En nuestro describió el auge de los conmutadores telefónicos automáticos, que se controlaban mediante circuitos de relé. En esta ocasión queremos hablar de cómo los científicos e ingenieros desarrollaron circuitos de relés en la primera, ahora olvidada, generación de computadoras digitales.
Relevo en su cenit
Si recuerdas, el funcionamiento de un relé se basa en un principio simple: un electroimán acciona un interruptor metálico. La idea de un relevo fue propuesta de forma independiente por varios naturalistas y empresarios del negocio del telégrafo en la década de 1830. Luego, a mediados del siglo XIX, inventores y mecánicos convirtieron los relés en un componente confiable e indispensable de las redes telegráficas. Fue en esta área donde la vida del relevo alcanzó su cenit: se miniaturizó y generaciones de ingenieros crearon una infinidad de diseños mientras se formaban formalmente en matemáticas y física.
A principios del siglo XX, no sólo los sistemas de conmutación automática, sino también casi todos los equipos de las redes telefónicas contenían algún tipo de relé. Uno de los primeros usos en las comunicaciones telefónicas se remonta a la década de 1870, en centralitas manuales. Cuando el suscriptor giraba la manija del teléfono (manija magneto), se enviaba una señal a la central telefónica, encendiendo la licuadora. Un supresor es un relé que, cuando se activa, hace que una trampilla de metal caiga sobre la mesa de conmutación del operador telefónico, indicando una llamada entrante. Luego la joven operadora insertó el enchufe en el conector, se restableció el relé, después de lo cual fue posible volver a levantar la trampilla, que se mantenía en esta posición mediante un electroimán.
En 1924, escribieron dos ingenieros de Bell, la típica central telefónica manual atendía a unos 10 suscriptores. Su equipo contenía entre 40 y 65 relés, cuya fuerza magnética total era “suficiente para levantar 10 toneladas”. En las grandes centrales telefónicas con interruptores automáticos, estas características se multiplicaban por dos. Se utilizaron muchos millones de retransmisiones en todo el sistema telefónico de Estados Unidos, y el número aumentaba constantemente a medida que se automatizaban las centrales telefónicas. Una conexión telefónica podría ser atendida por desde unos pocos hasta varios cientos de repetidores, dependiendo del número y equipamiento de las centrales telefónicas involucradas.
Las fábricas de Western Electric, una filial de fabricación de Bell Corporation, producían una amplia gama de relés. Los ingenieros han creado tantas modificaciones que los criadores de perros o palomas más sofisticados envidiarían esta variedad. Se optimizaron la velocidad de funcionamiento y la sensibilidad del relé y se redujeron las dimensiones. En 1921, Western Electric produjo casi 5 millones de relés de cien tipos básicos. El más popular fue el relé universal Tipo E, un dispositivo plano, casi rectangular, que pesaba varias decenas de gramos. En su mayor parte, estaba hecho de piezas metálicas estampadas, es decir, su producción era tecnológicamente avanzada. La carcasa protegía los contactos del polvo y de las corrientes inducidas de los dispositivos vecinos: normalmente los relés se montaban cerca unos de otros, en bastidores con cientos y miles de relés. Se desarrollaron un total de 3 variantes del Tipo E, cada una con diferentes configuraciones de devanado y contacto.
Pronto estos relés comenzaron a utilizarse en los interruptores más complejos.
conmutador de coordenadas
En 1910, Gotthilf Betulander, ingeniero de Royal Telegrafverket, la corporación estatal que controlaba la mayor parte del mercado telefónico sueco (durante décadas, casi todo), tuvo una idea. Creía que podría mejorar en gran medida la eficiencia de las operaciones de Telegrafverket construyendo sistemas de conmutación automática basados enteramente en relés. Más precisamente, en matrices de relés: rejillas de varillas de acero conectadas a líneas telefónicas, con relés en las intersecciones de las varillas. Un interruptor de este tipo debería ser más rápido, más fiable y más fácil de mantener que los sistemas basados en contactos deslizantes o giratorios.
Además, a Betulander se le ocurrió la idea de que era posible separar las partes de selección y conexión del sistema en circuitos de relés independientes. Y el resto del sistema debería usarse sólo para establecer un canal de voz y luego quedar libre para manejar otra llamada. Es decir, a Betulander se le ocurrió una idea que luego se denominó “control común”.
Llamó “grabador” al circuito que almacena el número de llamada entrante (otro término es registro). Y el circuito que encuentra y "marca" una conexión disponible en la red se llama "marcador". El autor patentó su sistema. Varias estaciones de este tipo aparecieron en Estocolmo y Londres. Y en 1918, Betulander conoció una innovación estadounidense: el interruptor de coordenadas, creado por el ingeniero de Bell, John Reynolds, cinco años antes. Este interruptor era muy similar al diseño de Betulander, pero usaba norte + metro relevo de servicio norte + metro nodos matriciales, lo que era mucho más conveniente para una mayor expansión de las centrales telefónicas. Al realizar una conexión, la barra de sujeción sujetaba los "dedos" de la cuerda del piano y la barra de selección se movía a lo largo de la matriz para conectarse a otra llamada. Al año siguiente, Betulander incorporó esta idea al diseño de su interruptor.
Pero la mayoría de los ingenieros consideraron que la creación de Betulander era extraña e innecesariamente compleja. Cuando llegó el momento de seleccionar un sistema de conmutación para automatizar las redes de las ciudades más grandes de Suecia, Telegrafverket eligió un diseño desarrollado por Ericsson. Los conmutadores Betulander se utilizaban únicamente en pequeñas centrales telefónicas de zonas rurales: los relés eran más fiables que la automatización motorizada de los conmutadores Ericsson y no requerían técnicos de mantenimiento en cada central.
Sin embargo, los ingenieros telefónicos estadounidenses tenían una opinión diferente al respecto. En 1930, los especialistas de Bell Labs llegaron a Suecia y quedaron "muy impresionados con los parámetros del módulo de conmutación de coordenadas". Cuando los estadounidenses regresaron, inmediatamente comenzaron a trabajar en lo que se conoció como el sistema de coordenadas número 1, reemplazando los interruptores de panel en las grandes ciudades. En 1938, se instalaron dos sistemas de este tipo en Nueva York. Pronto se convirtieron en equipo estándar para las centrales telefónicas urbanas, hasta que los interruptores electrónicos los reemplazaron más de 30 años después.
El componente más interesante del X-Switch No. 1 fue un marcador nuevo y más complejo desarrollado en Bell. Se pretendía buscar una ruta libre desde el llamante hasta el llamado a través de varios módulos de coordenadas conectados entre sí, creando así una conexión telefónica. El marcador también tuvo que probar cada conexión para determinar el estado de libre/ocupado. Esto requirió la aplicación de la lógica condicional. Como escribió el historiador Robert Chapuis:
La elección es condicional porque una conexión libre sólo se mantiene si proporciona acceso a una red que tiene como salida una conexión libre al siguiente nivel. Si varios conjuntos de conexiones satisfacen las condiciones deseadas, entonces la "lógica preferencial" selecciona una de las menos conexiones [existentes]...
El cambio de coordenadas es un gran ejemplo de fertilización cruzada de ideas tecnológicas. Betulander creó su interruptor de relés, luego lo mejoró con una matriz de conmutación de Reynolds y demostró el rendimiento del diseño resultante. Posteriormente, los ingenieros de AT&T rediseñaron este conmutador híbrido, lo mejoraron y crearon el Sistema de Coordenadas No. 1. Este sistema luego se convirtió en un componente de dos de las primeras computadoras, una de las cuales ahora se conoce como un hito en la historia de la informática.
Trabajo matemático
Para comprender cómo y por qué los relés y sus primos electrónicos ayudaron a revolucionar la informática, necesitamos una breve incursión en el mundo del cálculo. Después quedará claro por qué existía una demanda oculta de optimización de los procesos informáticos.
A principios del siglo XX, todo el sistema de la ciencia y la ingeniería modernas se basaba en el trabajo de miles de personas que realizaban cálculos matemáticos. fueron llamados ordenadores (ordenadores) [Para evitar confusiones, el término se utilizará a lo largo del texto. calculadoras. - Nota. carril]. En la década de 1820, Charles Babbage creó (aunque su aparato tuvo antecesores ideológicos). Su tarea principal era automatizar la construcción de tablas matemáticas, por ejemplo para la navegación (cálculo de funciones trigonométricas mediante aproximaciones polinómicas a 0 grados, 0,01 grados, 0,02 grados, etc.). También hubo una gran demanda de cálculos matemáticos en astronomía: era necesario procesar los resultados brutos de las observaciones telescópicas en áreas fijas de la esfera celeste (dependiendo de la hora y la fecha de las observaciones) o determinar las órbitas de nuevos objetos (por ejemplo, Cometa Halley).
Desde la época de Babbage, la necesidad de máquinas informáticas se ha multiplicado. Las empresas de energía eléctrica necesitaban comprender el comportamiento de los sistemas troncales de transmisión de energía con propiedades dinámicas extremadamente complejas. Los cañones de acero Bessemer, capaces de lanzar proyectiles al horizonte (y por tanto, gracias a la observación directa del objetivo, ya no apuntaban), requerían tablas balísticas cada vez más precisas. Nuevas herramientas estadísticas que implicaban grandes cantidades de cálculos matemáticos (como el método de mínimos cuadrados) se utilizaron cada vez más tanto en la ciencia como en el creciente aparato gubernamental. Los departamentos de informática surgieron en universidades, agencias gubernamentales y corporaciones industriales, que normalmente reclutaban mujeres.
Las calculadoras mecánicas sólo facilitaron el problema de los cálculos, pero no lo resolvieron. Las calculadoras agilizaban las operaciones aritméticas, pero cualquier problema científico o de ingeniería complejo requería cientos o miles de operaciones, cada una de las cuales una calculadora humana tenía que realizar manualmente, registrando cuidadosamente todos los resultados intermedios.
Varios factores contribuyeron al surgimiento de nuevos enfoques al problema de los cálculos matemáticos. Los jóvenes científicos e ingenieros, que calculaban penosamente sus tareas durante la noche, querían dar un descanso a sus manos y ojos. Los directores de proyecto se vieron obligados a desembolsar cada vez más dinero para pagar los salarios de numerosos ordenadores, sobre todo después de la Primera Guerra Mundial. Por último, muchos problemas científicos y de ingeniería avanzados eran difíciles de calcular a mano. Todos estos factores llevaron a la creación de una serie de computadoras, cuyo trabajo se llevó a cabo bajo la dirección de Vannevar Bush, ingeniero eléctrico del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT).
analizador diferencial
Hasta este punto, la historia ha sido a menudo impersonal, pero ahora comenzaremos a hablar más sobre personas específicas. La fama pasó sobre los creadores del interruptor de panel, el relé tipo E y el circuito marcador fiduciario. De ellos no han sobrevivido ni siquiera anécdotas biográficas. La única evidencia disponible públicamente de sus vidas son los restos fósiles de las máquinas que crearon.
Ahora podemos obtener una comprensión más profunda de las personas y su pasado. Pero ya no nos encontraremos con aquellos que trabajaron duro en los áticos y talleres de casa: Morse y Vail, Bell y Watson. Al final de la Primera Guerra Mundial, la era de los inventores heroicos casi había terminado. Thomas Edison puede considerarse una figura de transición: al comienzo de su carrera era un inventor contratado y al final se convirtió en propietario de una "fábrica de inventos". Para entonces, el desarrollo de las nuevas tecnologías más notables se había convertido en dominio de las organizaciones: universidades, departamentos de investigación corporativos, laboratorios gubernamentales. Las personas de las que hablaremos en esta sección pertenecían a dichas organizaciones.
Por ejemplo, Vannevar Bush. Llegó al MIT en 1919, cuando tenía 29 años. Poco más de 20 años después, fue una de las personas que influyó en la participación de Estados Unidos en la Segunda Guerra Mundial y ayudó a aumentar la financiación gubernamental, lo que cambió para siempre la relación entre el gobierno, la academia y el desarrollo de la ciencia y la tecnología. Pero para los fines de este artículo, nos interesa una serie de máquinas que se desarrollaron en el laboratorio de Bush a mediados de la década de 1920 y estaban destinadas a resolver el problema de los cálculos matemáticos.
El MIT, que recientemente se había trasladado del centro de Boston a la ribera del río Charles en Cambridge, estaba estrechamente alineado con las necesidades de la industria. El propio Bush, además de su cátedra, tenía intereses financieros en varias empresas del campo de la electrónica. Por lo tanto, no debería sorprender que el problema que llevó a Busch y sus estudiantes a trabajar en el nuevo dispositivo informático se originara en la industria energética: simular el comportamiento de líneas de transmisión en condiciones de carga máxima. Evidentemente, esta era sólo una de las muchas aplicaciones posibles de las computadoras: en todas partes se realizaban tediosos cálculos matemáticos.
Busch y sus colegas construyeron primero dos máquinas llamadas integraphs de productos. Pero la máquina más famosa y exitosa del MIT fue otra: analizador diferencial, terminado en 1931. Resolvió problemas con la transmisión de electricidad, calculó las órbitas de los electrones, las trayectorias de la radiación cósmica en el campo magnético de la Tierra y mucho más. Investigadores de todo el mundo, necesitados de potencia informática, crearon docenas de copias y variaciones del analizador diferencial en la década de 1930. Algunos incluso son de Meccano (el análogo en inglés de los juegos de construcción para niños estadounidenses de la marca ).
Un analizador diferencial es una computadora analógica. Las funciones matemáticas se calcularon utilizando varillas metálicas giratorias, cuya velocidad de rotación reflejaba algún valor cuantitativo. El motor accionaba una varilla independiente, una variable (generalmente representaba el tiempo), que, a su vez, hacía girar otras varillas (diferentes variables diferenciales) a través de conexiones mecánicas, y se calculaba una función en función de la velocidad de rotación de entrada. Los resultados de los cálculos se dibujaron en papel en forma de curvas. Los componentes más importantes eran los integradores: ruedas que giraban como discos. Los integradores podrían calcular la integral de una curva sin tediosos cálculos manuales.
Analizador diferencial. Módulo integral: con una tapa elevada, en el costado de la ventana hay tablas con los resultados de los cálculos y en el medio, un conjunto de barras de cálculo.
Ninguno de los componentes del analizador contenía relés de conmutación discretos ni interruptores digitales. Entonces, ¿por qué hablamos de este dispositivo? La respuesta es cuarto carro familiar.
A principios de la década de 1930, Bush comenzó a cortejar a la Fundación Rockefeller para obtener financiación para un mayor desarrollo del analizador. Warren Weaver, director de ciencias naturales de la fundación, al principio no estaba convencido. La ingeniería no era su área de especialización. Pero Busch promocionó el potencial ilimitado de su nueva máquina para aplicaciones científicas, especialmente en biología matemática, el proyecto favorito de Weaver. Bush también prometió numerosas mejoras al analizador, incluida "la capacidad de cambiar rápidamente el analizador de un problema a otro, como una centralita telefónica". En 1936, sus esfuerzos se vieron recompensados con una subvención de 85 dólares para la creación de un nuevo dispositivo, que más tarde se llamó Analizador Diferencial Rockefeller.
Como computadora práctica, este analizador no fue un gran avance. Bush, que llegó a ser vicepresidente y decano de ingeniería del MIT, no pudo dedicar mucho tiempo a dirigir el desarrollo. De hecho, pronto se retiró y asumió el cargo de presidente de la Institución Carnegie en Washington. Bush sintió que la guerra se acercaba y tenía varias ideas científicas e industriales que podrían satisfacer las necesidades de los militares. Es decir, quería estar más cerca del centro del poder, donde podría influir más eficazmente en la resolución de determinadas cuestiones.
Al mismo tiempo, los problemas técnicos dictados por el nuevo diseño fueron resueltos por el personal del laboratorio, y pronto comenzaron a desviarse hacia problemas militares. La máquina Rockefeller no se completó hasta 1942. Los militares lo encontraron útil para la producción en línea de mesas balísticas para artillería. Pero pronto este dispositivo fue eclipsado puramente. digital computadoras, que representan números no como cantidades físicas, sino de manera abstracta, usando posiciones de interruptor. Dio la casualidad de que el propio analizador Rockefeller utilizaba muchos interruptores similares, que consistían en circuitos de relé.
Shannon
En 1936, Claude Shannon tenía sólo 20 años, pero ya se había graduado en ingeniería eléctrica y matemáticas en la Universidad de Michigan. Llegó al MIT mediante un folleto pegado a un tablón de anuncios. Vannevar Bush buscaba un nuevo asistente para trabajar en el analizador diferencial. Shannon presentó su solicitud sin dudarlo y pronto estuvo trabajando en nuevos problemas antes de que el nuevo dispositivo comenzara a tomar forma.
Shannon no se parecía en nada a Bush. No era ni un hombre de negocios, ni un constructor de imperios académico, ni un administrador. Toda su vida amó los juegos, los rompecabezas y el entretenimiento: ajedrez, malabares, laberintos, criptogramas. Como muchos hombres de su época, durante la guerra, Shannon se dedicó a negocios serios: ocupó un puesto en los Laboratorios Bell bajo un contrato gubernamental, que protegía su frágil cuerpo del servicio militar obligatorio. Su investigación sobre control de incendios y criptografía durante este período condujo a su vez a un trabajo fundamental sobre teoría de la información (que no abordaremos). En la década de 1950, cuando la guerra y sus secuelas disminuyeron, Shannon volvió a enseñar en el MIT y dedicaba su tiempo libre a diversiones: una calculadora que funcionaba exclusivamente con números romanos; una máquina, cuando se encendía, un brazo mecánico aparecía de ella y apagaba la máquina.
La estructura de la máquina Rockefeller que encontró Shannon era lógicamente la misma que la del analizador de 1931, pero estaba construida a partir de componentes físicos completamente diferentes. Busch se dio cuenta de que las varillas y los engranajes mecánicos de las máquinas más antiguas reducían la eficiencia de su uso: para realizar los cálculos, había que configurar la máquina, lo que requería muchas horas de trabajo por parte de mecánicos cualificados.
El nuevo analizador ha perdido este inconveniente. Su diseño no se basó en una mesa con varillas, sino en un conmutador de discos cruzados, un prototipo sobrante donado por Bell Labs. En lugar de transmitir energía desde un eje central, cada módulo integral era impulsado independientemente por un motor eléctrico. Para configurar la máquina para resolver un nuevo problema, bastaba con configurar los relés en la matriz de coordenadas para conectar los integradores en la secuencia deseada. Un lector de cinta perforada (tomado de otro dispositivo de telecomunicaciones, el teletipo en rollo) leía la configuración de la máquina y un circuito de retransmisión convertía la señal de la cinta en señales de control para la matriz; era como establecer una serie de llamadas telefónicas entre integradores.
La nueva máquina no sólo era mucho más rápida y fácil de configurar, sino que también era más rápida y precisa que su predecesora. Podría resolver problemas más complejos. Hoy en día, esta computadora podría considerarse primitiva, incluso extravagante, pero en ese momento a los observadores les pareció una gran (o tal vez terrible) inteligencia en funcionamiento:
Básicamente, es un robot matemático. Un autómata propulsado eléctricamente diseñado no sólo para aliviar al cerebro humano de la carga de cálculos y análisis pesados, sino también para atacar problemas matemáticos que no se pueden resolver mentalmente y resolverlos.
Shannon se concentró en convertir los datos de la cinta de papel en instrucciones para el "cerebro", y el circuito de retransmisión era responsable de esta operación. Se dio cuenta de la correspondencia entre la estructura del circuito y las estructuras matemáticas del álgebra booleana, que estudió en la escuela de posgrado de Michigan. Esta es un álgebra cuyos operandos fueron Verdadero y falso, y por operadores - Y, O, NO etc. Álgebra correspondiente a enunciados lógicos.
Después de pasar el verano de 1937 trabajando en Bell Labs en Manhattan (un lugar ideal para pensar en circuitos de relés), Shannon escribió su tesis de maestría titulada "Un análisis simbólico de circuitos de conmutación y relés". Junto con el trabajo de Alan Turing del año anterior, la tesis de Shannon formó la base de la ciencia de la computación.
En las décadas de 1940 y 1950, Shannon construyó varias máquinas informáticas y lógicas: la calculadora de cálculo romano THROBAC, una máquina de finales de ajedrez, y Teseo, un laberinto a través del cual se movía un ratón electromecánico (en la foto).
Shannon descubrió que un sistema de ecuaciones lógicas proposicionales podía convertirse directamente mecánicamente en un circuito físico de interruptores de relé. Concluyó: "Prácticamente cualquier operación que pueda describirse en un número finito de pasos utilizando palabras SI, Y, O etc., se puede realizar automáticamente mediante un relé”. Por ejemplo, dos relés de conmutación controlados conectados en serie forman una conexión lógica. И: La corriente fluirá a través del cable principal solo cuando ambos electroimanes estén activados para cerrar los interruptores. Al mismo tiempo, dos relés conectados en paralelo Oregón: La corriente fluye a través del circuito principal, activada por uno de los electroimanes. La salida de dicho circuito lógico puede, a su vez, controlar los electroimanes de otros relés para producir operaciones lógicas más complejas como (A И B) o (C И GRAMO).
Shannon concluyó su tesis con un apéndice que contiene varios ejemplos de circuitos creados con su método. Dado que las operaciones del álgebra booleana son muy similares a las operaciones aritméticas en binario (es decir, que utilizan números binarios), mostró cómo un relé podría ensamblarse en un “sumador eléctrico en binario”; lo llamamos sumador binario. Unos meses más tarde, uno de los científicos de los Laboratorios Bell construyó una víbora de este tipo en la mesa de su cocina.
Stibitz
George Stibitz, investigador del departamento de matemáticas de la sede de los Laboratorios Bell en Manhattan, trajo a casa un extraño equipo una oscura tarde de noviembre de 1937. Celdas de batería seca, dos luces pequeñas para los paneles de hardware y un par de relés planos Tipo U encontrados en un bote de basura. Añadiendo algunos cables y algo de basura, montó un dispositivo que podía sumar dos números binarios de un dígito (representados por la presencia o ausencia de un voltaje de entrada) y generar un número de dos dígitos usando bombillas: uno para encendido, cero. para apagado.
Sumador binario de Stiebitz
A Stiebitz, físico de formación, se le pidió que evaluara las propiedades físicas de los imanes de relé. No tenía ninguna experiencia previa con relés y comenzó a estudiar su uso en los circuitos telefónicos de Bell. George pronto notó similitudes entre algunos de los circuitos y las operaciones aritméticas binarias. Intrigado, montó su proyecto paralelo sobre la mesa de la cocina.
Al principio, los intentos de Stiebitz con los relés despertaron poco interés entre la dirección de los Laboratorios Bell. Pero en 1938, el jefe del grupo de investigación le preguntó a George si sus calculadoras podían usarse para operaciones aritméticas con números complejos (p. ej. a+biDonde i es la raíz cuadrada de un número negativo). Resultó que varios departamentos de informática de los Laboratorios Bell ya se quejaban porque tenían que multiplicar y dividir constantemente esos números. Multiplicar un número complejo requería cuatro operaciones aritméticas en una calculadora de escritorio, y dividir requería 16 operaciones. Stibitz dijo que podía resolver el problema y diseñó un circuito de máquina para realizar tales cálculos.
El diseño final, realizado en metal por el ingeniero telefónico Samuel Williams, se llamó Computadora de Números Complejos (o, para abreviar, Computadora Compleja) y se lanzó al mercado en 1940. Para los cálculos se utilizaron 450 relés y los resultados intermedios se almacenaron en diez conmutadores de coordenadas. Los datos se ingresaron y recibieron mediante un teletipo de rollo. Los departamentos de Bell Labs instalaron tres de estos teletipos, lo que indica una gran necesidad de potencia informática. Relés, matrices, teletipos: en todos los sentidos era un producto del sistema Bell.
El mejor momento de Complex Computer llegó el 11 de septiembre de 1940. Stiebitz presentó un informe sobre la computadora en una reunión de la Sociedad Estadounidense de Matemáticas en Dartmouth College. Estuvo de acuerdo en que allí se instalaría un teletipo con conexión telegráfica a Complex Computer en Manhattan, a 400 kilómetros de distancia. Los interesados podrían acudir al teletipo, introducir en el teclado las condiciones del problema y ver cómo en menos de un minuto el teletipo imprime mágicamente el resultado. Entre quienes probaron el nuevo producto se encontraban John Mauchly y John von Neumann, cada uno de los cuales jugaría un papel importante en la continuación de nuestra historia.
Los participantes de la reunión tuvieron un breve vistazo al mundo futuro. Más tarde, las computadoras se volvieron tan caras que los administradores ya no podían permitirse el lujo de dejarlas inactivas mientras el usuario se rascaba la barbilla frente a la consola de administración, preguntándose qué escribir a continuación. Durante los próximos 20 años, los científicos pensarán en cómo construir computadoras de uso general que siempre estarán esperando que usted ingrese datos en ellas, incluso mientras trabaja en otra cosa. Y luego pasarán otros 20 años hasta que este modo interactivo de informática esté a la orden del día.
Stiebitz detrás de la terminal interactiva de Dartmouth en la década de 1960. Dartmouth College fue pionero en informática interactiva. Stiebitz se convirtió en profesor universitario en 1964.
Es sorprendente que, a pesar de los problemas que resuelve, Complex Computer, según los estándares modernos, no sea una computadora en absoluto. Podría realizar operaciones aritméticas con números complejos y probablemente resolver otros problemas similares, pero no problemas de propósito general. No era programable. No podía realizar operaciones en orden aleatorio o repetidamente. Se trataba de una calculadora capaz de hacer ciertos cálculos mucho mejor que sus antecesoras.
Con el estallido de la Segunda Guerra Mundial, Bell, bajo el liderazgo de Stiebitz, creó una serie de computadoras llamadas Modelo II, Modelo III y Modelo IV (Complex Computer, en consecuencia, recibió el nombre de Modelo I). La mayoría de ellos fueron construidos a petición del Comité de Investigación de Defensa Nacional, y estaba encabezado nada menos que por Vannevar Bush. Stibitz mejoró el diseño de las máquinas en términos de mayor versatilidad de funciones y programabilidad.
Por ejemplo, la Calculadora Balística (más tarde Modelo III) fue desarrollada para las necesidades de los sistemas de control de incendios antiaéreos. Entró en servicio en 1944 en Fort Bliss, Texas. El dispositivo contenía 1400 relés y podía ejecutar un programa de operaciones matemáticas determinado por una secuencia de instrucciones grabadas en una cinta de papel enrollada. Se proporcionó por separado una cinta con los datos de entrada y los datos tabulares. Esto hizo posible encontrar rápidamente los valores de, por ejemplo, funciones trigonométricas sin cálculos reales. Los ingenieros de Bell desarrollaron circuitos de búsqueda especiales (circuitos de búsqueda) que escaneaban la cinta hacia adelante y hacia atrás y buscaban la dirección del valor de la tabla deseado, independientemente de los cálculos. Stibitz descubrió que su computadora Modelo III, haciendo clic en los relés día y noche, reemplazó entre 25 y 40 computadoras.
Bastidores de relés Bell modelo III
El coche Modelo V ya no tuvo tiempo de hacer el servicio militar. Se ha vuelto aún más versátil y poderoso. Si evaluamos la cantidad de computadoras que reemplazó, entonces era aproximadamente diez veces más grande que el Modelo III. Varios módulos informáticos con 9 mil relés podían recibir datos de entrada de varias estaciones, donde los usuarios ingresaban las condiciones de diferentes tareas. Cada una de estas estaciones tenía un lector de cintas para la entrada de datos y cinco para instrucciones. Esto hizo posible llamar a varias subrutinas desde la cinta principal al calcular una tarea. El módulo de control principal (esencialmente un análogo del sistema operativo) distribuía instrucciones entre los módulos informáticos dependiendo de su disponibilidad, y los programas podían realizar ramas condicionales. Ya no era sólo una calculadora.
Año de los Milagros: 1937
El año 1937 puede considerarse un punto de inflexión en la historia de la informática. Ese año, Shannon y Stibitz notaron similitudes entre los circuitos de relés y las funciones matemáticas. Estos hallazgos llevaron a Bell Labs a crear una serie de importantes máquinas digitales. fue una especie de -o incluso sustitución- cuando un modesto relé telefónico, sin cambiar su forma física, se convirtió en la encarnación de la lógica y las matemáticas abstractas.
En el mismo año en la edición de enero de la publicación. Actas de la Sociedad Matemática de Londres publicó un artículo del matemático británico Alan Turing “Sobre números computables en relación con "(Sobre los números computables, con una aplicación al Entscheidungsproblem). Describía una máquina informática universal: el autor argumentaba que podía realizar acciones que eran lógicamente equivalentes a las acciones de las computadoras humanas. Turing, que había iniciado sus estudios de posgrado en la Universidad de Princeton el año anterior, también estaba intrigado por los circuitos de retransmisión. Y, al igual que Bush, le preocupa la creciente amenaza de guerra con Alemania. Así que emprendió un proyecto paralelo de criptografía: un multiplicador binario que podría usarse para cifrar comunicaciones militares. Turing lo construyó a partir de relés ensamblados en el taller de maquinaria de la universidad.
También en 1937, Howard Aiken estaba pensando en una propuesta de máquina informática automática. Aiken, estudiante de posgrado en ingeniería eléctrica de Harvard, hizo una buena cantidad de cálculos utilizando sólo una calculadora mecánica y libros impresos de tablas matemáticas. Propuso un diseño que eliminaría esta rutina. A diferencia de los dispositivos informáticos existentes, debía procesar los procesos de forma automática y cíclica, utilizando los resultados de los cálculos anteriores como entrada para el siguiente.
Mientras tanto, en la Nippon Electric Company, el ingeniero de telecomunicaciones Akira Nakashima había estado explorando las conexiones entre los circuitos de relés y las matemáticas desde 1935. Finalmente, en 1938, demostró de forma independiente la equivalencia de los circuitos de relé con el álgebra de Boole, que Shannon había descubierto un año antes.
En Berlín, Konrad Zuse, un antiguo ingeniero aeronáutico cansado de los interminables cálculos necesarios en el trabajo, buscaba fondos para construir un segundo ordenador. No pudo conseguir que su primer dispositivo mecánico, el V1, funcionara de forma fiable, por lo que quiso fabricar un ordenador de retransmisión, que desarrolló conjuntamente con su amigo, el ingeniero de telecomunicaciones Helmut Schreyer.
La versatilidad de los relés telefónicos, las conclusiones sobre la lógica matemática, el deseo de las mentes brillantes de deshacerse del trabajo aburrido: todo esto se entrelazó y condujo al surgimiento de la idea de un nuevo tipo de máquina lógica.
generación olvidada
Los frutos de los descubrimientos y desarrollos de 1937 tuvieron que madurar durante varios años. La guerra resultó ser el fertilizante más poderoso y, con su llegada, las computadoras de retransmisión comenzaron a aparecer dondequiera que existiera la experiencia técnica necesaria. La lógica matemática se convirtió en el enrejado de la ingeniería eléctrica. Surgieron nuevas formas de máquinas informáticas programables: el primer esbozo de las computadoras modernas.
Además de las máquinas de Stiebitz, en 1944 Estados Unidos podía presumir de contar con la Calculadora Automática Controlada por Secuencia (ASCC) Harvard Mark I/IBM, resultado de la propuesta de Aiken. El doble nombre surgió debido al deterioro de las relaciones entre la academia y la industria: todos reclamaban los derechos sobre el dispositivo. El Mark I/ASCC usaba circuitos de control de relés, pero la unidad aritmética principal se basaba en la arquitectura de las calculadoras mecánicas de IBM. El vehículo fue creado para las necesidades de la Oficina de Construcción Naval de EE. UU. Su sucesor, el Mark II, comenzó a operar en 1948 en un sitio de pruebas de la Marina, y todas sus operaciones se basaron enteramente en relevos: 13 relevos.
Durante la guerra, Zuse construyó varios ordenadores de retransmisión, cada vez más complejos. La culminación fue el V4, que, al igual que el Bell Model V, incluía configuraciones para llamar a subrutinas y realizar ramas condicionales. Debido a la escasez de materiales en Japón, ninguno de los diseños de Nakashima y sus compatriotas se realizó en metal hasta que el país se recuperó de la guerra. En la década de 1950, el recién formado Ministerio de Comercio Exterior e Industria financió la creación de dos máquinas de retransmisión, la segunda de las cuales era un monstruo con 20 mil retransmisiones. Fujitsu, que participó en la creación, ha desarrollado sus propios productos comerciales.
Hoy en día estas máquinas están casi completamente olvidadas. Sólo queda un nombre en la memoria: ENIAC. El motivo del olvido no está relacionado con su complejidad, ni con sus capacidades, ni con su velocidad. Las propiedades computacionales y lógicas de los relés, descubiertas por científicos e investigadores, se aplican a cualquier tipo de dispositivo que pueda actuar como interruptor. Y así sucedió que había otro dispositivo similar disponible: electrónico un interruptor que podría funcionar cientos de veces más rápido que un relé.
La importancia de la Segunda Guerra Mundial en la historia de la informática ya debería ser obvia. La guerra más terrible impulsó el desarrollo de las máquinas electrónicas. Su lanzamiento liberó los recursos necesarios para superar las evidentes deficiencias de los interruptores electrónicos. El reinado de las computadoras electromecánicas duró poco. Al igual que los Titanes, fueron derrocados por sus hijos. Al igual que los relés, la conmutación electrónica surgió de las necesidades de la industria de las telecomunicaciones. Y para saber de dónde vino, debemos retroceder nuestra historia hasta un momento en los albores de la era de la radio.
Fuente: habr.com