El Manchester Mark 1 fue uno de los primeros ordenadores con programa almacenado , desarrollado en la Universidad Victoria de Manchester , Inglaterra, a partir del Manchester Baby (en funcionamiento en junio de 1948). El trabajo comenzó en agosto de 1948 y la primera versión estaba operativa en abril de 1949; un programa escrito para buscar números primos de Mersenne funcionó sin errores durante nueve horas en la noche del 16 al 17 de junio de 1949.
El exitoso funcionamiento de la máquina fue ampliamente informado en la prensa británica, que utilizó la frase "cerebro electrónico" para describirla a sus lectores. Esa descripción provocó una reacción del jefe del Departamento de Neurocirugía de la Universidad de Manchester, el comienzo de un largo debate sobre si una computadora electrónica podría alguna vez ser verdaderamente creativa.
El Mark 1 debía proporcionar un recurso informático dentro de la universidad, para permitir a los investigadores adquirir experiencia en el uso práctico de los ordenadores, pero muy rápidamente también se convirtió en un prototipo en el que se podría basar el diseño de la versión comercial de Ferranti . El desarrollo cesó a finales de 1949 y la máquina fue desguazada hacia finales de 1950, sustituida en febrero de 1951 por una Ferranti Mark 1 , la primera computadora electrónica de uso general disponible comercialmente en el mundo. [1]
La computadora es especialmente significativa históricamente debido a su inclusión pionera de registros de índice , una innovación que facilitó que un programa leyera secuencialmente una serie de palabras en la memoria. Treinta y cuatro patentes resultaron del desarrollo de la máquina, y muchas de las ideas detrás de su diseño se incorporaron en productos comerciales posteriores, como el IBM 701 y 702 , así como el Ferranti Mark 1. Los diseñadores jefe, Frederic C. Williams y Tom Kilburn , concluyeron a partir de sus experiencias con el Mark 1 que los ordenadores se utilizarían más en funciones científicas que en matemáticas puras. En 1951, comenzaron a trabajar en el desarrollo del Meg , el sucesor del Mark 1, que incluiría una unidad de punto flotante .
También se la llamó Máquina Digital Automática de Manchester , o MADM . [2]
En 1936, el matemático Alan Turing publicó una definición teórica de "máquina informática universal", una computadora que guardaba su programa en cinta, junto con los datos con los que se trabajaba. Turing demostró que una máquina así era capaz de resolver cualquier problema matemático concebible para el que se pudiera escribir un algoritmo . [3] Durante la década de 1940, Turing y otros como Konrad Zuse desarrollaron la idea de utilizar la propia memoria de la computadora para almacenar tanto el programa como los datos, en lugar de la cinta, [4] pero fue el matemático John von Neumann a quien se le atribuyó ampliamente definiendo esa arquitectura informática de programa almacenado , en la que se basó el Manchester Mark 1. [5]
La construcción práctica de una computadora von Neumann dependía de la disponibilidad de un dispositivo de memoria adecuado. El Baby de la Universidad de Manchester , el primer ordenador electrónico con programa almacenado del mundo, había demostrado con éxito la viabilidad del enfoque del programa almacenado y del tubo Williams , una de las primeras formas de memoria de ordenador basada en un tubo de rayos catódicos estándar (CRT). ), ejecutando su primer programa el 21 de junio de 1948. [6] Las primeras computadoras electrónicas generalmente se programaban recableadas o mediante enchufes y paneles de conexión ; no había ningún programa separado almacenado en la memoria, como en una computadora moderna. Por ejemplo, reprogramar ENIAC podría llevar varios días . [7] Otros investigadores también estaban desarrollando computadoras con programas almacenados, en particular el Pilot ACE del Laboratorio Nacional de Física , el EDSAC de la Universidad de Cambridge y el EDVAC del Ejército de los EE. UU . [8] El Baby y el Mark 1 se diferenciaban principalmente en el uso de tubos Williams como dispositivos de memoria, en lugar de líneas de retardo de mercurio . [9]
Aproximadamente desde agosto de 1948, el Baby se desarrolló intensamente como prototipo del Manchester Mark 1, inicialmente con el objetivo de dotar a la universidad de unas instalaciones informáticas más realistas. [10] En octubre de 1948, el científico jefe del gobierno del Reino Unido, Ben Lockspeiser, recibió una demostración del prototipo Mark 1 durante una visita a la Universidad de Manchester. Lockspeiser quedó tan impresionado por lo que vio que inmediatamente inició un contrato gubernamental con la empresa local Ferranti para fabricar una versión comercial de la máquina, la Ferranti Mark 1. [11] En su carta a la empresa, fechada el 26 de octubre de 1948, Lockspeiser autorizó a la empresa a "proceder según las líneas que discutimos, es decir, construir una máquina calculadora electrónica siguiendo las instrucciones del profesor FC Williams". [12] A partir de ese momento, el desarrollo del Mark 1 tuvo el propósito adicional de proporcionar a Ferranti un diseño en el que basar su máquina comercial. [13] El contrato del gobierno con Ferranti tenía una duración de cinco años a partir de noviembre de 1948 e implicaba unas 35.000 libras esterlinas al año (equivalente a 1,14 millones de libras esterlinas [14] al año en 2019). [15] [un]
El Baby había sido diseñado por el equipo de Frederic C. Williams , Tom Kilburn y Geoff Tootill . Para desarrollar el Mark 1 se les unieron dos estudiantes de investigación, D. B. G. Edwards y GE Thomas; El trabajo comenzó en serio en agosto de 1948. El proyecto pronto tuvo el doble propósito de proporcionar a Ferranti un diseño funcional en el que pudieran basar una máquina comercial, la Ferranti Mark 1, y construir una computadora que permitiera a los investigadores adquirir experiencia sobre cómo una máquina de este tipo podría utilizarse en la práctica. La primera de las dos versiones del Manchester Mark 1, conocida como la versión intermedia, estaba operativa en abril de 1949. [10] Sin embargo, esta primera versión carecía de características como las instrucciones necesarias para transferir datos mediante programación entre el almacén principal y su nuevo desarrolló un almacén de respaldo magnético, lo que tuvo que hacerse deteniendo la máquina e iniciando manualmente la transferencia. Estas características faltantes se incorporaron en la versión de especificación final, que estaba en pleno funcionamiento en octubre de 1949. [13] La máquina contenía 4.050 válvulas y tenía un consumo de energía de 25 kilovatios . [16] Para aumentar la confiabilidad, se utilizaron en la máquina CRT especialmente diseñados por GEC en lugar de los dispositivos estándar utilizados en el Baby. [1]
La longitud de la palabra de 32 bits de Baby se incrementó a 40 bits . Cada palabra podría contener un número de 40 bits o dos instrucciones de programa de 20 bits. Inicialmente, el almacén principal constaba de dos tubos Williams de doble densidad, cada uno de los cuales contenía dos matrices de palabras de 32 x 40 bits (conocidas como páginas ) respaldadas por un tambor magnético capaz de almacenar 32 páginas adicionales. La capacidad se incrementó en la versión de Especificación Final a ocho páginas de almacén principal en cuatro tubos Williams y 128 páginas de tambor magnético de almacén de respaldo. [17] El tambor de 12 pulgadas (300 mm) de diámetro, [18] inicialmente conocido como rueda magnética, contenía una serie de pistas magnéticas paralelas alrededor de su superficie, cada una con su propio cabezal de lectura/escritura. Cada pista contenía 2560 bits, correspondientes a dos páginas (2 × 32 × 40 bits). Una revolución del tambor tardaba 30 milisegundos , tiempo durante el cual ambas páginas podían transferirse a la memoria principal del CRT , aunque el tiempo real de transferencia de datos dependía de la latencia, el tiempo que tardaba una página en llegar al cabezal de lectura/escritura. Escribir páginas en el tambor tardaba aproximadamente el doble que leer. [13] La velocidad de rotación del tambor se sincronizó con el reloj del procesador central principal , lo que permitió agregar tambores adicionales. Los datos se grababan en el tambor utilizando una técnica de modulación de fase todavía conocida hoy como codificación Manchester . [19]
El conjunto de instrucciones de la máquina se incrementó de las 7 del Bebé a 26 inicialmente, incluida la multiplicación realizada en hardware. Esto aumentó a 30 instrucciones en la versión de Especificación final. Se asignaron diez bits de cada palabra para contener el código de instrucción . El tiempo de instrucción estándar era de 1,8 milisegundos, pero la multiplicación era mucho más lenta, dependiendo del tamaño del operando . [20]
Generalmente se considera que la innovación más significativa de la máquina es la incorporación de registros de índice , algo común en las computadoras modernas. El Baby había incluido dos registros, implementados como tubos Williams: el acumulador (A) y el contador de programa (C). Como A y C ya habían sido asignados, el tubo que contenía los dos registros de índice, originalmente conocido como líneas B, recibió el nombre de B. El contenido de los registros podría usarse para modificar las instrucciones del programa, permitiendo una iteración conveniente a través de una serie de números almacenados en la memoria. El Mark 1 también tenía un cuarto tubo, (M), para contener el multiplicando y el multiplicador para una operación de multiplicación. [19]
De los 20 bits asignados para cada instrucción del programa, 10 se utilizaron para contener el código de instrucción , lo que permitió 1.024 (2 10 ) instrucciones diferentes. La máquina tenía 26 inicialmente, [10] aumentando a 30 cuando se agregaron los códigos de función para controlar mediante programación la transferencia de datos entre el tambor magnético y el almacén principal del tubo de rayos catódicos (CRT). En la versión intermedia, los programas se ingresaban mediante interruptores de llave y la salida se mostraba como una serie de puntos y rayas en un tubo de rayos catódicos conocido como dispositivo de salida, al igual que en el Baby a partir del cual se había desarrollado el Mark 1. Sin embargo, la máquina de especificación final, terminada en octubre de 1949, se benefició de la adición de una teleimpresora con un lector de cintas de papel de cinco orificios y un perforador . [13]
El matemático Alan Turing , que había sido designado para el puesto nominal de Director Adjunto del Laboratorio de Máquinas Computadoras de la Universidad de Manchester en septiembre de 1948, [10] ideó un esquema de codificación en base 32 basado en el código estándar de teleimpresora de 5 bits ITA2 , que permitió escribir y leer programas y datos en cintas de papel. [21] El sistema ITA2 asigna cada uno de los 32 valores binarios posibles que se pueden representar en 5 bits (2 5 ) a un solo carácter. Por tanto, "10010" representa "D", "10001" representa "Z", y así sucesivamente. Turing cambió sólo algunas de las codificaciones estándar; por ejemplo, 00000 y 01000, que significan "sin efecto" y "salto de línea" en el código del teleimpresor, estaban representados por los caracteres "/" y "@" respectivamente. El cero binario, representado por la barra diagonal, era el carácter más común en programas y datos, lo que llevaba a secuencias escritas como "///////////////". Uno de los primeros usuarios sugirió que la elección de Turing de una barra diagonal fue una elección subconsciente de su parte, una representación de la lluvia vista a través de una ventana sucia, que refleja el clima "famoso y sombrío" de Manchester. [22]
Debido a que el Mark 1 tenía una longitud de palabra de 40 bits, se requerían ocho caracteres de teletipo de 5 bits para codificar cada palabra. Así, por ejemplo, la palabra binaria:
estaría representado en cinta de papel como ZDSLZWRF. El contenido de cualquier palabra almacenada también se puede configurar mediante el teclado del teleimpresor y enviarlo a su impresora. La máquina trabajaba internamente en binario, pero era capaz de realizar las conversiones de decimal a binario y de binario a decimal necesarias para su entrada y salida respectivamente. [18]
No había ningún lenguaje ensamblador definido para el Mark 1. Los programas debían escribirse y enviarse en formato binario, codificados como ocho caracteres de 5 bits por cada palabra de 40 bits; Se alentó a los programadores a memorizar el esquema de codificación ITA2 modificado para facilitar su trabajo. Los datos se leyeron y escribieron desde la perforadora de cinta de papel bajo el control del programa. El Mark 1 no tenía ningún sistema de interrupciones de hardware ; el programa continuó después de que se inició una operación de lectura o escritura hasta que se encontró otra instrucción de entrada/salida, momento en el que la máquina esperó a que se completara la primera. [23]
El Mark 1 no tenía sistema operativo ; su único software de sistema eran algunas rutinas básicas para entrada y salida. [1] Como en el Baby a partir del cual se desarrolló, y en contraste con la convención matemática establecida, el almacenamiento de la máquina se dispuso con los dígitos menos significativos a la izquierda; por tanto, un uno se representaba en cinco bits como "10000", en lugar del más convencional "00001". Los números negativos se representaban mediante complemento a dos , como todavía lo hacen la mayoría de las computadoras en la actualidad. En esa representación, el valor del bit más significativo denota el signo de un número; los números positivos tienen un cero en esa posición y los números negativos un uno. [23] Por tanto, el rango de números que se podían contener en cada palabra de 40 bits era de −2 39 a +2 39 − 1 (decimal: -549.755.813.888 a +549.755.813.887).
El primer programa realista que se ejecutó en el Mark 1 fue una búsqueda de números primos de Mersenne , a principios de abril de 1949, [24] que se ejecutó sin errores durante nueve horas en la noche del 16 al 17 de junio de 1949.
El algoritmo fue especificado por Max Newman , jefe del Departamento de Matemáticas de la Universidad de Manchester , y el programa fue escrito por Kilburn y Tootill. Alan Turing escribió más tarde una versión optimizada del programa, denominada Mersenne Express. [19]
El Manchester Mark 1 continuó realizando trabajos matemáticos útiles hasta 1950, incluida una investigación de la hipótesis de Riemann y cálculos en óptica . [25] [26]
Tootill fue transferido temporalmente de la Universidad de Manchester a Ferranti en agosto de 1949, para continuar trabajando en el diseño del Ferranti Mark 1, y pasó cuatro meses trabajando con la empresa. [27] El Manchester Mark 1 fue desmantelado y desechado en agosto de 1950, [28] reemplazado unos meses más tarde por el primer Ferranti Mark 1, la primera computadora de propósito general disponible comercialmente en el mundo. [1]
Entre 1946 y 1949, el tamaño medio del equipo de diseño que trabajó en el Mark 1 y su predecesor, el Baby, había sido de unas cuatro personas. Durante ese tiempo se obtuvieron 34 patentes basadas en el trabajo del equipo, ya sea por el Ministerio de Abastecimiento o por su sucesora, la Corporación Nacional de Desarrollo de la Investigación . [2] En julio de 1949, IBM invitó a Williams a los Estados Unidos en un viaje con todos los gastos pagos para discutir el diseño del Mark 1. Posteriormente, la empresa obtuvo la licencia de varias de las ideas patentadas desarrolladas para la máquina, incluido el tubo Williams, en el diseño de sus propias computadoras 701 y 702 . [29] El legado de diseño más significativo del Manchester Mark 1 fue quizás su incorporación de registros de índice, cuya patente se obtuvo a nombre de Williams, Kilburn, Tootill y Newman. [2]
Kilburn y Williams llegaron a la conclusión de que las computadoras se utilizarían más en funciones científicas que en matemáticas puras y decidieron desarrollar una nueva máquina que incluiría una unidad de punto flotante . El trabajo comenzó en 1951 y la máquina resultante, que ejecutó su primer programa en mayo de 1954, se conoció como Meg, o la máquina megaciclo. Era más pequeño y sencillo que el Mark 1, y mucho más rápido para resolver problemas matemáticos. Ferranti produjo una versión de Meg con los tubos Williams reemplazados por la memoria central más confiable , comercializada como Ferranti Mercury . [30]
El exitoso funcionamiento del Manchester Mark 1 y su predecesor, el Baby, fue ampliamente difundido en la prensa británica, que utilizó la frase "cerebro electrónico" para describir las máquinas. [31] Lord Louis Mountbatten había introducido anteriormente ese término en un discurso pronunciado ante la Institución Británica de Ingenieros de Radio el 31 de octubre de 1946, en el que especuló sobre cómo podrían evolucionar las computadoras primitivas entonces disponibles. [32] El entusiasmo que suscitó el informe en 1949 sobre la que fue la primera computadora reconociblemente moderna provocó una reacción inesperada por parte de sus desarrolladores; Sir Geoffrey Jefferson , profesor de neurocirugía en la Universidad de Manchester, cuando se le pidió que pronunciara el discurso de Lister el 9 de junio de 1949, eligió como tema "La mente del hombre mecánico". Su objetivo era "desacreditar" el proyecto de Manchester. [33] En su discurso dijo:
Hasta que una máquina no pueda escribir un soneto o componer un concierto a partir de pensamientos y emociones sentidas, y no por la casualidad de los símbolos, no podremos estar de acuerdo en que máquina es igual a cerebro; es decir, no sólo escribirlo sino saber que lo había escrito. . Ninguna máquina podría sentir placer por su éxito, pena cuando sus válvulas se fusionan, sentirse reconfortada por los halagos, sentirse miserable por sus errores, encantada por el sexo, enojada o miserable cuando no puede conseguir lo que quiere. [33]
El Times informó sobre el discurso de Jefferson al día siguiente, y agregó que Jefferson predijo que "nunca llegaría el día en que las elegantes habitaciones de la Royal Society se convirtieran en garajes para albergar a estos nuevos miembros". Esto se interpretó como un desprecio deliberado hacia Newman, que había conseguido una subvención de la sociedad para continuar el trabajo del equipo de Manchester. En respuesta, Newman escribió un artículo de seguimiento para The Times , en el que afirmaba que existía una estrecha analogía entre la estructura del Mark 1 y el cerebro humano. [34] Su artículo incluía una entrevista con Turing, quien añadió:
Esto es sólo un anticipo de lo que está por venir, y sólo la sombra de lo que va a ser. Tenemos que tener algo de experiencia con la máquina antes de conocer realmente sus capacidades. Puede que pasen años antes de que nos adaptemos a las nuevas posibilidades, pero no veo por qué no debería entrar en ninguno de los campos normalmente cubiertos por el intelecto humano y, finalmente, competir en igualdad de condiciones. [35]
{{cite web}}: Mantenimiento CS1: otros ( enlace )