A pesar de todas las controversias que le rodearon antes, durante y después de su creación, la Electronic Numerical Integrator and Computer (ENIAC) ha sido una de las máquinas más importantes en la historia de la computación. Su diseño no sólo influenció a los grandes pioneros ingleses que luego construyeron versiones mejoradas de ella en su país, sino que también se considera el punto de partida de la vertiginosa evolución tecnológica que ha tomado lugar en los Estados Unidos desde entonces.

Introducción

Hacia 1940, la gente del MIT estaba tan enfrascada en la construcción de una gigantesca computadora analógica llamada el Rockefeller Differential Analyzer, que no se preocupó por considerar la posibilidad de diseñar máquinas electrónicas digitales para calcular. La situación de la Universidad de Pennsylvania era distinta, ya que tenían una mente más abierta hacia el uso de los bulbos, y de hecho estaban involucrados en varios proyectos relacionados con electrónica. Pero son dos los personajes que estaban llamados a volverse leyendas de la computación electrónica: John Presper Eckert y John William Mauchly. El primero era un brillante estudiante de maestría en la Escuela Moore, con un profundo conocimiento de electrónica y con una patente en su haber1 a pesar de estar todavía en sus 20s. El segundo era un profesor de física de Ursinus College, interesado en construir dispositivos para calcular2, que le permitieran auxiliarse en su investigación en meteorología, y que llegó originalmente a la Universidad de Pennsylvania a impartir un curso de electrónica patrocinado por el gobierno, aunque acabó obteniendo una plaza permanente.

De las interminables pláticas entre Eckert y Mauchly se originó un memorándum de cinco páginas, titulado "El Uso de Dispositivos de Tubos de Vacío para Calcular", que Mauchly circuló en la Escuela Moore, en agosto de 1942 [1]. Aunque el reporte de Mauchly fue ignorado dentro y fuera de la Universidad de Pennsylvania durante algún tiempo, el ingreso de Herman Heine Goldstine al Laboratorio de Investigación en Balística vino a cambiar inesperadamente las cosas [2,3].

Goldstine se sintió atraído por la idea de Mauchly, y pensó que una máquina electrónica podía ser la solución que necesitaban para acelerar los cálculos de balística, en tanta demanda durante la guerra. Después de obtener la autorización debida de John Grist Brainerd (director de la Escuela Moore), se programó una presentación en Maryland, en la que convencieron al Coronel Leslie Earl Simon y a Oswald Veblen de la viabilidad de este proyecto. La reunión se efectuó el 2 de abril de 1943, y el dispositivo que proponían construir fue denominado "Electronic Numerical Integrator", para hacerlo más fácil de asimilar por la gente que estaba acostumbrada a utilizar el analizador diferencial de Vannevar Bush3 [4]. Sin embargo, la máquina propuesta en este caso era electrónica, y debido a su generalidad, el Coronel Simon sugirió que se agregaran a su nombre las palabras "and Computer". Así nacieron las famosas siglas ENIAC [4].

Inicia el proyecto

Los fondos para la ENIAC provinieron de la Universidad de Pennsylvania y del ejército norteamericano, y se aprobaron $61,700 dólares para los primeros seis meses del proyecto [5], ante la ira de otras agencias gubernamentales que no podían entender por qué se gastaría tanto dinero en construir una máquina que pensaban que nunca funcionaría adecuadamente.

El pesimismo sobre la ENIAC no era del todo injustificado, pues su diseño era una de las tareas más osadas de la época, ya que se estimaba que usaría al menos unos 5,000 bulbos, lo que era 100 veces mayor que lo usado por cualquier otra pieza de equipo electrónico creada hasta entonces [4]. Parecía imposible lograr un diseño con ese tipo de desempeño, a menos que se adoptaran enormes factores de seguridad, y eso fue precisamente lo que Presper Eckert hizo. Por ejemplo, si un circuito funcionaba bien con voltajes de entre 100 y 400, se diseñaba el sistema considerando el circuito operando a 200 Volts. De tal forma, las fallas en la conductividad podían amortizarse mejor [3,4]. Claro que esto repercutió en el diseño, y se terminó por producir una máquina mucho más grande y costosa de lo proyectado. La versión terminada de la ENIAC tenía 18,000 bulbos de 16 tipos diferentes, 1,500 relevadores, 70,000 resistencias y 10,000 capacitores; medía 2.4 metros de altura, 90 centímetros de ancho y casi 30 metros de largo; pesaba 30 toneladas y requería un consumo de potencia de 140 kilowatts [3,4]. En vez de los $150,000 dólares que se estimó que costaría en un principio, su precio se elevó hasta $486,804.22 dólares4 [4].

Características de la máquina

La ENIAC contenía siete tipos diferentes de unidades [6]:

1. Acumuladores: Habían 20, y cada uno podía almacenar un número de 10 dígitos (con signo), además de poder efectuar sumas o restas de este valor con el de otro acumulador.

2. Unidad para Multiplicar: Existía en hardware una tabla de multiplicar para números de un solo dígito, y ésta se utilizaba para efectuar cualquier producto, usando cuatro acumuladores para almacenar los valores intermedios de la operación.

3. Unidad para dividir y obtener raíz cuadrada: Se dividía mediante restas o sumas sucesivas del denominador al residuo del numerador. Las raíces cuadradas se calculaban mediante restas o sumas de números impares, usando un algoritmo que era muy popular en las calculadoras mecánicas de escritorio.

4. Tablas de funciones: Utilizando un gran número de interruptores era posible almacenar hasta 104 valores de 12 dígitos o 208 de 6 dígitos cada uno (con signo), en cada una de las tres tablas disponibles5. Dado que la ENIAC no tenía realmente memoria, no se podía almacenar un programa internamente, y las funciones que se requerían comúnmente solían leerse de tarjetas. Estas tablas eran la alternativa preferible, pues se usaban para almacenar valores usados frecuentemente, y solían servir también para efectuar interpolaciones.

5. Unidad de entrada: Se le llamaba "transmisor constante", y operaba en combinación con una lectora de tarjetas de IBM que podía leer 120 tarjetas por minuto.

6. Unidad de salida: Estaba conectada a una perforadora de tarjetas de IBM que podía imprimir hasta 100 tarjetas por minuto (cada una conteniendo hasta 80 dígitos y 16 signos).

7. El Programador Maestro: Controlaba la secuencia de las operaciones usando 10 unidades, cada una de las cuales podía contar pulsos del programa y cambiar las conexiones necesarias. Este tipo de control era obviamente necesario debido a la alta velocidad de la máquina, ya que cualquier sistema de tarjetas perforadas habría resultado demasiado lento.

Es interesante hacer notar que aunque la ENIAC realmente no tenía ninguna unidad de hardware que permitiera efectuar saltos condicionales, se podía usar una técnica llamada "discriminación de magnitud" [6,7], para emular decisiones en un ciclo.

Los tiempos de operación de la ENIAC eran los siguientes6 [2,3]:

Una suma tomaba 0.2 milisegundos.

Una multiplicación tomaba 2.8 milisegundos.

Una división (o una raíz cuadrada) tomaba 2.4 milisegundos.

Otro aspecto interesante era que estaba diseñada para operar en paralelo, al parecer porque se pretendía que emulara a un sistema de calculadoras conectadas entre sí [7]. El inconveniente de este paralelismo era que no había mecanismos explícitos en la máquina que permitieran resincronizar dos diferentes procesos que se ejecutaran al mismo tiempo, así que su sincronización debía efectuarse a mano.

La ENIAC se comenzó oficialmente el 31 de mayo de 1943, y se terminó en el otoño de 1945, aunque la presentación a la prensa tuvo lugar hasta el 1 de febrero de 1946 [1,4]. Durante ese mismo año se le usó para resolver problemas de balística, física atómica y hasta de teoría de números [1,4]. En 1947 se la desmanteló para llevarla al Laboratorio de Investigación en Balística, en Maryland, donde continuó en uso hasta el 2 de octubre de 1955.

La ENIAC permaneció en operación hasta las 11:45 de la noche del 2 de octubre de 1955, en que se la apagó por última vez para desensamblarla. Aunque el gobierno norteamericano al parecer la quiso vender como fierros viejos al principio, se acabó decidiendo que se pondría en exhibición [2]. La máquina se dividió en cuatro partes de diferente tamaño. La más grande de ellas fue enviada al Smithsonian Institute, en Washington, D. C. Una sección pequeña de la ENIAC se envió a la Academia Militar de los Estados Unidos en West Point. Arthur Burks logró rescatar cuatro unidades, incluyendo dos acumuladores, una tercera parte de un multiplicador y la mitad del programador maestro; estas partes se encuentran actualmente en exhibición en la Universidad de Michigan. La última parte se quedó en la Escuela Moore, y consistió de dos acumuladores, una tabla de funciones y varios de los páneles principales [2].

Algunos científicos hicieron circular el rumor de que durante los 10 años que estuvo en operación, esta máquina efectuó más cálculos aritméticos que toda la raza humana hasta 1945 [4].

Notas

1 Eckert patentó un sistema para grabar sonido en las películas usando ondas de difracción ultrasónicas [5].

2 Antes de llegar a la Universidad de Pennsylvania, Mauchly ya había construido un dispositivo analógico denominado "analizador armónico", y había explorado el uso de tubos de rayos catódicos fríos para construir máquinas de cálculo [5].

3 El reporte de Mauchly de hecho se titulaba "Electronic Difference Analyzer", en una clara alusión a su analogía (en términos de las tareas que realizaría) con la máquina de Bush.

4 El costo total de la máquina se elevó a unos $750,000 dólares cuando se le agregó una memoria de núcleo magnético más otros aditamentos requeridos, además de las rentas por el equipo de IBM que se utilizaba para leer datos e imprimir resultados [3].

5 Estas tablas de funciones fueron inventadas independientemente por Jan Aleksander Rajchman, de la Radio Corporation America (RCA) y Perry O. Crawford, del MIT, aunque fue la RCA la que les dio la idea a los inventores de la ENIAC [2].

6 Estos valores no incluyen el tiempo requerido para lograr el acceso interno a los datos.

Referencias Bibliográficas

[1] Randell, Brian, The Origins of Digital Computers. Selected Papers, Springer-Verlag, Berlin, 1973.

[2] Shurkin, Joel, Engines of the Mind. The Evolution of the Computer from Mainframes to Microprocessors, W.W. Norton & Company, New York, 1996.

[3] Goldstine, Herman H. The Computer from Pascal to von Neumann, Princeton University Press, Princeton, New Jersey, 1993.

[4] Williams, Michael R. A History of Computing Technology, Prentice Hall, Englewood, New Jersey, 1985.

[5] Winegrad, Dilys, "Celebrating the Birth of Modern Computing: The Fiftieth Anniversary of a Discovery at the Moore School of Engineering of the University of Pennsylvania", IEEE Annals of the History of Computing, Vol. 18, No.1, pp. 5-9, 1996.

[6] Goldstine, Herman H. & Goldstine, Adele, "The Electronic Numerical Integrator and Computer: ENIAC", IEEE Annals of the History of Computing, Vol. 18, No.1, pp. 10-16, 1996.

[7] Marcus, Mitchell & Akera, Atsushi, "Exploring the Architecture of an Early Machine: The Historical Relevance of the ENIAC Machine Architecture", IEEE Annals of the History of Computing, Vol. 18, No.1, pp. 17-24, 1996.