Historia de las Computadoras Diego Garverbetsky1 , Marcelo Risk1 , Alejandro Furfaro1 , Diego Fern´andez Slezak1 , Juan Pablo Galeotti1 , Fernando Schapachnik1 1 Departamento de Computaci´ on, FCEyN, Universidad de Buenos Aires, Buenos Aires, Argentina

Organizaci´ on del Computador I, verano de 2013

Historia de las Computadoras

(2) Historia

Generaci´ on 0 1 2 3 4

A˜ nos hasta 1945 1945 - 1954 1955 - 1965 1965 - 1980 desde 1980

Caracter´ısticas Sistemas mec´anicos y electro-mec´anicos Tubos de vac´ıo (v´alvulas), tableros Transistores y sistemas batch (por lotes) Circuitos integrados VLSI - Computadores personales y super computadoras

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(3) Generaci´on 0 Primeras “computadoras”. Es una especie de prehistoria de la computaci´on. Incluir´ıa: ´ Abacos. Calculadoras mec´anicas. Sistemas basados en rel´es.

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(4) M´aquinas diferenciales de Babbage (1791-1871) 1822: Primera “computadora” (mec´anica). Usaba el m´etodo de las diferencias finitas para el c´alculo de polinomios de segundo grado. Requer´ıa aprox. 25 mil partes. Fracaso en el intento.

1847: Otra versi´on m´as “peque˜ na”. “S´ olo” 8000 partes, 5 toneladas. No lleg´ o a construirse. Fue reproducida por el Museo de Ciencia de Londres en 1985-2002. Historia de las Computadoras

(5) Babbage v2

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(6) Babbage v2

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Disponible en http://www.youtube.com/watch?v=nUtbZ1uU5hE Historia de las Computadoras

(7) M´aquina anal´ıtica (1834)

Primera computadora digital (mec´anica) Calculaba cualquier funci´ on algebraica y almacenaba n´ umeros. Se programaba con tarjetas. Charles Babbage y Ada Lovelace (primera programadora), una historia de amor. Fracaso en el intento...

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(8) Harvard Mark I (1939-1944) Creada por IBM y la universidad de Harvard. Responsable: Howard Aiken. Electromec´anica, ¡760 mil ruedas! ¡800 km de cables! Basado en la m´aquina anal´ıtica de Babagge. Decimal. 0,3 a 10 segundos por c´alculo. Programable mediante una cinta de papel. Se us´o hasta 1959. Era usada por la Armada de EEUU. Manual: http://bitsavers. informatik.uni-stuttgart.de/ pdf/harvard/MarkI_operMan_Historia de las Computadoras

(9) El “Bug”

Grace Hooper: populariz´ o el nombre “Bug”. Escribi´o en su cuaderno de trabajo “Rel´e #70 Panel F polilla en Rel´e. Primer caso real de bug encontrado”.

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(10) Primera generaci´on (1940-1955) Utilizan tubos de vac´ıo.

De alguna manera es como un rel´e, pero sin piezas mec´anicas. Enormes (20 mil tubos) y lentas (un ciclo aprox. 1 seg.) Un solo grupo dise˜ naba, constru´ıa, programaba, operaba y manten´ıa cada m´aquina. Toda la programaci´ on se hac´ıa en lenguaje m´aquina (conectando cables en un tablero por ejemplo). No exist´ıan los sistemas operativos. En 1950 se introducen las tarjetas perforadas. Historia de las Computadoras

(11) Tarjetas perforadas

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Disponible en http://www.youtube.com/watch?v=oaVwzYN6BP4 Historia de las Computadoras

(12) Precursores

ABC: Atanasoff Berry Computer (1939 - 1942). John Atanasoff y Clifford Berry de la Iowa State University. Primera computadora digital (binaria). No era de prop´ osito general Resolv´ıa sistemas de ecuaciones lineales.

Z1: Konrad Zuse (1935 - 1938). No sobrevivi´ o la Segunda Guerra, reconstruida despu´es. Programable. De prop´ osito general. Luego construy´ o otros modelos (Z2, Z3, Z4) de los que comercializ´ o unas pocas unidades.

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(13) Colossus (1943)

Desarrollo brit´anico durante la Segunda Guerra. Dise˜ nada para descifrar los mensajes encriptados por los alemanes con la m´aquina Enigma (50 × 1018 combinaciones). Particip´o Alan Turing. No se conoci´o hasta los ‘80.

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(14) ENIAC (1946)

ENIAC: Electronic Numerical Integrator and Computer. John Mauchly y J. Presper Eckert (Pennsylvania). Primera computadora “exitosa” de prop´ osito general. Se programaba “cableando”: manualmente mediante switches. Construida entre 1943-1946 para calcular trayectoria de misiles... ...pero se termin´o tarde... Von Neumann particip´ o de las u ´ltimas etapas del proyecto. Se us´o hasta 1955.

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(15) Algunos detalles de la ENIAC Decimal (no binaria). 20 acumuladores de 10 d´ıgitos. 18000 v´alvulas, 30 toneladas, 2,4 x 30 metros 140 kW de consumo (computadora actual: entre 100 y 200 W). 5000 adiciones por segundo, 500 Flops.

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(16) ENIAC

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(17) El modelo von Neumann Antes: programar era conectar cables...

Cada vez que hab´ıa que calcular algo distinto hab´ıa que reconectar todo. Hasta John Von Neumann. 1903 (Imperio Austroh´ ungaro) - 1957 (EEUU). Dr. en Matem´atica y Qu´ımica. A fines de la d´ecada de 1920 se suma a la Universidad de Princeton. Hizo aportes en F´ısica, Matem´atica, Computaci´on, Econom´ıa, Estad´ıstica... Y particip´ o del Proyecto Manhattan. Historia de las Computadoras

(18) Modelo von Neumann/Turing

Los datos y programas se almacenan en una misma memoria de lectura-escritura. Los contenidos de esta memoria se direccionan indicando su posici´on sin importar su tipo. Ejecuci´on en secuencia (salvo que se indique lo contrario). Aparentemente Mauchly y Eckert (ENIAC) documentaron la idea de almacenar programas como base de la EDVAC pero no lo publicaron...

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(19) Manchester Mark I (1948)

Tambi´en llamada Baby. Usada para demostrar el concepto de programa almacenado. En 1948 se contrat´ o a Turing para el desarrollo de un lenguaje de programaci´on para la m´aquina.

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(20) UNIVAC (1949)

UNIVAC: Universal Automatic Computer. Primera computadora comercial. Construida por la Eckert-Mauchly Computer Corporation. Incorpora el uso de cintas magn´eticas. Participa de los c´alculos para el censo de USA. Fin de los 1950:UNIVAC II (m´as r´apida y con m´as memoria).

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(21) Memoria de la UNIVAC

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Disponible en http://www.youtube.com/watch?v=kignGE77l_I Historia de las Computadoras

(22) C´omprese una UNIVAC

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(23) Elemento revolucionario

Transistor (1947)

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(24) Segunda generaci´on (1955-1966) Se introducen los transistores. M´as baratos. M´as chicos. Menos disipaci´ on de calor. Silicio (arena).

Distinci´on entre dise˜ nadores, constructores, programadores, operadores y personal de mantenimiento. Mainframes en salas acondicionadas. Se escrib´ıan los programas en papel, luego se perforaban las tarjetas. Los operadores toman las tarjetas del programa y colocan tambi´en los del compilador. Se crea el procesamiento por lotes para agrupar trabajos.

Nace la microprogramaci´ on.

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(25) FORTRAN (1957) FORTRAN: FORmula TRANslator. En 1957 el equipo de John Backus crea el FORTRAN para la IBM 704. Nace as´ı el primer lenguaje de alto nivel. Especialmente dise˜ nado para el c´alculo cient´ıfico.

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(26) FORTRAN Junto con eso, las primeras aproximaciones a los sistemas operativos.

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(27) IBM 7094 (1962) Buena para hacer c´ omputos. Se utilizaba con fines cient´ıficos. Muy cara, vida u ´til limitada. Precio del momento aprox. USD 2,5 M. A plata “actual” aprox. USD 18,1 M.

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(28) IBM 7094 (1962)

IBM 1401 - IBM 7094: los programadores llevan tarjetas. La 1401 lee un lote de tarjetas y los graba en la cinta. Un operador lleva la cinta a la 7094. La 7094 realiza los c´ omputos. Un operador lleva la cinta a una 1401. La 1401 imprime las salidas. Historia de las Computadoras

(29) IBM SAGE

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Disponible en http://www.youtube.com/watch?v=iCCL4INQcFo Historia de las Computadoras

(30) DEC PDP-1 (1961) PDP-1: Programmed Data Processor-1 Comienza la competencia en el mercado... USD 120000 < 5 % del precio de la IBM 7094.

4K de palabras de 18 bits. Display monocromo de 1024x1024. Las PDP sirvieron para muchos “primeros”: Primer video juego (1962). Unix (PDP-7, 1970).

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(31) Invenci´on del Mouse (1964)

Dise˜ nado en Stanford y Xerox PARC.

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(32) Clementina El CONICET se funda en 1951 y se refunda bajo su forma actual en 1958 bajo la direcci´ on de Houssay. Manuel Sadosky hizo las gestiones para que se comprara una computadora en 1959. Braun Men´endez convece a Houssay, que no quer´ıa saber nada del tema. El CONICET pone plata y se compra la Mercury Ferrante por 160 mil libras esterlinas. Aprox. USD 4,5 M a plata actual. “Clementina” llega en 1961. A partir de ella se desarrolla el Instituto de C´alculo. En 1963 se crea la carrera de Computador Cient´ıfico y en 1985 la Lic. en Cs. de la Computaci´ on (bajo la direcci´on de Hugo Scolnik). Clementina funcion´ o hasta 1970 y reci´en fue reemplazada por una Vax 11/750 en 1983. Historia de las Computadoras

(33) Clementina

Memorias de n´ ucleo magn´etico de 5 KB. Se programaba en Autocode. Luego Wilfredo Duran inventa el COMIC. El Ing. Jon´as Paiuk hac´ıa milagros para mantenerla funcionando.

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(34) Cincuentenario Clementina

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(35) Manuel Sadosky Matem´atico argentino, 1914-2005, Dr. en Cs. F´ısico-Matem´aticas en 1940. Vicedecano de Rolando Garc´ıa en lo que se conoce como la “´epoca de oro” de la FCEyN: 1957-1966. En 1960 funda el Instituto de C´alculo. Cuando la dictadura de Ongan´ıa lleva a cabo la represi´ on de la “noche de los bastones largos” renuncia a la universidad y emigra al Uruguay. Tambi´en fue padre de la Computaci´ on en Uruguay. Luego emigra a Venezuela y Espa˜ na. Historia de las Computadoras

(36) Manuel Sadosky (cont.)

Vuelve en 1983 como Secretario de Ciencia y T´ecnica de Alfons´ın. Se encarga de la democratizaci´ on del CONICET. En 1986 funda la ESLAI (Escuela Superior Latinoamericana de Inform´atica) bajo el modelo del Balseiro. La ESLAI termina por falta de financiamiento en septiembre de 1990, bajo el gobierno de Menem. M´as sobre Sadosky: http://www.fundacionsadosky.org. ar/institucional/biografia-dr-sadosky

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(37) Elemento revolucionario

Primer circuito integrado Jack Kilby (1958). 1 transistor, un capacitor, y 3 resistencias. 10x15 mm.

Comparemos con el Pentium 4. 55 millones de transistores Un pelo = 75 micrones Transistor Pentium 4 = 0.09 micrones! (90 nanometros)

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(38) Tercera generaci´on (1965-1980)

Se introducen los circuitos integrados. Bajan los costos Sube el desempe˜ no

Se introduce la multiprogramaci´ on (tiempo compartido entre usuarios). Se introducen los discos duros.

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(39) IBM 360 (1964)

Multiprogramaci´on. Terminales bobas. Software compatible con IBM 7094, 1401 entre otros. Aparece el byte = 8 bits. El equipo que escribe el SO, el OS/360 es liderado por Fred Brooks, que luego (1975) escribe “The Mythical Man-Month”.

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(40) IBM 360

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Disponible en http://www.youtube.com/watch?v=1OdRHImbPug Historia de las Computadoras

(41) DEC PDP-8 (1964)

Primer minicomputador. No necesita una habitaci´ on con aire acondicionado. Lo bastante peque˜ no para colocarlo en una mesa de laboratorio. Una ganga: USD 16000.

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(42) PDP-11

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Disponible en http://www.youtube.com/watch?v=XV-7J5y1TQc Historia de las Computadoras

(43) Algunos hitos

En 1968 Andy Grove, Robert Noyce y Gordon Moore fundan Intel. En 1970, en Bell Labs desarrollan el sistema operativo Unix bas´andose en las ideas de otro sistema operativo pionero: Multics. Surge con ellos la idea de “time sharing”. En 1972, Dennis Ritchie y Brian Kernighan, tambi´en en Bell Labs, crean el lenguaje de programaci´ on C. En 1976 Steve Jobs y Steve Wosniak fundan Apple. En 1975 Bill Gates y Paul Allen fundan Microsoft.

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(44) Unix

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Disponible en http://www.youtube.com/watch?v=JoVQTPbD6UY Historia de las Computadoras

(45) Cray 1 (1976)

Seymour Cray. Primera supercomputadora. Procesamiento vectorial, ie, 12 unidades procesando en paralelo. Aprox. 120 MFlops

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(46) Primer microprocesador en un chip

Intel 4004 (1971) CPU de 4 bits. 2300 transistores. Usado para calculadoras y dispositivos de control.

Intel 8080 (1974) 8 bits datos. 16 bits direcciones.

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(47) ALTAIR 8800 (1975) Primera computadora personal. Ten´ıa un Intel 8080.

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(48) Apple I (1976)

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(49) Microsoft (1975)

1975, BASIC para la Altair. 1981, acuerdan con IBM el desarrollo de DOS.

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(50) Cuarta generaci´on (1980 en adelante)

Usan VLSI (Very Large Scale Integration). > 100000 componentes por chip. Facilita la creaci´ on de microprocesadores.

Intel 8080 (8 bits) (nace la familia x86). IBM PC (1981) con DOS. Intel 80286, 80386 y 80486.

Aparecen las terminales gr´aficas (GUI). Y las ideas del mundo RISC.

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(51) IBM PC (1981)

Usa el Intel 8088 Sistema DOS (Microsoft) 1983: XT, con disco r´ıgido

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(52) DOS

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Disponible en http://www.youtube.com/watch?v=JoVQTPbD6UY Historia de las Computadoras

(53) Commodore 64 (1982)

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(54) Commodore 64

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Disponible en http://www.youtube.com/watch?v=gyn8c2_lMhs Historia de las Computadoras

(55) Sony CD (1984)

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(56) Macintosh (1984)

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(57) Macintosh

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Disponible en http://www.youtube.com/watch?v=6faWFLjUJRg Historia de las Computadoras

(58) Linux (1991)

“Estoy construyendo un sistema operativo gratuito (no es m´as que un hobby, no ser´a una cosa grande y profesional como GNU) para clones AT (con un 386 o 486).” Linus Torvalds, Helsinki, Oct. 1991. Contexto: Unix en disputa legal.

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(59) Familia x86

1978: 8086/8088, 16 bits, prefetching. 1982: 80286 (incorpora capacidades para multitarea). 1985: 80386 (primero de 32 bits). 1989: 80486 (como el 80386 pero incorpora coprocesador matem´atico). 1993: Pentium (incorpora ideas de RISC). 1994: Pentium Bug (Z = (X/Y)*Y - X deber´ıa dar 0). 1995: Pentium Pro (incorpora cach´e dentro del chip, ejecuci´on fuera de orden, especulativa, etc). ...

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(60) Niveles de integraci´on

Tubos de vac´ıo - 1946-1957 Transistores - 1958-1964 Small scale integration (SSI) - hasta 1965 Hasta 100 dispositivos en un chip.

Medium scale integration (MSI) - hasta 1971 100-3K dispositivos en un chip.

Large scale integration (LSI) - 1971-1977 3K - 100K dispositivos en un chip.

Very large scale integration (VSLI) - 1978 - 1991 100K - 100M dispositivos en un chip.

Ultra large scale integration (ULSI) - 1991 M´as de 100M dispositivos en un chip.

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(61) “Ley” de Moore

Gordon Moore, fundador de Intel, dijo en 1965: “La densidad de transistores en un circuito integrado se duplicara cada a˜ no” Versi´on contempor´anea: “La densidad de chips de silicio se duplica cada 18 meses.” Pero esta ley no puede durar por siempre...

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(62) “Ley” de Moore

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(63) “Ley” de Rock

Arthur Rock, ejecutivo de finanzas de Intel: “El costo de equipamiento necesario para construir semiconductores se duplicar´a cada cuatro a˜ nos” En 1968, construir una planta para chips costaba alrededor de USD 12K. M´as o menos lo que sal´ıa una casa linda en los suburbios de EEUU. Un muy buen sueldo anual de un ejecutivo.

En 2003, una f´abrica de chips costaba aprox. USD 2500 M. ´ M´as que el PBI de algunos pa´ıses peque˜ nos de Africa.

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(64) ¿Una quinta generaci´on?

Computadoras en los bolsillos. Advenimiento de nuevas bater´ıas y memorias de tipo flash de alta capacidad. El concepto de “SO dominante” en disputa.

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(65) Algunos links y bibliograf´ıa http://www.computerhistory.org http://www.intel.com http://www.ibm.com/ibm/history http://www.dec.com Charles Babbage Institute: http://www.cbi.umn.edu/ Historia del DC: http://www.dc.uba.ar/inst/historia “Historia de la Inform´atica en Am´erica Latina y el Caribe: Investigaciones y testimonios”, Ra´ ul Carnota, Jorge Aguirre, http://dc.exa.unrc.edu.ar/historia/node/5 “Sadosky por Sadosky: vida y pensamiento del pionero de la computaci´on argentina”, Raul Carnota y Carlos Borches, editado por Fundaci´ on Sadosky. Materia optativa de Pablo Jacovkis. Historia de las Computadoras