sábado, 27 de octubre de 2012

Finalizando con la Saga de la Historia...

Para quienes se pregunten el porqué de tan menudo título (siempre fui pésimo escogiendo los títulos de mis artículos) este artículo lleva tal nombre, pues no quiero caer en redundancia con el anterior. Como el artículo anterior llevaba el título de... "La Historia sin Terminar", ahora  "Finalizamos con la Saga de  la Historia". Claro está, y ya lo he dicho antes, la Historia siempre la hacemos día a día , por lo que con este desenlace, no la estaremos culminado, sino que sólo termina una "saga" (o retahíla) de artículos que he estado redactando sobre la misma. La Historia siempre fluirá libremente (Y aún más con Apple y Microsoft fuera del campo de batalla), y el transcurrir del tiempo nos enseñará de sus sucesos aleccionadores. La tecnología es tan vasta, que la misma se fraccionará indefinidamente, e irá demostrando sus innumerables facetas .

George Boole



Yéndonos al grano... en el artículo anterior estuvimos mencionando algunas definiciones importante para comprender la primera generación de las máquinas. Entre estos estaban "válvulas de vacío, relés electromagnéticos, Eniac, Edvac, Diferencias entre computadoras electrónicas, y electromecánicas, teoría de álgebra de Boole y teoría de la información."

La definición de las válvulas de vacío ya está completa, por lo que no nos detendremos en explicarla, sino que proseguiremos a partir de los relés electromagnéticos.

Afortunadamente, tuve la grata suerte de encontrarme con PDF bastante práctico, escrito por un tal Velásquez... escrito en la siguiente fecha 2007/03/03

Nosotros sólo hablaremos de generalidades, por lo que si quieren profundizar, pueden acceder al conocimiento libremente: "http://www.velasquez.com.co/aplicaciones/AN_Reles_electromagneticos.pdf"

¿Qué son los relés electromagnéticos?
El relé o relevador (del inglés "relay") es un dispositivo electromecánico, que funciona como un interruptor controlado por un Circuito eléctrico en el que, por medio de un electroimán, se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independientes.

Definimos también a un relé electromagnético, como aquél interruptor mandado a distancia, que vuelve a la posición de reposo cuando la fuerza de accionamiento deja de actuar sobre él.
Esto permitiría controlarlo desde distancias menos riesgosas, y así evitar peligros, en especial en aquellos puntos de alto voltaje.
¿En qué se basa su funcionamiento?

 El funcionamiento se basa en la excitación de una bobina que magnetiza a un núcleo de hierro y éste a  su vez atrae una armadura móvil a la cual van unidos los contactos.  PARA ENTENDER ESTAS DEFINICIONES, SON IMPRESCINDIBLES CONOCIMIENTOS PREVIOS DE FÍSICA BÁSICA
Diferencia entre computadoras electrónicas y electromecánicas:
Las computadoras electromecánicas son las que combinan partes electrónicas, y mecánicas simultáneamente. Antes de lo que consideramos como "la primera generación de computadoras electrónicas", existían las máquinas electromecánicas,  como las ya obsoletas calculadoras mecánicas y máquinas de sumar. Muchas de éstas funcionaron por medio de tarjetas perforadas.
Si había una perforación, entonces se cerraba un circuito y se operaba un contador electromecánico.
Este sistema fue utilizado por primera vez para estadísticas de mortalidad en Baltimore en 1886 y posteriormente en el censo de Estados Unidos de 1890.
Hacia la década de 1930 ya se habían construido máquinas calculadoras completamente automáticas; eran electromecánicas y usaban tarjetas perforadas como fuentes de información.
No obstante una gran desventaja de las máquinas electromecánicas era que tenían muchas partes móviles que hacían lentos los cálculos y además eran muy ruidosas. Mucha gente intentó construir una calculadora con componentes electrónicos.
No fue sino hasta 1944 cuando se completó la primera computadora electrónica: Colossus

Ahora bien, las computadoras electrónicas siguieron una filosofía totalmente distinta en el procesamiento de datos, puesto que no se basaron procesos mecánicos para el procesamiento de datos, sino que su funcionamiento era aún más fluido y "práctico". Rápidamente sustituyeron a las computadoras electromecánicas, que funcionaban por medio de relés, y tarjetas perforadoras. No obstante, las primeras computadoras electrónicas basaron su desempeño en los tubos de vacío, los cuales se descomponían en reiteradas veces, y poseían mucha inestabilidad. Aunque el procesamiento de datos mejoró y se agilizó con los tubos termoiónicos, estas computadoras no dejaron de ser un severo dolor de cabeza, puesto aún seguían siendo costosas, disfuncionales y muy, muy limitadas... casi como si corrieran con Windows 8.
Dejando a un lado la parte física y electrónica, se necesitó seguir una lógica para poder procesar los datos, tanto en las computadoras electromecánicas, como en las electrónicas y... como en en las computadoras de hoy en día: El álgebra de Boole
Álgebra de Boole (también llamada retícula booleana) en informática y matemática, es una estructura algebraica que esquematiza las operaciones lógicas Y, O , NO y SI (AND, OR, NOT, IF), así como el conjunto de operaciones unión, intersección y complemento.
El álgebra de Boole fue un intento de utilizar las técnicas algebraicas para tratar expresiones de la lógica proposicional.
Esta información tiene aún mayor peso sobre la persona de George Boole, puesto que entre 1847 y 1854 éste aplicó esta lógica, y fue tan avanzado para su tiempo, que se convirtió en el hazmereír de la comunidad científica de la época. ¿pueden creer que contemporáneamente el álgebra booleana es indispensable para la programación, y para la formación de circuitos lógicos?
La teoría de la información también conocida como teoría matemática de la comunicación (Mathematical Theory of Communication) o teoría matemática de la información, es una propuesta teórica presentada por Claude E. Shannon y Warren Weaver a finales de la década de los 40. Esta teoría está relacionada con las leyes matemáticas que rigen la transmisión y el procesamiento de la información y se ocupa de la medición de la información y de la representación de la misma así como también de la capacidad de los sistemas de comunicación para transmitir y procesar información. La Teoría de la Información es una rama de la teoría matemática y de las ciencias de la computación que estudia la información y todo lo relacionado con ella: canales, compresión de datos, criptografía y temas relacionados.
La teoría de la información surgió a finales de la Segunda Guerra Mundial en los años cuarenta. Fue iniciada por Claude E. Shannon a través de un artículo publicado en el Bell System Technical Journal en 1948, titulado Una teoría matemática de la comunicación.
Pueden recurrir al siguiente PDF, donde se les explicará detalladamente sobre el tema:  Click Aquí
Ahora que hemos aclarado las definiciones, proseguiremos con la narración de la primera generación de máquinas, la cual tiene un antecedente muy directo con la Mark I, pero no sus inicios... sin embargo, vale la pena mencionarla.
Tras los estudios que Alan Turing realizó sobre la teoría una máquina que pudiese resolver ucalquier tipo de problemas con soluciones algorítmicas, llegaron a la consecución teórica las máquinas de Turing.
Alan Turing
Con los estudios de Alan Turing, se inició la teoría matemática de la computación, en la que se define un algoritmo como la representación formal y sistemática de un proceso; en ella se verifica que no todos los procesos son representables. A partir de estos estudios se demostró la existencia de problemas sin solución algorítmica y se llegó a la siguiente conclusión:

"Un problema tiene solución  algorítmica, si existe una máquina de Turing para representarla"

De estos estudios surgió la teoría de la computabilidad que engloba el análisis encaminado a encontrar formas de descripción y representación de procesos o algoritmos.

En 1937, Horward H. Aiken, de la Universidad de Harvard, desarrolla la idea de Babbage (lean los primeros artículos de la saga) junto con un equipo de científicos de su departamento e ingenieros de IBM. (IBM desde siempre apostó por la innovación, y ha sido una de las empresas más portentosas desde siempre... tanto es así que actualmente vale más que Microsoft y Google)
Harvard MARK-I
El resultado de sus estudios culminó en la construcción de una calculadora numérica basada en el uso de relés electromagnéticos, ruedas dentadas y embragues electromecánicos, configurando la primera computadora electromecánica.
Fue denominada  "Calculadora Automática de Secuencia Controlada" (Automatic Secuence Controlled Calculator-ASCC) aunque su nombre más popular fue "Harvard Mark-I", bien Mark-I.
Esta misma computadora terminó de construirse en 1944 y tenía elementos de entrada, memoria central, unidad aritmética, unidad de control y elementos de salida. Utilizaba como soportes de entrada de datos tarjetas y cintas perforadas.
Esta máquina fue la primera computadora electromecánica que se construyó y que funcionó , aunque se utilizó por poco tiempo, pues el uso de las computadoras electrónicas hizo que las de este tipo cayeran rápidamente en desuso.
Tenía 16,6 metros de largo por 2,6 metros de alto, pesaba 70 toneladas y estaba constituida por 800.000 piezas móviles , teniendo su cableado una longitud de 800.000 metros. Sumaba números en menos de un segundo, y los multiplicaba en tres segundos... daba las respuestas en tarjetas perforadas. Trabajaba con operandos de hasta 23 cifras decimales. Estaba preparada para el cálculo de tablas matemáticas y su velocidad era mucho mayor que la de calculadoras de la época.
Fue con el nacimiento de las máquinas electrónicas que nació la primera generación de máquinas.
En 1940, John W. Mauchly y John Presper Eckert junto con científicos de la Universidad de Pensilvania construyeron en la Escuela Moore de Ingeniería Eéctrica, y a petición del Ministerio de Defensa de los Estados Unidos de América, la primera computadora electrónica que tuvo influencia sobre las generaciones posteriores, la cual se denominó ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Calculator), ésta fue construida a base de válvulas de vacío, y entró en funcionamiento entre 1945 y 1946. 
¿Por qué ENIAC y no Colossus? ENIAC fue un proyecto que abarcó la notoriedad de un público bastante vasto, sin embargo Colossus fue uno de los secretos mejor guardado de la Segunda Guerra Mundial. El Colossus se creó para fines estrictamente bélicos, y fue con la participación de Alan Turing, que se decodificó y se intervino en las redes de comunicación alemana, mediante probabilidades algorítmicas. Gracias al Colossus el desembarco de Normandía, en el 6 de junio de 1944, fue un éxito para los Aliados, y una derrota punzante para la Alemania Nazi.
También se menciona a la Z3, fue la primera máquina programable y completamente automática, creda en 1941, sin embargo ésta no tuvo mucha influencia y quedó segregada tras la Segunda Guerra Mundial, No se puede considerar que la Z3 haya pertenecido a la primera generación de máquinas, puesto que debía ser electrónica, sin embargo era electromecánica.
Retornando a nuestra ENIAC, en comparación con la MARK-I era mil veces más rápida, realizaba sumas entre dos números en 2 diezmilésimas de segundos,  multiplicaba en tres milésimas de segundo y tenía un volumen de aproximadamente 111 metros cúbicos.
La ENIAC además ocupaba una superficie de 160 metros cuadrados y su peso se aproximaba a las 30 toneladas; además poseía 17. 486 válvulas de vacío. 50.000 conmutadores, 70.000 resistencias, 10.000 condensadores, 7500 interruptores, 1500 relés y un altísimo consumo de entre 100.000 y 200.000 vatios. Al conectarse la ENIAC por primera vez, las luces de una gran parte de la ciudad de Filadelfia sufrieron un gran descenso en su iluminación: La ciudad quedó a oscuras.
John von Neummann y la EDVAC
En 1944, el ingeniero y matemático John von Neumann (1903-1957), de origen húngaro y naturalizado estadounidense, desarrolla la idea de programa interno y describe el fundamento teórico de construcción de una computadora electrónica denominada "modelo de Von Neumann". La idea de Neumann era la coexistencia en el tiempo de datos e instrucciones en la computadora y la posibilidad de ser programada, no estando las órdenes cableadas en los circuitos de la máquina. Publicó el artículo "Teoría y Técnicas de las Computadoras Electrónicas", el cual fue un intento de diseño de una computadora desde el punto de vista lógico.
Ya en 1952 serealizó 
una máquina que se denominó EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer) y fue una modificación de la ENIAC.
Esta computadora utilizaba líneas de demora acústica de mercurio por donde circulaban señales eléctricas sujetas a retardo y permitían la memorización de los datos .
En 1949 John W. Mauchly y John Presper Eckert, tras fundar su propia compañía, la Eckert-Mauchly Corporation , desarrollaron como primer proyecto una computadora binaria automática que se denominó BINAC (Binary Automatic Computer).
Eckert y Mauchly crearon la Electronic Control Corporation, ECC con la idea de comercializar la siguiente evolución de la ENIAC. Sin embargo, ya que no contaban con el capital suficiente para crear la UNIVAC decidieron aceptar un contrato con la Northrop Aircraft Company, de Hawthorne, California, que estaba construyendo un misil super secreto de largo alcance, llamado Snark.
La Northrop necesitaba una computadora pequeña que pudiera transportarse en un avión, a fin de guiar al Snark a su objetivo, y preguntó a la ECC si tal máquina era factible de construirse.
Las especificaciones de la computadora eran un verdadero reto para la época:
*)Debía tener un volumen de menos de 0.60 m3
*)Debía pesar cuando mucho 318 kilogramos.
*)Debía operar con 117 volts, a 60 ó 400 ciclos.
La respuesta de Eckert y Mauchly fue afirmativa, y el 9 de octubre de 1947 se firmó un contrato para construir una máquina, denominada BINary Automatic Computer (BINAC), cuyo costo se presupuestó en $100,000 dólares. La Northrop accedió pagar por adelantado $80,000 dólares, y se acordó que los $20,000 dólares restantes se liquidarían el 15 de mayo de 1948, que era la fecha programada para la entrega.
La BINAC estaba destinada a ser un modelo experimental que, de funcionar apropiadamente, daría pie a otra computadora más pequeña que se colocaría dentro del misil mismo para guiarlo a su objetivo. De tal forma, el diseño de la máquina tenía fuertes restricciones si se considera que se usarían bulbos para ella.
Un aspecto interesante de esta computadora es que consistía de dos procesadores, con el objetivo de que éstos se verificaran entre sí. Todas las instrucciones se correrían en los dos procesadores, y luego se compararían los resultados obtenidos; si éstos eran iguales, se procedería a la siguiente instrucción; si diferían, se detendría la ejecución del programa.
Los procesadores eran seriales (diseñados de acuerdo a los principios de la EDVAC) y medían 1.5 × 1.2 × 0.3 metros, conteniendo 700 bulbos cada uno. La capacidad de memoria de cada procesador (implementada mediante líneas de retardo) era de 512 palabras de 31 bits cada una, y usaban el sistema binario. Sus dos unidades de potencia medían 0.45 × 0.45 × 1.2 metros cada una, y su consola para entrada de datos medía 0.90 × 0.60 × 0.90 metros. Para los estándares de la época, la BINAC era una computadora muy pequeña.
Un detalle interesante de su diseño es que se usó un solo tanque de mercurio (de 0.75 × 0.90 × 1.05 metros) para la memoria. Para obtener líneas de retardo individuales a partir de este tanque, se utilizó una señal conductora de muy alta frecuencia, que podía mantenerse contenida dentro de un rayo muy angosto de energía.
La BINAC podía efectuar 3,500 sumas o restas, o 1,000 multiplicaciones o divisiones por segundo. La velocidad de su reloj era de 1 Megahertz y la lógica de la máquina se implementó usando los entonces recientes diodos de germanio.
Otro detalle interesante de la BINAC es que fue la primera computadora en usar cinta magnética para su memoria secundaria. Para ello se diseñó una unidad que utilizaba las cintas de plástico magnetizadas que comenzaban a comercializarse en esa época. Esta unidad, denominada el "convertidor", medía 0.75 × 0.75 × 1.05 metros, y aunque no funcionó muy bien, fue la base para la unidad de cinta que después usaría la UNIVAC.
Si la BINAC se hubiese entregado a tiempo, se habría convertido en la primera computadora con programa almacenado en el mundo, pero debido a los constantes retos técnicos que su diseño planteó y a un cierto desinterés de Eckert y Mauchly en la máquina, ésta se entregó a la Northrop hasta septiembre de 1949, cuatro meses después de la primera demostración de la EDSAC en Cambridge.
Eso no era todo, el costo total resultó ser de $278,000 dólares, y la ECC trató de renegociar el contrato original, pero la Northrop no aceptó pagar ni un céntimo más por una computadora que a esas alturas les resultaba ya inútil, porque habían optado por utilizar una máquina analógica en su lugar.
La reputación de la BINAC tampoco es muy envidiable, porque ha habido un largo debate en torno a si realmente funcionó alguna vez. Los ingenieros de la ECC afirman que el 22 de agosto de 1949, la máquina pasó su prueba de aceptabilidad, funcionando durante siete horas y cuarenta minutos de manera continua. Un mes después se envió a California.
Varios ingenieros de la Northrop afirmaron después que nunca lograron hacer que la máquina funcionara confiablemente, y hubieron numerosas quejas en torno a la mala calidad de los materiales usados en su construcción. Los ingenieros de la Northrop reportaron al menos 28 problemas graves con la máquina durante sus primeros cinco meses de operación. Aún los ingenieros de Northrop que aseguran haber llegado a utilizar la máquina (lo que quiere decir que sí funcionaba), han hecho ver que su problema principal era que sus dos procesadores eran sumamente diferentes, y que era prácticamente imposible sincronizarlos. Además, se dice que los planos de la BINAC no correspondían con la máquina que recibieron, haciendo todavía más confusa su reparación.
UNIVAC I (UNIVersal Auromatic Computer I) La primera computadora comercial fabricada en los Estados Unidos.

Fue diseñada principalmente por J. Presper Eckert y John William Mauchly, también autores de la segunda computadora electrónica estadounidense, la ENIAC. Durante los años previos a la aparición de sus sucesoras, la máquina fue simplemente conocida como "UNIVAC".
Las computadoras UNIVAC I fueron construidas por la división UNIVAC de Remington Rand (sucesora de la Eckert-Mauchly Computer Corporation, comprada por Rand en 1951). Su valor estaba entre un millón, y un millón y medio de dólares americanos de aquel entonces, los cuales actualmente cotizados valdrían entre seis a nueve millones de dólares americanos.
Con 4.5 metros de largo, 2.5 metros de altura y tres metros de ancho, UNIVAC era físicamente más pequeña que la ENIAC, pero más poderosa. UNIVAC podía leer datos a una velocidad de 7200 carácteres por segundo y realizaba 2.25 millones de ciclos de instrucciones por segundo. Tenía una capacidad de RAM de 12.000 caracteres (12KB) y utilizaba una cinta magnética para el almacenamiento y recuperación de datos.
También pesaba 7.250 kg, estaba compuesta por 5000 tubos de vacío, y podía ejecutar unos 1000 cálculos por segundo. Procesaba los dígitos en serie (de modo secuencial). Funcionaba con un reloj interno con una frecuencia de 2,25 MHz, tenía memorias de mercurio. Estas memorias no permitían el acceso inmediato a los datos, pero tenían más fiabilidad que los tubos de rayos catódicos, que son los que se usaban normalmente.
El primer UNIVAC fue entregado a la Oficina de Censos de los Estados Unidos (United States Census Bureau) el 31 de marzo de 1951 y fue puesto en servicio el 14 de junio de ese año. 
El quinto, construido para la "Comisión de Energía Atómica", fue usado por la cadena de televisión CBS para predecir la elección presidencial estadounidense de 1952. Con una muestra de apenas el 1% de la población votante predijo correctamente que Eisenhower ganaría, algo que parecía imposible.
Además de ser la primera computadora comercial estadounidense, el UNIVAC I fue la primera computadora diseñada, desde el principio, para su uso en administración y negocios (es decir, para la ejecución rápida de grandes cantidades de operaciones aritméticas relativamente simples; y transporte de datos, a diferencia de los cálculos numéricos complejos requeridos por las computadoras científicas. 
UNIVAC competía directamente con las máquinas de tarjeta perforada. hechas principalmente por IBM; curiosamente, sin embargo, inicialmente no dispuso de interfaz para la lectura o perforación de tarjetas, lo que obstaculizó su venta a algunas compañías con grandes cantidades de datos en tarjetas debido a los potenciales costos de conversión. Esto se corrigió eventualmente, añadiéndole un equipo de procesamiento de tarjetas fuera de línea, el convertidor UNIVAC de tarjeta a cinta y el convertidor UNIVAC de cinta a tarjeta, para la transferencia de datos entre las tarjetas y las cintas magnéticas que empleaba UNIVAC nativamente.
Los primeros contratos para la venta de UNIVACs fueron realizados con instituciones del gobierno de los Estados Unidos, tales como la oficina de censos, la Fuerza Aérea, y el servicio de mapas del ejército; también contrataron sus servicios particulares, como la ACNielsen Company y la Prudential Insurance Company.
El octavo UNIVAC, la primera venta efectiva para uso comercial, fue instalado en enero de 1954, en la división de electrodomésticos de General Electric para gestionar los salarios. 
DuPont compró el duodécimo UNIVAC, que fue entregado en septiembre de 1954. 
La Pacific Mutual Insurance recibió un UNIVAC en agosto de 1955, y otras compañías de seguros pronto siguieron ese camino. Mientras tanto, para uso oficial, la oficina de censos compró un segundo UNIVAC en octubre de 1954.
Originalmente estaba valorado en $159.000 de la época, el UNIVAC aumentó su precio hasta costar entre $1.250.000 y $1.500.000. En total se fabricaron y entregaron 46 unidades. UNIVAC resultó demasiado costosa para la mayoría de las universidades, y Sperry Rand (a diferencia de compañías como IBM), no tenía el suficiente respaldo financiero para donar muchas unidades; sin embargo un ejemplar se donó a la Universidad de Harvard en 1956, otro a la Universidad de Pensilvania en 1957, y otro más a la Case Western Reserve University, en Cleveland-Ohio, ese mismo año.
Algunos sistemas UNIVAC permanecieron en servicio durante mucho tiempo, de hecho bastante después de haberse vuelto obsoletos. La Oficina de Censos utilizó sus dos sistemas hasta 1963, acumulando doce y nueve años de servicio respectivamente; Sperry Rand utilizó sus propias dos unidades en Buffalo, Nueva York, hasta 1968. La compañía de seguros Life and Casualty of Tennessee utilizó su sistema hasta 1970, totalizando más de trece años de servicio.

Con esto terminamos la saga, gracias por leernos...¡Un abrazo Linuxero a todos!