Los primeros ordenadores modernos se suelen agrupar en cuatro «generaciones». Cada generación está marcada por las mejoras en la tecnología básica. Estas mejoras en la tecnología han sido extraordinarias y cada avance ha dado lugar a ordenadores de menor coste, mayor velocidad, mayor capacidad de memoria y menor tamaño.
Esta agrupación en generaciones no es clara ni está exenta de debate. Muchos de los inventos y descubrimientos que han contribuido a la era de los ordenadores modernos no encajan claramente en estas categorías estrictas. El lector no debe interpretar estas fechas como límites históricos estrictos.
Primera generación (1945-1959)
El tubo de vacío fue inventado en 1906 por un ingeniero eléctrico llamado Lee De Forest (1873-1961). Durante la primera mitad del siglo XX, fue la tecnología fundamental que se utilizó para construir radios, televisores, radares, máquinas de rayos X y una amplia variedad de otros dispositivos electrónicos. También es la tecnología principal asociada a la primera generación de máquinas de computación.
El primer ordenador electrónico de propósito general operativo, denominado ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer), se construyó en 1943 y utilizaba 18.000 tubos de vacío. Se construyó con financiación gubernamental en la Escuela de Ingeniería Moore de la Universidad de Pensilvania, y sus principales diseñadores fueron J. Presper Eckert, Jr. (1919-1995) y John W. Mauchly (1907-1980). Tenía casi 30,5 metros de largo y veinte registros de 10 dígitos para cálculos temporales. Utilizaba tarjetas perforadas para la entrada y la salida y se programaba con el cableado de la placa. La ENIAC era capaz de calcular a una velocidad de 1.900 sumas por segundo. Se utilizó principalmente para cálculos relacionados con la guerra, como la construcción de tablas de disparo de balas y cálculos para ayudar a la construcción de la bomba atómica.
El Colossus fue otra máquina que se construyó durante estos años para ayudar a luchar en la Segunda Guerra Mundial. Una máquina británica, se utilizó para ayudar a descifrar los mensajes secretos del enemigo. Utilizando 1.500 tubos de vacío, la máquina, al igual que la ENIAC, se programaba mediante el cableado de la placa de conexiones.
Estas primeras máquinas se controlaban normalmente mediante el cableado de la placa de conexiones o mediante una serie de instrucciones codificadas en una cinta de papel. Ciertos cálculos requerían un cableado mientras que otros cálculos requerían otro. Así, aunque estas máquinas eran claramente programables, sus programas no se almacenaban internamente. Esto cambiaría con el desarrollo del ordenador de programa almacenado.
El equipo que trabajaba en el ENIAC fue probablemente el primero en reconocer la importancia del concepto de programa almacenado. Algunas de las personas que participaron en los primeros desarrollos de este concepto fueron J. Presper Eckert Jr. (1919-1955) y John W. Mauchly (1907-1980), y John von Neumann (1903-1957). Durante el verano de 1946, se celebró un seminario en la Escuela Moore que centró gran atención en el diseño de un ordenador de programa almacenado. Una treintena de científicos de ambos lados del Océano Atlántico asistieron a estos debates y pronto se construyeron varias máquinas de programación almacenada.
Uno de los asistentes al seminario de la Escuela Moore, Maurice Wilkes (1913-), dirigió un equipo británico que construyó la EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Calculator) en Cambridge en 1949. Por parte estadounidense, Richard Snyder dirigió el equipo que completó el EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer) en la Escuela Moore. Von Neumann ayudó a diseñar la máquina IAS (Institute for Advanced Study) que se construyó en la Universidad de Princeton en 1952. Estas máquinas, aunque seguían utilizando tubos de vacío, se construyeron para que sus programas pudieran almacenarse internamente.
Otra importante máquina de programas almacenados de esta generación fue el UNIVAC (UNIVersal Automatic Computer). Fue la primera máquina de éxito disponible en el mercado. El UNIVAC fue diseñado por Eckert y Mauchly. Utilizaba más de 5.000 tubos de vacío y empleaba cinta magnética para el almacenamiento masivo. La máquina se utilizó para tareas como la contabilidad, el cálculo de tablas actuariales y la predicción de elecciones. Finalmente se instalaron 46 de estas máquinas.
El UNIVAC, que ejecutó su primer programa en 1949, era capaz de ejecutar diez veces más adiciones por segundo que el ENIAC. En dólares modernos, el UNIVAC tenía un precio de 4.996.000 dólares. Además, durante este periodo, se comercializó el primer ordenador de IBM. Se llamó IBM 701 y se vendieron diecinueve de estas máquinas.
Segunda Generación (1960-1964)
Como el interés comercial en la tecnología informática se intensificó durante los últimos años de la década de 1950 y la década de 1960, se introdujo la segunda generación de tecnología informática basada no en tubos de vacío sino en transistores .
John Bardeen (1908-1991), William B. Shockley (1910-1989) y Walter H. Brattain (1902-1987) inventaron el transistor en los Laboratorios Telefónicos Bell a mediados de los años cuarenta. En 1948 era obvio para muchos que el transistor probablemente sustituiría al tubo de vacío en dispositivos como radios, televisores y ordenadores.
Una de las primeras máquinas informáticas basadas en el transistor fue la Transac S-2000 de Philco Corporation en 1958. IBM no tardó en lanzar el IBM 7090 basado en transistores. Estas máquinas de segunda generación estaban programadas en lenguajes como COBOL (Common Business Oriented Language) y FORTRAN (Formula Translator) y se utilizaban para una gran variedad de tareas empresariales y científicas. A menudo se utilizaban discos magnéticos y cintas para el almacenamiento de datos.
Tercera generación (1964-1970)
La tercera generación de tecnología informática se basó en la tecnología de circuitos integrados y se extendió aproximadamente desde 1964 hasta 1970. Jack Kilby (1923-) de Texas Instruments y Robert Noyce (1927-1990) de Fairchild Semiconductor fueron los primeros en desarrollar la idea del circuito integrado en 1959. El circuito integrado es un dispositivo único que contiene muchos transistores.
Discutiblemente, la máquina más importante construida durante este periodo fue el IBM System/360. Algunos dicen que esta máquina introdujo por sí sola la tercera generación. No se trataba simplemente de un nuevo ordenador, sino de un nuevo enfoque del diseño informático. Introdujo una arquitectura informática única sobre una gama o familia de dispositivos. En otras palabras, un programa diseñado para funcionar en una máquina de la familia también podía funcionar en todas las demás. IBM gastó aproximadamente 5.000 millones de dólares para desarrollar el System/360.
Un miembro de la familia, el IBM System/360 Modelo 50, era capaz de ejecutar 500.000 adiciones por segundo a un precio en dólares de hoy de 4.140.257 dólares. Este ordenador era unas 263 veces más rápido que el ENIAC.
Durante la tercera generación de ordenadores, el procesador central se construyó utilizando muchos circuitos integrados. No fue hasta la cuarta generación que se colocó un procesador completo en un solo chip de silicio, más pequeño que un sello de correos.
Cuarta generación (1970-?)
La cuarta generación de tecnología informática se basa en el microprocesador. Los microprocesadores emplean técnicas de integración a gran escala (LSI) y de integración a muy gran escala (VLSI) para incluir miles o millones de transistores en un solo chip.
El Intel 4004 fue el primer procesador construido en un solo chip de silicio. Contenía 2.300 transistores. Construido en 1971, marcó el inicio de una generación de ordenadores cuyo linaje se extendería hasta nuestros días.
En 1981 IBM seleccionó a Intel Corporation como constructor del microprocesador (el Intel 8086) para su nueva máquina, el IBM-PC. Este nuevo ordenador era capaz de ejecutar 240.000 sumas por segundo. Aunque era mucho más lento que los ordenadores de la familia IBM 360, este ordenador sólo costaba 4.000 dólares en la actualidad. Esta relación precio/rendimiento provocó un boom en el mercado de los ordenadores personales.
En 1996, el PC Pentium Pro de Intel Corporation era capaz de ejecutar 400.000.000 de sumas por segundo. Esto era unas 210.000 veces más rápido que el ENIAC, el caballo de batalla de la Segunda Guerra Mundial. La máquina sólo costaba 4.400 dólares ajustados a la inflación.
La tecnología de microprocesadores se encuentra ahora en todos los ordenadores modernos. Los propios chips pueden fabricarse a bajo coste y en grandes cantidades. Los chips procesadores se utilizan como procesadores centrales y los chips de memoria se utilizan para la memoria dinámica de acceso aleatorio (RAM) . Ambos tipos de chips utilizan los millones de transistores grabados en su superficie de silicio. El futuro podría traer chips que combinen el procesador y la memoria en una sola matriz de silicio.
Durante los últimos años de la década de 1980 y los primeros de la década de 1990 se generalizaron los microprocesadores con caché, con canalización y con superescalador. Debido a que muchos transistores podían concentrarse en un espacio muy pequeño, los científicos pudieron diseñar estos procesadores de un solo chip con memoria integrada (llamada caché ) y pudieron explotar el paralelismo a nivel de instrucciones mediante el uso de pipelines de instrucciones junto con diseños que permitían ejecutar más de una instrucción a la vez (llamados superescaladores). El PC Intel Pentium Pro era un microprocesador con caché, superescalador y pipelines.
También, durante este período, se ha producido un aumento en el uso de procesadores paralelos. Estas máquinas combinan muchos procesadores, enlazados de diversas maneras, para computar resultados en paralelo. Se han utilizado para cálculos científicos y ahora también se utilizan para servidores de bases de datos y archivos. No son tan omnipresentes como los uniprocesadores porque, después de muchos años de investigación, siguen siendo muy difíciles de programar y muchos problemas no se prestan a una solución paralela.
Los primeros desarrollos de la tecnología informática se basaron en avances tecnológicos revolucionarios. Los inventos y la nueva tecnología fueron la fuerza motriz. Los desarrollos más recientes probablemente se consideran más evolutivos que revolucionarios.
Se ha sugerido que si la industria de las aerolíneas hubiera mejorado al mismo ritmo que la industria informática, se podría viajar de Nueva York a San Francisco en 5 segundos por 50 céntimos. A finales de los años 90, los microprocesadores mejoraban su rendimiento a un ritmo del 55% anual. Si esa tendencia continúa, y no es absolutamente seguro que lo haga, en el año 2020 un solo microprocesador podría poseer toda la potencia de cálculo de todos los ordenadores de Silicon Valley en los albores del siglo XXI.
Véase también Apple Computer, Inc.; Bell Labs; Eckert, J. Presper, Jr. y Mauchly, John W.; Integrated Circuits; Intel Corporation; Microsoft Corporation; Xerox Corporation.
Michael J. McCarthy
Bibliografía
Hennessy, John, y David Patterson. Organización y diseño de ordenadores. San Francisco: Morgan Kaufmann Publishers, 1998.
Rockett, Frank H. «The Transistor». Scientific American 179, no. 3 (1948): 52.
Williams, Michael R. A History of Computing Technology. Los Alamitos, CA: IEEE Computer Society Press, 1997.