Este documento describe la evolución de los dispositivos de cálculo a través de la historia, desde los dedos de las manos hasta las primeras calculadoras mecánicas. Detalla varios dispositivos clave como el ábaco, la máquina de Pascal, la máquina de Leibnitz, el telar de Jacquard y las ideas pioneras de Charles Babbage sobre el cálculo automático. El documento explica cómo estos dispositivos revolucionaron el cálculo al hacerlo más rápido y efectivo.

1. ANÁLISIS Y PROGRAMACIÓN DE SISTEMAS DE INFORMACIÓN
MODULO DE INFORMÁTICA
HISTORIA DE LA COMPUTACIÓN
Evolución de los Computadores
y Dispositivos de Cálculo
Prof. Jeyson de Jesus Torres Torres
(Material elaborado con fines instruccionales)

2. ELYON YIREH Historia de la Computación
Historia de la Computación
Evolución de los Computadores
El avance de la civilización ha ido acompañado siempre de una necesidad creciente de cálculos
numéricos. Aunque la investigación de las teorías del cálculo y sus métodos es una de las mayores
empresas intelectuales de la humanidad, parece que se presenta un conflicto entre los cálculos y otros
trabajos más creativos. La labor de cálculo, aunque es de vital importancia para el progreso del
conocimiento y de la tecnología, consume tanto tiempo que la productividad de las mentes creadoras
llega a interrumpirse por completo mientras estén dedicadas a efectuar engorrosos y rutinarios cálculos
aritméticos. Toda esta situación, movió la búsqueda de instrumentos que permitiesen reducir el tiempo
empleado en el proceso de cálculo y así dedicar suficiente tiempo a actividades más creadoras.
Por esta razón, un gran número de inventores en la historia trabajaron sin cesar en la búsqueda de
dispositivos de cálculo cada vez más rápidos, baratos y exactos. Se hicieron muchos intentos para su
fabricación, algunos de estos inventores conocieron el fracaso y otros alcanzaron el éxito. Éxito que en
la actualidad le permite al hombre manipular un mayor volumen de información a una rapidez y
exactitud cada vez más sorprendentes.
Dispositivos de Cálculo
A medida que la humanidad evolucionaba surgían muchas inquietudes en el ser humano, entre estas, la
necesidad de CONTAR. Sin duda, el dispositivo más antiguo y uno de los primeros que usó el hombre
para contar fueron los cinco dedos de cada mano. Sin embargo, a través del tiempo, las necesidades de
cálculo crecieron y las operaciones de conteo se hicieron cada vez más complejas. Esta situación dio
inicio a la búsqueda de instrumentos que permitiesen realizar cuentas de diez en alguna forma que
resultara más ágil y confiable. Así pues, se guardaban diez piedrecillas o diez piezas de cualquier cosa
para representar los números del 1 al 10 en sustitución de los dedos de las manos. Este nuevo
instrumento mantuvo ocupadas a las mentes creadoras de la edad de piedra a lo largo de cientos de
años.
Transcurridos aproximadamente 5.000 años, en el valle del Trigris-Eufrates surgió un dispositivo que
consistía en una placa de arcilla con numerosas ranuras en las cuales se colocaban las piedrecillas.
Posteriormente, en el año 460 a.C. en Egipto se lograba el mismo dispositivo. Puesto que la operación
de contar consistía en deslizar las piedrecillas de un lado de la placa a otro a lo largo de las ranuras,
podía decirse que la operación de contar se hizo semiautomática.
Estos dispositivos a través de diferentes medios de difusión cultural llegan a China, Japón y Roma en
donde el ingenio de estas civilizaciones elevó el tablero de piedrecillas a niveles más altos de
desarrollo.
Entre los dispositivos de cálculo más significativos desarrollados en la antigüedad, tenemos:
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El ábaco
Utilizado varios miles de años atrás, se puede precisar como él
más elemental de los utensilios destinados a facilitar las
operaciones de conteo. A pesar de su antigüedad sigue siendo
empleado actualmente.
Consiste en un tablero o cuadro con alambres o surcos paralelos
entre sí en los que se mueven bolas o cuentas. El ábaco moderno
está compuesto de un marco de madera o bastidor con cuentas en
alambres paralelos y de un travesaño perpendicular a los alambres que divide las cuentas en dos
grupos.
Cada columna o barra representa un lugar en el sistema decimal. La columna más a la derecha son las
unidades, la que está a su izquierda son las decenas y así sucesivamente. En cada columna hay cinco
cuentas por debajo del travesaño, cada una de las cuales representa una unidad; y dos por encima del
travesaño, que representan cinco unidades cada una. Por ejemplo, en la columna de las decenas cada
una de las cinco representa diez y cada una de las dos representa 50. Estas esferas se movían con cierta
agilidad y rapidez lo que significaba una notable aceleración en las operaciones fundamentales de
cálculo.
Posteriormente, las nuevas condiciones de vida impulsadas por la sociedad burguesa y el desarrollo del
capitalismo catapultaron la vida económica de las naciones. Las relaciones comerciales se hicieron más
complejas apareciendo nuevas necesidades en los dominios de la ciencia. Esto elevó la necesidad de
disponer de instrumentos cómodos y rápidos, capaces de realizar los ya complicados cálculos
aritméticos de la época. Fue así como surgieron instrumentos, tales como:
La Máquina de Pascal (1623-1662)
Uno de los aspectos relevantes en el siglo
XVII fue la sistemática implantación de la
recaudación de impuestos. En este contexto en
1642 apareció la primera calculadora
mecánica, inventada por Blaise Pascal con la
finalidad de ayudar a su padre que era un
recaudador de contribuciones.
Este dispositivo permitía SUMAR
cantidades utilizando una caja rectangular
en la cual estaban montados ocho pares de
ruedas, cada uno con los números del 0 al 9 grabados. Un par
correspondía a las unidades, uno a las decenas, uno a las centenas y
así sucesivamente, la única dificultad que ofrecía era la de arrastrar
en una unidad la posición de un engranaje cuando el que le precedía
acumulaba diez pases de dientes. Se le dio por nombre la Pascalina.
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La Máquina Calculadora de Leibnitz (1646-1716)
Años más tarde en ese mismo siglo
aparece la máquina de Leibnitz.
Gottfried Wilhelm von Leibniz,
matemático alemán, desarrolló las
ideas de Pascal y, en 1671, introdujo
el Paso Reckoner (mecanismo de
rueda escalonada), un artefacto que así como sumaba y restaba, podía
multiplicar, dividir, y sacar raíces cuadradas a través de una serie de pasos
adicionales. Se trató de un dispositivo que puede ser considerado como el
antepasado de los actuales computadores de escritorio. Sus derivaciones
siguieron siendo producidas hasta que sus equivalentes electrónicos se hicieron de fácil acceso en los
inicios de 1970.
El Telar de Jacquard y la Tarjeta Perforada (1752-1834)
Joseph Marie Jacquard es
considerado el precursor de las
tarjetas perforadas. Fue un inventor
francés conocido por automatizar,
mediante el uso de tarjetas
perforadas, el llamado telar de
Jacquard.
Hijo de un obrero textil trabajó de
niño en telares de seda, automatizó
esta tarea diseñando un telar en 1804
basado en una prensa de alambres,
los cuales entraban y salían por las perforaciones de una tarjeta de cartón, cada tarjeta estaba
programada con un dibujo de tejido específico. Esta máquina permitía la fabricación de telas con solo
seleccionar la tarjeta con el tejido para la tela que se deseaba elaborar. Su telar fue presentado en Lyon
en 1805. Aunque su invento revolucionó la industria textil, inicialmente sufrió el rechazo de los
tejedores, incluso quemaron públicamente uno de sus telares.
Posteriormente el telar de Jacquard fue declarado patrimonio nacional y Jaquard recibió la medalla de
la Legión de Honor y un pago de 50 francos por cada telar que se comercializara. Nunca imaginó las
consecuencias de su invento. El método de su telar, pronto se convirtió en el paradigma de la primera
máquina computacional, desarrollada por Charles Babbage, considerado el padre de la computación.
Charles Babbage y el Cálculo Automático (1791-1871)
Este hábil catedrático matemático e inventor, preocupado por los numerosos errores que ofrecían las
tablas de logaritmos de su época (el siglo XIX), concibió la idea de construir un instrumento que
denominó la máquina de diferencias, capaz de calcular logaritmos con veinte decimales.
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Sin embargo, este y todos los ingenios citados
anteriormente no pueden considerarse como
máquinas automáticas, ya que requerían de la
continua intervención de un operador para
introducir los datos, efectuar las maniobras que
implicaban cada operación y anotar los resultados
intermedios.
Babbage, en 1833, con su proyecto de la máquina
analítica de uso universal planeó evitar estas
engorrosas y repetidas maniobras siempre expuestas al error; su máquina
sería capaz de realizar cálculos automáticos sin intervención humana durante el proceso y, con la
precisión y exactitud deseadas.
La máquina analítica fue concebida como un calculador universal,
capaz de almacenar distintos programas según un esquema
totalmente análogo a las computadoras electrónicas actuales. En la
concepción de Babbage su proyecto debía disponer de:
a.- Dispositivos de entrada, para suministrar a la máquina las
instrucciones de programa, así como los datos a procesar.
b.- Memoria, para almacenar la información suministrada y los
resultados de las operaciones intermedias.
c.- Unidad de control, para vigilar la ejecución de las operaciones según la secuencia lógica
introducida.
d.- Unidad aritmético-lógica, encargada de efectuar las operaciones para las que ha sido programada
la máquina.
e.- Dispositivos de salida, para emitir los resultados del cálculo efectuado, al exterior.
Lamentablemente Babbage no logró concluir su ambicioso proyecto. Las técnicas de precisión de la
época no estaban preparadas para satisfacer las necesidades planteadas.
La historia menciona que este hombre murió amargado, dejando muy pocos
datos acerca de su trabajo. Para poder conocerlos se debió recurrir a los escritos
de una alumna suya, una de los pocos contemporáneos que entendieron sus
genialidades, Lady Lovelace, hija de Lord Byron. Entre las notas de esta mujer
se encuentran referencias que se refieren principalmente a la elaboración de
programas para la máquina analítica de Babbage, es decir, a los métodos de
construir secuencias de instrucciones para el correcto funcionamiento de la
máquina.
Entre las genialidades de Babbage considerado como el padre de la
computación hay que señalar también la adopción de las tarjetas perforadas del telar de Jacquard,
usadas para introducir, en la máquina analítica, tanto las instrucciones de programa como los datos del
problema a resolver.
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Hollerith, las máquinas del censo y las tarjetas perforadas
No muchos años después de la muerte de Babbage, se dio otro paso en la
evolución de los computadores, este avance se transformó en una realidad
práctica.
En las últimas décadas del siglo XIX, la oficina de censo de los Estados Unidos
se enfrentaba con un problema prácticamente insoluble: la constitución
ordenaba efectuar un censo de la población cada diez años y en 1.886 todavía
se trabajaba con los datos del censo de 1.880, era evidente que aún trabajando a
un ritmo acelerado no se habría terminado la clasificación anterior al momento
de realizar el censo de 1.890.
La oficina contrató al Dr. Herman Hollerith, estadístico de 25 años, para
que ayudara en la solución del problema. Hollerith diseñó un dispositivo
de tabulación electrónica denominado la máquina del censo. El se dio
cuenta de que en la mayor parte de las preguntas del censo se respondía
con un “si” o un “no”, y conocedor del mecanismo de las tarjetas
perforadas del telar de Jacquard, comprendió que en éstas se podía
representar la respuesta “si” mediante una perforación en un lugar
determinado de la tarjeta y la respuesta “no”, con la ausencia de dicha
perforación.
Además Hollerith ideó la posibilidad de detectar dichas respuestas mediante
contactos eléctricos establecidos a través de las perforaciones, el paso de
corriente representaba un “si” y la falta un “no”. Las máquinas ideadas por
Hollerith para el tratamiento de tarjetas perforadas fueron empleadas para el
censo de 1.890.
Fue un gran avance en la tecnología del procesamiento de datos, pero aún así se
necesitaba mucha intervención humana entre los diferentes pasos del
procedimiento. En este aspecto, la máquina del censo era inferior a la máquina
analítica de Babbage, pero existía y funcionaba, lo que no sucedió con la
máquina analítica.
Colossus
Es impresionante como la amenaza de la guerra siempre acelera la tecnología, y la tecnología de
computación persistentemente ha seguido esta regla. En este escenario fueron creadas las máquinas
Colossus, estos fueron primitivos dispositivos calculadores usados por los británicos para leer las
comunicaciones cifradas alemanas durante la Segunda Guerra Mundial. Colossus fue uno de los
primeros computadores digitales.
La máquina Colossus fue diseñada originalmente por Tommy Flowers en la Estación de Investigación
de la Oficina Postal (Post Office Research Station), Dollis Hill. El prototipo, Colossus Mark I, entró en
funcionamiento en Bletchley Park desde febrero de 1944. Una versión mejorada, el Colossus Mark II
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se instaló en junio de 1944, y se llegaron a construir unos diez Colossus hasta el final de la guerra.
Las 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.
El Mark I
La primera computadora digital completamente automática la inventó en 1.937 el Dr. Howard H.
Aiken, físico de la Universidad de Harvard, quien se interesó en los problemas del cálculo mecánico.
Gracias a su colega Brown, Aiken tuvo la oportunidad de
presentar sus ideas a la IBM. En 1.939, IBM dio a Harvard un
crédito a la investigación para que empezase el trabajo de una
calculadora secuencial mecánica. El trabajo físico de la
construcción se realizó en las instalaciones de IBM bajo la
asesoría del Dr. Airen; quién en 1.944, tras siete años de esfuerzo
pudo ver la terminación de su proyecto, acompañado por el éxito.
El MARK I, cuya denominación oficial fue: Automatic Sequence
Controlled, (Calculador Automático de Secuencia Controlada),
inmediatamente se empezó a utilizar en la preparación de tablas matemáticas
necesarias para la solución de problemas de múltiples tipos que surgen en la utilización de equipos
militares.
Entre los méritos del MARK I estaba él poder realizar una operación matemática sencilla en 0.03
segundos, esta computadora pesaba aproximadamente 70 toneladas.
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En Harvard, el Dr. Aiken inició la construcción del MARK II, empleando un número mayor de relés,
mientras que el MARK III y IV empleaban el tambor magnético.
La Computadora Atanasoff-Berry y el Eniac
En 1.937, el Dr. John Vincent Atanasoff, profesor de matemáticas y física en la Universidad del
Estado de Iowa empezó a construir una máquina calculadora con la ayuda de un estudiante graduado,
Clifford Berry.
El Dr. Atanasoff había sentido en su propio trabajo desde hacía mucho tiempo la
necesidad de un dispositivo de cálculo superior a las lentas e inexactas máquinas
entonces disponibles, y, en Iowa, también tenía que considerar las necesidades de
cálculo de sus estudiantes de licenciatura.
La máquina que él y Berry diseñaron y
construyeron para cubrir estos requerimientos
poseía varias características revoluciona-rias.
Sus circuitos lógicos y cálculos en serie
utilizaban aritmética binaria en vez del sistema decimal, y era
electrónica. El prototipo de ésta máquina se completó en 1.939 y se
fabricó el modelo funcional en 1.942.
En 1.940, Atanasoff y Berry mostraron su trabajo a John W.
Mauchly, de la Universidad de Pennsylvania.
Después de esto Mauchly comenzó a reunir ideas propias acerca de la
construcción de una computadora de aplicación general, que compartió con J.
Presper Eckert, Jr., quien entonces era un
estudiante graduado en ingeniería en la
misma Universidad. Mauchly y Eckert se
transformaron en un equipo cuyos esfuerzos
conjuntos dieron como resultado la
construcción del ENIAC a principios de la
década de 1.940, con el apoyo financiero del
Ejército de los Estados Unidos. Patentaron
su computadora, pero en 1.973 después de un litigio de ocho
años, un juez federal falló que debía dársele crédito a Atanasoff
por las ideas que respaldan al ENIAC.
Tanto la computadora Atanasoff-Berry como la ENIAC empleaban tubos de vacío (bulbos) para el
almacenamiento y para las funciones básicas en aritmética y lógica.
Atanasoff fue el primero en ver las ventajas de interpretar un encendido/apagado electrónico como un
0/1 aritmético, o un verdadero/falso lógico. ENIAC no siguió este lineamiento. Lo importante es que
cumplió con éxito su objetivo original (y complejo) de diseño, que consistía en calcular tablas de
disparo para artillería. También se empleó para predicción meteorológica, diseño de túneles de viento y
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estudios de rayos cósmicos. Aunque no era tan grande como el MARK I, ENIAC difícilmente podía
calificarse de pequeña: pesaba 30 toneladas y medía 6 por 12 metros, usaba 18.000 tubos de vacío,
junto con 6.000 interruptores flip-flop (encendido o apagado).
Su característica más resaltante fue lograr que tantos sistemas electrónicos funcionaran de manera
simultánea lo que significó un gran avance en ingeniería electrónica. Mientras que la MARK I podía
sumar 2 números en un tercio de segundo, ENIAC podía sumar 5.000 números en un segundo.
El Edvac
Para 1.945 el genio matemático John Von Newman obtiene el crédito por la
siguiente gran innovación en la tecnología de las computadoras, quien en un
artículo escrito con sus colaboradores, presentó las dos siguientes ideas básicas.
1.- Que el sistema numérico binario se integrara a las computadoras. Esto
significaba reemplazar el sistema decimal 0 a 9 con los dos dígitos 0 y 1. El
sistema binario corresponde a las posiciones de encendido y apagado de todos
los componentes electrónicos y hace que el diseño de una computadora sea
más eficiente.
2.- El concepto de programa almacenado. Las computadoras se habían diseñado para almacenar
números en sus memorias, pero desde las primeras computadoras, hasta las electrónicas como el
ENIAC, tenían que volverse a reconstruir por completo antes de que pudieran empezar el trabajo
con un nuevo problema. Una computadora de programa almacenado en mucho más flexible. Esta
idea se basaba en que para la resolución de un nuevo problema sólo se requiere un nuevo conjunto
de instrucciones, denominadas programa, para llamar a las operaciones básicas en cualquier orden
deseado y efectuar cualquier tarea para la cual esté capacitada. Por esta razón, una computadora de
programas almacenado puede pasar de una tarea a otra diferente siempre que se alimente en una
memoria un nuevo conjunto de instrucciones, es decir, un nuevo programa.
La primera computadora que se diseñó de acuerdo con las
nuevas ideas fue la EDVAC, construida por Mauchly y Eckert.
Sin embargo, ésta no fue la primera en construirse: el honor
corresponde a EDSAC, terminada durante 1.949 en Inglaterra.
La realización de EDVAC se retrasó porque Mauchly y Eckert
habían fundado su propia compañía y estaban trabajando en
UNIVAC (Computadora Automática Universal), que quedó
lista para ser empleada en el censo de 1.951, y fue la primera
computadora digital de programa almacenado totalmente
electrónica que podía adquirirse comercialmente.
Estos son algunos de los inventos más relevantes que sirvieron de base y dieron paso a los adelantos
logrados actualmente en el campo de la computación.
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