckert, y programado por seis mujeres, Betty Snyder Holberton, Betty Jean Jennings Bartik, Ruth Lichterman Teitelbaum, Kathleen McNulty Mauchly Antonelli, Frances Bilas Spence y Marlyn Wescoff Meltzer.

ENIAC fue la primera computadora 100% digital (la Z1 tenía partes analógicas) y también empleaba un sistema de tarjetas perforadas para la lectura y la escritura de la data. 30 meses fueron necesarios para construir este monstruo de 27 toneladas que, entre tubos de vacío, resistencias, condensadores, relés y soldaduras, ocupaba toda una habitación.

El proyecto se aprobó en 1943, pero no vio la luz hasta 1946. ENIAC fue, básicamente, una calculadora que podía ser programada, mucho más rápida que sus predecesoras y que se utilizó no solo para cumplir su propósito inicial, también para realizar cálculos en otros estudios de campo, por ejemplo, la energía atómica (en un momento en el que la II Guerra Mundial daba paso a la Guerra Fría).

Años después, John W. Mauchly y John Prespert Eckert se volvieron a unir para crear el primer ordenador comercial, la Universal Automatic Computer I o UNIVAC, que comenzó a utilizarse en la oficina del censo de Estados Unidos en 1951.

La Arquitectura Von Neumann

ENIAC y La Máquina de Turing fueron la inspiración de otro de los padres de la informática, el húngaro John von Neumann, para el diseño de un modelo de ordenador que impulsó la carrera de la tecnología. La Arquitectura Von Neumann, publicada en 1945, no es una computadora como tal, es un modelo que resultó ser una pieza clave en el desarrollo de las computadoras posteriores.

El modelo expuesto por el húngaro sorteaba las trabas de las computadoras que se habían creado hasta entonces. Como hemos visto, el ENIAC o el Colossus requerían un enorme entramado de válvulas, interruptores y cables. En su lugar, Von Neumann proponía la creación de una CPU, una unidad de procesamiento central con:

  • Una Unidad Aritmética Lógica que realiza los cálculos matemáticos básicos (suma, resta, multiplicación y división) y los lógicos (and, or y not).
  • Una memoria principal que almacena temporalmente los datos que va a utilizar después.
  • Una unidad de control que recoge, decodifica y ejecuta las instrucciones de la memoria principal.

IBM 701

La IBM 701 fue la primera computadora científica creada y comercializada en serie (recordemos que la UNIVAC fue la primera comercial, pero solo se creó una). Con 72 válvulas de vacío que le otorgaban 1.024 bits de potencia, hablamos de otro mastodonte que incorporaba novedades como la capacidad de almacenamiento en una memoria electrónica interna de contenido direccionable. Podía realizar más de 16.000 operaciones de suma o resta, leer 12.500 dígitos de una cinta y dar salida a 400 dígitos de tarjeta perforada por segundo.

Tom Watson, entonces presidente de IBM, definió la 701 como... "La máquina que nos llevó al negocio de la electrónica". Apodada como la computadora de defensa, vio la luz en 1953 pero sus orígenes se sitúan en 1950. Originariamente, esta computadora fue creada para dar soporte al Gobierno estadounidense durante la Guerra de Corea, en materia de desarrollo nuclear, diseño de aeronaves, municiones y simulaciones.

IBM 650

Mientras un equipo de IBM trabajaba en el desarrollo de la serie 700, otro trabajaba en el 650, que se anunció también en 1953. El IBM 650 fue el primer ordenador fabricado a gran escala que llegó a España. De las 2.000 unidades que fabricó la empresa, una fue comprada por Renfe. El precio estaba por encima de los 250.000 dólares, y hablamos de los años 50 del siglo pasado. Precisamente por eso, muchas empresas optaron por su alquiler mensual en lugar de su compra, por una suma de 3.500 dólares al mes.

Algunos de los avances que trajo consigo fueron el almacenamiento de datos, la posibilidad de recuperar los trabajos sin empezar de cero y, sobre todo, la tolerancia a fallos. El 650 subió un escalón en materia de fiabilidad. Así, este monstruo de 900 kilos se hizo muy popular entre las grandes compañías de la época. Este ordenador se diseñó para automatizar procesos dentro de las empresas, que lo utilizaban para realizar tareas de contabilidad y facturación y analítica de mercado, principalmente. También tuvo otras utilidades, entre ellas, cálculos de trayectorias para el diseño de balística.

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