La tecnología informática es un componente esencial del proceso de computación y procesamiento de datos. Los primeros dispositivos para la computación fueron probablemente los conocidos bastones de conteo , que aún hoy en día se utilizan en los grados de primaria de muchas escuelas para enseñar a contar. Al desarrollarse, estos dispositivos se volvieron más complejos, por ejemplo, como las figurillas de arcilla fenicias , también destinadas a la representación visual del número de objetos contados. Dichos dispositivos parecen haber sido utilizados por comerciantes y contadores de esa época.
Poco a poco, desde los dispositivos más simples para contar, nacieron dispositivos cada vez más complejos: un ábaco ( ábaco ), una regla de cálculo , una máquina sumadora , una computadora . A pesar de la simplicidad de los primeros dispositivos informáticos, un contador experimentado puede obtener resultados con aritmética simple incluso más rápido que el propietario lento de una calculadora moderna. Naturalmente, el rendimiento y la velocidad de conteo de los dispositivos informáticos modernos han superado durante mucho tiempo las capacidades de la calculadora humana más destacada.
La humanidad aprendió a usar los dispositivos de conteo más simples hace miles de años. La más demandada fue la necesidad de determinar el número de artículos utilizados en el trueque. Una de las soluciones más sencillas fue utilizar el equivalente en peso del artículo intercambiado, lo que no requería un recálculo exacto del número de sus componentes. Para estos fines, se utilizaron las balanzas de equilibrio más simples , que se convirtieron en uno de los primeros dispositivos para la determinación cuantitativa de la masa.
El principio de equivalencia se usó ampliamente en otro dispositivo de conteo simple: el ábaco o ábaco. El número de objetos contados correspondía al número de nudillos movidos de este instrumento.
Un dispositivo relativamente complejo para contar podría ser un rosario utilizado en la práctica de muchas religiones. El creyente, como en las cuentas, contó el número de oraciones pronunciadas en las cuentas del rosario, y al pasar un círculo completo del rosario, movió contadores de granos especiales en una cola separada, indicando el número de círculos contados.
Con la invención de los engranajes aparecieron dispositivos de cálculo mucho más complejos. Mecanismo de Antikythera , descubierto a principios del siglo XX, que se encontró en los restos de un antiguo barco que se hundió alrededor del año 65 a. mi. (según otras fuentes en el 80 o incluso en el 87 aC ), incluso supo modelar el movimiento de los planetas. Presuntamente se usaba para cálculos de calendario con fines religiosos, predicción de eclipses solares y lunares, determinación de la época de siembra y cosecha, etc. Los cálculos se realizaban conectando más de 30 ruedas de bronce y varios diales; para calcular las fases lunares, se utilizó la transmisión diferencial, cuya invención los investigadores atribuyeron durante mucho tiempo no antes del siglo XVI. Sin embargo, con la partida de la antigüedad , se olvidaron las habilidades para crear tales dispositivos; se necesitaron alrededor de mil quinientos años para que las personas aprendieran a crear mecanismos similares en complejidad nuevamente.
Los palos de Napier se han propuesto para la multiplicación . Fueron inventados por el matemático escocés John Napier (el primer autor en proponer logaritmos ) y descritos por él en un tratado de 1617.
El dispositivo de Napier podría aplicarse directamente solo a la ejecución de la operación de multiplicación. Con mucha menos comodidad, la acción de división se lleva a cabo con la ayuda de este dispositivo. Sin embargo, el éxito del dispositivo fue tan significativo que se formaron versos laudatorios en honor tanto a él como al inventor.
La necesidad de cálculos complejos creció rápidamente en el siglo XVII. Una parte significativa de las dificultades estaba asociada con la multiplicación y división de números de varios dígitos.
Esto propició la aparición de cuatro nuevos tipos de calculadoras en el menor tiempo posible (1614-1623):
Más tarde, ya en el siglo XIX, sobre la base de logaritmos y reglas de cálculo, surgió su análogo gráfico:
que se han utilizado para calcular una amplia variedad de funciones.
La definición de logaritmos y una tabla de sus valores (para funciones trigonométricas ) fue publicada por primera vez en 1614 por el matemático escocés John Napier .
A Napier se le ocurrió la idea: reemplazar la multiplicación que consume mucho tiempo con una suma simple, comparando progresiones geométricas y aritméticas usando tablas especiales, mientras que la geométrica será la original. Luego, la división se reemplaza automáticamente por una resta inmensamente más simple y más confiable [1] .
Las tablas logarítmicas, ampliadas y refinadas por otros matemáticos, fueron ampliamente utilizadas para cálculos científicos y de ingeniería durante más de tres siglos, hasta que aparecieron las calculadoras electrónicas y las computadoras.
Si aplica una escala logarítmica a una regla, obtiene una calculadora mecánica, una regla de cálculo .
Una idea cercana a la construcción de una regla de cálculo fue expresada a principios del siglo XVII por el astrónomo inglés Edmund Gunther ; sugirió poner una escala logarítmica en la regla y usar dos compases para realizar operaciones con logaritmos (suma y resta). En la década de 1620, el matemático inglés Edmund Wingate mejoró la "escala de Guenther" al introducir dos escalas adicionales. Al mismo tiempo (1622), se publicó su propia versión de la regla, no muy diferente de la moderna, en el tratado Círculos de proporciones de William Otred , a quien se considera el autor de la primera regla de cálculo. Al principio, la regla de Oughtred era circular, pero en 1633 se publicó una descripción de una regla rectangular, con referencia a Oughtred. La prioridad de Oughtred fue cuestionada durante mucho tiempo por Richard Delamaine , quien probablemente implementó la misma idea de forma independiente.
Otras mejoras se redujeron a la aparición de una segunda regla móvil: "motor" (Robert Bissaker, 1654 y Seth Partridge, 1657), marcando ambos lados de la regla (también Bissaker), agregando dos "escalas Wingate", marcando números de uso frecuente sobre la balanza ( Thomas Everard , 1683). El corredor apareció a mediados del siglo XIX ( A. Mannheim ).
Las reglas de cálculo han sido utilizadas por varias generaciones de ingenieros y otros profesionales, hasta la llegada de las calculadoras de bolsillo. Los ingenieros de Apolo enviaron a un hombre a la luna haciendo todos los cálculos con reglas de cálculo, muchas de las cuales requerían de 3 a 4 dígitos de precisión.
Sobre la base de las reglas de cálculo, se han creado calculadoras especializadas:
Cualquier gráfico de una función puede usarse como una calculadora simple. Para usarlo, necesita una escala, una regla (o una cuadrícula frecuente), a veces una brújula. Aún más raros son otros dispositivos de asistencia. Los resultados se leen visualmente y se registran en papel. Para la multiplicación y la división, es suficiente poner una escala logarítmica en papel junto a la habitual y usar una brújula, obtienes una calculadora.
En principio, la regla de cálculo también le permite ingresar y calcular una variedad de funciones. Pero para ello hay que complicar la mecánica: añadir reglas adicionales, etc. La principal dificultad es que hay que fabricarlas, y la mecánica en cada caso puede requerir unas distintas. Por lo tanto, la variedad de reglas mecánicas es bastante limitada. Este inconveniente principal está privado de nomogramas : gráficos de una función de varias variables con escalas que le permiten determinar los valores de estas funciones utilizando operaciones geométricas simples (por ejemplo, aplicando una regla). Por ejemplo, resolver una ecuación cuadrática sin usar fórmulas. Para utilizar un nomograma basta con tener su impreso, una regla y, como mucho, un compás, que solía tener cualquier ingeniero. Otra ventaja de los nomogramas es su bidimensionalidad. Esto le permite construir escalas bidimensionales complejas, aumentar la precisión, construir nomogramas de funciones complejas, combinar muchas funciones en un nomograma, dar una serie de proyecciones de funciones tridimensionales, etc. El desarrollo de la teoría de las construcciones nomográficas comenzó en el siglo 19. La teoría de la construcción de nomogramas de cuadrículas rectilíneas fue creada por primera vez por el matemático francés L. L. Lalanne (1843). M. Okan (1884-1891) dio los fundamentos de la teoría general de las construcciones nomográficas ; en sus obras apareció por primera vez el término " nomograma ", establecido para su uso en 1890 por el Congreso Internacional de Matemáticos en París. N. M. Gersevanov (1906-1908) fue el primero en trabajar en este campo en Rusia ; entonces, quien creó la escuela nomográfica soviética, N. A. Glagolev .
En 1623, Wilhelm Schickard inventó el " Reloj contador ", la primera máquina sumadora que podía realizar cuatro operaciones aritméticas . El dispositivo se llamó reloj contador porque, como en un reloj real, el funcionamiento del mecanismo se basaba en el uso de estrellas y engranajes. Este invento encontró uso práctico en manos del amigo de Schickard, el filósofo y astrónomo Johannes Kepler .
A esto le siguieron las máquinas de Blaise Pascal (" Pascaline ", 1642) y Gottfried Wilhelm Leibniz , la máquina de sumar de Leibniz .
Leibniz también describió el sistema numérico binario , uno de los componentes básicos de todas las computadoras modernas. Sin embargo, hasta la década de 1950, muchos diseños posteriores (incluidas las máquinas de Charles Babbage, la ENIAC de 1945 y otras computadoras decimales ) se basaron en el sistema numérico decimal más difícil de implementar .
En 1820, Charles Xavier Thomas de Colmar creó el primer dispositivo de cálculo mecánico producido en masa , la máquina sumadora de Thomas, que podía sumar, restar, multiplicar y dividir. Básicamente, se basó en la obra de Leibniz.
En 1845, Israel Staffel introdujo una máquina calculadora que, además de cuatro operaciones aritméticas, podía extraer raíces cuadradas. Las máquinas de sumar que cuentan números decimales se utilizaron hasta la década de 1970 .
En 1804, Joseph Marie Jacquard desarrolló un telar en el que el patrón a bordar se determinaba mediante tarjetas perforadas . Se podía cambiar una serie de cartas, y cambiar el patrón no requería cambios en la mecánica de la máquina. Este fue un hito importante en la historia de la programación.
En 1832, Semyon Korsakov utilizó tarjetas perforadas en el diseño de sus "máquinas intelectuales [2] ", dispositivos mecánicos para la recuperación de información, que son los prototipos de las modernas bases de datos y, en cierta medida, de los sistemas expertos.
En 1838, Charles Babbage pasó de desarrollar la máquina diferencial a diseñar una máquina analítica más compleja, cuyos principios de programación se pueden rastrear directamente hasta las tarjetas perforadas de Jaccard.
En 1890, la Oficina del Censo de EE . UU. utilizó tarjetas perforadas y mecanismos de clasificación ( tabuladores [3] ) desarrollados por Herman Hollerith para procesar un flujo de datos del censo decenal exigidos por la Constitución . La compañía de Hollerith finalmente se convirtió en el núcleo de IBM . Esta corporación ha desarrollado la tecnología de tarjetas perforadas en una poderosa herramienta para procesar datos comerciales y ha lanzado una extensa línea de equipos de grabación especializados. Para 1950, la tecnología de IBM se había vuelto omnipresente en la industria y el gobierno. La advertencia impresa en la mayoría de las tarjetas, "no doblar, torcer ni rasgar", se convirtió en el lema de la era de la posguerra.
Muchas soluciones informáticas utilizaron tarjetas perforadas hasta finales de la década de 1970 (y después). Por ejemplo, los estudiantes de ingeniería y ciencias de muchas universidades de todo el mundo podían enviar sus instrucciones de programación al centro informático local en forma de un conjunto de tarjetas, una tarjeta por línea de programa, y luego tenían que esperar en fila para procesar, compilar, y ejecutar el programa. Posteriormente, después de imprimir los resultados marcados con el identificador del solicitante, se colocaron en una bandeja de salida fuera del centro de cómputo. En muchos casos, estos resultados solo implicaron la impresión de un mensaje de error en la sintaxis del programa, lo que requirió otro ciclo de edición, compilación y ejecución.
La característica definitoria de una "computadora general" es la programabilidad, que permite que una computadora emule cualquier otro sistema informático simplemente reemplazando una secuencia almacenada de instrucciones.
En 1835, Charles Babbage describió su máquina analítica. Era un diseño de computadora de propósito general, que usaba tarjetas perforadas como medio de entrada y programa, y una máquina de vapor como fuente de energía. Una de las ideas clave fue el uso de engranajes para realizar funciones matemáticas.
Su idea original era utilizar tarjetas perforadas para una máquina que calcula e imprime tablas logarítmicas con gran precisión (es decir, para una máquina especializada). Más tarde, estas ideas se desarrollaron en una máquina de uso general: su "motor analítico".
Aunque los planes fueron anunciados y el proyecto, aparentemente, era real, o al menos estaba siendo probado, surgieron ciertas dificultades durante la creación de la máquina. Era difícil trabajar con Babbage, discutía con cualquiera que no rindiera tributo a sus ideas. Todas las partes de la máquina tuvieron que ser creadas a mano. Pequeños errores en cada pieza, para una máquina formada por miles de piezas, podían dar lugar a importantes desviaciones, por lo que la creación de piezas requería una precisión poco habitual para la época. Como resultado, el proyecto se empantanó en desacuerdos con el contratista que creaba las piezas y terminó con el cese de la financiación del gobierno.
Ada Lovelace, la hija de Lord Byron, tradujo y comentó Sketch of the Analytical Engine . Su nombre se asocia a menudo con el nombre de Babbage. También se afirma que es la primera programadora, aunque muchos cuestionan esta afirmación y la importancia de sus contribuciones.
Una reconstrucción de Difference Engine 2, un diseño anterior y más limitado, ha estado en funcionamiento en el Museo de Ciencias de Londres desde 1991. Funciona exactamente como lo diseñó Babbage, con solo unos pocos cambios triviales, y esto demuestra que Babbage tenía razón en teoría. Para crear las piezas necesarias, el museo utilizó máquinas controladas por computadora, respetando las tolerancias que podía alcanzar un cerrajero de la época. Algunos creen que la tecnología de esa época no permitía la creación de piezas con la precisión requerida, pero esta suposición resultó ser incorrecta. El fracaso de Babbage para construir la máquina se atribuye en gran medida a las dificultades, no solo políticas y financieras, sino también a su deseo de crear una computadora muy sofisticada y compleja.
Tras los pasos de Babbage, aunque sin conocer sus trabajos anteriores, se encontraba Percy Ludget , un contable de Dublín ( Irlanda ). Diseñó de forma independiente una computadora mecánica programable, que describió en un artículo publicado en 1909.
Para 1900, las máquinas de sumar, las cajas registradoras y las máquinas calculadoras se estaban rediseñando utilizando motores eléctricos que representaban la posición de la variable como la posición de un engranaje. Desde la década de 1930, comenzaron las máquinas sumadoras de escritorio que podían sumar, restar, multiplicar y dividir. compañías de lanzamiento como Friden, Marchant y Monro. La palabra "computadora" (literalmente, "computadora") se llamaba posición: eran personas que usaban calculadoras para realizar cálculos matemáticos. Durante el Proyecto Manhattan, el futuro premio Nobel Richard Feynman supervisó un equipo completo de "computadoras", muchas de las cuales eran mujeres matemáticas que trabajaban en ecuaciones diferenciales que se resolvieron para el esfuerzo de guerra. Incluso el famoso Stanislav Martin Ulam , después del final de la guerra, se vio obligado a trabajar en la traducción de expresiones matemáticas en aproximaciones solucionables, para el proyecto de la bomba de hidrógeno .
En 1948, apareció Curta , una pequeña máquina sumadora que se podía sostener con una mano. En las décadas de 1950 y 1960, aparecieron en el mercado occidental varias marcas de tales dispositivos.
La primera calculadora de escritorio totalmente electrónica fue la británica ANITA Mark VII , que utilizaba una pantalla digital de descarga de gas y 177 tiratrones en miniatura . En junio de 1963, Friden presentó el EC-130 con cuatro funciones. Estaba completamente transistorizado, tenía una resolución de 13 dígitos en un tubo de rayos catódicos de 5 pulgadas y la empresa lo comercializó por $ 2,200 en el mercado de calculadoras. Se han agregado funciones de raíz cuadrada e inversa al modelo EC 132. En 1965, Wang Laboratories produjo la LOCI-2, una calculadora de escritorio transistorizada de 10 dígitos que usaba una pantalla HID y podía calcular logaritmos .
En la Unión Soviética, en el período anterior a la guerra, la máquina sumadora más famosa y extendida fue la máquina sumadora Felix , producida entre 1929 y 1978 en las fábricas de Kursk ( planta de Schetmash ), Penza y Moscú . Las computadoras electrónico-mecánicas se han producido en masa y se han utilizado ampliamente desde mediados de la década de 1950, y en 1959 se lanzó la producción de computadoras totalmente electrónicas (CM).
Antes de la Segunda Guerra Mundial, las computadoras analógicas mecánicas y eléctricas se consideraban las máquinas más modernas y muchos creían que ese era el futuro de la computación. Las computadoras analógicas aprovecharon el hecho de que las propiedades matemáticas de los fenómenos a pequeña escala (posiciones de las ruedas o voltaje y corriente eléctricos) son similares a las de otros fenómenos físicos, como trayectorias balísticas, inercia, resonancia, transferencia de energía, momento de inercia, y así sucesivamente Modelaron estos y otros fenómenos físicos por los valores de voltaje y corriente eléctrica .
En 1936, un joven ingeniero alemán entusiasta, Konrad Zuse , comenzó a trabajar en su primera calculadora de la serie Z, con memoria y capacidad de programación (todavía limitada). Creado principalmente sobre una base mecánica, pero ya sobre la base de la lógica binaria, el modelo Z1 , completado en 1938 , no funcionó de manera suficientemente confiable debido a la precisión insuficiente en la ejecución de sus partes constituyentes. La entrada de comandos y datos se realizó mediante el teclado, y la salida, mediante un pequeño panel en las bombillas. La memoria de la calculadora se organizaba mediante un condensador.
En 1939, Zuse creó una segunda computadora, la Z2 , pero sus planos y fotografías fueron destruidos durante el bombardeo durante la Segunda Guerra Mundial , por lo que casi nada se sabe sobre ella. Z2 trabajó en un relé .
El siguiente automóvil de Zuse, el Z3 , se completó en 1941. Fue construido sobre relés telefónicos y funcionó bastante satisfactoriamente. Así, Z3 se convirtió en la primera computadora en funcionamiento controlada por el programa. En muchos sentidos, el Z3 era similar a las máquinas modernas, introduciendo una serie de innovaciones como la aritmética de punto flotante por primera vez . Reemplazar el sistema decimal difícil de implementar con binario hizo que las máquinas de Zuse fueran más simples y, por lo tanto, más confiables: se cree que esta es una de las razones por las que Zuse tuvo éxito donde Babbage fracasó.
Los programas para el Z3 se almacenaron en una película perforada . No hubo saltos condicionales, pero en la década de 1990 se demostró teóricamente que el Z3 era una computadora de propósito general (ignorando los límites en el tamaño de la memoria física). En dos patentes de 1936 , Konrad Zuse mencionó que las instrucciones de la máquina podían almacenarse en la misma memoria que los datos, presagiando así lo que más tarde se conoció como la arquitectura von Neumann y se implementó por primera vez en 1949 en el EDSAC británico.
Un poco antes, Zuse desarrolló el primer lenguaje de programación de alto nivel del mundo para la computadora Z4 parcialmente completada , a la que llamó Plankalkül ( en alemán: Plankalkül plan calculus ).
La guerra interrumpió el trabajo en la máquina. En septiembre de 1950, el Z4 finalmente se terminó y se entregó a ETH Zürich . En ese momento, era la única computadora en funcionamiento en Europa continental y la primera computadora en el mundo que se vendió. En esto, el Z4 estaba cinco meses por delante del Mark I y diez meses por delante del UNIVAC . La computadora funcionó en ETH Zürich hasta 1955 , después de lo cual fue transferida al Instituto Francés de Investigación Aerodinámica cerca de Basilea , donde funcionó hasta 1960 .
Zuse y su compañía construyeron otras computadoras, cada una de las cuales comenzaba con una letra mayúscula Z. Las máquinas más famosas fueron la Z11 , que se vendió a la industria óptica y las universidades, y la Z22 , la primera computadora con memoria magnética.
Durante la Segunda Guerra Mundial, Gran Bretaña logró cierto éxito al descifrar las comunicaciones alemanas encriptadas. El código de la máquina de cifrado alemana Enigma se analizó utilizando máquinas electromecánicas, que se denominaron " bombas ". Tal "bomba" fue diseñada por Alan Turing y Gordon Welshman . La mayoría de las opciones conducían a una contradicción, las pocas restantes ya podían probarse manualmente. Estos eran decodificadores electromecánicos, que trabajaban por simple enumeración.
Los alemanes también desarrollaron una serie de sistemas de cifrado telegráfico, algo diferentes del Enigma. La máquina Lorenz SZ 40/42 se utilizó para comunicaciones militares de alto nivel. Las primeras intercepciones de transmisiones de tales máquinas se registraron en 1941. Para descifrar este código , la máquina Colossus fue creada en secreto . La especificación fue desarrollada por el profesor Max Newman y sus colegas; El ensamblaje del Colossus Mk I se llevó a cabo en el Laboratorio de Investigación de la Oficina de Correos de Londres y tomó 11 meses, el trabajo fue realizado por Tommy Flowers y otros .
El Colossus fue el primer dispositivo informático totalmente electrónico, aunque no podía implementar ninguna función computable. El Colossus usaba una gran cantidad de tubos de vacío, la información se ingresaba desde una cinta perforada. La máquina podía configurarse para realizar varias operaciones lógicas booleanas , pero no era Turing completa . Además del Colossus Mk I, se construyeron nueve modelos Mk II más. La información sobre la existencia de esta máquina se mantuvo en secreto hasta la década de 1970. Winston Churchill firmó personalmente la orden de destruir la máquina en pedazos no más grandes que una mano humana. Debido a su secreto, Colossus no ha sido mencionado en muchos escritos sobre la historia de las computadoras.
En 1937, Claude Shannon demostró que había una correspondencia biunívoca entre los conceptos de la lógica booleana y algunos de los circuitos electrónicos que llegaron a llamarse " puertas lógicas " ahora omnipresentes en las computadoras digitales. Mientras estaba en el MIT , demostró en su principal trabajo que los enlaces e interruptores electrónicos podían representar una expresión de álgebra booleana . Así, con su obra A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits , creó la base para el diseño práctico de circuitos digitales.
En noviembre de 1937, George Stibitz completó la computadora Modelo K en Bell Labs, basada en interruptores de relé. A fines de 1938, Bell Labs autorizó la investigación de un nuevo programa dirigido por Stibitz. Como resultado, el 8 de enero de 1940 se completó la Calculadora de Números Complejos, que podía realizar cálculos sobre números complejos. El 11 de septiembre de 1940, en una demostración en la conferencia de la Sociedad Matemática Estadounidense en Dartmouth College, Stibitz envió comandos a una computadora de forma remota, a través de una línea telefónica de teletipo. Esta fue la primera vez que se utilizó un dispositivo informático de forma remota. Entre los participantes de la conferencia y testigos de la manifestación estaban John von Neumann, John Mauchly y Norbert Wiener, quien escribió sobre lo que vio en sus memorias.
En 1939 , John Atanasoff y Clifford Berry de la Universidad Estatal de Iowa desarrollaron la computadora Atanasoff-Berry (ABC). Fue la primera computadora digital electrónica del mundo. El diseño consistió en más de 300 tubos de vacío, se usó un tambor giratorio como memoria. Aunque la máquina ABC no era programable, fue la primera en usar tubos de vacío en un sumador. El co-inventor de ENIAC , John Mauchley, estudió ABC en junio de 1941, y existe un debate entre los historiadores sobre el alcance de su influencia en el desarrollo de máquinas que siguieron a ENIAC. ABC estaba casi olvidado hasta que los reflectores se centraron en Honeywell v. Sperry Rand , un fallo que invalidó la patente ENIAC (y varias otras patentes) porque, entre otras razones, el trabajo de Atanasov se había realizado antes.
En 1939, se comenzó a trabajar en el Harvard Mark I en los laboratorios Endicott de IBM . Oficialmente conocida como la Calculadora Controlada por Secuencia Automática, la Mark I era una computadora electromecánica de propósito general construida con fondos y asistencia de IBM, bajo la dirección del matemático de Harvard Howard Aiken . El diseño de la computadora fue influenciado por el motor analítico de C. Babbage, que utiliza aritmética decimal, ruedas de almacenamiento de datos e interruptores giratorios además de relés electromagnéticos. La máquina estaba programada con cinta perforada y tenía varias unidades de cómputo que trabajaban en paralelo. Las versiones posteriores tenían múltiples lectores de cinta perforada y la máquina podía cambiar entre lectores según el estado. Sin embargo, la máquina no era exactamente Turing-completa . El Mark I se trasladó a la Universidad de Harvard y comenzó a funcionar en mayo de 1944.
ENIACLa ENIAC estadounidense , a menudo conocida como la primera computadora electrónica de propósito general, demostró públicamente la aplicabilidad de la electrónica para la computación a gran escala. Este se convirtió en un momento clave en el desarrollo de las computadoras, principalmente por el gran aumento en la velocidad de cómputo, pero también por las oportunidades para la miniaturización. Creada bajo la dirección de John Mauchly y J. Presper Eckert , esta máquina era 1.000 veces más rápida que todas las demás máquinas de la época. El desarrollo de ENIAC duró desde 1943 hasta 1945. En el momento en que se propuso este proyecto, muchos investigadores estaban convencidos de que, entre los miles de frágiles tubos de vacío, muchos se quemarían con tanta frecuencia que ENIAC estaría fuera de servicio durante demasiado tiempo y, por lo tanto, sería prácticamente inútil. Sin embargo, en una máquina real, fue posible realizar varios miles de operaciones por segundo durante varias horas, antes de otra falla debido a una lámpara quemada.
ENIAC ciertamente satisface el requisito de integridad de Turing . Pero el "programa" de esta máquina estaba determinado por la condición de los cables de conexión y los interruptores, una gran diferencia con respecto a las máquinas de programa almacenado que introdujo Konrad Zuse en 1940. Sin embargo, en ese momento, los cálculos realizados sin asistencia humana se consideraban un gran logro, y el objetivo del programa era resolver un solo problema . (Las mejoras que se completaron en 1948 hicieron posible ejecutar un programa almacenado en una memoria especial, lo que hizo que la programación fuera un logro más sistemático y menos "único").
Después de reelaborar las ideas de Eckert y Mauchly, así como de evaluar las limitaciones de ENIAC, John von Neumann escribió un informe ampliamente citado que describe el diseño de una computadora ( EDVAC ) en la que tanto el programa como los datos se almacenan en una sola memoria universal. Los principios detrás de esta máquina se conocieron como la " arquitectura de von Neumann " y sirvieron de base para el desarrollo de las primeras computadoras digitales de propósito general verdaderamente flexibles.
De acuerdo con la metodología generalmente aceptada para evaluar el desarrollo de la tecnología informática , las computadoras de tubo se consideraron la primera generación, las computadoras de transistores la segunda , las computadoras de circuito integrado la tercera y los microprocesadores la cuarta . Si bien las generaciones anteriores mejoraron al aumentar la cantidad de elementos por unidad de área (miniaturización), se suponía que las computadoras de quinta generación serían el siguiente paso y lograrían un rendimiento superior para implementar la interacción de un conjunto ilimitado de microprocesadores.
La primera máquina de arquitectura von Neumann en funcionamiento fue la Manchester Small Experimental Machine construida en la Universidad de Manchester en 1948; le siguió en 1949 la computadora Manchester Mark I , que ya era un sistema completo, con válvulas Williams y un tambor magnético como memoria, y registros índice . Otro contendiente por el título de "primera computadora digital con programa almacenado" fue el EDSAC , diseñado y construido en la Universidad de Cambridge . Lanzado menos de un año después de "Baby", ya se podía utilizar para resolver problemas reales. De hecho, EDSAC se creó en base a la arquitectura de la computadora EDVAC , la sucesora de ENIAC . A diferencia de ENIAC, que usaba procesamiento paralelo, EDVAC tenía una sola unidad de procesamiento. Esta solución era más simple y confiable, por lo que esta opción se convirtió en la primera implementada después de cada próxima ola de miniaturización. Muchos consideran que el Manchester Mark I / EDSAC / EDVAC es el "Eves" del que casi todas las computadoras modernas derivan su arquitectura.
La primera computadora programable universal en Europa continental fue la Z4 de Konrad Zuse , completada en septiembre de 1950. En noviembre del mismo año, un equipo de científicos dirigido por Sergei Alekseevich Lebedev del Instituto de Ingeniería Eléctrica de Kiev, RSS de Ucrania , creó la llamada "pequeña máquina calculadora electrónica" ( MESM ). Contenía alrededor de 6.000 tubos de vacío y consumía 15 kW. La máquina podría realizar alrededor de 3000 operaciones por segundo. Otra máquina de la época fue la CSIRAC australiana , que completó su primer programa de prueba en 1949 .
En octubre de 1947, los directores de Lyons & Company, una empresa británica propietaria de una cadena de tiendas y restaurantes, decidió participar activamente en el desarrollo del desarrollo informático comercial. La computadora LEO I comenzó a operar en 1951 y fue la primera en el mundo que se utilizó regularmente para el trabajo de oficina de rutina.
La computadora M-1 desarrollada en 1950-1951 en la URSS se convirtió en la primera computadora del mundo en la que todos los circuitos lógicos estaban hechos de semiconductores .
La máquina de la Universidad de Manchester se convirtió en el prototipo del Ferranti Mark I. La primera máquina de este tipo se entregó a la universidad en febrero de 1951 y se vendieron al menos otras nueve entre 1951 y 1957.
En junio de 1951, la Oficina del Censo de los Estados Unidos instaló UNIVAC 1 . La máquina fue desarrollada por Remington Rand , que eventualmente vendió 46 de estas máquinas por más de $1 millón cada una. UNIVAC fue la primera computadora producida en masa; todos sus predecesores se hicieron en una sola copia. La computadora constaba de 5200 tubos de vacío y consumía 125 kW de energía. Se utilizaron líneas de retardo de mercurio , almacenando 1000 palabras de memoria, cada una con 11 dígitos decimales más un signo (palabras de 72 bits). A diferencia de las máquinas IBM, que estaban equipadas con entrada de tarjeta perforada, UNIVAC usaba entrada de cinta magnética metalizada al estilo de los años 30, lo que aseguraba la compatibilidad con algunos sistemas de almacenamiento comerciales existentes. Otras computadoras de la época usaban entrada de cinta perforada de alta velocidad y E/S usando cintas magnéticas más modernas.
La primera computadora en serie soviética fue la " Strela ", que se produce desde 1953 en la planta de máquinas analíticas y de cálculo de Moscú . "Arrow" pertenece a la clase de grandes computadoras universales ( mainframe ) con un sistema de comando de tres direcciones . La computadora tenía una velocidad de 2000-3000 operaciones por segundo. Como memoria externa se utilizaron dos unidades de cinta magnética con una capacidad de 200.000 palabras, la cantidad de memoria RAM era de 2048 celdas de 43 bits cada una. La computadora constaba de 6200 lámparas, 60,000 diodos semiconductores y consumía 150 kW de potencia.
En 1954, IBM lanza la máquina IBM 650 , que se ha vuelto bastante popular: se produjeron más de 2000 máquinas en total. Pesa alrededor de 900 kg y la fuente de alimentación pesa otros 1350 kg; ambos módulos miden aproximadamente 1,5 × 0,9 × 1,8 metros. El precio del automóvil es de $0,5 millones (alrededor de $4 millones en términos de 2011) o se puede arrendar por $3500 al mes ($30 000 en 2011). La memoria del tambor magnético almacena 2000 palabras de 10 caracteres, luego la memoria se incrementó a 4000 palabras. A medida que se ejecutaba el programa, las instrucciones se leían directamente del tambor. A cada instrucción se le dio la dirección de la siguiente instrucción ejecutable. Se utilizó el compilador SOAP (Symbolic Optimal Assembly Program), que colocaba las instrucciones en las direcciones óptimas, de forma que la siguiente instrucción se leía inmediatamente y no había que esperar a que el tambor girara a la fila deseada.
En 1955, Maurice Wilks inventa la microprogramación , un principio que luego fue ampliamente utilizado en los microprocesadores de una gran variedad de computadoras. La microprogramación le permite definir o ampliar el conjunto básico de instrucciones utilizando firmware (que se denominan microprograma o firmware ).
En 1956, IBM vendió por primera vez un dispositivo para almacenar información en discos magnéticos - RAMAC(Método de Acceso Aleatorio de Contabilidad y Control). Utiliza 50 discos de metal, de 24 pulgadas de diámetro, con 100 pistas en cada lado. El dispositivo almacenó hasta 5 MB de datos y costó $10,000 por MB. (En 2006, dichos dispositivos de almacenamiento ( discos duros ) costaban alrededor de $0,001 por MB).
El siguiente gran paso en la historia de la tecnología informática fue la invención del transistor en 1947 . Se han convertido en un reemplazo para las lámparas frágiles y de alto consumo energético. Las computadoras con transistores se conocen comúnmente como la "segunda generación" que dominó la década de 1950 y principios de la de 1960 . Gracias a los transistores y las placas de circuito impreso, se ha logrado una reducción significativa en el tamaño y la cantidad de energía consumida, así como un aumento en la confiabilidad. Por ejemplo, el IBM 1620 transistorizado, que reemplazó al IBM 650 basado en lámparas, tenía aproximadamente el tamaño de un escritorio . Sin embargo, las computadoras de segunda generación todavía eran bastante caras y, por lo tanto, solo las usaban universidades, gobiernos y grandes corporaciones.
Las computadoras de segunda generación generalmente consistían en una gran cantidad de placas de circuito impreso, cada una de las cuales contenía de una a cuatro puertas lógicas o flip- flops . En particular, el Sistema Modular Estándar de IBM definió el estándar para dichas placas y sus conectores de conexión. Las primeras computadoras de semiconductores se construyeron con transistores de germanio, luego fueron reemplazadas por otras de silicio más baratas. La lógica se basó en transistores bipolares y evolucionó de la lógica RTL , TTL a ESL . Fueron reemplazados por transistores de efecto de campo , sobre la base de los cuales ya se construyeron los microcircuitos más simples para computadoras de tercera generación.
El concepto de computadora en la década de 1950 asumía la presencia de un costoso centro de cómputo con su propio personal. Solo las grandes corporaciones y las agencias gubernamentales (así como varias universidades importantes) podían permitirse el mantenimiento de tales computadoras. En total, en 1958 había sólo 1.700 computadoras de todas las variedades en uso por 1.200 organizaciones. Sin embargo, en los años siguientes, se produjeron miles y luego decenas de miles de computadoras y, por primera vez, estuvieron ampliamente disponibles para empresas medianas y científicos. [cuatro]
Sin el avance en la tecnología informática realizado en la década de 1940. y una tarea técnica claramente formulada para desarrolladores de este tipo, la tecnología informática no solo no se desarrollaría hasta las computadoras modernas, sino que con toda probabilidad se mantendría al nivel del período anterior a la guerra (como lo demuestran los experimentos de Zuse, quien creó ingeniosos y modelos revolucionarios para su época de la tecnología informática, completamente desprovistos de estructuras estatales e instituciones públicas). De hecho, la aparición de las primeras computadoras y luego las supercomputadoras y el rápido avance en el desarrollo de la tecnología informática, el comienzo de la producción en masa de computadoras, la formación de la industria informática con todas las industrias relacionadas (industria del software , juegos de computadora , etc. ) .) la humanidad se debe a los experimentos de automatización de cálculos balísticos de la Segunda Guerra Mundial en el Reino Unido y en menor medida en los EE.UU. [5] .
En 1959, basándose en transistores, IBM lanzó el mainframe IBM 7090 y la máquina de gama media IBM 1401 . Este último usaba entrada de tarjeta perforada y se convirtió en la computadora de propósito general más popular de la época: en el período 1960-1964. Se produjeron más de 100 mil copias de esta máquina. Utilizaba 4.000 caracteres de memoria (luego aumentó a 16.000 caracteres). Muchos aspectos de este proyecto se basaron en el deseo de reemplazar las máquinas de tarjetas perforadas, que fueron ampliamente utilizadas desde la década de 1920 hasta principios de la de 1970.
En 1960, IBM lanzó el IBM 1620 transistorizado , inicialmente solo cinta perforada, pero pronto se actualizó a tarjetas perforadas. El modelo se hizo popular como computadora científica, se produjeron alrededor de 2000 copias. La máquina utilizaba una memoria de núcleo magnético de hasta 60.000 dígitos decimales.
También en 1960, DEC lanzó su primer modelo, el PDP-1 , destinado a ser utilizado por personal técnico en laboratorios y para investigación. Esta computadora relativamente poderosa para aquellos tiempos (100 mil operaciones por segundo) tenía un tamaño bastante compacto (ocupaba espacio del tamaño de un refrigerador doméstico). [cuatro]
En 1961, Burroughs Corporation lanzó la B5000 , la primera computadora de dos procesadores con memoria virtual basada en paginación de segmentos. Otras características únicas fueron la arquitectura de pila , el direccionamiento basado en descriptores y la falta de programación directamente en lenguaje ensamblador .
En 1962, la computadora Atlas fue creada conjuntamente por la Universidad Victoria de Manchester y Ferranti y Plessey , con memoria virtual basada en paginación y ejecución de instrucciones canalizadas .
La computadora IBM 1401 de segunda generación , producida a principios de la década de 1960, se hizo cargo de un tercio del mercado mundial de computadoras, con más de 10,000 de estas máquinas vendidas.
El uso de semiconductores ha permitido mejorar no solo la unidad central de procesamiento , sino también los dispositivos periféricos. La segunda generación de dispositivos de almacenamiento de datos ya permitía almacenar decenas de millones de caracteres y números. Había una división en dispositivos de almacenamiento rígidamente fijos ( fijos ) conectados al procesador por un canal de transferencia de datos de alta velocidad y dispositivos extraíbles ( removibles ). Reemplazar un casete de disco en un cambiador solo tomó unos segundos. Aunque la capacidad de los medios extraíbles solía ser menor, su intercambiabilidad hizo posible almacenar una cantidad casi ilimitada de datos. La cinta se usaba comúnmente para archivar datos porque proporcionaba más almacenamiento a un costo menor.
En muchas máquinas de segunda generación, las funciones de comunicación con los periféricos se delegaron en coprocesadores especializados . Por ejemplo, mientras el procesador periférico lee o perfora tarjetas perforadas, el procesador principal realiza cálculos o ramificaciones de programa. Un bus de datos transporta datos entre la memoria y el procesador durante el ciclo de obtención y ejecución y, por lo general, otros buses de datos sirven a los periféricos. En el PDP-1 , un ciclo de acceso a la memoria tomó 5 microsegundos; la mayoría de las instrucciones requerían 10 microsegundos: 5 para obtener la instrucción y otros 5 para obtener el operando.
" Setun " fue la primera computadora basada en lógica ternaria , desarrollada en 1958 en la Unión Soviética . Las primeras computadoras de semiconductores en serie soviéticas fueron Vesna y Sneg , producidas entre 1964 y 1972 . El rendimiento máximo de la computadora Sneg fue de 300.000 operaciones por segundo. Las máquinas se hicieron sobre la base de transistores con una frecuencia de reloj de 5 MHz. Se fabricaron un total de 39 ordenadores [6] .
Se considera que la mejor computadora doméstica de la 2ª generación es BESM-6 , creada en 1966 .
El crecimiento explosivo en el uso de computadoras comenzó con la "tercera generación" de máquinas de cómputo. Esto comenzó con la invención del circuito integrado , que fue posible gracias a una serie de descubrimientos realizados por ingenieros estadounidenses en 1958-1959. Resolvieron tres problemas fundamentales que dificultaban la creación del circuito integrado; por los descubrimientos realizados, uno de ellos recibió el Premio Nobel .
En 1964, se introdujo el mainframe IBM/360 . Estas computadoras y sus sucesoras se convirtieron durante muchos años en el estándar industrial de facto para las poderosas computadoras de propósito general. En la URSS, las máquinas de la serie ES EVM eran un análogo del IBM / 360 .
Paralelamente a las computadoras de la tercera generación, se siguieron produciendo computadoras de la segunda generación. Entonces, las computadoras UNIVAC 494 se produjeron hasta mediados de la década de 1970.
En 1969, el empleado de Intel , Ted Hoff , propuso crear una unidad central de procesamiento en un solo chip. Es decir, en lugar de muchos circuitos integrados, cree un circuito integrado principal, que deberá realizar todas las operaciones aritméticas, lógicas y de control escritas en código de máquina . Tal dispositivo se llama microprocesador .
En 1971, Intel, por encargo de Busicom, lanzó el primer microprocesador " Intel 4004 " para usar en una calculadora (Modelo Busicom 141-PF). El advenimiento de los microprocesadores hizo posible la creación de microcomputadoras : computadoras pequeñas y económicas que las pequeñas empresas o los individuos podían comprar. En la década de 1980, las microcomputadoras se hicieron omnipresentes.
La primera computadora doméstica producida en masa fue desarrollada por Steve Wozniak , uno de los fundadores de Apple Computer . Más tarde, Steve Wozniak desarrolló la primera computadora personal producida en masa .
Las computadoras basadas en la arquitectura de microcomputadoras, con características añadidas de sus contrapartes más grandes, ahora dominan la mayoría de los segmentos del mercado.
En 1945, estaba en funcionamiento la primera computadora analógica en la URSS . Antes de la guerra, comenzó la investigación y el desarrollo de disparadores de alta velocidad , los elementos principales de las computadoras digitales .
El 29 de junio de 1948, I. V. Stalin , Presidente del Consejo de Ministros de la URSS , firmó una resolución en virtud de la cual se creó el Instituto de Mecánica Fina y Tecnología Informática [7] .
En 1948, bajo la supervisión de S. A. Lebedev , Doctor en Ciencias Físicas y Matemáticas , se comenzó a trabajar en Kiev en la creación de una MESM (pequeña máquina calculadora electrónica). El 25 de diciembre de 1951, la comisión de la Academia de Ciencias de la URSS, presidida por el académico Keldysh , aceptó la máquina MESM, que fue puesta en funcionamiento [8] .
A fines de 1948, empleados del Instituto de Energía. Krizhizhanovsky I. S. Bruk y B. I. Rameev reciben un certificado de derechos de autor en una computadora con un bus común , y en 1950-1951. créalo Esta máquina es la primera en el mundo en utilizar diodos semiconductores (cuprox) en lugar de tubos de vacío . Desde 1948, Brook ha estado trabajando en computadoras electrónicas y control usando tecnología informática.
A principios de 1949, SKB-245 y NII Schetmash se crearon en Moscú sobre la base de la planta SAM . Se están creando plantas " Scheotmash " en Kursk [9] , Penza, Chisinau.
A principios de la década de 1950 , se creó en Alma-Ata un laboratorio de matemáticas computacionales y de máquinas. A fines de 1951 , entró en funcionamiento la computadora M-1 , desarrollada en el laboratorio del Instituto de Energía de la Academia de Ciencias de la URSS .
En el otoño de 1952, se completó el desarrollo de la máquina calculadora electrónica grande (o de alta velocidad) - BESM-1 (también conocida como BESM de la Academia de Ciencias , BESM AN ), construida sobre tubos de vacío (5000 lámparas). . La operación de prueba comenzó en 1952 .
Los científicos soviéticos de ITMIVT de la Academia de Ciencias de la URSS han estado creando redes de comunicación informática desde 1952 como parte del trabajo para crear un sistema automatizado de defensa antimisiles ( ABM ). Al principio, los especialistas dirigidos por Sergei Lebedev crearon una serie de computadoras (Diana-I, Diana-II, M-40 , M-20 , M-50 , etc.) y organizaron el intercambio de datos entre ellas para calcular el anti- trayectoria del misil. Como escribe uno de los creadores del sistema, Vsevolod Burtsev , " en el complejo experimental de defensa antimisiles ", la máquina central M-40 " intercambió información a través de cinco canales de comunicación de retransmisión de radio dúplex y que operan de forma asíncrona con objetos ubicados a una distancia de 100 a 200 kilómetros de ella; la tasa general de recepción de información a través de líneas de radioenlace superó 1 MHz ” [10] . En 1956, al oeste del lago Balkhash , los científicos y militares soviéticos crearon un gran sitio de prueba , donde se probó el sistema de defensa antimisiles desarrollado, junto con la red informática [11] . En 1953 , la máquina Strela comenzó a producirse en masa en la URSS ; en 1954 , se fundó el primer centro informático soviético VTS-1 (que operaba la computadora Strela) para las necesidades del Ministerio de Defensa de la URSS .
Desde 1956 , I. Berg y F. Staros dirigen el laboratorio SL-11 en Leningrado, que luego se transformó en KB-2. Allí crean la primera computadora de escritorio de la URSS UM-1 y su modificación UM-1NH, por lo que recibieron el Premio Estatal.
En 1957 , la máquina Ural-1 se lanzó a la serie . Se produjeron un total de 183 coches.
En 1958, en el Centro de Cómputo secreto No. 1 del Ministerio de Defensa de la URSS (p / box 01168), bajo el liderazgo de A. I. Kitov, la computadora de tubo más rápida del mundo "M-100" (cien mil operaciones por segundo) fue creado para uso militar (en particular, para procesar datos provenientes del radar completo en el sistema de defensa aérea). El Comité de Invenciones y Descubrimientos del Consejo de Ministros de la URSS emitió un equipo de desarrolladores encabezado por A. I. Kitov con el certificado de autor No. 19628 con fecha de prioridad del 27 de junio de 1958 para la invención de un método para el procesamiento paralelo de instrucciones de máquina por una unidad aritmética informática (el principio de macrocanalización o cálculos de paralelismo ). Este método se utiliza actualmente en las computadoras modernas. La velocidad récord de la computadora M-100 también fue facilitada por el sistema de memoria de acceso aleatorio de dos niveles (memoria caché y RAM) desarrollado bajo la dirección de A. I. Kitov y una serie de otras innovaciones.
En 1959 , bajo la dirección de N. P. Brusentsov, se creó una pequeña computadora única " Setun " sobre la base de la lógica ternaria .
En julio de 1961, se lanzó la primera máquina de control universal de semiconductores " Dnepr " en la URSS (antes de eso, solo había máquinas de semiconductores especializadas). Incluso antes del inicio de la producción en serie, se llevaron a cabo experimentos sobre la gestión de procesos tecnológicos complejos en la Planta Metalúrgica Dzerzhinsky .
Las primeras computadoras de semiconductores en serie soviéticas fueron Vesna y Sneg , producidas entre 1964 y 1972.
Las primeras computadoras seriales del mundo sobre circuitos integrados fueron las computadoras Gnom soviéticas, producidas desde 1965 .
En 1966 se crea el BESM-6 , el mejor ordenador doméstico de la 2ª generación. En ese momento, era el más rápido no solo en la URSS, sino también en Europa. En la arquitectura BESM-6, por primera vez, se utilizó ampliamente el principio de combinar la ejecución de instrucciones (hasta 14 instrucciones de máquina de unidifusión podrían estar en diferentes etapas de ejecución). Los mecanismos de interrupción , la protección de la memoria y otras soluciones innovadoras hicieron posible el uso de BESM-6 en modo multiprograma y modo de tiempo compartido. La computadora tenía 128 Kb de RAM en núcleos de ferrita y memoria externa en tambores magnéticos y cinta. BESM-6 operaba con una frecuencia de reloj de 10 MHz y un rendimiento récord para ese tiempo: alrededor de 1 millón de operaciones por segundo. Se produjeron un total de 355 computadoras.
A principios de la década de 1970, el desarrollo de sistemas de la serie Elbrus . "Elbrus-2" se utilizó en centros nucleares , sistemas de defensa antimisiles y otras industrias de "defensa".
En 1972 se puso en funcionamiento el sistema ferroviario de “automatización compleja de operaciones de billetes y efectivo” ACS “Express” y el sistema de reserva de billetes aéreos “ Siren ”, que aseguraban la transmisión y procesamiento de grandes cantidades de información [12] .
En julio-agosto de 1972, la planta de Minsk lleva el nombre. G. K. Ordzhonikidze comenzó la producción en serie de computadoras ES-1020 de tercera generación . El plan de producción de cinco años preveía la producción de 12 a 15 mil automóviles de este modelo en 1972-1975. para satisfacer las necesidades de la ciencia y la industria soviéticas en informática [13] .