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Tecnología del PC

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1 El Hardware

"Any skill set that people can bring to the job will be technologically obsolete in a couple of years, anyway, so it’s better to hire people that are going to be able to learn any new technology rather than people who happen to know how to make JDBC talk to a MySQL database right this minute".  Joel Spolsky. "The Guerrilla Guide to Interviewing (version 3.0)"    www.joelonsoftware.com/ 

§1  Presentación

En informática los datos técnicos resultan rápidamente anticuados. Lo que escribimos hoy resultará rancio el año que viene, y esto resulta particularmente cierto en lo tocante al hardware, donde la Ley de Moore [1] se cumple con implacable regularidad. La información técnica de hoy resulta información "histórica" pasado mañana. Así pues, los datos que se citan en este capítulo que no sean de tipo histórico, deben ser considerados meramente informativos, y con una cierta benevolencia si no resultan muy actuales cuando lleguen a manos de lector. En cualquier caso servirán para dar una idea y una introducción respecto al tema.

Puesto que la tecnología Hardware se desarrolla a un ritmo vertiginoso, intentaremos en lo posible huir de tecnicismos concretos, centrándonos en los aspectos operacionales (o históricos) que tienen más permanencia. Por otra parte, los aspectos básicos de un procesador pueden ser personalizados para su estudio en un 8088, o a lo sumo en un 80286 sin necesidad de acudir a un Pentium [2].

Seguramente los estudiantes de enseñanzas informáticas regladas encontrarán todo esto superfluo, pues en realidad, la materia pertenece a otras asignaturas complementarias a las estrictamente "Software".  Materias en las que se estudian estas mismas cuestiones con mucho más detenimiento. Sin embargo, los "freelancers" y autodidactas; aquellos que quieran adentrarse en la programación (y en la informática) desde otras disciplinas, quizás agradezcan encontrar aquí recopilados muchos otros conceptos complementarios, pero íntimamente relacionados con los estrictamente "Software".

§2 Sinopsis

En esta sección exponemos una visión sinóptica de las principales características del Hardware de un ordenador moderno. Por ser la más extendida, nos referimos concretamente a la arquitectura del PC; un estándar "de facto" en la informática actual.

La idea es proporcionar una visión general, pero haciendo especial referencia a aquellas cuestiones que tienen relación más directa con la programación, es decir, realizaremos una corta visita al Hardware desde la óptica del Software. Esta visita nos dará pié para exponer algunos aspectos del funcionamiento del ordenador que equidistan del hard y del soft. Por ejemplo, el mecanismo de acceso directo a memoria o el sistema de interrupciones.

Evidentemente es posible escribir estupendos programas C++ (o en cualquier otro lenguaje) sin saber absolutamente nada acerca de la fuente de alimentación o el tipo de Bus utilizado. Además, puede legítimamente argumentarse que el origen y razón de ser de los lenguajes de programación es precisamente encapsular las particularidades de la máquina en una interfaz que las oculten y "humanicen" lo más posible.  Sin embargo, la realidad está ahí, y en determinadas ocasiones puede ocurrir que, como dice Petzold, "esta complejidad saltará fuera y le morderá la pierna".

Existen muchos casos en que es deseable un cierto conocimiento, aunque sea mínimo y superficial, de las características de la realidad física que subyace debajo de nuestras elegantes abstracciones mentales. Además de posibilitar determinados tipos de programación (no olvidemos que C++ permite utilizar directamente instrucciones ensamblador), este conocimiento del hardware, nos permitirá comprender mejor aspectos complementarios de ciertas cuestiones relacionadas con la programación, y el significado del vocabulario utilizado.

§3 La historia en un flash

Los ordenadores nacieron pesados, grandes y extraordinariamente caros. Incluso en épocas relativamente "recientes", los ordenadores solo eran accesibles para empresas e instituciones. Es cierto que a finales de los 60 empiezan a fabricarse "minis", un tipo de ordenador accesibles a pequeñas y medianas empresas. Pero desde luego, con un precio equivalente al que hoy tendría una vivienda mediana, estaban muy alejados de lo que podríamos considerar como informática personal.

El IBM PC modelo 5150

En agosto de 1981 IBM hace algo insólito:  sorprende a todo el mundo con el lanzamiento de un ordenador "Personal", el IBM PC 5150 ("Personal Computer"); algo que parecía más un "divertimento" de los diseñadores de IBM que un producto del Gigante Azul [3]. Más sorprendente si cabe, fue la decisión de proporcionar información y soporte a pequeñas empresas de software y fabricantes de periféricos, para que pudieran fabricar complementos para el nuevo producto (esta decisión fue sin duda una de las claves de su éxito).

Este PC original estaba muy limitado en ciertos aspectos. Solo podía montar dos disquetes de 160 KB, y se ofrecía con 16 KB de RAM, aunque la placa-base podía contener 64 KB. y se podían instalar "hasta" 256 KB de memoria utilizando tarjetas de expansión (cantidad que parecía astronómica en aquel entonces).

El producto se convirtió en un éxito inmediato que pronto excedió cualquier expectativa imaginable. Se ha dicho hasta la saciedad que el éxito sorprendió a todo el mundo, incluyendo a sus creadores [4].  IBM había estimado unas ventas del orden de 250.000 unidades en un periodo de cinco años; posteriormente esta cifra se alcanzó mensualmente.

A principios de 1983 IBM lanza el PC XT ("PC eXTended") que incluye un disco duro del que carecían los primeros modelos.  A fin de año se anuncia el PC Jr. que pasó a la historia con más pena que gloria.

En verano de 1984, junto con algunas mejoras de diseño, IBM incluye el procesador 80286 como motor de la gama PC, dando lugar a la familia PC AT ("PC Advanced Technology").

Además de las estrictamente técnicas, IBM había cometido algunas otras imprevisiones en el diseño del PC, empezando una protección legal insuficiente (no habían registrado las patentes adecuadas). Ante el fenomenal éxito del producto y la proliferación de clónicos, decidió enmendar el entuerto diseñando una nueva familia más avanzada técnicamente y de la que estaba patentado hasta el último tornillo. La nueva serie, presentada en 1987, se denominaba PS/2 (Personal System) y el bus MCA (Micro channel) utilizado era muy superior al ISA del PC [5].  Sin embargo, aún con sus defectos, el PC parecía tener vida propia, y a mediados de los 80 escapó del control de sus creadores. Desde entonces la evolución de la criatura ha venido dictada por las fuerzas del mercado.

El resto de la historia, hasta nuestros días, es de todos conocida. El PC ha colocado en nuestros escritorios capacidades de proceso que hasta hace muy poco solo eran concebibles en costosísimos mainframes o sofisticadas workstations. Recientemente leía un informe señalando que en verano del 2002, poco más de 20 años después del lanzamiento del primer PC, la industria del PC había alcanzado la cifra de mil millones de PCs vendidos.

Aunque sean estos unos apuntes sobre "tecnología del PC", y las siglas PC han quedado casi como sinónimo de PC IBM-compatible, más que como "Personal Computer" a secas, en justicia debemos recordar que la informática personal y por consiguiente, el "PC", no nació con el/la "PC" de IBM.

Aunque no hayan tenido el éxito y difusión del "IBM-compatible", existen antecesores muy notables. Además de las máquinas Wang (hoy sepultadas en el olvido), quizás el caso más notorio, que pervive hasta nuestros días, sea el de las máquinas Apple, que junto con las de HP, son el origen de lo que se ha dado en llamar "la leyenda del garaje".

El 1 de abril de 1976 ("April's Fool"), el equivalente al Día de los Inocentes en USA, Steve Jobs y Steve Wozniak fundaron Apple en el garaje de la casa de Steve, en Palo Alto (California). El capital inicial lo constituían 1.300 dólares, conseguidos gracias a la venta de una vieja furgoneta Volkswagen y una calculadora. En 2005 los beneficios de la empresa eran del orden de 1.300 millones de dólares USA.

Después de un primer modelo, en 1977 sacaron el Apple II, que se convirtió en un auténtico superventas y que gozaba todas las características que hoy le exigimos a un ordenador personal. A este le siguieron el Apple III, y el primer Macintosh en 1984. Así pues, en realidad los señores de la IBM no inventaron nada nuevo. Simplemente se sumaron al carro de algo que ya estaba en la calle, aunque en las consecuencias que se derivaron de aquello, si tuvo mucho que ver el hecho de que IBM era y sigue siendo, el gran peso pesado de la informática.

§3.1 El Sistema Operativo

Se me olvidaba deciros que IBM decidió lo que ahora se llama "Outsourcing" para el Sistema Operativo de su "juguete", es decir, encargarlo fuera. Dice la leyenda que primero intentaron contactar con Gary Kildall, de Digital Research, que había desarrollado un Sistema Operativo para microprocesadores denominado CP/M ("Control Program for Microcomputers"), pero que Kildall no estaba por el trabajo, de modo que decidieron encargarlo a una empresita denominada Microsoft que había sido fundada unos años antes por un par de jóvenes, Bill Gates y Paul Allen, con el nombre de Traf-O-Data (luego cambiaron este nombre por el de Microsoft). Realmente ni Gates ni Allen eran expertos en Sistemas Operativos (habían desarrollado un magnífico intérprete de Basic), pero sí tenían un gran sentido de la oportunidad y ganas de pelea, de modo que por unos 50.000 USD compraron a un tal Tim Patterson un producto parecido al CP/M de Kildall para adaptarlo y entregarlo a IBM. Se llamaba QDOS ("Quick and Dirty Operating System"), y con las debidas adaptaciones fue convertido en el MS DOS 1.0 y fue incluido en el IBM PC con el nombre de PC-DOS.

§4 Webografía

Intel Literature Center   www.intel.com/products/

Hablar de referencias sobre hadrware, en general, es prácticamente igual que no decir nada, pero si tengo que poner alguna referencia, quizás esta del "Site" de Intel. Por supuesto se refiere a productos de este fabricante, pero contiene toneladas de información de todos los niveles.

Michael B Karbo   www.karbosguide.com/

Este sitio contiene un interesante tutorial-guía sobre el hardware del PC en el que predominan los contenidos gráficos. Más de 450 páginas de información.

PC Hardware Guide     www.pctechguide.com/

Magnífico sitio para el principiante.

History of media technology    /www.cedmagic.com/

Un interesante "Timeline" con abundantes fotografías. Buen sitio estás interesado en los aspectos históricos de la tecnología y quieres conocer el aspecto de los primeros "Cacharros".

  Inicio.


[1] Debida a Gordon Moore, uno de los fundadores de la Compañía Intel, que en 1965 afirmó que cada 24 meses se duplicaría la densidad de los circuitos integrados y se reduciría su costo a la mitad. En realidad Moore se limitó a expresar en una frase algo que se estaba observando desde la invención del Circuito Integrado en 1959; que cada año se duplicaba la cantida de elementos que se podían integrar en un solo chip. Aunque puede tomarse en un sentido amplio, de aumento de la potencia general de los ordenadores, de acuerdo con todos los analistas, la "Ley" sigue cumpliéndose desde entonces.

En un artículo publicado en Junio del 2002, por Seth Lloyd (profesor del MIT) en "Physical Review Letters". Estimaba que la capacidad total de cómputo de las máquinas construidas hasta la fecha suponían 1031 ops, pero que debido precisamente a la realidad de la citada Ley, la mitad de dicha capacidad correspondía a máquinas construidas en los últimos dos años.

[2] En realidad todos los procesadores Intel son compatibles hacia atrás con el 8086, el primer procesador de 16 bits, cuyo juego de instrucciones puede considerarse el núcleo de toda la familia. Además, iniciarse en el estudio del hardware haciéndolo sobre el 8088 antes que sobre un Pentium, tiene sus ventajas desde el punto de vista didáctico. Este tipo de aproximación de lo simple a lo complejo es deseable en cualquier ámbito del aprendizaje. Lo contrario es como si quisiéramos aprender a volar directamente sobre un Boeing 747. En todas las escuelas de vuelo se comienza en un entrenador básico, y solo cuando se conocen los principios fundamentales, se puede pasar a un entrenador avanzado.

[3] Como anécdota, puedo contaros que mucho antes de esta época, a principio de los 70, recién egresado de una escuela de ingeniería técnica, necesitaba un ordenador por razón de mi trabajo profesional (tenía que hacer gran cantidad de cálculos numéricos). Tenía expectativas de algún apoyo económico, así que me marché a Madrid, a ver que era "lo más barato" que tenían los señores de la IBM. La verdad es que apenas pude hablar con el portero :-( Me miraban muy extrañados, como a un bicho raro, y debía serlo un "particular" que iba a preguntar por un "Ordenador", cuando sus clientes eran el Gobierno y los grandes Bancos. Aunque no lo recuerdo con exactitud, me vinieron a decir que "lo más barato" costaba unos 16 millones de pesetas de entonces (en aquella época nuestra oficina era una vivienda adaptada en una zona de tipo medio que había costado unas 300.000 Pts.)

[4] En realidad el lanzamiento del PC no fue una casualidad. El proyecto Acorn (nombre con el que nació el PC) deriva de otro, el DataMaster, comenzado en Febrero de 1978 que no llegó a ver la luz. Este debía ser un "compacto" (todo en una carcasa), incluyendo un teclado, una pantalla monocromo de 12 pulgadas y un par de disquetes de 8 pulgadas; todo ello movido en BASIC por un 8085, un micro de 8 bits pariente cercano del 8088. A su vez, este diseño tenía precedentes en las máquinas Wang, que se adelantaron bastante a su época y en las que "matamos" bastantes Klingons (unos terribles alienígenas que venían del espacio).

[5] Aunque sin el éxito del PC (quedó reducido al ámbito de los clientes tradicionales de IBM), el PS/2 tuvo cierta influencia en el desarrollo del PC ya que algunas de sus soluciones técnicas fueron rápidamente aceptadas por la industria de clónicos que ya empezaba a ser importante. Entre estas innovaciones podemos señalar el adaptador gráfico VGA; el puerto paralelo bidireccional; el puerto para ratón integrado en la placa-base; el conector mini-DIN para teclado, etc.