ANTECEDENTES DE LA INFORMÁTICA

Manuel Soto Romero

Evolución Histórica de las diferentes formas de procesamientos de la información.

INSTRUMENTOS DE CÁLCULO

Ábaco

Es un instrumento de cálculo que utiliza cuentas que se deslizan a lo largo de una serie de alambres o barras de metal o madera fijadas a un marco para representar las unidades, decenas, centenas, unidades de millar, decenas de millar, centenas de millar, etcétera. Fue inventado en Asia menor, y es considerado el precursor de la calculadora digital moderna. Utilizado por mercaderes en la Edad Media a través de toda Europa y el mundo árabe, fue reemplazado en forma gradual por la aritmética basada en los números indo-árabes. Aunque poco usado en Europa después del siglo XVIII, todavía se emplea en Medio Oriente, Rusia, China, Japón y Corea.

Mecanismo Antikythera

Es uno de los primeros mecanismos de engranajes conocido, y se diseñó para seguir el movimiento de los cuerpos celestes. De acuerdo con las reconstrucciones realizadas, se trata de un mecanismo que usa engranajes diferenciales, lo cual es sorprendente dado que los primeros casos conocidos hasta su descubrimiento datan del siglo XVI.

Quipu

El quipu fue un sistema nemotécnico mediante cuerdas de lana o algodón y nudos de uno o varios colores desarrollado por las civilizaciones andinas. Si bien se sabe que fue usado como un sistema de contabilidad por los quipucamayoc, sabios del Imperio inca, podría haber sido usado como una forma de escritura.

Rodillos de Napier y Tablas de Logaritmos

RODILLOS DE NAPIER

Eran un conjunto de 11 varillas con números marcados encima, en tal forma que simplemente colocando las varillas lado a lado se obtienen productos y cocientes de números grandes.

Con este mecanismo era posible multiplicar y dividir; la multiplicación se llevara a cabo en 2 dígitos y los resultados intermedios se anotaban y memorizaban debido a sus limitaciones, este dispositivo dejo de usarse poco tiempo después de su invención. Napier es mas conocido por el invento de los logaritmos los cuales a su vez llegaron a la regla de calculo.

TABLAS DE LOGARIMOS

Este método contribuyó al avance de la ciencia, y especialmente de la astronomía, facilitando la resolución de cálculos muy complejos. Los logaritmos fueron utilizados habitualmente en geodesia, navegación marítima y otras ramas de la matemática aplicada, antes de la llegada de las calculadoras y computadoras. Además de la utilidad en el cálculo, los logaritmos también ocuparon un importante lugar en las matemáticas más avanzadas; el logaritmo natural presenta una solución para el problema de la cuadratura de un sector hiperbólico ideado por Gregoire de Saint-Vincent en 1647.

RODILLOS DE NAPIER TABLAS DE

LOGARIMOS

Regla de Cálculo

La regla de cálculo es un instrumento de cálculo que dispone de varias escalas numéricas, para facilitar la rápida y cómoda realización de operaciones aritméticas complejas, como puedan ser multiplicaciones, divisiones, etc. A cambio de ello, no ofrece más que una precisión limitada. Su época de esplendor duró más de un siglo, el periodo comprendido entre la segunda mitad del siglo XIX y el tercer cuarto del XX, aunque había sido inventada mucho antes. La regla de cálculo fue sustituida paulatinamente por las calculadoras y los ordenadores electrónicos conforme fueron avanzando los últimos decenios del siglo XX.

DISPOSITIVOS MECÁNICOS DE CÁLCULO

Reloj Calculante

Hacia el año 1623, el científico alemán Wilhelm Schickard (1592 – 1635) ideó una calculadora mecánica denominada reloj calculante, que funcionaba con ruedas dentadas y era capaz de sumar y restar, pero no se pudo montar en aquella época, de tal forma que fue construida, según el diseño de su autor, a principios del siglo XX por ingenieros de IBM.

Maquina de Pascal

La primera máquina que realizaba cálculos de manera autónoma fue inventada en 1642 por el gran matemático y filósofo francés Blas Pascal.  La máquina de Pascal (en honor a su inventor), era movida mediante una serie de ruedas dentadas, numeradas del cero al nueve, alrededor de sus circunferencias y era capaz de sumar y restar.

Máquina de Leibniz

Gottfried Leibniz, filósofo y matemático alemán, contribuyó de una manera significativa a la historia de las matemáticas así como, sin quererlo, a la de la informática. Entre sus descubrimientos más importantes se encuentran el sistema binario usado en todas las computadoras modernas (aunque él por supuesto nunca llegó a pensar que pudiese ser usado para este fin), importantes avances en el cálculo matemático, y el invento que es de nuestro interés: en 1672 diseñó la primera máquina mecánica capaz de realizar las cuatro operaciones aritméticas básicas, la que se conoce como “Stepped Reckoner” (o “Step Reckoner“), que viene a significar algo así como “calculadora dentada”, aunque su construcción se postergó hasta 1694.

Telar de Jacquard

El telar de Jacquard es un telar mecánico inventado por Joseph Marie Jacquard en 1801. El artilugio utilizaba tarjetas perforadas para conseguir tejer patrones en la tela, permitiendo que hasta los usuarios más inexpertos pudieran elaborar complejos diseños. La invención se basaba en los instrumentos que anteriormente diseñaron Basile Bouchon (1725), Jean Falcon (1728) y Jacques Vaucanson (1740), todos ellos de nacionalidad francesa.

Maquina diferencial

Una máquina diferencial es una calculadora mecánica de propósito especial, diseñada para tabular funciones polinómicas. Puesto que las funciones logarítmicas y trigonométricas pueden ser aproximadas por polinomios, esta máquina es más general de lo que parece al principio.

Es un dispositivo de naturaleza mecánica para calcular e imprimir tablas de funciones. Más concretamente, calcula el valor numérico de una función polinómica sobre una progresión aritmética obteniendo una tabla de valores que se aproxima a la función real (basado en que cualquier función puede ser aproximada por polinomios).

Esta máquina fue ideada por J. H. Mueller y redescubierta por Charles Babbage, quien no llegó a construirla.

Máquina Analítica

La máquina analítica es el diseño de un computador moderno de uso general realizado por el profesor británico de matemáticas Charles Babbage, que representó un paso importante en la historia de la computación. Fue inicialmente descrita en 1816, aunque Babbage continuó refinando el diseño hasta su muerte en 1872. La máquina no pudo ser construida debido a razones de índole político, hubo detractores por un posible uso de la máquina para fines bélicos. Computadores que fueran lógicamente comparables a la máquina analítica sólo pudieron ser construidos 100 años más tarde.

Algebra booleanaLas álgebras booleanas, estudiadas por primera vez en

detalle por George Boole , constituyen un área de las matemáticas que ha pasado a ocupar un lugar prominente con el advenimiento de la computadora digital. Son usadas ampliamente en el diseño de circuitos de distribución y computadoras, y sus aplicaciones van en aumento en muchas otras áreas. En el nivel de lógica digital de una computadora, lo que comúnmente se llama hardware, y que está formado por los componentes electrónicos de la máquina, se trabaja con diferencias de tensión, las cuales generan funciones que son calculadas por los circuitos que forman el nivel. Éstas funciones, en la etapa de diseña del hardware, son interpretadas como funciones de boole.

DISPOSITIVOS ELECTROMECÁNICOS DE CÁLCULO

Tarjetas Perforadas

La tarjeta perforada es una lámina hecha de cartulina que contiene información en forma de perforaciones según un código binario. Estos fueron los primeros medios utilizados para ingresar información e instrucciones a un computador en los años 1960 y 1970. Las tarjetas perforadas fueron usadas con anterioridad por Joseph Marie Jacquard en los telares de su invención, de donde pasó a las primeras computadoras electrónicas. Con la misma lógica se utilizaron las cintas perforadas.

Computadoras Z1, Z2 Y Z3

Z1 La Z1 es considerada en la actualidad una de las

primeras computadoras programables del mundo. Se terminó de construir en 1938 y fue financiada completamente con dinero privado (principalmente de familiares y amigos de Zuse, incluido él mismo). Esta computadora fue destruida en un bombardeo en Berlín durante la Segunda Guerra Mundial, Zuse decidió reconstruirla en 1986 acabándola en 1989, estando dicha reconstrucción en el Museo Técnico Alemán en Berlín. La Z1 fue construida en el apartamento de sus padres, como puede observarse en la fotografía.

Z2La Z2 surgió al ver la dificultades de una máquina

mecánica, por eso rediseñó la Z1 añadiéndole relés telefónicos. Así, la unidad numérica de la Z2 tenía 800 relés, aunque todavía mantenía componentes mecánicos. La Z2 fue finalizada en 1939, y al acabar Zuse ya estaba pensando en la siguiente computadora la Z3 para que fuera completamente realizada con relés.

Z3La Z3 estaba formada por partes tales como la

unidad de control, la memoria, la unidad aritmética, y los dispositivos de entrada y salida. Estaba compuesta por unos 2200 relés, 600 para la unidad numérica y 1600 para la unidad de almacenamiento. Realizaba una suma en 0.7 segundos, y una multiplicación o una división en 3 segundos. Pesaba unos 1000 kilogramos y como sus hermanas fue destruida durante un bombardeo en 1944.

Computadora ABCEsta máquina, decididamente revolucionaria, aportó

diversas innovaciones en el campo de la computación: un sistema binario para la aritmética, memoria regenerativa y distinción entre la memoria y las funciones de el primer computador moderno en utilizar aritmética en binario y usar circuitos electrónicos, que hoy en día se utilizan en todos los computadores. En binario se utilizan dos símbolos, 0 y 1, para representar valores numéricos. Más específicamente, el binario es una notación matemática en base dos. Debido a su relación directa con los circuitos electrónicos, el sistema binario se usa internamente en casi todos los ordenadores actuales.

Computadora ColossusLas máquinas Colossus se usaron para descifrar los

mensajes cifrados, que se interceptaban de las comunicaciones de la Alemania Nazi, usando la máquina Lorenz SZ40/42. Colossus comparaba dos flujos de datos, contando cada coincidencia basada en una función programable booleana. El mensaje cifrado se leía a gran velocidad a través de una cinta de papel. El otro flujo de datos era generado internamente, y era una simulación electrónica de la máquina de Lorenz en varias combinaciones. Si el número de coincidencias para una combinación era superior a una cierta cantidad, la salida era escrita en una máquina de escribir eléctrica.

Computadora Mark IEl computador Mark I empleaba señales

electromagnéticas para mover las partes mecánicas. Esta máquina era lenta (tomaba de 3 a 5 segundos por cálculo) e inflexible (la secuencia de cálculos no se podía cambiar); pero ejecutaba operaciones matemáticas básicas y cálculos complejos de ecuaciones sobre el movimiento parabólico de proyectiles.

Funcionaba con relés, se programaba con interruptores y leía los datos de cintas de papel perforado.

PRIMERA COMPUTADORA DÍGITAL ELECTRÓNICA

Computadora ENIACLa ENIAC fue construida en la Universidad de

Pennsylvania por John Presper Eckert y John William Mauchly, ocupaba una superficie de 167 m² y operaba con un total de 17.468 válvulas electrónicas o tubos de vacío que a su vez permitían realizar cerca de 5000 sumas y 300 multiplicaciones por segundo. Físicamente, la ENIAC tenía 17.468 tubos de vacío, 7.200 diodos de cristal, 1.500 relés, 70.000 resistencias, 10.000 condensadores y 5 millones de soldaduras. Pesaba 27 Toneladas, medía 2,4 m x 0,9 m x 30 m; utilizaba 1.500 conmutadores electromagnéticos y relés; requería la operación manual de unos 6.000 interruptores, y su programa o software, cuando requería modificaciones, demoraba semanas de instalación manual.

Computadora EDVAC

En 1949 en la Universidad de Manchester Connecticut E.U. se diseña la computadora EDVAC (Electronic Discret Variable Automatic Calculator) o máquina de Von Neumann introduciendo el concepto de “programa almacenado” que significa que la computadora podía almacenar, además de los datos, las instrucciones o programas que no regirían su propio funcionamiento.

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