Charles Babbage 1791 1871Ada Lovelace 1815 1852 Pare

Charles Babbage (1791 -1871)-Ada Lovelace (1815 -1852) - “Pare” de la computació moderna - Inventor, matemàtic i filòsof anglès - Excèntric, perfeccionista i brillant -Va introduir moltes característiques dels ordinadors actuals: CPU, memòria, targetes perforades, impressora. . . però els seus dissenys treballaven en sistema decimal! - No va acabar cap de les màquines que dissenyà - “Analista” i metafísica anglesa. Filla de lord Byron - Ajudant de Babbage durant molts anys - Sembla ser que ella introduí la idea de “programa”. Se li atribueix el primer programa per la “Màquina Analítica” de Babbage: el codi de càlcul de la sèrie de Fibonacci

Les dues màquines més notables que Babbage dissenyà foren la difference engine i l’analytical engine Difference Engine (1821): Màquina dedicada al càlcul de taules de polinomis. Reconstruccions modernes

Mètode de les diferències. Exemple de taula: Imagineu que voleu calcular f(x) = x 2 – 2 x + 5 x 1 2 3 4 5 6 f(x) 4 5 8 13 20 29 1 2 1 3 5 7 9 Observeu que: 1 (x)= f(x)-f(x-1) 2 (x)= 1(x)- 1(x-1) 2 2 Idea: Podem trobar qualsevol valor de f(x) només sabent els primers valors de f(x), 1 i 2 i fent sumes ! 2(x) = 2 = constant f(2) = f(1)+ 1(2) 1(3) = 1(2) + 2(3) f(3) = f(2)+ 1(3), etc. Recordeu que tota funció continua es pot aproximar per un polinomi!

Analytical Engine (1821 -. . . ): • Evolució de la màquina de diferències • Idea: reutilització de dades ja calculades • Funcionava amb un motor de vapor! • Arquitectura de la màquina en 2 parts: (a) El molí: lloc on es feien les operacions aritmètiques (“CPU”) (b) El magatzem: lloc on es guarden dades i resultats fets pel molí (“memòria”) • Ús de les targetes perforades de Jacquard per emmagatzemar números, operacions i variables • ”Programes” escrits en targetes, si cal per paquets (“sub-programes”)

Un altre pioner: Herman Hollerith (1860 -1929) • El podem considerar un dels “pares” del processament automàtic d’informació • Treballava a l’oficina del cens USA. Per fer el cens de 1890 calia un mètode eficaç: adaptació de les targetes de Jacquard • En una targeta perforada, la informació es llegia mitjançant petits corrents: “ 1” si passa corrent i “ 0” si no en passa • Hollerith fundà una petita companyia la “Hollerith Tabulating Company”, que va donar origen a IBM V I

La màquina Enigma de Koch-Scherbius (1919) -Enigma és una màquina electromecànica capaç de xifrar missatges per substitució polialfabètica -Comercialitzada el 1923 -Va ser utilitzada pel bàndol alemany a la Segona Guerra Mundial -La versió militar podia codificar signes amb 1012 combinacions possibles! Un cop codificat un missatge, s’enviava per Morse -La feina de desxifrat va donar un fort impuls a la computació

3. Màquines electromagnètiques Les màquines “Z” de Zuse Entre 1936 i 1958, l’enginyer alemany Konrad Zuse (1910 -1995) dissenyà una sèrie de màquines electromecàniques (classes Z, S) capaces de realitzar operacions senzilles de tipus general

• La màquina Z 3 de Zuse va ser la primera computadora lliurement programable del món (1941). Fou destruïda en els bombardejos sobre Berlin (1944). • Z 3 contenia pràcticament tots els detalls dels ordinadors actuals. • Operava en binari (0, 1). • Construïda amb relés (2000). Relé: Interruptor que controla un corrent elèctric mitjançant una bobina connectada a un circuit secundari. • 3 -4 sumes per segon, 1000 Kg de massa. (Reconstrucció)

La màquina de George Stibitz (1904 -1995) • El 1937 Stibitz va construir una sumadora que operava en binari fent servir relés, un parell de llums, un tros de fusta, un parell de piles i un tros de metall d’una capsa de tabac (Model K). • El 1939 Stibitz i S. B. Williams van construir el “Complex Number Calculator”, la primera computadora elèctrica digital. • El nucli de la CNC (Model I) consistia en 450 relés telefònics i 10 interruptors de barra. • El Model I podia calcular el quocient de dos complexos de vuit xifres en 30 segons.

La Harvard MARK-1 (IBM ASCC) de Howard Aitken (1900 -1973) • Aitken necessitava potència de càlcul per fer la seva tesi de Física • Ell mateix va dissenyar la màquina que li calia: la Harvard Mark-1. Es va inspirar en els treballs de Babbage. La màquina podia operar amb nombres negatius, funcions matemàtiques (log, exp, sin, cos, . . . ) i funcionava de forma automàtica. • Presentada el 1944, podia multiplicar dos números decimals de 23 xífres en 3 segons. m = 5000 kg 2. 4 m • La sortida de la Mark-1 era en forma de targeta perforada. • Formada per 750000 peces: relés, interruptors binaris, rodes giratòries, etc. 16 m

4. Computadores electròniques ABC Atanasoff-Berry Computer • Construït entre 1937 i 1942 a Iowa State. • Primer ordinador electrònic dissenyat. • Introduí les idees de: 1. aritmètica binària (àlgebra de Boole) 2. memòria regenerativa (1600 condensadors “refrescats” amb tubs de buit*) 3. circuits de lògica binària 4. càlculs en paral·lel 5. *Tub de buit com a díode: dispositiu que permet el pas de corrent en un sol sentit per emissió termoiònica

Colossus • Primers ordinadors electrònics de grans dimensions que van funcionar per la feina que es pretenia • Sèrie de màquines dissenyades pels anglesos (Flowers, Broadbent i Chandler) per a desxifrar els codis alemanys (Enigma) durant la 2ª Guerra Mundial. Alan Turing participà en dissenys preliminars (“bombes”). • Utilitzava lectores fotoelèctriques, sistema binari i tubs de buit a gran escala. Quadre de connexions com el d’una centraleta telefònica • Freqüència d’operació: 5 k. Hz.

ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer) • Una de les màquines més importants de la història de la computació (1946) • John P. Eckert (enginyer) i John W. Mauchly (teòric) tots dos de la Univ. de Pennsilvania) foren els “pares” de la idea: una computadora totalment electrònica d’alta velocitat i gran capacitat de càlcul • Havia d’estar sempre connectada a la xarxa elèctrica • Funcionament sincronitzat amb un rellotge electrònic. Treballava en decimal • Es va fer servir en problemes de balística, física atòmica i en teoria de números. Von Neumann col·laborà en el disseny i construcció Eckert Mauchly 1946

ENIAC: Dades tècniques *18000 tubs de buit *m = 30 Tm, 30 2. 4 0. 9 m *Unitats de: , /, , taules de funcions *Entrada/sortida amb targetes perforades *0. 2 ms per suma i 2. 8 per fer un producte *f = 60 -125 k. Hz

Taula comparativa Temps per multiplicar 2 números de 10 xifres Temps per a calcular una trajectòria d’una taula balística A ma o amb la màquina de Babbage 5 minuts 2. 6 dies Calculadora d’escriptori 10 -15 s 12 h Harvard Mark I (electromecànic) 3 s 2 h Model 5 (Lab. Bell, electromecànic) 2 s 40 minuts ENIAC (electrònic) 0. 001 s 3 s Tipus de màquina

EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer, 1949) • Evolució de l’ENIAC: Mentre que en l’ENIAC s'havien de modificar els circuits per a canviar de programa, ara ja no calia gran capacitat de memòria per emmagatzemar programes. Treballava en binari • Memòria: consistia en línies de mercuri dintre d’un tub de vidre al buit, de tal manera que un impuls electrònic podia anar i venir en 2 posicions, per a emmagatzemar 0 i 1 • Controvèrsia amb Von Neumann: Eckert i Mauchly van disputar amb ell la paternitat de l’arquitectura de la nova màquina Arquitectura de Von Neumann: 1. Programes emmagatzemats igual que les 2. dades 2. Existència d'instruccions de bifurcació 3. condicional (Capacitat lògica) 3. Programa = cadena de decisions lògiques 4. binàries

UNIVAC (UNIVersal Automatic Computer, 1951) • També fou dissenyada per Eckert i Mauchly, però per problemes financers, van vendre el projecte a la companyia Sperry-Rand • És bàsicament una millora de les anteriors (ENIAC, EDVAC) amb elements originals: utilitzava un compilador per a traduir els programes a llenguatge màquina i cintes magnètiques • Primera màquina que es fabricà comercialment.

IBM 701 (1952) • Coneguda com la “Calculadora de Defensa”, fou la primera computadora programable dissenyada per IBM • Tenia una memòria de paraules de 36 bits, de les quals podia emmagatzemar-ne 2048 en memòria • Utilitzava sistema binari i tubs de buit, empaquetats en series de 8 que es podien (des)connectar independentment