Generaciones de computadoras

El avance de la tecnología de las computadoras, a partir de los primeros años del siglo XX ha sido sorprendente. El descubrimiento de los nuevos dispositivos electrónicos, los grandes avances de la programación y el acelerado desarrollo de los nuevos sistemas operativos, han marcado fechas que permiten clasificar a las computadoras de acuerdo a sus componentes y a su capacidad de procesamiento, agrupándolas por generaciones:

Como en la mayoría de los eventos que se van sucediendo sin un control por parte de un país o una sola universidad , el desarrollo de las computadoras no cuenta con una bitácora precisa que permita asegurar sin temor a equivocaciones el período medido en años, que abarca cada una de esas generaciones. Hay quienes ubican a la primera a partir de 1937 o antes, relacionándola con los primeros trabajos del Dr. Konrad Zuse y del Dr. Howard H. Aiken; otros consideran 1951 como el año de arranque de la computación, por coincidencia con la aparición de la primera computadora comercial, la UNIVAC.

Por estos motivos no es conveniente tomar partido por alguna de estas teorías, sino considerara las fechas en que se dieron los grandes cambios tecnológicos, como parámetros para determinar el fin de una etapa y el comienzo de otra.

Primera generación

Las computadoras de esta generación se caracterizaron por estar constituidas de relevadores (relés) electromecánicos como la MARK I, o de tubos de vacío como la ENIAC. Eran de un tamaño tan grande que ocupaban espaciosos salones en universidades donde fueron desarrolladas.

Su capacidad de almacenamiento en la memoria era muy reducida, como en el caso de ENIAC que almacenaba 1 kB (un kilobyte o 1 024 bytes). La cantidad de condensadores, resistencias y válvulas de vacio propiciaban un consumo excesivo de energía eléctrica, por lo que se calentaban demasiado.  Esto obligó a incluir en las salas de computación costos sistemas de enfriamiento.

La entrada de datos a la computadora se realizaban por medio de tarjetas perforadas y la programación solamente se desarrolla en lenguaje de maquina o binario. El costo de construir tales maquinas era realmente exorbitante, y comparando con el rendimiento resultaba inaccesible para el mercado contemporáneo, por lo que IMB opto por retirarse temporalmente de este giro.

No consideramos una fecha de inicio, ya que los trabajos para construir estas primeras computadoras comenzaron con la maquina analítica de Babbage. En cambio sí se puede determinar aproximadamente la fecha final de esta etapa en la década de los cincuentas, ya que en 1947 se descubre el primer transistor (Transfer Resistance), elemento que dio origen a las primeras computadoras de la segunda generación.

Segunda generación

Entonces, en la segunda generación de computadoras la característica principal en cuanto a los equipos (hardware) es la inclusión de transistores. Respecto a la programación o software, siguen dominando los sistemas de tarjetas o cinta perforada para la entrada de datos. Los laboratorios Bell (en donde John Bardeen, Walter H. Brattain y William Shockley diseñan el primer transistor) logran avances muy significativos como la construcción en 1954, de la primera computadora transistorizada, la TRADIC (TransistorizedAirborne Digital Computer), que ya incluía 800 transistores en su estructura interna.

Otro gran logro de esta época es el desarrollo del primer lenguaje de alto nivel, el FORTRAN (FORmulaTRANslator).  John Backus y algunos de sus colaboradores, empleados de IBM, empezaron este proyecto en 1954 y lo presentan formalmente en 1957. El lenguaje FORTRAN es muy apropiado para trabajos científicos, matemáticos y de ingeniería. Un año después, John McCarthy desarrolla el lenguaje LISP (acrónimo de LIStProcessor), que aporta grandes avances en la investigación sobre Inteligencia Artificial por la facilidad con que permite el manejo de símbolos y listas.

Uno mas de los asombros descubrimientos en el ámbito del software entre 1959 y 1960 es el lenguaje de programación COBOL (COmmon Business OrientedLanguage), que representa uno de los mas grandes avances en cuanto a portabilidad de programas entre diferentes computadoras; es decir, es uno de los primeros programas que se pueden ejecutar en diversos equipos de computo después de un sencillo procesamiento de compilación. Grace Murray Hopper (1906-19992), quien en 1952 había inventado el primer compilador, fue una de las principales figuras del CODASYL (COmmitteeon Data SYstems Language), que se encargo de desarrollar el proyecto COBOL.

La inclusión de memorias de ferrita en estas computadoras hizo posible que se redujeran de tamaño considerablemente, reduciendo también su consumo de energía eléctrica. Esto significo una notable baja de la temperatura y, aunque necesitaban todavía sistemas de enfriamiento, podían estar mas tiempo operando sin presentar problemas.

Algunas de las computadoras que se construyeron ya con transistores fueron la IBM 1401, las Honeywell 800 y su serie 5000, UNIVAC M460, las IBM 7090 y 7094, NCR 315, las RCA 501 y 601, Control Data Corporation con su conocido modelo CDC1604, y muchas otras, que  constituían un mercado de gran competencia, en rápido crecimiento. En esta generación se construyen las supercomputadoras Remington Rand UNICAC LARC, e IBM Stretch (1961).

Tercera generación

El siguiente paso fue la integración de la escala de de transistores en microcircuitos llamados procesadores o circuitos integrados monolíticos LSI (Large Scale Integration), así como la proliferación de lenguajes de alto nivel y la introducción de programas para facilitar el control y la comunicación entre el usuario y la computadora, denominados sistemas operáticos.

El descubrimiento en 1958 del primer Circuito Integrado (Chip) por el ingeniero Jack S. Kilby (1928 - 2005) de Texas Instruments, así como los trabajos que realizaba, por su parte, el Dr. Robert Noyce de Fairchild Semiconductors, acerca de los circuitos integrados, dieron origen a la tercera generación de computadoras

IBM marca el inicio de esta generación cuando el 7 de abril de 1964 presenta la impresionante IBM 360, con su tecnología SLT (Solid LogicTecnology). Esta máquina causo tal impacto en el mundo de la computación que se fabricaron mas de 30 000, al grado que IBM llegó a conocerse como sinónimo de computación.

También en ese año, Control Data Corporation presenta la supercomputadora CDC6600, que se considero como la mas poderosa de las computadoras de la época, ya que tenía la capacidad de ejecutar unos 3 000 00 de instrucciones por segundo (mips). 

Se empiezan a utilizar los medios magnéticos de almacenamiento, como cintas magnéticas de 9 canales, enormes discos rígidos, etc. Algunos sistemas todavía usan las tarjetas perforadas para la entrada de datos, pero les lectoras de tarjetas ya alcanzan velocidades respetables.

Cuarta generación

Una fecha en la cual de manera inobjetable, todos están de acuerdo, es el final de la tercera generación marcando claramente por la aparición del primer microprocesador. En 1971, Intel Corporation, que era una pequeña compañía fabricante de semiconductores ubicada en Silicon Valley, presenta el primer microprocesador o Chip de 4 bits,  que en un espacio de aproximadamente 4 x 5 mm contenía 2 250 transistores. Este primer microprocesador fue bautizado como el 4004.

Actualmente ha surgido una enorme cantidad de fabricantes de microcomputadoras o computadoras personales, que utilizando diferentes estructuras o arquitecturas se pelean literalmente por el mercado de la computación, el cual ha llegado a crecer tanto que es uno de los mas grandes a nivel mundial; sobre todo, a partir de 1990, cuando se logra sorprendentes avances en Internet.

Las principales tecnologías que dominan este mercado son: IBM y sus compatibles llamadas clones, fabricadas por infinidad de compañías, con base en los procesadores 8088, 8086, 80286, 80486, 80586 o Pentium, Pentium II, Pentium III y Celeron del Intel, y en segundos termino Apple Computer, con sus Macintosh y las Power Macintosh, que tienen gran capacidad de generación de gráficos y sonidos gracias a  sus poderosos procesadores Motorola serie 6800 y PowerPC, respectivamente. Este último microprocesador ha sido fabricado utilizando la tecnología RISC (ReducedInstruction Set Computing), por Apple Computer Inc. Motorola In.,  e IBM Corporation, conjuntamente.

Los sistemas operativos han alcanzado un notable desarrollo, sobre todo por la posibilidad de generar gráficos a grandes velocidades, lo cual permite utilizar las interfaces gráficas de usuario (GraphicUser Interface, GUI), que son pantallas con ventanas, iconos y menús desplegables que facilitan las tareas de comunicación de comandos entre el usuario y la computadora, tales como la selección de comandos del sistema operativo para realizar operaciones de copiado o formato con una simple pulsación de cualquier botón del ratón (mouse) sobre uno de los iconos o menús.

En la actualidad existen microprocesadores como el Pentium II de Intel, conformado por mas de 7.5 millones de transistores, que pueden “correr” aplicaciones a velocidades de reloj mayores a los 500 Mhz realizar muchísimos mas millones de instrucciones por segundo (mips). Esto significa que una computadora personal actual tiene más capacidad de cómputo o procesamiento que todas las computadoras fabricadas en la década de los sesentas, ¡Juntas!

Quinta generación

Cada vez se hace más difícil la identificación de las generaciones de computadoras, porque los grandes avances y nuevos descubrimiento ya no nos sorprenden como sucedió a mediados de siglo XX. Hay quienes consideran que la cuarta y la quinta generación han terminado, y las ubican entre los años 1971-19894 la cuarta, y entre 1984-1990 la quinta. Ellos consideran que la sexta generación esta en desarrollo desde 1990 hasta la fecha.

Siguiendo la pista a los acontecimientos tecnológicos en materia de computación e informática, podemos puntualizar algunas fechas y características de lo que podría ser la quinta generación de computadoras.

Con la base de los grandes acontecimientos tecnológicos en materia de microelectrónica y computación (software) como CAD, CAM CAE CASE, inteligencia artificial, sistemas expertos, redes naturales, teoría del caos, algoritmos genéticos, fibras ópticas, telecomunicación, etc., a mediados de la década de los años ochenta se establecieron las bases de lo que se puede considerar como quinta generación de computadoras.

Hay que mencionar dos grandes avances tecnológicos, que quizás sirvan como parámetro para el inicio de dicha generación: la creación de 1982 de la primera supercomputadora con capacidad de proceso paralelo, diseñada por SeymouyCray, quien ya experimentaba desde 1968 con supercomputadoras, y que funda en 1976 la CrayResearch Inc.; y el anuncio por parte del gobierno japonés en el acuerdo con seis de las mas grandes empresas japonesas de computación, debería terminar en 1992.

Según este proyecto, al que se sumaron los países tecnológicamente mas avanzados para no quedar atrás de Japón, la característica principal seria la aplicación de la inteligencia artificial (Al, Artificial Intelligence). Las computadoras de esta generación contienen una gran cantidad de microprocesadores trabajando en paralelo y pueden reconocer voz e imágenes. También tiene la capacidad de comunicarse con un lenguaje natural e irán adquiriendo la habilidad para tomar decisiones con en procesadores de aprendizaje fundamentalmente en sistemas expertos e inteligencia artificial.

El almacenamiento de información se realiza en dispositivos magneto ópticos con capacidades de decenas de Gigabytes; se establece el DVD (Digital Video Disk o Digital Versatile Disk) como estándar para el almacenamiento de video y sonido; la capacidad de almacenamiento de datos crece de manera exponencial posibilitando guardar mas información en una de estas unidades, que toda la que había en la Biblioteca de Alejandría. Los componentes de los microprocesadores actuales utilizan tecnologías de alta y ultra integración, denominadas VLSI (VeryLargeScaleIntegration) y ULSI (Ultra LargeScaleIntegration).

Sin embargo, independientemente de estos “milagros” de la tecnología moderna, no se distingue la brecha donde finaliza la quinta y comienza la sexta generación. Personalmente, no hemos visto la realización cabal de los expuestos en el proyecto japonés debido al fracaso, quizás momentáneo, de la inteligencia artificial.

El único pronostico que se ha venido realizando sin interrupciones en el transcurso de esta generación, es la conectividad entre computadoras, que a partir de 1994, con el advenimiento de la red Internet y del Word Wide Web, ha adquirido una importancia vital en las grades, medianas y pequeñas empresas y, entre los usuarios particulares de computadoras.

Sexta generación

Como supuestamente la sexta generación de computadoras esta en marcha desde principios de los años noventas, debemos por lo menos, esbozar las características que deben tener las computadoras de esta generación. También se mencionan algunos de los avances tecnológicos de la última década del siglo XX y lo que se espera lograr en el siglo XXI.

Las computadoras de esta generación cuentan con arquitecturas combinadas Paralelo/Vectorial, con cientos de microprocesadores vectoriales trabajando al mismo tiempo; se han creado computadoras capaces de realizar mas de un millón de millones de operaciones aritméticas de puro flotante por segundo (teraflops); las redes de área mundial (Wide Área Network, WAN) seguirá creciendo desorbitadamente utilizando medios de comunicación a través s de fibras ópticas y satélites, con anchos de banda impresionantes.  

Las tecnologías de esta generación ya han sido desarrolladas o están en ese proceso. Algunas de ellas son: inteligencia artificial distribuida; teoría del caos, sistemas difusos, holografía, transistores ópticos, etcétera.