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viernes, 10 de abril de 2009

EL MICROPROCESADOR ( I )

En materia de lógica digital todo, absolutamente todo, se puede construír utilizando únicamente las tres funciones lógicas básicas de OR, AND y NOT. Si la majestuosa catedral de Notre Dame fue edificada con ladrillos que, vistos individualmente, parecen una cosa insignificante, del mismo modo las tras funciones lógicas básicas cuyo funcionamiento una vez comprendido pueden parecer una cosa risible, no lo son cuando se empiezan a juntar en mayores números para ir creando funciones cada vez más complejas, empezando con los flip-flops R-S, evolucionando tras esto a los flip-flops J-K, progresando tras esto a los contadores binarios y a los registros de transferencia, para continuar con la construcción de medios-sumadores y medios-substractores que a su vez pueden ser integrados para formar sumadores completos y substractores completos con los cuales se pueden llevar a cabo operaciones aritméticas binarias de adición y resta. Continuando con la integración de componentes, eventualmente llegamos un componente especial que ha sido el responsable por la dramática revolución informática cuyos efectos los puede palpar cualquiera que esté leyendo este documento vía Internet: el microprocesador, simbolicado como µP (la letra griega mu es utilizada como prefijo para simbolizar la palabra "micro", siguiendo una costumbre muy común en la ciencia y la ingeniería).

La revolución informática que estamos viviendo en estos momentos y que está cambiando radicalmente nuestras vidas de mil maneras comenzó con el siguiente circuito integrado aparentemente inocuo del tamaño de un dedo pulgar diseñado, fabricado e introducido al mercado por vez primera el 1 de abril de 1972 por una compañía virtualmente desconocida en aquella época llamada Intel:





Este circuito integrado bautizado como el 8008 visto por fuera podría confundirse con alguno de los circuitos integrados dentro de los cuales podría haber cuatro funciones NAND, o dos flip-flops J-K, o un comparador binario, o alguna otra función lógica hecha a base de funciones lógicas básicas. Pero si destapamos este circuito integrado para ver su contenido, nos daremos cuenta de que contiene no unas cuantas docenas de transistores o inclusive algunas centenas, sino que contiene miles de transistores (aproximadamente 3 mil 500 transistores):





Esto nos dá ya una idea sobre lo que puede ser capaz de hacer algo que tenga tantas funciones lógicas básicas metidas en un solo "chip".

Originalmente comisionado por la compañía Computer Terminal Corporation para ser usado en sus terminales programables Datapoint 2200, el circuito integrado Intel 8008 fue rechazado porque además de ser entregado fuera de tiempo no cumplía con todas las expectativas de la empresa que lo había ordenado. Aunque este circuito de hecho ya había sido precedido unos cuantos meses antes por otro parecido, el Intel 4004, el 8008 podía procesar una palabra de 8 dígitos binarios (un byte, tal como el byte 10110010) a la vez y podía domiciliar una memoria RAM mucho mayor que el 4004 (el cual podía procesar únicamente palabras de 4 dígitos binarios). Se trataba del primer microprocesador de 8 bits con la capacidad de inducir la construcción de computadoras en torno a una sola unidad de procesamiento central.

Sin saber qué hacer con el lote de circuitos Intel 8008 que ya habían sido fabricados, la empresa decidió ponerlos a la venta al público con la esperanza de que alguien le pudiese encontrar alguna utilidad. Esta no tardaría en llegar cuando un estudiante de post-grado, Jonathan Titus, diseñó un prototipo crudo de computadora para ser usada como un juguete de aprendizaje y entretenimiento, cuya operación estaba basada en torno a ese circuito integrado Intel 8008 hasta entonces completamente desconocido. Como resultado de esta idea, en julio de 1974 la revista Radio-Electronics, una revista especializada para los aficionados a construír sus propios aparatos electrónicos de todo tipo mediante una lista de componentes y un diagrama esquemático, mejor conocidos en la lengua anglosajona como hobbyists, anunció en su portada principal un proyecto interesante para sus lectores bajo el título "Construya la Mark-8: Su Minicomputadora Personal":







Esta era la época en la que para construír este tipo de proyectos los aficionados tenían que procurar por su propia cuenta todos los componente por separado. Las revistas de este tipo lo único que hacían era proporcionarle a sus lectores los diagramas esquemáticos para poder construír el proyecto así como la lista de partes, y ocasionalmente proporcionaban los domicilios de casas comerciales en donde era posible obtener algunos de los componentes. Sin embargo, pese a todo, el proyecto era muy interesante, porque le ofrecía a los lectores de la revista la posibilidad de poder tener en su casa algo que comercialmente sólo se podía comprar ya ensamblado y trabajando de una empresa como IBM a un costo de varios millones de dólares, o en una versión más económica conocida como la minicomputadora de una empresa como Digital Equipment Corporation, la empresa que introdujo las minicomputadoras como una alternativa a las costosísimas computadoras vendidas por IBM. Pero ni las computadoras de la IBM ni las minicomputadoras de la Digital Equipment Corporation usaban algo tan sofisticado como aquél circuito integrado de Intel que centralizaba todas las operaciones de la unidad de procesamiento central (CPU). En esa época, la palabra "microcomputadora" ni siquiera existía, razón por la cual al ser introducida la Mark-8 por la revista Radio-Electronics se le llamó una "minicomputadora personal" y no una microcomputadora personal.

La Mark-8 nunca fue algo que tuviese lo que pudiéramos llamar un gran "éxito comercial", porque como ya se dijo esta era un proyecto para ser construído en casa por aficionados, no era algo que se pudiera ordenar por correo ya contruído a través de un catálogo. Era un diseño puramente en papel que le requiría al constructor buscar las piezas una a la vez hasta encontrarlas. Sin embargo, proporcionó el estímulo para que los editores de otra revista similar consideraran presentarle a los aficionados un proyecto alterno para la construcción de otra minicomputadora casera que, a diferencia de la Mark-8 pudiese ser presentada como un proyecto completo con todas las partes adquiribles de una sola fuente. En el lapso de tiempo en el cual ocurrió esto, desde que en abril de 1972 Intel sacó a la luz por vez primera el Intel 8008, y unos meses antes de que la Mark-8 fuera anunciada en julio de 1974 como un proyecto por la revista Radio-Electronics, la empresa Intel anunció el 1 de abril de 1974 (en el segundo aniversario de la fecha en que anunciara el Intel 8008) una versión mejorada y más poderosa del Intel 8008, el circuito integrado Intel 8080, para la cual se usaba un substrato en cada chip que incorporaba seis mil transistores, casi el doble de los transistores que formaban al Intel 8008, dando inicio a la famosa "ley de Moore" enunciada por el analista Gordon E. Moore que observó que la cantidad de componentes que podían ser colocados dentro de un circuito integrado se doblaba en densidad aproximadamente cada dos años. La nueva "computadora casera" vendida en forma de kit que desplazaría a la Mark-8 sería la materialización de un proyecto de dos "empresarios de garage", Ed Roberts y Forrest M. Mims III, los cuales fundaron la empresa MITS (Micro Instrumentation Telemetry Systems). Para poder ofrecer un "kit" comercial completo para la construcción de la "mincomputadora casera". Roberts, buscando una oferta, eventualmente habló con la misma empresa que había puesto a la venta los circuitos 8008 para la construcción de la Mark-8 logrando que pudieran proveerlo de microprocesadores 8080 cosméticamente imperfectos por $75 cuando ellos se vendían normalmente por $360. Se cuenta que el nombre finalmente decidido para la novel computadora "hecha en casa" vino de Lauren, la hija de 12 años de Les Solomon, la cual sugirió Altair, que era el destino de la nave estelar Enterprise durante un episodio de la popular serie de televisión de ciencia-ficción Star Trek (Viaje a las Estrellas) que ella estaba viendo.

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