{"id":2088,"date":"2017-11-26T18:02:17","date_gmt":"2017-11-26T17:02:17","guid":{"rendered":"http:\/\/www.ccapitalia.net\/?p=2088"},"modified":"2024-03-25T18:27:33","modified_gmt":"2024-03-25T17:27:33","slug":"generaciones-1","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ccapitalia.net\/?p=2088","title":{"rendered":"Rel\u00e9s, v\u00e1lvulas y transistores"},"content":{"rendered":"

Adolfo Garc\u00eda Yag\u00fce<\/a> | Resulta imposible leer sobre la historia de la inform\u00e1tica y no toparse con el t\u00e9rmino \u201cgeneraciones\u201d. Con esta expresi\u00f3n nos referimos a las etapas que han marcado la evoluci\u00f3n y utilizaci\u00f3n de un nuevo componente en la fabricaci\u00f3n de ordenadores. L\u00f3gicamente, como no pod\u00eda ser de otra forma, la existencia de una nueva t\u00e9cnica, innovaci\u00f3n o componente, suele alumbrar otras invenciones. Me refiero, por ejemplo, al hecho de que el uso de Circuitos Integrados<\/a> permiti\u00f3 la fabricaci\u00f3n y la miniaturizaci\u00f3n de una nueva generaci\u00f3n de ordenadores pero, adem\u00e1s, facilit\u00f3 la invenci\u00f3n de la Unidad de Diskettes<\/a>.<\/p>\n

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Empezamos pues en lo que hab\u00eda al comienzo, antes de la Primera Generaci\u00f3n. Como hemos visto en otros art\u00edculos las primeras m\u00e1quinas eran mec\u00e1nicas<\/a>. En su interior hab\u00eda innumerables rel\u00e9s que se encargaban de hacer las operaciones l\u00f3gicas. El rel\u00e9 era conocido desde los tiempos del tel\u00e9grafo y se invent\u00f3 para \u201crelevar\u201d el debilitado impulso el\u00e9ctrico a lo largo de los tendidos de cable<\/a>. Fue inventado en 1835 por el americano Joseph Henry (1797-1878)<\/strong> y era usado, como he dicho, como \u201camplificador\u201d de estas l\u00edneas. Los t\u00e9cnicos se percataron de que el rel\u00e9 facilitaba el control de la conmutaci\u00f3n y no se tard\u00f3 en elucubrar una central telef\u00f3nica \u201cautom\u00e1tica\u201d<\/a> donde, para poner en contacto a dos personas, no medie un operador (esto pas\u00f3 a principios del siglo XX). En esa \u00e9poca un afamado ingeniero espa\u00f1ol, Leonardo Torres Quevedo (1852-1936)<\/strong><\/a>, ven\u00eda trabajando en maquinas anal\u00f3gicas mec\u00e1nicas y se dio cuenta de las posibilidades del rel\u00e9 al construir aut\u00f3matas que ten\u00edan que tomar alguna decisi\u00f3n l\u00f3gica ante un evento. Se adelant\u00f3 a su tiempo y en 1914 present\u00f3 un tratado llamado \u201cEnsayos sobre autom\u00e1tica\u201d<\/strong>.<\/p>\n

Torres Quevedo fue un sabio y, aunque era una figura reconocida dentro y fuera de Espa\u00f1a, la construcci\u00f3n de un aut\u00f3mata no era su prioridad t\u00e9cnica y la opini\u00f3n p\u00fablica estaba m\u00e1s interesada en sus grandes dirigibles y, por su puesto, en el transbordador con el que se cruza las cataratas del Ni\u00e1gara.<\/p>\n

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No fue hasta el a\u00f1o 1937 cuando un cient\u00edfico \u2013de la Bell Telephone<\/strong>– llamado Claude Shannon (1916-2001)<\/strong><\/a> abord\u00f3 matem\u00e1ticamente el estudio de los circuitos de rel\u00e9s. Este no era un tema trivial para un constructor de centrales telef\u00f3nicas ya que cuantos m\u00e1s usuarios \u00abcuelgan\u00bb de una matriz de rel\u00e9s resulta m\u00e1s complejo poner en contacto a dos personas y no perjudicar al resto. Es decir, establecer el circuito y no afectar a otro que ya comunica a dos personas\u2026 Mientras Shannon investigaba en la l\u00f3gica de las citadas redes su colega de la Bell, George Stibiz (1904-1995),<\/strong> fabricaba en la cocina de su casa una calculadora basada en rel\u00e9s. En 1938 Shannon public\u00f3 el famoso art\u00edculo \u201cAn\u00e1lisis Simb\u00f3lico de Rel\u00e9s y Circuitos de Conmutaci\u00f3n\u201d<\/strong> y Stibiz demuestra que era posible la construcci\u00f3n de un ordenador. Estos trabajos no dejaron indiferente a nadie y coinciden con la construcci\u00f3n del Mark 1<\/strong> entre la Universidad de Harvard<\/strong> e IBM<\/strong>. Lejos de EE.UU., en la Alemania del ’38, Konrad Zuse (1910-1995)<\/strong> constru\u00eda su m\u00e1quina Z1<\/a>, tambi\u00e9n basada en rel\u00e9s.<\/p>\n

El texto de Shannon y el Mark I pusieron tras la pista a m\u00e1s de uno. El mundo estaba en v\u00edsperas de la Segunda Guerra Mundial y se necesitaba una m\u00e1quina de mayor capacidad, precisi\u00f3n y, sobre todo, rapidez. As\u00ed es como nace ENIAC<\/strong> (EE.UU.) y Colossus<\/strong> (Reino Unido). Esa necesidad militar ser\u00e1 la que \u201cimpulse\u201d el desarrollo de los primeros ordenadores basados en v\u00e1lvulas de vac\u00edo. Es decir, de la primera generaci\u00f3n.<\/p>\n

Primera Generaci\u00f3n<\/strong>
\nLa v\u00e1lvula fue inventada en 1904 por el brit\u00e1nico John Ambrose Fleming (1849-1945)<\/strong> a partir de un fen\u00f3meno descubierto -pero no entendido- por Thomas Alva Edison (1847-1931)<\/strong>. Fleming invent\u00f3 y patento el tubo de vac\u00edo como diodo<\/a> y aplic\u00f3 su capacidad para rectificar corriente alterna en continua a la detecci\u00f3n de se\u00f1ales de radiofrecuencia. Mientras esto suced\u00eda, el americano Lee De Forest (1873-1961)<\/strong> introduc\u00eda una \u201crejilla\u201d polarizada entre el c\u00e1todo y el \u00e1nodo del diodo, dando lugar al triodo<\/a>. Aunque parezca mentira, las aplicaciones de este tr\u00edodo -reci\u00e9n inventado- son muy numerosas e introdujo a la humanidad en la era de la electr\u00f3nica<\/a>.<\/p>\n

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Resumidamente, la v\u00e1lvula permite controlar un flujo de electrones dentro de un medio gaseoso a baja presi\u00f3n. Estos gases, o el vac\u00edo, hacen que sea necesario confinarlos dentro de una ampolla de cristal cerrada herm\u00e9ticamente. Por \u201ccontrol\u201d nos referimos a la amplificaci\u00f3n, modulaci\u00f3n y conmutaci\u00f3n del citado haz de electrones. Estos electrones se generan (emisi\u00f3n termoi\u00f3nica)<\/strong><\/a> cuando el filamento alcanza la incandescencia (de 900 a 1000 grados cent\u00edgrados) aplicando un voltaje relativamente bajo, por ejemplo, a 6V y 1A. En cambio, para el control de los mencionados electrones en el interior del tubo se requiere tensiones m\u00e1s altas que pueden llegar a m\u00e1s de 100 voltios. Pese a esas dificultades t\u00e9cnicas, derivadas de la alta temperatura, su tama\u00f1o y el consumo el\u00e9ctrico, se han construido numerosas m\u00e1quinas basadas en tubos de cristal, incluyendo los primeros \u201ccerebros electr\u00f3nicos\u201d.<\/p>\n

De este cap\u00edtulo el m\u00e1s conocido -por ser el m\u00e1s publicitado- fue el ENIAC<\/strong>. No obstante, hace unos a\u00f1os, el Reino Unido hizo p\u00fablico que us\u00f3 durante la II Guerra Mundial un ordenador llamado Colossus para descifrar los c\u00f3digos alemanes. Aquellas m\u00e1quinas eran grandes calculadoras programables mediante conexiones que facilitaban la toma de decisiones de los militares. Todav\u00eda no eran programables con alg\u00fan tipo de lenguaje.<\/p>\n

Por parte de IBM, sus tabuladoras mec\u00e1nicas evolucionaron hacia el empleo de v\u00e1lvulas. Tras la contienda, destaca el nacimiento de la firma UNIVAC<\/a> qui\u00e9n construir\u00e1 el primer ordenador comercial, multiprop\u00f3sito y programable. En su origen, UNIVAC fue una compa\u00f1\u00eda dirigida por John Presper Eckert (1919-1995)<\/strong> y John William Mauchly (1907-1980)<\/strong> quienes, a\u00f1os antes, estaban al frente del ENIAC. Se inicia as\u00ed la competici\u00f3n entre fabricantes.<\/p>\n

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Esta primera generaci\u00f3n nos dej\u00f3 innovaciones que ahora consideramos b\u00e1sicas, como el almacenamiento masivo y la programaci\u00f3n en ensamblador. Quiz\u00e1s, el libro que mejor resume esta \u00e9poca es \u201cHigh-Speed computing devices<\/strong>\u201d<\/a>, publicado en 1950. Obviamente las revistas de la \u00e9poca se hacen eco de lo que sucede. En particular Radio Craft<\/strong><\/a>, m\u00e1s tarde denominada Radio-Electronics<\/strong> y enfocada en la electr\u00f3nica, la incipiente televisi\u00f3n, la radio y, como no, los radioaficionados. No debemos olvidar que son a\u00f1os donde la v\u00e1lvula de vac\u00edo es muy com\u00fan y representa la pieza central de cualquier aparato electr\u00f3nico.<\/p>\n

En un plano m\u00e1s cercano, las calculadoras mec\u00e1nicas<\/a> evolucionaron t\u00edmidamente al uso de las v\u00e1lvulas. A pesar de que ya se conoc\u00eda como deb\u00edan estar construidas, la adopci\u00f3n de este invento por parte de los fabricantes fue muy tard\u00edo y apenas unos pocos se animaron. El caso es parad\u00f3jico porque, en la fecha que -por fin- se us\u00f3 la v\u00e1lvula, ya est\u00e1bamos metidos en la segunda generaci\u00f3n.<\/p>\n

Segunda Generaci\u00f3n<\/strong>
\nLa v\u00e1lvula funciona, incluso funciona tan bien que hoy en d\u00eda se sigue empleando en alg\u00fan dispositivo. No obstante, dejando a un lado su uso actual en la amplificaci\u00f3n audio \u201csibarita\u201d y en algunas etapas de radiofrecuencia, ya no es un elemento de uso masivo. Como dec\u00eda arriba la v\u00e1lvula impone importantes condicionantes t\u00e9cnicos. Alguno de ellos tiene que ver con el tama\u00f1o y el calor que desprenden. Tambi\u00e9n su fragilidad, al tratarse de un elemento de cristal, sin olvidar de su precio. Es evidente que un ordenador de la primera generaci\u00f3n necesita muchas v\u00e1lvulas, y est\u00e1s fallan de vez en cuando, es muy grande y consume mucho.<\/p>\n

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Era una necesidad buscar alg\u00fan material que permitiese, de una manera f\u00e1cil, el control de los electrones cuando pasan a trav\u00e9s suyo. Aquel material exist\u00eda y se conoc\u00eda dicho fen\u00f3meno, se trataba del Germanio<\/strong><\/a> y su propiedad llamada \u201csemiconducci\u00f3n\u201d. Este elemento qu\u00edmico que est\u00e1 presente en la tabla peri\u00f3dica no es de f\u00e1cil obtenci\u00f3n. Como digo, aunque era conocido, hab\u00eda que conseguirlo, purificarlo y hacer algo \u00fatil con \u00e9l. Posiblemente, alguna de estas razones, hizo que no se inventara antes de transistor. John Bardeen (1908-1991)<\/strong>, Walter Brattain (1902-1987)<\/strong> y William Shockley (1910-1989)<\/strong> profundizaron es su propiedad semiconductora, como alternativa a una v\u00e1lvula. Se estudi\u00f3 a fondo y se construy\u00f3 el transistor en 1948. Una vez m\u00e1s, fue en los laboratorios Bell y los implicados fueron reconocidos con el premio Nobel en 1956<\/a>. R\u00e1pidamente, para la construcci\u00f3n de los mencionados transistores, se us\u00f3 Silicio<\/strong><\/a> en lugar de Germanio. Este elemento es m\u00e1s abundante, m\u00e1s barato y, adem\u00e1s, sus propiedades semiconductoras son mejores.<\/p>\n

El uso de transistores representa una aut\u00e9ntica revoluci\u00f3n. A diferencia de las v\u00e1lvulas, es un componente resistente y peque\u00f1o, muy barato y, a la hora de dise\u00f1ar, se simplifica enormemente este. Con las citadas propiedades a tu favor no es de extra\u00f1ar que el uso de transistores hay permitido m\u00e1quinas m\u00e1s r\u00e1pidas, baratas y potentes. En cualquier caso, no todo es perfecto\u2026<\/p>\n

La citada imperfecci\u00f3n reside en que el transistor, como lo vemos a trav\u00e9s nuestros ojos, es un elemento con \u201cvolumen\u201d. Es decir, aunque es muy peque\u00f1o, tiene tres alambres o patitas y un cuerpo que le da forma<\/a>. Se puede ver y tocar. Esta necesidad de tama\u00f1o y la conexi\u00f3n de las mencionadas patas al elemento semiconductor hacen dif\u00edcil reunir un buen n\u00famero de transistores en un mismo circuito. Los cient\u00edficos e ingenieros eran conscientes de esta limitaci\u00f3n pero -de la forma habitual- no parec\u00eda tan evidente pasar un objeto 3D (el transistor y sus respectivas patitas), con forma y volumen, a algo totalmente plano.<\/p>\n

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Hay numerosos padres y compa\u00f1\u00edas que se atribuyen alguna parte de la paternidad del transistor planar pero, el mayor m\u00e9rito, corresponde a Jean Hoerni (1924-1997)<\/strong> de la compa\u00f1\u00eda Fairchild<\/strong><\/a>. En aquel tiempo hab\u00eda mucha innovaci\u00f3n alrededor de los semiconductores por eso el n\u00famero de compa\u00f1\u00edas, nombres y patentes es muy largo y, sin pretenderlo, se produce una innovaci\u00f3n colaborativa. Esto es, uno puede inventar la t\u00e9cnica para fabricar pero el siguiente, que es de otra compa\u00f1\u00eda, inventa el producto. As\u00ed ha pasado con los transistores y los semiconductores en general. La nube de patentes que hay detr\u00e1s de un producto es inmensa y es obra de personas y compa\u00f1\u00edas diferentes.<\/p>\n

El transistor nos dejar\u00eda ordenadores m\u00e1s grandes y potentes pero, sobre todo, hizo posible que estos se programen en lenguajes de alto nivel. Es decir, lenguajes con sentido para los humanos. As\u00ed es como nacieron los legendarios FORTRAN<\/strong><\/a> y COBOL<\/strong><\/a>. El primero fue inventado a medida de los ingenieros y los cient\u00edficos (FORmula TRANslation), y el segundo (Common Business-Oriented Language) estaba pensando para ser usado por contables y gente que maneja grandes listas. En este punto hay que recordar que el COBOL se inspiraba en el m\u00e1s antiguo de todos, el FLOW-MATIC<\/strong>, inventado en 1955 por Grace Murray Hopper (1906-1192)<\/strong> y usado en UNIVAC<\/a>.<\/p>\n

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Por otro lado, mencionar que, las primeras unidades de almacenamiento masivo y acceso aleatorio (discos duros)<\/a>, nacen en esta \u00e9poca de la mano de IBM y su RAMAC (1956)<\/strong><\/a>. Tambi\u00e9n aparecer\u00e1 la compacta memoria RAM basada en min\u00fasculos n\u00facleos de ferrita<\/a>. Estas tarjetas de memoria permitieron prescindir de los complejos Tubos Williams<\/strong> (basados en la pantalla de un osciloscopio) y l\u00edneas de retardo de magnetostricci<\/strong>\u00f3n<\/strong><\/a>. Las Memorias de Ferrita<\/strong><\/a> aportar\u00edan cierta \u201cmodularidad\u201d dando un aspecto m\u00e1s compacto, a la altura del transistor. No hay que olvidar que se conoc\u00eda como fabricar una memoria RAM con v\u00e1lvulas o transistores, incluso con rel\u00e9s, haciendo con ellos un flip-flop<\/strong><\/a> o biestable. No obstante, el tama\u00f1o (n\u00famero de bits) que se puede almacenar es muy limitado y su rapidez depende de este circuito, pudiendo representar un cuello de botella. Aun as\u00ed, el biestable es un circuito ampliamente empleado en la construcci\u00f3n de ordenadores y la disminuci\u00f3n de su tama\u00f1o ilustra a la perfecci\u00f3n la evoluci\u00f3n de la que estamos hablando.<\/p>\n

Por \u00faltimo, anteriormente he citado a Jean Hoerni y su invento dentro de Fairchird, pero no he mencionado la historia que cuenta que \u00e9l y otros colegas que abandonaron al mism\u00edsimo William Shockley<\/a> aduciendo que su car\u00e1cter controlador limitaba la creatividad de aquel que trabajaba a su alrededor. As\u00ed es, no olvidemos que en aquella \u00e9poca la invenci\u00f3n de Shokckey, y \u00e9l mismo, gozaban del reconocimiento mundial. Supongo que con semejante palmar\u00e9s no era complicado montar una compa\u00f1\u00eda que llevara su propio nombre: \u201cShockley Semiconductor Laboratory<\/strong>\u201d. Hoerni y otros compa\u00f1eros eran j\u00f3venes (m\u00e1s o menos 15 a\u00f1os menos que Shockley), con ideas frescas y un planteamiento claro: Los avances (o retrocesos) de una investigaci\u00f3n marcaban el camino a seguir. Diferente a Shockley, quien prefer\u00eda seguir lo que se (\u00e9l) decid\u00eda desde el principio hasta el fin. Queramos o no, hab\u00eda un peque\u00f1o salto generacional y las cosas empezaban a ir muy r\u00e1pido. Tambi\u00e9n, esta actividad dejaba de ser cosa de las compa\u00f1\u00edas ya establecidas, existiendo una oportunidad para los reci\u00e9n llegados y, sobre todo, para los bancos y sus inversiones que miraban con curiosidad todo aquello. Volveremos sobre el tema\u2026<\/p>\n

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