Los Computadores, Esos Locos Cacharros
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LOS COMPUTADORES, ESOS LOCOS CACHARROS ACADEMIA DE INGENIERÍA LOS COMPUTADORES, ESOS LOCOS CACHARROS DISCURSO DEL ACADÉMICO EXCMO. SR. D. MATEO VALERO CORTÉS LEÍDO EN LA SESIÓN INAUGURAL DEL AÑO ACADÉMICO EL DÍA 30 DE ENERO DE 2003 MADRID MMIII Editado por la Academia de Ingeniería © 2003, Academia de Ingeniería © 2003 del texto, Mateo Valero Cortés ISBN: 84-95662-11-6 Depósito legal: M. 2.474-2003 Impreso en España LECCIÓN INAUGURAL DEL AÑO ACADÉMICO 2003 Excmos. Sres. Señoras y señores Queridos amigos, Deseo expresar mi gratitud al Presidente de la Academia, por sugerir mi nombre para dar esta lección inaugural de la Academia del año 2003, y a mis compañeros académicos por haber aceptado dicha invitación. Real - mente es un gran honor para mí el poder dirigirme a todos vosotros en el principio de este nuevo año. He decidido comentar algunos aspectos de los computadores. Estos “locos cacharros” han sido las máquinas que más han evolucionado en tan poco tiempo. Con apenas unos pocos más de cincuenta años de existencia, sus características han cambiado a una velocidad increíble. El responsable direc - to de este cambio ha sido el transistor. Este dispositivo, inventado hace cin - cuenta y cinco años, ha sido el verdadero protagonista de la sociedad de la información. Sin su descubrimiento, la informática y las comunicaciones no habrían avanzado apenas. A partir de él, se hace posible la revolución de las tecnologías de la Información y de las Comunicaciones que son las que más influencia han tenido en el avance de la humanidad. Muchos son los componentes de estas tecnologías. A resaltar las enormes capacidades actuales para crear información digital, manipularla, almace - narla y enviarla desde cualquier parte del mundo a cualquier otra. Los úl - timos años han sido de crecimiento tan vertiginoso que nos parece que no van a tener un final a corto plazo, que todo continuará así y que cada día nos despertaremos con nuevas y agradables sorpresas. Parece que es - to será cierto durante unos cuantos años más. Los computadores son los componentes activos de esta magia. Mucha es la información que se podría escribir acerca de sus orígenes, evolución y futuro. En este trabajo, hemos intentando resaltar algunas características importan - tes de ellos. Lo hemos intentado escribir de manera informal, pero rigurosa. Esperamos que la información os sea útil; éste ha sido el objetivo. Muchas gracias de nuevo. Barcelona 28 de diciembre del 2002 8 MATEO VALERO CORTÉS Antecedentes Muchas han sido las máquinas creadas por el hombre para ayudarle a rea - lizar tareas de cálculo. Se han diferenciado, entre otras cosas, por el siste - ma de numeración que se empleaba, por la tecnología usada en su cons - trucción, por el tipo de operaciones que eran capaces de realizar, así como por su velocidad. Sólo el enumerarlas, nos llevaría muchísimo tiem - po. Hay un acuerdo en decir que las primeras máquinas de este tipo fue - ron los ábacos y que las más modernas son los computadores digitales. En este trabajo vamos a hacer una descripción de algunas de ellas, empe - zando por el ábaco. El mayor énfasis lo haremos al describir los computa - dores digitales. Desde el ábaco hasta Charles Babbage Es lógico pensar que antes de construir ningún artefacto que le ayudara a realizar operaciones, el hombre intentara de alguna forma representar las cantidades mediante símbolos. Dentro de ello, parece natural que se in - tentara usar algún sistema de numeración para codificar la información numérica. Lo que puede extrañar un poco es que el sistema decimal no fuera usado desde el principio de la humanidad. En la actualidad, el sistema decimal es el más aceptado entre las personas. Sin embargo, los símbolos para representar cada uno de los dígitos los trajeron los árabes, desde la India, a Europa en el siglo XIII. En Babilonia es donde se identifican los pri - meros intentos serios para trabajar con números representados en siste - mas de numeración que datan de hace casi 3.000 años. Empleaban un sis - tema de numeración con una base 60 así como dos subsistemas de bases 6 y 10. En algunas zonas de África se han descubierto representaciones que usaban como bases los números primos. En Egipto, se emplearon sis - temas de numeración con base 12 así como sistemas decimales con figu - ras especiales para representar las potencias de 10. De todos es conocido el sistema de codificar de los romanos con las letras codificando los valo - res decimales de 1.5, 10.50, 100, 500 y 1000. Parece ser que hasta unos pocos siglos atrás, la humanidad no hubiera tenido en cuenta que la ma - dre naturaleza nos había dotado con diez dedos en las manos y que por lo tanto, pareciera natural que el sistema de numeración debería ser el LOS COMPUTADORES, ESOS LOCOS CACHARROS 9 decimal. Este error ancestral fue continuado con otro en sentido contra - rio: durante muchos años, se intentaron diseñar computadores que traba - jaran con números representados con el sistema de numeración decimal, cuando todos sabemos que hasta que no se usó el sistema binario, no avanzó, significativamente, el diseño de los computadores El ábaco constituye uno de los primeros dispositivos para ayudar a realizar cálculos. Se empezó a usar en China hace más de 2500 años. Hay varios tipos de ábacos y algunos de ellos, todavía se usan. Más que un dispositivo para realizar cálculos, es un ingenio mecánico que nos ayuda a representar la información y a contar. Los más usados, utilizaban un doble sistema de numeración con bases 2 y 5 que le hacía útil para representar cantidades en base 10. Las operaciones de cálculo se realizaban usando otro meca - nismo, por ejemplo, la cabeza, y los resultados quedaban codificados en el mismo ábaco. Fotografía reciente donde se ve un ábaco a la izquierda y, a la derecha, una pascalina, que fue la máquina construida por Pascal. En el año 1967 se descubrieron unos dibujos atribuidos a Leonardo da Vinci en el que se representan unos planos de máquinas con ruedas den - tadas orientadas a realizar las operaciones básicas de la suma y de la resta y que fueron realizados alrededor del año 1500. Basados en esos planos, se han construido más recientemente, máquinas que han funcionado al realizar dichas operaciones. Importantes fueron los trabajos de John Napier en el año 1600, que le permitieron realizar tablas para multiplicar y para tabular los logaritmos. Un avance significativo en el diseño de “calculadoras mecánicas” lo die - ron Wilhelm Schickards y Blaise Pascal. El primero, matemático y astró - nomo alemán, diseñó una máquina que realizaba operaciones de suma, resta, multiplicación y división. El diseño de dicha máquina fue descrito en una serie de cartas que le escribió a su primo, el famoso astrónomo 10 MATEO VALERO CORTÉS Johannes Kepler, y que han permitido recientemente, realizar réplicas que han funcionado. Blaise Pascal, matemático, teólogo y físico francés, se ha adjudicado el honor de ser uno de los primeros que diseñaron calculadoras mecánicas, no sólo con el objetivo de que funcionaran, sino con el de establecer un mercado lucrativo. Su calculadora, construida en 1642, realizaba las operaciones básicas de la suma y de la resta. Como detalles curiosos diremos que la resta la realizaba sumando al minuendo el complementario del sustraendo, tal como hacen los computa - dores digitales actuales, y que se vendieron unas cincuenta copias. En el año 1670, el barón alemán Gottfried Leibniz mejoró significativa - mente el diseño de las pascalinas, construyendo máquinas que sumaban, restaban, multiplicaban, dividían y hacían raíces cuadradas mediante itera - ciones de sumas elementales. Es de resaltar aquí que Leibnitz ya propuso y predijo la necesidad de usar lógica binaria en lugar de las ruedas denta - das que utilizaban sus prototipos. Tanto los diseños de Pascal como los de Leibniz, sentaron las bases de un tipo de máquinas que se fueron perfec - cionando a lo largo de los años. Mencionaremos aquí el hecho de que el francés Joseph-Marie Jacquard pro - pusiera, a principios de los años 1800, controlar el trabajo de sus telares me - diante el uso de tarjetas perforadas. Este control desde el exterior fue un gran avance en el diseño de los primeros computadores. De hecho, el concepto permaneció válido hasta que se construyeron, a principios de los cincuenta, los primeros computadores que tenían una memoria interna con las instruc - ciones y los datos, es decir, los computadores con programa almacenado. Dibujos de planos relativos a calculadoras, atribuidos a Leonardo da Vinci. Fotografía de los académicos Javier Aracil y Mateo Valero con una copia de una máquina de telares Jacquard. El siguiente avance a resaltar vino dado por el excelente matemático in - glés, Charles Babbage. En 1822, se propuso hacer una máquina orientada a calcular tablas de logaritmos y funciones trigonométricas. Se denominó LOS COMPUTADORES, ESOS LOCOS CACHARROS 11 Máquinas de Diferencias y nunca llegó a construirla, aunque los planos que dejó, sirvieron para que se hiciera un prototipo ciento cincuenta años después, que funcionó y que se conserva en el Museo de Ciencia de Londres. Después de la máquina anterior, se puso a diseñar la máquina denominada Máquina Analítica . Poseía conceptos que usan los compu - tadores actuales tales como instrucciones de control del secuencia - miento y ejecución de bucles. Augusta Ada de Lovelace, hija de Lord Byron, era una matemática que escribió un programa que hubiera per - mitido a la máquina, si ésta hubiera funcionado, el calcular la secuencia de la serie de Bernoulli, Ada se considera la primera programadora de la historia y en honor a ella, en 1979, se puso su nombre a un famoso lenguaje de program ación. Los trabajos de Charles Babbage fueron un gran paso adelante en el dise - ño de máquinas calculadoras de propósito general.