Historia

Una historia sobre el hardware.

Siempre que pensamos en términos históricos, tenemos en mente un principio y un final. Probablemente no sea cierto y no existe ningún suceso que se haya generado espontáneamente, como tampoco lo es que haya concluido sin más, volatilizado, pero en el caso de la informática con mayor motivo, es un proceso en el que estamos inmersos, viviendo su evolución a una velocidad de vértigo, como un movimiento uniformemente acelerado que no tenemos ni idea de donde puede terminar. No podemos, pues, hablar de "la Historia" en letras grandes refiriéndonos a la informática. Tal vez, cuando dentro de muchos años un libro mencione el siglo XX, sea posible que se refiera a él como los albores de la informática. Por ahora vamos a ceñirnos a la realidad, y es que sabemos el pasado pero no tenemos idea del futuro, y cualquier cosa que imaginemos será ciencia-ficción, hoy no es previsible.

Antecedentes remotos.

Seremos tradicionalistas y consideraremos el ábaco como un antecedente de los ordenadores. En realidad particularmente me daría lo mismo, e incluso sería crítico, pero hay varios sucesos que convergen y que son aprovechables: Primero que el hombre busca una forma de cálculo rápido e idea un utensilio para ello. Debo reconocer que a nivel puramente anecdótico tengo un ábaco sobre la pantalla de este ordenador, y no me resulta veloz ni mucho menos, aunque visto en manos orientales que aún hoy lo siguen utilizando, he de reconocer que sí, la velocidad parece increíble, aunque creo que es mayor el mérito de las manos que del artilugio en sí mismo. Y segundo, que la forma que busca es binaria, cada bola tiene un valor o no lo tiene, posteriormente será pasa corriente eléctrica o no pasa, pasan x voltios o x-y, pero en este momento tenemos en marcha el principio binario que marcará la historia de los ordenadores hasta el momento.

Hago un paréntesis para precisar unos términos. He utilizado la palabra "ordenador", propia de España y muy poco utilizada en los restantes países de habla hispana, hasta el punto que en una ocasión me preguntaron la diferencia entre este y una computadora. No la hay. Generalmente en Hispano América se utiliza un derivado del término anglosajón "computer", de computar, contar. Mientras que en España proviene del francés "ordonnateur", de ordenar, organizar. Como no veo por qué una ha de ser mejor que otra, utilizo la que tiene más tradición en el país desde donde escribo.

Pues bien, cerrado el paréntesis, el siguiente instrumento que se considera precursor, unos cientos de años después del ábaco, es la regla de cálculo, de la cual no tengo conocimiento de que se continúe utilizando, pero sí en mi juventud. En realidad son dos reglas superpuestas que se desliza la una sobre la otra, utilizando escalas logarítmicas. Las había más complejas con escalas adicionales. En cualquier caso eran o son instrumentos de cálculo de una gran precisión.

Pero todo lo que se denominan máquinas antecesoras, tanto las mencionadas como puedan ser las de Schickard, Pascal o Leibniz, pues bien, no cabe ninguna duda de la genialidad de sus inventores, aunque personalmente si tengo muchas si hablamos de ellos como precursores de los ordenadores. Son máquinas para realizar cálculos aritméticos y si tenemos en cuenta que estas últimas son mecánicas y de alrededor del siglo XVII, pues su valía es innegable, y coinciden con los principios de los primeros ordenadores en el sentido de que la finalidad viene a ser la misma, aunque con métodos distintos.

Otra cosa, a mi entender, es el célebre telar de Jacquard, pues en él sí se incluyen técnicas que fueron realmente utilizadas, como puede ser las cintas y fichas perforadas. Prácticamente el mismo sistema de varillas y perforaciones han sido utilizadas por máquinas facturadoras de no hace tantos años, y por supuesto las fichas que se utilizaron fácilmente hasta los años 70, y quien suscribe lo puede atestiguar, pues empezó siendo perforista de ellas, pero las restantes servirían tal vez de inspiración a Babbage, casado con la célebre Lady Ada, hija de Lord Byron , y que en su memoria se bautizó con su nombre un lenguaje de programación, pero de la dificultad de las máquinas analíticas y diferenciales de Babbage a las mencionadas existe toda la distancia de 150 años y los avances de los siglos XVIII y XIX. Sus máquinas no solamente no son despreciables sino que sientan una serie de ideas que aún hoy se conservan, y que seguramente es la mayor aportación: memoria para almacenamiento de números, unidad aritmética que realizaría las operaciones, una unidad de control que dirigiría el orden de los cálculos, y elementos de entrada y de salida.

Volviendo a las fichas perforadas (que también Babbage utilizó como entrada y salida de datos), no transcurre ni siquiera un siglo desde el telar hasta la máquina que, basándose en ellas, elaboró en 1.890 el censo de Estados Unidos, siguiendo el modelo desarrollado por Hermann Hollerith. Y la diferencia en principio era mínima, en el caso de Jacquard si una varilla no encontraba agujero en la ficha quedaba quieta, en la del censo, si la varilla o aguja encontraba un agujero al descender, se generaba un circuito eléctrico gracias a la conexión que realizaba al introducirse en una pila de mercurio.

Este sistema, como dije, tuvo una repercusión grande, y duró muchos años en distintos campos. Tradicionalmente se utilizaron fichas de 80 columnas por 12 filas, que fueron evolucionando de manera que las máquinas perforadoras, similares a un ordenador doméstico de hoy pero sin pantalla, llegaban a contar con una ficha más, sujeta a un rodillo que era capaz de dar determinadas órdenes como saltar una columna, repetir una perforación, etc., algo parecido a un micro programa. La capacidad de almacenamiento era pequeña, generalmente de un dígito por columna. Y se utilizó la máquina gemela como seguridad de datos, denominada verificadora, de manera que dos personas realizaban el mismo trabajo, si las perforaciones coincidían, la ficha era válida y pasaba, no así si había diferencias que significaban un error. En los últimos años de vida de estas fichas se pusieron de moda las de 96 columnas, más pequeñas, con perforadoras más sofisticadas.

Antecedentes inmediatos.

Konrad Zuse, nacido en Berlín en el 1.919 sentó unos principios de gran trascendencia, de tal forma que, para el que suscribe, siempre ha sido Babbage el abuelo de la informática y Zuse el padre. Sé que es una subjetividad, no obstante creo que se ha dado muy poca importancia a esta persona, tal vez por que la mayoría de los escritores no han sido ingleses ni alemanes, y los grupos de investigación de esta época, que se ceñían a esas dos nacionalidades mas los Estados Unidos, tenían poca relación o ninguna.

Creo interesante recordar que en esta época, no son instituciones ni estatales ni privadas quienes subvencionaban los trabajos. Sí lo fueron pocos años después, principalmente cuando los ejércitos, especialmente los estadounidenses, se dieron cuenta del potencial enorme que tenían delante para sus prácticas, y USA empezó a invertir en ese sentido. Siempre pensé, con o sin razón, que la informática nunca sería lo que es hoy si no hubiese servido a los intereses militares, ni seguiría evolucionando en el sentido de grandes ordenadores, como los actuales IBM alquilados por la Armada para sustituir el acuerdo de prohibición de las pruebas nucleares "reales" por las "virtuales". Pero ese es otro tema, el que nos afecta ahora se centra en los experimentos de Zuse.

Como ingeniero rompió en muchos sentidos con sus antecesores a nivel de mecánica y volvió a retomar las ideas básicas de Babbage. No pretendía, como éste, crear una máquina de diferencias, ni que realizase unos cálculos concretos, su pensamiento iba más allá, era la resolución de cualquier cálculo o ecuación planteada.

El fue quien ideó el funcionamiento en sistema binario, en lugar del decimal, lo que hasta hoy ha sido la base de los ordenadores, y se sirvió del álgebra de Boole como sistema de trabajo.

Según lo dicho hasta el momento tenemos los requisitos teóricos de los ordenadores de hoy en día. Aunque no eran así ni las posibilidades tecnológicas ni económicas. El Z1, primer intento, fue fabricado en su propia casa. El Z2 fue más serio, Helmut Schreyer, que era ingeniero electrónico propuso la utilización de relés para la unidad de cálculo. Un relé no es más que un circuito eléctrico, en este caso electromecánico, normalmente integrados en circuitos de mayor importancia, pero con la capacidad de dejar pasar o provocar la corriente eléctrica o detenerla, con lo cual los dos estados binarios están solucionados, y la memoria consistía en ranuras atravesadas por agujas o pequeños alambres que se deslizaban en ellas, y dependiendo de que estuviesen en uno u otro lado de la ranura, tenían la posición 0 o 1.

A partir de este momento, el Instituto de Investigaciones Aerodinámicas se interesó por sus trabajos, subvencionándolos y poniendo un equipo humano a su disposición. Así nació el Z3, primera máquina controlada por un programa a través de una cinta perforada. Le siguió el Z4, que mejoraba las prestaciones y potencia de su antecesor.

A la vez que investigaba Zuse en Alemania, en Estado Unidos la Bell Telephone Laboratories encargó a George Stibitz una calculadora de números complejos que facilitase los cálculos en comunicaciones a larga distancia. Así nació el Model-I, cuyo logro esencial consistía en incluir un teletipo que, a través de la línea telefónica, permitía desde otro teletipo manejar la calculadora, fue el inicio de las operaciones de teleproceso. De tal forma avanzó, que el Model-V y último, podía ser programada a través de cintas perforadas, lo que equivalía a modificar la actuación de la calculadora desde una ubicación física alejada.

Los últimos usos de relés se dieron con Howard Aiken y los conocidos Mark, I y II. Fue también el bautismo de IBM en el campo de los ordenadores, pues colaboraron en este proyecto introduciendo las tarjetas perforadas. Estos aparatos eran capaces de una buena cantidad de cálculos con una exactitud máxima. El Mark-I se puede ver en la Universidad de Harvard, en toda su dimensión de 20 metros de altura. El Mark-II se realizó por encargo de la Marina de EEUU.

Hay distintos criterios, dependiendo de quien sea interrogado, sobre cual es el primer ordenador, podemos recibir la respuesta de que lo fue el Mark-I, la mayoría considera al ENIAC como los inicios de las computadoras u ordenadores. Aparte de las enormes dimensiones (unas 30 toneladas) y del consumo eléctrico, incluía gran parte de los conceptos de lo que hoy entendemos por un ordenador, funcionaba en sistema binario, tenía memoria principal y unidad central de proceso, era programable (aunque a base de laberintos de cables e interruptores), ya era completamente eléctrico, con lo que se conseguía un aumento significativo de la velocidad al sustituir los relés por las válvulas de vacío, sistema que ya había sido propuesto por el compañero de Zuse, aunque no se llevó a cabo, y que era un gran adelanto, los relés permitían los dos estados de corriente a través de una base mecánica, mientras que en las válvulas de vacío no, con lo que los resultados eran de mucha mayor rapidez.

A partir de aquí empieza la carrera y difusión de los ordenadores, estamos justo al principio de la década de los 50. Dos de los creadores de ENIAC (este, al ser tan sumamente complejo, precisó de ingenieros dedicados a parcelas concretas, no había un único creador) formaron la empresa, la Electric Control Company, que dio lugar al primer UNIVAC, el que ya se considera como comercial, pues el mencionado anteriormente seguía siendo financiado para fines militares, y que fue el primero de toda una gama cada vez más sofisticada, de propósito general, no la realización de operaciones sin más, y que dieron lugar a los primeros lenguajes de programación.

Casi simultáneamente IBM creó la serie 700, iniciando con el 701, y que más tarde fue sustituida por los 7.000. El 701 utilizaba tubos catódicos como memoria central (solo recordar que estos tubos datan de finales de siglo XIX, obra de Karl Braun) y tambores magnéticos para el almacenamiento en masa, con la misma filosofía o muy parecida con la que funcionan hoy, girando sobre un eje central a un determinado número de revoluciones estable. Era alimentado por las célebres tarjetas perforadas de IBM (como lo fueron los UNIVAC), de 80 columnas, y teniendo en cuenta la velocidad de giro del tambor, que era alta, la localización de un dato (el tiempo de acceso) era así mismo muy alto.

En el 1958 Jack Kilby crea, para la compañía Texas Instrument, el primer circuito integrado no miniaturizado, éste se dio al año siguiente de la mano de Robert Noyce. La importancia de estos hechos es esencial para el desarrollo informático. Sin ellos no serían posibles ni los grandes computadores, a unas velocidades de proceso altísimas, ni siquiera los microcompuntadores. Y si por la técnica que fuera se consiguiesen, el problema del calor parece insoluble.

De estas épocas son los primeros lenguajes de programación con carácter general, y por lo tanto de los Sistemas Operativos (o a la inversa). Hasta ese momento el conjunto de instrucciones estaba diseñado para un hardware concreto. A partir de entonces lo será para distintos fabricantes y modelos compatibles. Aunque esto lo abarcaremos en otro tema distinto, es la parte software de la informática.

En relación con las empresas y los puntos álgidos en la evolución, además de lo mencionado, es muy interesante concretar unos datos, que si en su momento pudieron no tener gran repercusión, sí a medio plazo:

- Me parece esencial la persona de Alan Turing que ya en 1.933 había ideado un modelo, basado en las ideas de Morcom, que de forma matemática y según sus palabras "se basaba en las transiciones entre estados de la mente de un ser humano cuando ejecutaba un proceso mental", es decir, en aquellos años ya estaba en marcha el proceso de Inteligencia Artificial, a pesar de que la denominación como tal, se considere perteneciente a Jhon MacCarthy de la MIT en el 1.956.
- En el 1.957 aparece FORTRAN, de la mano de IBM. El primer lenguaje de alto nivel.
- En el 1.959 se consigue la miniaturización de los circuitos, paso esencial, como decía, para la revolución informática.
- Y el mismo que lo logra, R. Noyce es cofundador de Intel en 1.968, inventando pocos años después el microprocesador.

Con estos puntos anteriores se configura lo que será primero la lucha por la supremacía en tipos de máquinas, y muy posteriormente, la gran hegemonía del microordenador, u ordenador de un solo procesador.

Los tres tipos de ordenadores típicos.

Estamos en la época de los años 60-70. UNIVAC e IBM son prácticamente los dueños del mercado, sin considerar los Apple, principalmente el modelo Apple II cuya implementación fue muy distinta teniendo en cuenta los países, prácticamente Estados Unidos lleva la hegemonía en el uso de ese tipo de microordenador, padre plagiado de todos los sistemas operativos que muchos años después aparecieron con un interface gráfico.

Por lo tanto estamos también en la hegemonía de los miniordenadores, donde IBM terminó siendo el líder indiscutible en este período. ¿De los miniordenadores? Generalmente se habla de los grandes ordenadores, pero ¿cómo distinguir en esta fase la diferencia? Comparados con los actuales no cabría pensar siquiera en su uso, el microordenador más pobre actual tiene más potencia que las familias que puso IBM en el mercado. Que cada cual los introduzca en la categoría que se le antoje.

No es posible denominar unas máquinas en relación a otras con períodos de tiempo distinto. Por poner un ejemplo sumamente claro, el ENIAC, considerado por supuesto la primer supercomputadora, con un contenido de 18.000 tubos de vacío, 70.000 resistencias y 10.000 condensadores, ocupando un área de 150 m2 y un peso de 30.000 kilogramos, no se parece en nada a un procesador actual, pongamos en primer AMD K7 (el Athlon) con 22 millones de transistores que suplen con una diferencia abismal a todo el complejo mundo de tubos, cableados, interruptores, etc. y cuya superficie podrán ser los 4 cm2 y un peso... despreciable. Sin contar con la energía eléctrica que necesitaba el primero, sobre todo para refrigerarse, y los 1,5 V. de voltaje a los que funciona el segundo.

Para poder comparar con un mínimo de garantías tenemos que pensar en el "invento" de las generaciones, que dividen en 5 los tipos de ordenadores teniendo en cuenta la tecnología utilizada en su construcción. En estos momentos, según los autores, nos hayamos inmersos en la quinta generación, que debió de empezar sobre los años 90, bajo el punto de vista de la creación de unos aparatos capaces de realizar operaciones sumamente complejas sin necesidad de conocimiento previo del usuario, es decir, el uso de interfaces inteligentes, que no es precisamente a lo que estamos acostumbrados.

La diferencia en estos momentos entre grandes, minis y microordenadores está mas o menos bien trazada. Con respecto a los primeros podemos utilizar el ejemplo de la máquina de IBM, el ASCI White con 8.192 procesadores, una capacidad de almacenamiento: 160 terabytes (163.800 gigas) y un peso superior a las 100 toneladas. Es uno de los ordenadores más grandes que existen o el más grande en estos momentos. No sabría indicar su coste, valga para imaginarlo el hecho de que la Marina de Estados Unidos lo tiene alquilado para efectuar ensayos de pruebas nucleares.
Entre los minis y los micros el problema es mayor. En principio un microordenador se caracteriza por incluir un solo procesador, por lo que teóricamente no es multitarea y multiusuario, en contra de los minis que sí lo son, repartiendo los trabajos entre distintos ordenadores.

Hasta fechas muy recientes los miniordenadores fueron los reyes de las redes y las oficinas de gestión, gracias a su sistema de una máquina central y diversos terminales "tontos" (sin capacidad de proceso) que se basaban en él, con lo que teníamos el denominado Host y sus "Workstations" o terminales, que fueron poco a poco evolucionando a terminales "inteligentes", es decir, con capacidad de proceso, que generalmente eran microordenadores (los llamados PC's o compatibles IBM) de la gama baja, pero que ya no dependían para todas sus operaciones del central o servidor, sino que podían operar por su cuenta, sistema que dependiendo cómo fuese solucionado en programación daba lugar a los tan manoseados sistemas Cliente/Servidor.

Sin negar la utilidad de este tipo de arquitecturas, los procesadores han evolucionado en los últimos tiempos de una forma exagerada. Desde que Intel inició su fabricación han surgido otras empresas, principalmente Cyrix/IBM y AMD, la primera inició su andadura y desconozco qué ha sido de ella en los últimos años, no hay en el mercado productos de su firma. AMD tuvo unos comienzos irregulares tras el fracaso de su procesador K5, al parecer con errores en coma flotante (que por otra parte también han surgido en Intel) que casi la hicieron desaparecer, siendo hoy el fuerte contrincante de la firma credadora de los microprocesadores. Pero en cualquier caso, como decíamos la evolución ha sido muy rápida, se ve con algunos ejemplos

A partir de este momento, Intel y AMD desempeñan una carrera en tecnología que no sólo tiene que ver con la frecuencia interna (antes tampoco, pero ahora es más notable), las últimas tecnologías 3D y multimedia, la velocidad, todo hace que se desfase en períodos muy cortos. En este instante se están utilizando por parte de AMD modelos de Athlon de alrededor de los 2.200 Mhz, e Intel muy aproximado.

Esto no solo afecta a la tecnología de los microprocesadores, sino a la velocidad de las memorias, buses y cualquier componente del ordenador. Y también repercute en la relación existente entre los micros y los minis. Si bien es verdad que un micro de altas prestaciones sigue incorporando un único procesador, también lo es que a tan altas velocidades los procesos tardan muy poco tiempo en ser realizados, con lo que la mayor parte del tiempo el microprocesador funciona a un rendimiento muy bajo, así, dividiendo el tiempo del mismo entre los distintos usuarios se consigue un efecto de retardo inapreciable, además, con unas unidades de almacenamiento potentes, con controladores bien EIDE, bien SCSI que son capaces de soportar múltiples volúmenes, tampoco hay diferencia con los minis, y el desarrollo de las tecnologías de las redes de área local están consiguiendo que el mundo de los micros sea el que parece sobreviva en un futuro. O mejor dicho, la simultaneidad entre micros y macroordenadores. El ejemplo puesto sobre el ASCI White lo dice todo sobre estos grandes sistemas, pero no es preciso la potencia que tiene éste para ser considerado un gran ordenador. En el momento en que soporte una gran cantidad de terminales, la cantidad de procesadores sea suficientemente alta, así como la de almacenamiento, una elevadísima cantidad de operaciones o ciclos por segundo, con el consiguiente muy alto coste, estamos en ese mundo inalcanzable salvo para empresas o instituciones del tipo de aviación o automóviles (como son las pruebas aerodinámicas), el mundo militar (simulaciones), etc.