En la cuarta entrega, mencionamos que Robert Noyce, inventor junto con Jack Kilby de los circuitos integrados, fundó Integrated Electronics, o Intel, en 1968. Los ICs provocaron diversas mejoras y abaratamiento de costos en todo tipo de equipamiento electrónico, incluyendo, por supuesto, las computadoras, que se volvieron mucho más sencillas y poderosas que sus antecesoras. Pero faltaba aún una última pieza en el rompecabezas para que se produjera el salto hacia la cuarta generación, en la que todavía nos encontramos en la actualidad. Esa pieza vital no es otra que el microprocesador o Unidad Central de Proceso (CPU), creado en 1971 por dos empleados de Intel.
LOS GRANDES SE SUBEN AL TREN
En principio, Intel se dedicó, fundamentalmente, a fabricar y vender chips de SRAM (static random access memory). En 1971, dos empleados incorporados en los inicios de la empresa, Marcian Hoff y Federico Faggin, crearon la primera CPU: Intel 4004. Para ello contaron con la indispensable colaboración de Masatoshi Shima, ingeniero de Busicom, un fabricante de calculadoras cliente de Intel. Apenas dos meses antes, otro importante productor de semiconductores, Texas Instruments, daba a luz el TMS 1000. Ambos procesadores eran de 4 bits, y habían sido diseñados con el fin de funcionar como los cerebros electrónicos de calculadoras portátiles. Sin embargo, el chip de Texas no tuvo éxito. Ya en 1972, Intel lanzaba al mercado el 8008, una CPU de 8 bits, fundadora de toda una familia de procesadores de la cual derivan los micros modernos. Del 8080 (sucesor del 8008) descendió el Zilog Z80, una CPU muy importante que, todavía, es utilizada en dispositivos portátiles y embebidos. En 1974, Motorola también entraba en la flamante industria de los microprocesadores con el 6800, cuyo diseño fue copiado y mejorado, en 1975, por MOS Technology para fabricar el 6502, otro procesador fundamental para la historia de la computación.
LA LLEGADA DE LA CUARTA GENERACIÓN
Es importante destacar que, al igual que lo que sucedió con el paso de la segunda a la tercera generación, la adopción de equipos basados en microprocesadores no aconteció de la noche a la mañana. Durante muchos años, las computadoras de tercera y cuarta generación coexistieron y, en general, estaban apuntadas, asimismo, a distintos segmentos del mercado. Mientras las grandes empresas siguieron confiando en el enorme poder de cálculo de los equipos de tercera generación, el objetivo primordial de la utilización del microprocesador consistía en lograr fabricar equipos de cálculo de potencia moderada con el menor costo de producción posible. Por eso, su mercado original fue el de las calculadoras, y quienes comenzaron a adoptarlos para experimentar con primitivas computadoras caseras fueron los aficionados a la electrónica. Probablemente, la primera computadora de este tipo sea la Mark-8. Creada por el estudiante de electrónica Jonathan Titus para la revista Radio Electronics, los planos para armarla, en forma de kit, se publicaron en julio de 1974. Basada en el Intel 8008, los componentes para ensamblarla podían ser adquiridos en tiendas de electrónica por menos de 500 dólares, un precio realmente inconcebible, en ese momento, para acceder a un equipo informático. El ensamblado era un proceso particularmente complejo, sólo al alcance de los aficionados más avezados; obtener todas las partes necesarias no era más sencillo. Titus vendía el mainboard de la Mark-8 por correo, lo cual facilitaba mucho la construcción, pero, de todos modos, se calcula que menos de 1000 equipos llegaron a ser fabricados. El moderado éxito de la Mark-8 impulsó a otra revista de electrónica, la Popular Electronics, a ofrecer a sus lectores, apenas seis meses después, los planos para otro equipo informático legendario: la MITS Altair 8800.
LA ALTAIR 8800 Y EL NACIMIENTO DE MICROSOFT
Micro Instrumentation and Telemetry Systems (MITS) constituye una de las tantas empresas de esta etapa de la historia de la informática que nació en un garage. Fue en el de Ed Roberts, quien, junto a Forrest M. Mims, la fundó con el objetivo de fabricar y vender equipamiento electrónico especializado a la Fuerza Aérea de Estados Unidos. En 1974, fueron seducidos por la oferta de la Popular Electronics de diseñar una computadora para publicar sus planos, como había sucedido con la Mark-8, pero superándola en todos los aspectos. El nuevo equipo también debía ser de bajo costo, pero más poderoso y, sobre todo, más facil de ensamblar. Roberts eligió como cerebro del equipo al Intel 8008, y negoció con la fabricante, en forma brillante, un precio especial para los chips comprados por MITS. Mientras que Intel vendía en el mercado los 8008 por un precio superior a los 300 dólares la unidad, Roberts ofreció y obtuvo un precio final de 75 la unidad. El equipo fue bautizado “Altair” por Lauren Solomon, la hija del editor de Popular Electronics, entonces de 12 años de edad, en homenaje a un planeta en el cual transcurre un episodio de “Star Trek”. Los planos fueron publicados en enero de 1975 y se transformaron en un éxito inmediato. En MITS esperaban vender al menos 200 equipos ya ensamblados para recuperar la inversión en desarrollo; lograron hacerlo en apenas un día, y pronto se encontraron fabricando las Altair 8800 de a miles. Sin embargo, la Altair era un equipo experimental, muy difícil de operar. En sus primeras versiones, sus dispositivos de entrada eran unos cuantos interruptores y el dispositivo de salida dos hileras de LEDs. La Altair se programaba directamente en código máquina, ingresando, a través de los interruptores, de a una instrucción por vez; la única posibilidad de los programas era iluminar estos LEDs bajo distintos criterios. Hacia 1976, comenzaron a ofrecerse equipos a los que se podían conectar un teclado y con los que era posible utilizar un TV que cumplía la función de monitor. Roberts empezó a desesperar con el temor de que el Altair se volviera obsoleto. Haciendo gala de un sentido de la oportunidad que siempre lo caracterizó, Bill Gates, un estudiante mediocre de Harvard, envió una carta a Roberts contándole que él había desarrollado un intérprete de lenguaje BASIC para la Altair y ofreciéndole a MITS la opción de adquirirlo. Roberts, seducido ante la posibilidad de transformar a la Altair en un equipo mucho más amigable, manifestó su interés, lo cual puso a Gates en problemas, ya que, en realidad, nunca había tocado una Altair en su vida ni había desarrollado el intérprete BASIC que ofrecía. Bill contestó que tendrían una demo lista en unas semanas y, junto con su compañero Paul Allen (el verdadero cerebro técnico de la pareja), comenzaron a trabajar a todo vapor en el BASIC prometido. Como no disponían de una Altair, ni podían pedirle una a MITS (lo que revelaría el engaño), primero tuvieron que improvisar un emulador de Altair, el cual corría en una minicomputadora PDP. Luego, sobre el emulador, desarrollaron el intérprete BASIC. Durante la primera demo, el intérprete apenas llegó a mostrar en pantalla “Altair BASIC” antes de colgarse; sin embargo, alcanzó para que “Micro-Soft” (como bautizaron a su empresa Gates y Allen en 1975, al fundarla) obtuviera el trabajo. Al día siguiente, corregido el bug causante del desastre, el intérprete corrió sin dificultades y MITS adquirió el BASIC.
SUPERCOMPUTADORAS: EL PROCESAMIENTO VECTORIAL
Durante la década de 1970, los avances en tecnología informática no se limitaron al área de las microcomputadoras, que, en sus orígenes, eran equipos experimentales destinados, exclusivamente, a los expertos en electrónica. Si bien la mayoría de las empresas seguía viendo satisfechas sus necesidades con las minicomputadoras de tercera generación, determinados organismos científicos y gubernamentales se hallaron obligados a incrementar la potencia de cálculo de sus equipos, al mismo tiempo que debían reducir los tiempos de ejecución de los distintos procesos informáticos. Seymour Cray, ingeniero eléctrico con amplia experiencia en el diseño de computadoras por sus años de servicio en Control Data Corporation, percibió que para aumentar en forma notoria el poder de proceso era urgente un cambio radical en la arquitectura de los equipos, y concibió el “Procesamiento Vectorizado”, en el cual un tipo de procesador especial puede ejecutar múltiples operaciones matemáticas simultáneamente, en contraposición a los procesadores escalares, que ejecutan una instrucción a la vez. Trabajando todavía para CDC, construyó la CDC 6600, la primera supercomputadora de la historia. En 1972, harto de las presiones de los directivos de CDC, quienes interferían constantemente en su labor y pretendían restringir sus decisiones técnicas, dejó la empresa y formó su propia compañía, Cray Research, que, durante la década de los 80, fue sinónimo del máximo poder informático conocido por la humanidad. En 1976, Cray Research lanzó al mercado la Cray-1, que valía casi diez millones de dólares, costo accesible si tenemos en cuenta su capacidad de proceso sin precedentes hasta entonces, ya que era capaz de alcanzar picos de 250 MFLOPS.
Y LLEGARÁN LAS COMPUTADORAS A LOS HOGARES
A fines de los 70 y principios de los 80, el bajo costo de los microprocesadores de 8 bits posibilitaron la llegada de las primeras “home computers”. Finalmente, cualquier persona podía adquirir una computadora, porque las “home” eran muy accesibles, ya venían ensambladas y no requerían de ser un experto para operarlas. Lo extraño es que, mientras algunos de estos equipos, como los de Texas Instruments o Commodore, fueron concebidos por grandes empresas del mercado informático, otros, como las Apple I y II, fueron diseñados y fabricados por pequeños grupos de hobbystas en talleres caseros armados en garages. En la próxima entrega, hablaremos sobre el surgimiento de estas empresas, que se convirtieron en protagonistas del ingreso de la informática a los hogares. Hasta entonces.
Desde esta cinta de papel perforado se cargaba el Micro-Soft BASIC en la Altair. En la cinta se lee, escrito a mano, la versión y la fecha: “BASIC 1.0 - 2 Mar 75″.
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Aclaración: Este post fue publicado originalmente en la revista POWERUSR #47. TODOS LOS DERECHOS RESERVADOS. PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL SIN EL CONSENTIMIENTO EXPRESO DEL AUTOR. SE PERMITE EL ENLACE O LINKEO A ESTE POST SIN NINGÚN TIPO DE RESTRICCIONES.
En la entrega anterior, llegamos hasta fines de la década de 1940, cuando apareció el transistor. Esta vez, nos enfocaremos en la creación de los circuitos integrados (microchips), que posibilitaron la miniaturización definitiva de diversos dispositivos. Desde las radios hasta los equipos informáticos, la industria se benefició con este invento que aumentó la vida útil, simplificó los diseños y redujo el consumo de energía de todos los equipos electrónicos. Si bien este concepto tiene su origen en tres patentes de 1928 del físico alemán Julius Edgard Lilienfeld, no fue sino hasta 1990 que se encontraron pruebas de que Lilienfeld habría creado un transistor que funcionaba. Años después, en 1947, los estudios de Lilienfeld fueron retomados por científicos de Bell Labs, el área de Investigación y Desarrollo de Bell, la gigantesca empresa de telefonía norteamericana. William Shockley, John Bardeen y Walter Brattain buscaban fabricar diodos de calidad superior para su aplicación en radares. En diciembre de ese año, lograron crear el primer transistor de contacto completamente funcional, pero omitieron mencionar los estudios previos de Lilienfeld en toda la documentación que elaboraron. Debido a esta omisión, hoy en día son considerados como los inventores del transistor. Pero lo que actualmente conocemos como “transistor” hizo su aparición tres años más tarde, en 1950, cuando Shockley creó el primer transistor bipolar, un componente similar al anterior, aunque con una estructura interna distinta.
DÍAS DE RADIO
En sus inicios, el transistor no encontró una acogida favorable. En un principio, eran inestables, poco duraderos y de baja potencia. Pese al considerable avance que representaban sobre las válvulas, eran vistos por la comunidad de físicos y expertos en electrónica como una curiosidad o, a lo sumo, como una tecnología cuya aplicación todavía estaba inmadura. Sin embargo, los procesos de fabricación mejoraron velozmente, tornando al transistor en un componente barato y fiable. Pero el invento aún así no se difundía. Bell tuvo una idea muy inteligente: servirse de la radio, muy popular en aquellos tiempos. Licenció la fabricación de transistores a distintas empresas, entre ellas Regency, Texas Instruments y Sony, con la condición de que vendieran radios portátiles, cuyo tamaño reducido se hacía posible gracias a los transistores. El cofundador de Sony, Masaru Ibuka, estaba de visita en los Bell Labs cuando se pusieron en venta las licencias de fabricación. Ibuka vió el potencial de la nueva tecnología y, rápidamente, convenció al gobierno japonés de prestarle cincuenta mil dólares para adquirir una licencia. Y vaya si tuvo visión: Texas y Regency produjeron radios transistorizadas, pero únicamente primitivos prototipos, que nunca llegaron a comercializarse. En cambio, Sony, en 1955, inundó el mercado con las primeras pocket radios, las radios de bolsillo a transistores. El primer modelo de pocket radio era demasiado grande como para caber en los bolsillos de los trajes de la época. Entonces, Sony mandó a hacer para sus vendedores sacos con bolsillos de mayor tamaño, de tal modo que les fuera posible demostrar que una radio (hasta ese momento, un aparato inmenso en torno al cual se reunía toda la familia) podía caber en un bolsillo. El gran éxito de las pocket radio contribuyó decisivamente para instalar al transistor como reemplazante de las válvulas.
EL CIRCUITO INTEGRADO: EL BOOM DE LA MINIATURIZACIÓN
A menudo descubrimientos clave han ocurrido de manera casi simultánea en distintos lugares del mundo, y lo mismo sucedió con la creación del circuito integrado. En 1952, el científico británico Geoffrey Dummer, especialista en radares, publicó un escrito en donde describía el concepto de circuito integrado. Sin embargo, nunca alcanzó a desarrollar un prototipo. En 1959, con apenas meses de diferencia, dos investigadores norteamericanos lograron construir prototipos funcionales de circuitos integrados y obtuvieron patentes por sus emprendimientos. Uno de ellos, Jack St. Clair Kilby, comenzó a trabajar en Texas Instruments en 1958, y, por ser un nuevo empleado, no contó con vacaciones. A Kilby se le pidió investigar un problema conocido como “Tyranny of numbers”, al que se dedicó, en soledad, durante todo el verano. Consistía, básicamente, en que la elevada cantidad de componentes que tenían las computadoras de la época (recordemos las 17.500 válvulas de ENIAC) habían aumentado exponencialmente la cantidad de conexiones que se requería entre los mismos a un nivel ingobernable. Cada una de estas conexiones, por lo general, eran puntos de soldadura manuales y, por lo tanto, potenciales fallas muy difíciles de diagnosticar. La solución que Kilby pensó constaba en fabricar todos los componentes necesarios para un circuito sencillo en masa, en una única pieza de material semiconductor. Para su prototipo utilizó Germanio montado sobre placas de vidrio. Al prototipo conectó un osciloscopio en el que se podía observar una onda senoidal, producto del correcto funcionamiento del circuito. Su idea gozó de aceptación entre los ejecutivos de TI, pero estos, habiendo aprendido la lección de Bell y su uso de la radio para popularizar los transistores, le pidieron a Kilby que desarrollara las primeras calculadoras miniaturizadas. La receta tuvo éxito nuevamente y tanto las minicalculadoras electrónicas de Texas Instruments como los circuitos integrados se vendieron como pan caliente. Kilby, quien también concibió las primeras impresoras térmicas que se comercializaron, obtuvo, en el año 2000, el premio Nobel de física por su vital invención.
El otro investigador que, en 1959, logró fabricar un circuito integrado funcional fue Robert Noyce. Denominado como “el alcalde de Silicon Valley”, Noyce fue cofundador de dos empresas muy importantes: Fairchild Semiconductor y nada menos que de Intel. Noyce presentó, apenas seis meses después que Kilby, un prototipo de circuito integrado más complejo, conocido, en ese entonces, como “circuito unitario”. Su concepto era más similar al diseño de los integrados actuales que el prototipo de Kilby. Robert, además, (a diferencia de otros pioneros, que se atribuyeron ideas ajenas) dió crédito a su colega Kurt Lehovec, profesor de la USCLA, como autor de investigaciones fundamentales sobre el tema, de las que se sirvió para su trabajo. Lehovec todavía vive, está retirado hace años y se dedica a escribir poesía. Pero volviendo a Noyce, en 1968, junto a Gordon Moore (autor de la famosa ley que enuncia que la cantidad de transistores dentro de un integrado se duplica cada 24 meses) fundó Intel Corporation, la mayor empresa de fabricación de semiconductores del mundo.
PRIMEROS EQUIPOS CON ICs
Los circuitos integrados tardaron escasos años en ser adoptados por los grandes fabricantes de computadoras. Una de las primeras computadoras en utilizarlos fue la computadora de navegación del Apolo, el programa espacial que llevó al hombre a la Luna; también se los usó, inicialmente, en sistemas de navegación de misiles balísticos. En 1964, Digital Equipment Corporation (DEC) lanzó al mercado la primera minicomputadora, la PDP-8. Por cierto, el término “minicomputadora” se debía, naturalmente, a que el circuito integrado había permitido fabricar equipos mucho más poderosos, pero, sobre todo, más reducidos en tamaño y más eficientes en relación al consumo de energía con respecto a sus antecesores de la década del 50 (de la legendaria ENIAC se decía que, cuando se ponía en marcha, todas las luces de Filadelfia disminuían apreciablemente su brillo). La PDP-8 costaba unos módicos 16.000 dólares. Su memoria era de 4096 words de 12 bits, expandible a 32.768 words (equivalentes a 48 KB). Su memoria de núcleo magnético tenía tiempos de acceso de 1,5 microsegundos. La PDP-8 se vendió durante muchos años, en los cuales se la fue mejorando considerablemente, totalizando su venta las 300.000 unidades. En sus inicios, se programaba directamente en lenguaje máquina. Luego, se utilizó un ensamblador, y, años después, se fueron lanzando compiladores para distintos lenguajes, como FORTRAN y BASIC. El Sistema Operativo que usaba era OS/8, que podía bootear el equipo en medio segundo desde el disco rígido.
IBM, en cambio, tardó en adoptar esta tecnología para sus equipos. Para empezar, a diferencia de casi todas las tecnologías incluidas en sus computadoras, la misma no había sido inventada por ellos. Por otro lado, a los ingenieros de IBM no les gustaba la idea de servirse de ICs como memoria, ya que estaban acostumbrados a la memoria de núcleo magnético, que retenía su contenido al apagar el equipo. Sin embargo, eventualmente, la System/370, lanzada al mercado en 1970, utilizó también memorias basadas en circuitos integrados.
LA LLEGADA DE LA CUARTA GENERACIÓN
Como hemos podido observar, ya en los años 60 estaban sentadas las bases sobre las que descansan los diseños de las computadoras modernas. En la próxima entrega, veremos cómo, apenas unos años después, en la década del 70, la invención del microprocesador contribuyó a la llegada de la cuarta generación, antecesoras casi directas, en cuanto a conceptos de diseño, de los equipos actuales. Además, comenzaban a aparecer las primeras computadoras hogareñas, con las que muchos de nosotros nos iniciamos, verdaderas responsables, en definitiva, de la universalización de las computadoras.
Aquí vemos una foto de el primer integrado fabricado por Kilby. Era un crudo circuito fabricado en una pieza de germanio montada sobre placas de cristal, suficiente para demostrar su correcto funcionamiento. -Click en la imagen para agrandar-
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Aclaración: Este post fue publicado originalmente en la revista POWERUSR #46. TODOS LOS DERECHOS RESERVADOS. PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL SIN EL CONSENTIMIENTO EXPRESO DEL AUTOR. SE PERMITE EL ENLACE O LINKEO A ESTE POST SIN NINGÚN TIPO DE RESTRICCIONES.
