Memoria de burbuja

La memoria de burbuja (Bubble memory) es un tipo de memoria para almacenamiento no volátil que utiliza una película de material magnético de pequeño espesor que contiene pequeñas zonas magnetizadas conocidas como burbujas , que almacenan un bit de datos cada una.

A diferencia de lo que ocurre con la memoria de sólo lectura (ROM), se puede escribir en la memoria de burbujas. También a diferencia de la memoria de acceso aleatorio (RAM), los datos almacenados en las burbujas de memoria permanecerán allí hasta que se modifiquen, incluso cuando se apaga el equipo. Por tanto, la memoria de burbuja se ha utilizado en entornos en los que un equipo debe tener la capacidad de recuperarse de una falta de energía eléctrica, con una pérdida mínima de datos. El uso y la demanda de memorias de burbuja ha desaparecido con el advenimiento de la memoria flash, que es más barata y de más fácil producción.

La memoria de burbuja surgió a principios de 1970, como una tecnología prometedora, pero fue un fracaso comercial debido a la rápida caída de los precios de discos duros (HD) a principios de 1980.

Tubo de Williams

El tubo Williams o tubo Williams-Kilburn (inventado por Freddie Williams y Tom Kilburn), desarrollado alrededor de 1946 o 1947, era un tubo de rayos catódicos usado para almacenar electrónicamente datos binarios.

El tubo Williams depende de un efecto llamado emisión secundaria. El resultado de este efecto es que, cuando un punto es dibujado en el tubo de rayos catódicos, un área pequeña a su alrededor se carga en forma positiva, y la zona contigua se carga en forma negativa, creando una “zona de carga”. La zona de carga permanece en la superficie del tubo durante una fracción de segundo, permitiendo al dispositivo actuar como memoria de computadora. La vida de la zona de carga depende de la resistencia eléctrica en el interior del tubo.

El punto puede ser borrado dibujando un segundo punto inmediatamente a continuación del primero, llenando de esta manera la zona de carga. Muchos sistemas hacían esto dibujando una corta línea en la posición del punto; de esta manera la extensión de la línea borraba la carga inicialmente almacenada en la posición del punto.

El computador lee la información del tubo a través de una placa de metal que cubre el frente del tubo. Cada vez que un punto es creado o borrado, el cambio en la carga eléctrica induce un pulso de voltaje en la placa. Debido a que la computadora sabe qué lugar de la pantalla está siendo apuntado en cada momento, se puede usar el pulso de voltaje de la placa para “leer” el dato almacenado en la pantalla.

Leer una ubicación de memoria crea una nueva zona de carga, destruyendo el contenido original de esa localización, por lo que cada lectura de seguirse con la escritura para reinstalar el dato original. Muchos sistemas hacían esto dibujando una corta línea comenzando en la posición del punto si la nueva zona de carga necesitaba borrarse. Además, debido a que la carga gradualmente se pierde, era necesario rastrear el tubo periódicamente y re-escribir cada punto (similar al refresco de memoria de la DRAM en los sistemas modernos).

Algunos tubos Williams estaban hechos con tubos de rayos catódicos del tipo para radares con un recubrimiento de fósforo que hacía a los datos visibles a la vista, mientras que otros tubos eran construidos para este uso sin el recubrimiento. La presencia o ausencia del recubrimiento no tenía efecto en la operación del tubo, y no tenía importancia para el operador debido que el tubo estaba cubierto por la placa. Si era necesario tener una salida visible, se utilizaba un segundo tubo con recubrimiento de fósforo como dispositivo de visualización.

Los tubos Williams almacenaban, aproximadamente, de 500 a 1.000 bits de datos.

Desarrollado en la Universidad de Mánchester en Inglaterra, que proporcionó el medio para realizar el primer programa escrito en un computador (la Máquina Experimental de Pequeña Escala de Manchester) almacenado electrónicamente. Tom Kilburn escribió un programa de 17 líneas para calcular el factor más alto de un número. La tradición en la Universidad de Manchester dice que este fue el único programa que Tom Kilburn jamás escribió.

Los tubos Williams tienden a perder la confiabilidad con el tiempo, y muchos equipos debían ser “sintonizados” a mano al instalarlos. En contraste, la memoria de línea de retardo de mercurio era más lenta y también necesitaba ajustarse a mano, pero no perdía confiabilidad con el tiempo y gozó de relativo éxito en los inicios de la computación electrónica digital, a pesar de su tasa de transferencia, peso, costo, temperatura y problemas de contaminación. Sin embargo, el Manchester Mark I fue comercializado exitosamente como el Ferranti Mark I. Algunos de los primeros computadores de EEUU también usaron tubos Williams, incluyendo el IAS machine, originalmente diseñado para la memoria selectrón (fotos), el UNIVAC 1103, IBM 701, IBM 702 y el Standards Western Automatic Computer (SWAC) (fotos). Los tubos Williams fueron usados también por los computadores soviéticos, el Strela-1.

fuente:http://es.wikipedia.org/wiki/Tubo_williams

Memoria holográfica

La memoria holográfica o almacenamiento de datos holográficos es una nueva y potente tecnología dentro del área del almacenamiento de datos de gran capacidad actualmente dominada por el convencional almacenamiento de datos ópticos y magnéticos, estos dispositivos se basan en bits individuales que son almacenados magnéticamente o a través de cambios ópticos en la superficie del soporte de grabación. La memoria holográfica supera estas limitaciones grabando la información a lo largo de todo el soporte y es capaz de almacenar múltiples imágenes en la misma zona usando luz y ángulos diferentes.

Adicionalmente, mientras que los soportes que almacenan datos ópticos y magnéticos graban un bit de información en una vez de forma lineal, los holográficos son capaces de grabar y leer millones de bits en paralelo, que permiten tasas de transferencia de datos superiores a los alcanzados a través de medios ópticos de almacenamiento.

La memoria holográfica captura la información usando un patrón de inferencia óptica con un denso material óptico fotosensitivo. La lúz de un sólo láser se divide en dos haces de luz, uno de referencia y otro de señal; para su almacenamiento se usa un modulador de luz espacial codificando la señal de los datos. A causa del cruce entre ambos haces, se forma un patrón de inferencia óptica, generando un cambio químico o físico en el soporte fotosensitivo; los datos obtenidos son representados en un patrón óptico de píxeles oscuros y luminosos. Ajustando el ángulo del haz de referencia, longitud de ondas, o posición media, una multitud de hologramas (teóricamente, varios miles) pueden ser almacenados en un único soporte. Lás limitaciones teóricas de la densidad de almacenamiento en este medio son aproximadamente de decenas de Terabits (1 Tb = 1024 Gigabits/Gb, 8 Gb = 1 Gigabyte/GB) por centímetro cúbico. En 2006, InPhase anunció una capacidad de almacenamiento de alrededor de 500 Gb/in2.

Los datos almacenados son leídos a través de la reproducción del mismo haz de referencia usado para crear el holograma. La luz del haz de referencia es enfocado en el material fotosensitivo, iluminando el patrón de inferencia apropiado, se produce una difracción de luz en el patrón de inferencia, proyectándolo sobre el lector. El lector es capaz de leer los datos en paralelo, alrededor de un millon de bits a la vez. Se pueden acceder a los archivos de un disco holográfico en menos de 200 milisegundos.

La memoria holográfica puede proporcionar a las empresas un potente método para archivar información en formatos no regrabables o de una sola escritura impidiendo así que la información sea sobreescrita o borrada. Los fabricantes creen que dicha tecnología puede proporcionar un almacenamiento de datos seguros durante 50 años, por encima de muchos soportes actuales. Por el contrario la tecnología de los lectores de datos evoluciona rápidamente pudiendo alargar la duración del soporte 50 años más.

Memoria de toros

La memoria de toros o memoria de núcleos magnéticos, fue una forma de memoria principal de los computadores, hasta comienzos de 1970. La función de esta memoria era similar a la que realiza la memoria RAM en la actualidad: es el espacio de trabajo, para la CPU, donde se graban los resultados inmediatos de las operaciones que se van realizando. A diferencia de la RAM basada en tecnologías DRAM, se basa en las propiedades magnéticas de su componente activo, el núcleo de ferrita y era una memoria no volátil.

Tras desplazar a otras tecnologías de almacenamiento, la memoria de toros dominó la industria informática durante los años 50 y 60. Fue usada de manera extensa en computadoras y otros dispositivos electrónicos como las calculadoras. Intel fue creada con la idea de convertir la memoria de estado sólido en la memoria dominante en la industria de los computadores. Para 1971, Intel logro posicionar una memoria tipo DRAM como un dispositivo de buenas prestaciones y relativo bajo precio copando los mercados de la memoria de núcleos y relegándola al pasado.

El mecanismo de memoria se basa en la histéresis de la ferrita. Los toros de ferrita se disponen en una matríz de modo que sean atravesadas por dos hilos, X e Y, que discurren según las filas y columnas. Para escribir un bit en la memoria se envía un pulso simultáneamente por las líneas Xi e Yj correspondientes. El toro situado en la posición (i, j) se magnetizará en el sentido dado por los pulsos. Los demás toros, tanto de la fila como de la columna, no varían su magnetización ya que sólo reciben un pulso (X o Y), cuyo campo magnético es insuficiente para vencer la histéresis del toro.

Y por esto los toros se metian en corrales para sopartar los hilos X e Y. El dato se lee mediante un nuevo hilo Z, que recorre todos los toros de la matriz. Escribimos un cero por el método descrito anteriormente, luego sólo el toro (i, j) puede cambiar de estado. Si contiene un cero, no cambia, luego en la línea Z no se tiene señal; pero si el toro tiene un uno, pasa a valer cero, su sentido de magnetización cambia e induce un pulso en la línea Z, que se leerá como “uno”.

Como se ve, el proceso descrito destruye el dato que se lee, luego en las memorias de toros es necesario reescribir el dato tras leerlo.

Una palabra de n bits, pongamos 16 bits, necesita 16 matrices como la descrita, con 16 líneas Z, una por bit.

La fabricación de estas memorias se hacía enhebrando las líneas X, Y y Z en los toros de forma manual. Los toros se pegan a un soporte, que puede ser una placa de circuito impreso (últimos modelos) o a los propios hilos X e Y, de rigidez suficiente para soportar el conjunto, que va sujeto a un marco del que salen las conexiones. Finalmente se apantallan magnéticamente con una chapa de “mu-metal”, habitualmente, con el fin de evitar que campos magnéticos espúrios alteren el contenido de la memoria

fuente:http://es.wikipedia.org/wiki/Memoria_de_toros

EDVAC, un computador grande

La EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer) por sus siglas en inglés, fue una de las primeras computadoras electrónicas. A diferencia de la ENIAC, no era decimal, sino binaria y tuvo el primer programa diseñado para ser almacenado. Este diseño se convirtió en el estándar de arquitectura para la mayoría de las computadoras modernas. com El diseño de la EDVAC es considerado un éxito en la historia de la informática.

El diseño de la EDVAC fue desarrollado aún antes de que la ENIAC fuera puesta en marcha y tenía la intención de resolver muchos de los problemas encontrados en el diseño de la ENIAC. Así como la ENIAC, la EDVAC fue construida por el laboratorio de investigación de balística de Estados Unidos de la universidad de Pensilvania . A los diseñadores de la ENIAC, J. Presper Eckert y John William Mauchly se les unió el gran matemático John von Neumann. Un contrato para construirla fue firmado en abril de 1946 con un presupuesto inicial de 100.000 USD y el contrato llamó al aparato el Calculador Discreto Electrónico Automático Variable (Electronic Discrete Variable Automatic Calculator en inglés).

El costo de la EDVAC fue similar al de la ENIAC, justo por debajo de los 500.000 USD.

La computadora fue diseñada para ser binaria con adición, sustracción y multiplicación automática y división programada. También poseería un verificador automático con capacidad para mil palabras (luego se estableció en 1.024). Físicamente la computadora fue construida de los siguientes componentes: Un lector-grabador de cinta magnética, una unidad de control con osciloscopio, una unidad para recibir instrucciones del control y la memoria y para dirigirlas a otras unidades, una unidad computacional para realizar operaciones aritméticas en un par de números a la vez y mandarlos a la memoria después de corroborarlo con otra unidad idéntica, un cronómetro, y una unidad de memoria dual.

Una preocupación importante en el diseño era balancear fiabilidad y economía.

La EDVAC poseía físicamente casi 6.000 tubos de vacío y 12.000 diodos. Consumía 56 kilowatts de potencia. Cubría 45,5 m² de superficie y pesaba 7.850 kg.

El personal operativo consistía de treinta personas para cada turno de ocho horas.

La EDVAC fue entregada al laboratorio militar en agosto de 1949 y después de varios ajustes, comenzó a operar hasta 1951. En 1960 corría por más de 20 horas diarias con lapsos sin error de 8 horas, en promedio.

La EDVAC recibió varias actualizaciones, incluyendo un dispositivo de entrada/salida de tarjetas perforadas en 1953, memoria adicional en un tambor magnético en 1954 y una unidad de aritmética de coma flotante en 1958.

La EDVAC corrió hasta 1961 cuando fue reemplazada por BRLESC. En su vida, demostró ser altamente confiable y productiva.

Atanasoff Berry Computer

El Atanasoff Berry Computer (ABC) fue el primer computador electrónico y digital automático. Fue construido por el Dr. John Vincent Atanasoff con la ayuda de Clifford Edward Berry entre 1937 y 1942 en la ‘Iowa State University’, que entonces recibía el nombre de ‘Iowa State College’.

Atanasoff Berry Computer at Durhum Center

Innovaciones del ABC

Esta máquina, decididamente revolucionaria, aportó diversas innovaciones en el campo de la computación: un sistema binario para la aritmética, memoria regenerativa y distinción entre la memoria y las funciones de el primer computador moderno en utilizar aritmética en binario y usar circuitos electrónicos, que hoy en día se utilizan en todos los computadores. En binario se utilizan dos símbolos, 0 y 1, para representar valores numéricos. Más específicamente, el binario es una notación matemática en base dos. Debido a su relación directa con los circuitos electrónicos, el sistema binario se usa internamente en casi todos los ordenadores actuales. El computador fue el primero en implementar tres conceptos claves presentes en los ordenadores modernos:

1. Uso del sistema binario para representar todos los números y datos.
2. Realizaba todas las operaciones usando la electrónica en lugar de ruedas,
3. La computación estaba separada del sistema de almacenamiento o memoria.

Además usaba memoria regenerativa, del mismo modo que la DRAM de los ordenadores actuales. No era un computador de almacenamiento, lo que la distingue de las máquinas más tardías y de uso general como el ENIAC (1949), el EDVAC (1949), los diseños de la Universidad de Manchester o los que Alan Turing realizó en el ‘National Physical Laboratory’.

Desarrollo

El ABC fue construido en el sótano de la ‘Iowa State University’, que entonces se llamaba ‘Iowa State College’. El proceso duró dos años debido a la falta de fondos. Los fondos iniciales fueron aportados por el departamento de agronomía. El resto de la financiación corrió a cargo de la ‘Research Corporation of America’, en Nueva York. La primera demostración del prototipo, que sumaba o restaba dos registros de veinticinco bits usando un bit de acarreo, se realizó en noviembre de 1939. La máquina pesaba más de 320 kg. Contenía aproximadamente 1.6 km de cable, 280 tubos de vacío y ocupaba como una mesa de despacho.

Estaba diseñado para solucionar sistemas de ecuaciones lineales con 29 incógnitas. Este tipo de problema era muy típico en la física e ingeniería de aquella época. El sistema era alimentado con dos ecuaciones lineales con 29 incógnitas y una constante, y eliminaba una de las variables. El proceso se repetía con el resto de ecuaciones, resultado un sistema de ecuaciones con una variable menos. El proceso de repetía de nuevo para eliminar otra variable. El sistema tenía un error cada 100.000 cáculos, lo que en la práctica la impedía resolver los sistema de ecuaciones. En retrospectiva, una solución, que se podría haber adoptado con la tecnología disponible en aquella época, sería añadir un bit de paridad a cada número cuando era escrito. El problema no fue resuelto porque Atanasoff abandonó la universidad para colaborar con el ejército durante la Segunda Guerra Mundial.

Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Atanasoff_Berry_Computer

La ENIAC , el primer computador?

Eniac

ENIAC es un acrónimo de Electronic Numerical Integrator And Computer (Computador e Integrador Numérico Electrónico), utilizada por el Laboratorio de Investigación Balística del Ejército de los Estados Unidos.

Se ha considerado a menudo la primera computadora electrónica de propósito general, aunque este título pertenece en realidad a la computadora alemana Z3. Además está relacionada con el Colossus, que se usó para descifrar código alemán durante la Segunda Guerra Mundial y destruido tras su uso para evitar dejar pruebas, siendo recientemente restaurada para un museo británico. Era totalmente digital, es decir, que ejecutaba sus procesos y operaciones mediante instrucciones en lenguaje máquina, a diferencia de otras máquinas computadoras contemporáneas de procesos analógicos. Presentada en público el 15 de febrero de 1946.

La ENIAC fue construida en la Universidad de Pennsylvania por John Presper Eckert y John William Mauchly, ocupaba una superficie de 167 m² y operaba con un total de 17.468 válvulas electrónicas o tubos de vacío que a su vez permitían realizar cerca de 5000 sumas y 300 multiplicaciones por segundo. Físicamente, la ENIAC tenía 17.468 tubos de vacío, 7.200 diodos de cristal, 1.500 relés, 70.000 resistencias, 10.000 condensadores y 5 millones de soldaduras. Pesaba 27 Toneladas, medía 2,4 m x 0,9 m x 30 m; utilizaba 1.500 conmutadores electromagnéticos y relés; requería la operación manual de unos 6.000 interruptores, y su programa o software, cuando requería modificaciones, demoraba semanas de instalación manual.

La ENIAC elevaba la temperatura del local a 50 °C. Para efectuar las diferentes operaciones era preciso cambiar, conectar y reconectar los cables como se hacía, en esa época, en las centrales telefónicas, de allí el concepto. Este trabajo podía demorar varios días dependiendo del cálculo a realizar.

Uno de los mitos que rodea a este aparato es que la ciudad de Filadelfia, donde se encontraba instalada, sufría de apagones cuando la ENIAC entraba en funcionamiento, pues su consumo era de 160 kW.

A las 23.45 del 2 de octubre de 1955, la ENIAC fue desactivada para siempre.

La computadora podía calcular trayectorias de proyectiles, lo cual fue el objetivo primario al construirla. En 1,5 segundos era posible calcular la potencia 5000 de un número de hasta 5 cifras.

La ENIAC podía resolver 5.000 sumas y 300 multiplicaciones en 1 segundo. Pero entre las anécdotas estaba la poco promisoria cifra de un tiempo de rotura de 1 hora.

Si bien fueron los ingenieros de ENIAC, Mauchly y Eckert, los que pasaron a la historia, hubo seis mujeres que se ocuparon de programar la ENIAC, cuya historia ha sido silenciada a lo largo de los años y recuperada en las últimas décadas. Clasificadas entonces como “sub-profesionales”, posiblemente por una cuestión de género o para reducir los costos laborales, este equipo de programadoras destacaba por ser hábiles matemáticas y lógicas y trabajaron inventando la programación a medida que la realizaban. Betty Snyder Holberton, Jean Jennings Bartik, Kathleen McNulty Mauchly Antonelli, Marlyn Wescoff Meltzer, Ruth Lichterman Teitelbaum y Frances Bilas Spence prácticamente no aparecen en los libros de historia de la computación, mas dedicaron largas jornadas a trabajar con la máquina utilizada principalmente para cálculos de trayectoria balística y ecuaciones diferenciales y contribuyeron al desarrollo de la programación de computadoras. Cuando la ENIAC se convirtió luego en una máquina legendaria, sus ingenieros se hicieron famosos, mientras que nunca se le otorgó crédito alguno a estas seis mujeres que se ocuparon de la programación.

Muchos registros fotográficos de la época muestran la ENIAC con mujeres de pie frente a ella. Hasta la década del 80, se dijo incluso que ellas eran sólo modelos que posaban junto a la máquina (“Refrigerator ladies”). Sin embargo, estas mujeres sentaron las bases para que la programación fuera sencilla y accesible para todos, crearon el primer set de rutinas, las primeras aplicaciones de software y las primeras clases en programación. Su trabajo modificó drásticamente la evolución de la programación entre las décadas del 40 y el 50.

fuente:wikipedia

Charles Babbage y su maquina de diferencias

Charles Babbage FRS Teignmouth, Devonshire, Gran Bretaña, 26 de diciembre de 1791 – 18 de octubre de 1871) fue un matemático británico y científico de la computación. Diseñó y parcialmente implementó una máquina a vapor, de diferencias mecánicas para calcular tablas de números. También diseñó, pero nunca construyó, la máquina analítica para ejecutar programas de tabulación o computación; por estos inventos se le considera como una de las primeras personas en concebir la idea de lo que hoy llamaríamos una computadora, por lo que se le considera como “El Padre de la Computación”. En el Museo de Ciencias de Londres se exhiben partes de sus mecanismos inconclusos. Parte de su cerebro conservado en formol se exhibe en “The Royal College of Surgeons of England”, sito en Londres.

Presentó un modelo que llamó máquina diferencial en la Royal Astronomical Society en 1822. Su propósito era tabular polinomios usando un método numérico llamado el método de las diferencias. La sociedad aprobó su idea, y apoyó su petición de una concesión de 1.500 £ otorgadas para este fin por el gobierno británico en 1823. Babbage comenzó la construcción de su máquina, pero ésta nunca fue terminada. Dos cosas fueron mal. Una era que la fricción y engranajes internos disponibles no eran lo bastante buenos para que los modelos fueran terminados, siendo también las vibraciones un problema constante. La otra fue que Babbage cambiaba incesantemente el diseño de la máquina. En 1833 se habían gastado 17.000 £ sin resultado satisfactorio.

En 1991 el Museo de Ciencias de Londres, construyó una máquina diferencial basándose en los dibujos de Babbage y utilizando sólo técnicas disponibles en aquella época. La máquina funcionó sin problemas.

Charles Babbage también logró resultados notables en criptografía. Rompió la cifra auto llave de Vigenère, así como la cifra mucho más débil que se llama cifrado de Vigenère hoy en día. La cifra del auto llave fue llamada “la cifra indescifrable”, aunque debido a la confusión popular muchos pensaron que la cifra apolialfabética más débil era indescifrable. El descubrimiento de Babbage fue usado en campañas militares inglesas, y era considerado un secreto militar. Como resultado, el mérito por haber descifrado esta clave le fue otorgado a Friedrich Kasiski, quien descifró también este sistema criptográfico algunos años después.

Historia del hardware

El hardware ha sido un componente importante del proceso de cálculo y almacenamiento de datos desde que se volvió útil para que los valores numéricos fueran procesados y compartidos. El hardware de computador más primitivo fue probablemente el palillo de cuenta; después grabado permitía recordar cierta cantidad de elementos, probablemente ganado o granos, en contenedores. Algo similar se puede encontrar cerca de las excavaciones de Minoan. Estos elementos parecen haber sido usadas por los comerciantes, contadores y los oficiales del gobierno de la época.

Los dispositivos de ayuda provenientes de la computación han cambiado de simples dispositivos de grabación y conteo al ábaco, la regla de cálculo, el computadora analógica y los más recientes, la computadora u ordenador. Hasta hoy, un usuario experimentado del ábaco usando un dispositivo que tiene más de 100 años puede a veces completar operaciones básicas más rápidamente que una persona inexperta en el uso de las calculadoras electrónicas, aunque en el caso de los cálculos más complejos, los computadores son más efectivos que el humano más experimentado.

En próximas entregas iré publicando capítulos sobre este tema que es largo y se mantiene en continuo desarrollo ya que todos los días se escribe una página mas de la historia del hardware.