Charles Babbage (1791-1871)- Ada Lovelace (1815-1852)

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

Difference Engine (1821): Màquina dedicada al càlcul de taules de polinomis.

Reconstruccions modernes

Les dues màquines més notables que Babbage dissenyà foren la difference engine i l’analytical engine

Mètode de les diferències. Exemple de taula: Imagineu que voleu calcular f(x) = x2 – 2x + 5

x f(x) 1 2

1 4

2 5 1

3 8 3 2

4 13 5 2

5 20 7 2

6 29 9 2

Observeu que:1 (x)= f(x)-f(x-1)2 (x)= 1(x)- 1(x-1)

Idea: Podem trobar qualsevolvalor de f(x) només sabent els primers valors de f(x), 1 i 2

i fent sumes !

2(x) = 2 = constantf(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 aproximarper 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 processamentautomàtic d’informació•Treballava a l’oficina del cens USA. Per fer el cens de 1890calia 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”, queva donar origen a IBM

V

I

La màquina Enigma de Koch-Scherbius (1919)

-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

-Enigma és una màquina electromecànica capaç de xifrar missatges per substitució polialfabètica

Les màquines “Z” de Zuse

3. Màquines electromagnètiques

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 Z3 de Zuse va ser la primera computadora lliurement programable del món (1941). Fou destruïda en els bombardejos sobre Berlin (1944). •Z3 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. Williamsvan 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 operaramb 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.

16 m

2.4

m

m = 5000 kg•La sortida de la Mark-1era en forma de targeta perforada.•Formada per 750000 peces: relés, interruptors binaris, rodes giratòries, etc.

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

*Tub de buit com a díode: dispositiu que permet el pas de corrent en un sol sentit per emissió termoiònica

4. Computadores electròniques

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 kHz.

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

1946

Eckert Mauchly

ENIAC: Dades tècniques*18000 tubs de buit*m = 30 Tm, 302.40.9 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 kHz

Taula comparativa

Tipus de màquina

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

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 dades2. Existència d'instruccions de bifurcaciócondicional (Capacitat lògica)3. Programa = cadena de decisions lògiques binàries

UNIVAC (UNIVersal Automatic Computer, 1951)

•També fou dissenyada per Eckert i Mauchly, però per problemesfinancers, 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 traduirels 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 podiaemmagatzemar-ne 2048 en memòria

•Utilitzava sistema binari i tubs de buit, empaquetats en series de 8 que es podien (des)connectar independentment