ORÍGENES Y DESARROLLO DE LAS CALCULADORAS ELECTRÓNICAS DE BOLSILLO

casioNadie hubiera osado jamás imaginar hace solamente algunos decenios que un or­denador cabría un día en el hueco de una mano. Y, sin embargo, se ha hecho una realidad, gracias en primer lugar, como pioneras, a la consecución de las calculadoras de bolsillo ordenadoras. Veamos sus principales etapas históricas.

Desde hace unos cuarenta años, unas calculadoras electrónicas minúsculas, que re­ciben el nombre de calculadoras de bolsillo, debido a su reducido tamaño, han in­vadido el mercado internacional. Sin cometer nunca el más mínimo error y con una precisión absolutamente extraordinaria, son capaces de efectuar cálculos referidos a cientos de cifras y de resolver problemas muy complejos.

Para comprender lo que ha permitido dotar a estas pequeñas máquinas de su asombrosa capacidad, de su eficiencia, de su velocidad y de su potencia, conviene revisar los progresos recientes de la tecnología electrónica, a los cuales deben una gran parte de su expansión y de su desarrollo.

Este cuadro constituirá, pues, de alguna manera, la continuación y la conclusión de la historia de las calculadoras clásicas y permitirá, al mismo tiempo, hacerse una pequeña idea de la evolución tecnológica de los ordenadores electrónicos, que no hemos abordado en el marco de la presente obra.

Las calculadoras electrónicas de la primera generación

Esta historia empezó, de hecho, a comienzos de los años cuarenta, cuando fueron construidas las primeras calculadoras electrónicas de tipo clásico.

Una de ellas fue la calculadora experimental electrónica «cuatro operaciones», puesta a punto en 1942 por J. Desch, H. E. Kniess y H. Mumma, en los laboratorios de NCR en Dayton, Ohio, en Estados Unidos. Sin embargo, hubo que esperar una docena de años para que se elaborara un producto realmente comercial: las famosas National Computronic y National Multitronic.

Basadas en el empleo de los tubos de vacío (cuya función esencial era conmu­tar señales eléctricas para permitir efectuar las operaciones aritméticas elementales), eran miles de veces más rápidas que las máquinas de calcular electromecánicas de los años treinta y cuarenta.

Pero esta tecnología todavía era insuficiente y poco fiable: las lámparas eran frá­giles, voluminosas, consumidoras de energía eléctrica, disipadoras de calor de eva­cuación y, además, muy caras.

Las calculadoras electrónicas de la segunda generación

El paso siguiente se dio en Estados Unidos, al final de los años cincuenta, gracias a un descubrimiento realizado en diciembre de 1947, en los laboratorios de la Bell Te- lephone, en Nueva Jersey: el transistor, semiconductor que permitió disminuir muy notablemente la duración del trayecto recorrido por los impulsos eléctricos en un circuito y disipar, por consiguiente, mucho menos calor.

Utilizando la técnica de los circuitos «impresos» (que combina varios transisto­res con diversos condensadores, resistencias y otros elementos eléctricos discretos), las calculadoras electrónicas «cuatro operaciones» de esta segunda generación pa­saron, así, del tamaño de un armario al de una maleta. Y fueron más rápidas, mucho más fiables y con costes de producción menores que las anteriores.

La primera calculadora basada en esta tecnología fue la Anita, fabricada en 1959 por la firma inglesa Bell Punch and Co., e introducida en el mercado internacional a partir de 1963. Provista de un teclado completo y de un visor único que servía sucesivamente para la lectura de los datos y de los resultados, poseía además doce tubos de neón, colocados uno al lado del otro, en los cuales aparecían las cifras lu­minosas de esos datos o de esos resultados.

En 1961 apareció la Friden 130, que poseía un teclado reducido, con un tubo ca­tódico del mismo tipo que el de los televisores, en cuya pantalla aparecían simultá­neamente los datos y los resultados.

La construcción y comercialización de varias máquinas de este tipo configuró una etapa feliz de la industria de las calculadoras de oficina hasta el final de los años sesenta.

Caracterizadas por un silencio total (y eso era mucho en un momento en que lo nor­mal era tener que aguantar todo el día el ruido infernal de las antiguas máquinas me­cánicas o electromecánicas) y por un funcionamiento instantáneo, estas máquinas cons­tituyeron casi el ideal que deseaban aquellos que necesariamente las utilizaban.

Pero seguían siendo bastante caras y grandes; su tamaño equivalía, aproxima­damente, al de las cajas registradoras de los comercios.

Las calculadoras electrónicas de la tercera generación

Mientras tanto, en 1958 se llevó a cabo un importante avance en el campo de los se­miconductores, gracias al descubrimiento del circuito integrado por Jack Kilby, in­geniero americano contratado a partir de ese año por Texas Instruments (que figura­ba entonces entre las firmas electrónicas empeñadas en conseguir una reducción del tamaño de las máquinas, y que había obtenido un éxito importante al convertirse en la primera empresa del mundo en fabricar transistores de silicio a gran escala).

Eliminando el empleo de transistores discretos y de conectores mecánicos en los circuitos electrónicos, la innovación tuvo consecuencias muy importantes, porque permitió que cupieran cientos, incluso miles de transistores y de condensadores en un cárter que ocupaba un espacio extremadamente limitado.

Es más, cabe señalar que los programas espaciales Mercury, Gemini y Apollo, que se consumaron con el envío de los primeros hombres a la Luna, probablemen­te no habrían sido posibles sin esta contribución fundamental, que por cierto supu­so para su autor la National Medal of Sciences.

El circuito integrado es un sólido formado por un metal semiconductor que com­prende zonas de tipo diferente, cada una de ellas con una función determinada (am­plificación, operación lógica, conmutación), en un montaje eléctrico.

En el ámbito del cálculo artificial automático, esta tecnología permite, en defi­nitiva, reducir considerablemente la dimensión y el coste de las máquinas, lo que propició la aparición de las primeras calculadoras electrónicas de bolsillo: una in­novación a la que esperaba el extraordinario destino que ya conocemos.

Las primeras calculadoras de bolsillo

La primera calculadora electrónica de bolsillo de la historia vio la luz en el trans­curso de los años sesenta en los laboratorios de la sociedad Texas Instruments. Las investigaciones comenzaron en 1965, por orden de Patrick Haggerty, entonces jefe ejecutivo de esa firma, para concluir a finales del año 1966 en la producción del pri­mer modelo experimental (actualmente conservado en el National Museumof Ame­rican History, en la Smithsonian Institution de Washington DC).

Esa fue la chispa que puso en marcha una auténtica revolución en el campo de las calculadoras clásicas. En 1967, el principio y los diversos componentes de la pe­queña máquina fueron minuciosamente descritos por Jack Kilby, con la colabora­ción de Jerry Merryman y de James van Tassel, con vistas a solicitar una patente para el Miniature Electronic Calculator, como fue bautizado entonces el prototipo. Re­gistrada oficialmente en 1972, el US Patent Office concedió la patente a Texas Ins­truments, con el número 3.819.921. (Comunicación personal de R. Ligonniére.)

No obstante, Texas Instruments no fue la primera firma en comercializar calcu­ladoras de este tipo, ni tan siquiera la primera en producirlas masivamente.

El primer modelo comercial fue una calculadora cuatro operaciones con un peso de dos onzas y media y un precio de ciento cincuenta dólares, lanzada al mercado el 14 de abril de 1971, con el nombre de Pocketronic, por la Universal Data Machine Co., establecida en un almacén de Chicago. Utilizando circuitos integrados del tipo MOS (semiconductores de óxido metálico), comprados precisamente a Texas Instruments, esta empresa procedió, desde el inicio de los años setenta, al montaje de entre cinco y seis mil calculadoras por semana, que comercializó en los grandes almacenes americanos.

En realidad, sólo a partir de 1972 Texas Instruments inició la comercialización de su primer producto para el gran público.

Pero a partir de esa época, toda la competencia empezó a pisarse los talones Y en los años posteriores se produjo un importantísimo avance de la industria de calculadoras de bolsillo, que experimentaron una reducción de tamaño cada vez mayor, paralela a una progresiva reducción de precio.

Del circuito integrado al microprocesador

La última etapa de este avance tecnológico se caracterizó por la puesta a punto, en 1971 del microprocesador, circuito integrado muy avanzado, de pequeño volu men, provisto de una memoria, un dispositivo de entrada y salida, un órgano de ira tamiento y un sistema de programación, y que se podía especializar en la ejecución de tareas de un cierto tipo.

Ampliamente explotada desde 1976, cuando comenzaron a fabricarse a gran es cala los componentes de muy alta densidad (tecnología llamada de VLSI, o Ver y hir ge Scale Integration, actualmente en continua evolución), esta importante innova ción fue aplicada a diversos campos: lavadoras, automóviles, ordenadores, microordenadores, robots industriales, etc. Así pues, había sido posible incluir has­ta varias decenas de miles (incluso cientos de miles) de posiciones de memoria en un circuito que ocupaba un espacio inferior al de la uña del meñique. Su potencial revolucionó, a partir de entonces, multitud de actividades, hasta el punto de cambiar completamente la vida cotidiana de varios millones de consumidores.

Los procedimientos de visualización numérica de las calculadoras de bolsillo

Otra mejora aportada a las calculadoras electrónicas de bolsillo se refiere a los pro­cedimientos de visualización de las cifras. En las calculadoras electrónicas de ofi­cina de los años sesenta, esta visualización numérica se hacía por luminiscencia me­diante un cierto número de tubos electrónicos; cada tubo incluía diez electrodos que tenían respectivamente la forma de las cifras de 0 a 9; estas poseían todas el mis­mo ánodo, pero cada una estaba conectada a un terminal distinto. Por eso la visua­lización se conseguía mediante una descarga eléctrica, la cual, llevando el electro­do deseado a un cierto potencial, creaba una luminiscencia alrededor de la cifra así recorrida por la corriente eléctrica.

Pero con la aparición de las primeras calculadoras de bolsillo, la técnica se mo­dificó radicalmente, y a partir de entonces las cifras aparecían en los indicadores lu­minosos gracias al procedimiento llamado LED (Light Emitting Diode), es decir, se­gún un semiconductor que, bajo tensión, emite luz.

Sin embargo, a partir de mediados de los años setenta, los constructores opta­ron por la técnica, mucho más ventajosa y económica, de la visualización llamada LCD (Liquid Crystal Display), conocida por el nombre de visualización por cris­tales líquidos, la cual, bajo el efecto de un campo eléctrico muy débil, hace pasar el líquido cristalino del estado transparente al estado opaco.

Nacimiento y desarrollo de las calculadoras impresoras

Otra mejora introducida a estas máquinas fue la incorporación de una impresora, la cual permitía, por tanto conservar las operaciones intermedias y los resultados de los cálculos, lo que, en gran número de profesiones actuales, es absolutamente in­dispensable.

Al principio se utilizó la técnica electromecánica. Pero después logró eliminarse la incomodidad de su empleo, así como las restricciones de peso y dimensiones in­herentes a los dispositivos basados en esta tecnología.

Una de las innovaciones destacadas en este ámbito ha consistido en el desarrollo de las impresoras térmicas. Una cabeza impresora transmite calor a un papel im­pregnado de solución química que reproduce instantáneamente caracteres de escritu­ra o de numeración bien claros. Eliminando el empleo de cintas entintadoras, esta téc­nica ha hecho que los dispositivos sean más silenciosos y fiables.

Primeras evoluciones estructurales de las calculadoras de bolsillo

En lo que respecta a la estructura calculatoria, sin embargo, estas máquinas siguieron siendo muy limitadas durante un cierto tiempo.

Con sus teclas, ligadas cada una a un microprocesador especializado, permitían, sin duda, efectuar con total seguridad y gran rapidez las cuatro operaciones aritmé­ticas elementales. Algunas incluso ofrecían la posibilidad de elevar un número al cua­drado o al cubo, extraer raíces cuadradas o cúbicas o calcular números inversos. Pero se incluían todavía en la categoría de las máquinas de calcular «tradicionales», por­que aún eran incapaces de ejecutar el más mínimo cálculo complejo, fuese en el ám­bito contable, estadístico, financiero o, con mayor motivo, en el ámbito de la física o de la matemática.

Con un avance científico y técnico suficiente, los constructores tuvieron enton­ces la idea de añadir a estas máquinas un cierto número de teclas correspondientes a funciones suplementarias; funciones cuyos algoritmos, pregrabados en los circui­tos internos de las máquinas, permitieron, en adelante, efectuar cálculos como los porcentajes, los intereses, simples o compuestos, las anualidades, las funciones tri­gonométricas, los logaritmos o las funciones exponenciales.

Fue entonces cuando nacieron las calculadoras de bolsillo del género estadístico, financiero o científico, especialmente adaptadas a las necesidades de quienes las uti­lizaban y provistas de la función de memorización de las constantes fundamentales (como no e, por ejemplo).

Y así es como la calculadora electrónica de bolsillo sustituyó definitivamente a la calculadora cilindrica portátil mecánica llamada Curta, como también a las impo­nentes máquinas de calcular de oficina, y terminó con el reinado absoluto de las ta­blas de logaritmos y de las reglas de cálculo, tan apreciadas (o tan temidas) por ge­neraciones de estudiantes, matemáticos, físicos, astrónomos, ingenieros, arquitectos, técnicos y aparejadores.

Las primeras calculadoras de bolsillo programables

A pesar de todas estas mejoras, ninguna de estas máquinas pudo aspirar a pertene­cer a la familia de los ordenadores electrónicos, ya que sólo podían resolver un tipo muy limitado de problemas: aquellos, para los cuales habían sido concebidas estruc­turalmente.

En cuanto a sus características técnicas, se reducían a un dispositivo de entnula (el teclado), un dispositivo de salida (la pantalla de visualización de cifras, com­pletada a veces por una impresora) y una unidad aritmética, órgano de tratamiento elaborado mediante microprocesadores integrados en los circuitos y encargado de ejecutar cálculos bien determinados.

Estas máquinas, sin embargo, no tenían memoria. Es más, les faltaba flexihlll dad, ya que exigían, en el caso de cálculos encadenados o repetitivos, numerosas m tervenciones por parte del operador humano.

Aunque, sin duda, satisficieron ampliamente las necesidades del cálculo corriente, individual, contable o financiero, e incluso permitieron a veces hacer algunos cálculo« un poco más complicados, siguieron siendo, en cambio, incapaces de efectuar cáculos matemáticos tales como la determinación de las raíces de un polinomio, el cálculo de un determinante, el cálculo de coeficientes de una serie de Fourier, etc. Cálculos con­fiados hasta entonces a grandes calculadoras analíticas o a ordenadores, o bien a InN trunientos de tipo analógico más o menos especializados, como el compás de propor ción, la regla de cálculo, el planimetro, el intègrafo, el integrador de ruedas, etc.

En lugar de construir tantas calculadoras de bolsillo especializadas como tarcuN hay que llevar a cabo, ¿por qué no diseñar una especie de calculadora de bolsillo mui tifunción que estuviera estructuralmente concebida para ejecutar todos los tipos de cálculos matemáticos? Esto es junto lo que se pensó a finales de 1972 en Cuppertino, California, en los laboratorios de la sociedad Hewlett Packard. Y es así como na ció la primera calculadora electrónica programable portátil de la historia.

Las calculadoras procedentes de esta importante innovación estaban provistas:

  1. De un dispositivo de entrada/salida.
  2. De un dispositivo de almacenamiento de las instrucciones de programas e je cutables por la máquina.
  3. De una memoria interna que permitía conservar los resultados intermedios o terminales de los cálculos efectuados.
  4. De un órgano de mando que supervisaba y ordenaba la ejecución de los cálculos previstos por las instrucciones de programas.
  5. De un órgano de tratamiento que ponía en ejecución los datos introducidos en la máquina para transformarlos con vistas a obtener los resultados del cálculo considera do, y que ejecutaba al mismo tiempo las operaciones de traslado que se le imponían.

El nacimiento de las calculadoras de bolsillo ordenadoras

Así pues, no todas estas calculadoras eran ordenadores, en el verdadero sentido del término. Se podían programar, pero su sistema de programación era externo; por eso no tenían la facultad de encontrar una determinada instrucción del programa en eje­cución para modificar ellas mismas el desarrollo de las operaciones.

Hubo que esperar hasta los años 1975 y 1976 para que aparecieran, sucesivamente, en Sharp, en Hewlett Packard y luego en otras empresas, las primeras calculadoras programables provistas de un programa grabado, que funcionaban mediante lenguajes informáticos y ofrecían la posibilidad de crear por sí mismas nuevas funciones,

Gracias a este progreso, se diseñaron máquinas portátiles universales en mate­ria de cálculo matemático. Estas calculadoras, que comprendían un dispositivo do entrada/salida, un órgano de mando, una función de memorización y un órgano de tratamiento, estuvieron dotadas de la posibilidad de programar las diversas fases con­secutivas de un cálculo y de tratar las instrucciones correspondientes como datos. Lo que equivale a decir que se ha logrado elaborar auténticos pequeños ordenadores es­pecializados en la función-cálculo matemático, poco mayores que una pequeña car­tera, pero casi tan eficientes en este ámbito como las máquinas grandes con el mis­mo nombre. Así es como nacieron las primeras calculadoras de bolsillo ordenadoras.

Estas calculadoras de bolsillo fueron provistas desde entonces de las posibili­dades de ramificación condicional. Es decir, en ciertos momentos, se podía de­sarrollar cualquier programa según un procedimiento deseado (por ejemplo, si­guiendo el valor de un parámetro o de un resultado intermedio), e incluso efectuar automáticamente un cálculo de tipo repetitivo sin que fuera necesario reintroducir en la máquina la operación en cuestión tantas veces como repeticiones hubiera.

Añadamos, para terminar, las siguientes mejoras técnicas, aportadas, entre tantas otras, a estos pequeños aparatos: indicadores que señalan en la pantalla las opera­ciones en espera; indicadores que permiten saber el nombre del dato que se va a introducir (sobre todo para los cambios de referencia, las estadísticas de dos varia­bles); indicadores de frecuencia; indicadores de todas las informaciones necesarias para la comprensión de los cálculos; sistemas de menús con ventanas; niveles múl­tiples de programación; posibilidad de gestión de ficheros con mensajes alfabéticos, incluso alfanuméricos; menús arborescentes con ventanas, etc.

Para dotar a las calculadoras de bolsillo de tal universalidad en el ámbito del cálculo matemático, se ha aprovechado el savoir-faire técnico y el gran avance tec­nológico realizado hasta entonces en el dominio de la electrónica, pero, sobre todo, la estructura de los ordenadores electrónicos, de los cuales analizaremos en el siguiente capítulo las principales características, mediante una definición muy general.

 

Georges Ifrah