Historia de la Informática - Historia de los ordenadores personales

Diseño del primer PC de IBM

El IBM PC, presentado en agosto de 1981, fue un equipo cuyo objetivo era el mercado doméstico, con lo cual se comprenderán fácilmente las limitaciones existentes en la primera generación.

Externamente estaba integrado por tres piezas, la unidad central, de sobremesa y de gran tamaño (como es típico en los productos de EE.UU.), la pantalla, monocroma y de modo texto y un teclado. A esto se podía añadir una impresora de nueve agujas, con la marca IBM pero fabricada por la japonesa Epson.

Por lo que respecta al microprocesador se trataba del Intel 8088, una versión, con el bus recortado a la mitad de ancho, del 8086. Esta CPU suponía un avance respecto a los microordenadores comercializados en esa época, pues todos eran de 8 bit, a excepción del Olivetti M20, que incluía una CPU Zilog 8000 de 16 bit, aunque el 8088 no era un auténtico 16 bit.

El usar la CPU Intel 8088, con bus externo de 8 bit, tenía una explicación, poder usar todos los "chips" de acompañamiento (que en aquella época eran bastantes) existentes en el mercado, a precio barato, de 8 bit. Si se hubiera empleado la CPU Intel 8086, como hicieron de inmediato otras empresas como Olivetti en su M24 y Victor, todos estos chips habrían de ser de 16 bit, con un precio muy elevado en aquella época.

Así se concluye que IBM, buscó el fabricar un equipo novedoso en su CPU, aunque limitando al máximo el precio de sus componentes, para mantener un producto de calidad alta, prestaciones superiores frente a los productos domésticos de la competencia, y a un precio que le permitiera mantener los grandes márgenes comerciales.

La configuración básica estaba integrada por:

• CPU Intel 8088 a 4.77 MHz
• 64 kO RAM
• Controladora de vídeo modo texto
• Controladora de impresora (Centronics)
• Monitor exclusivamente de modo texto
• Cinta de casette para almacenar datos y programas
• Lenguaje BASIC en ROM
• Teclado, de 84 teclas

Sin embargo esta versión no se llegó a comercializar pues se sustituyó la unidad de casette por una de disco flexible de 160 kOctetos de capacidad, y como es lógico con su controladora. A su vez se introdujo el sistema operativo PC-DOS 1.0, proporcionado, aunque no creado, por Microsoft (en aquella época sólo era conocida por su lenguaje BASIC) a IBM.

La gran ventaja de este equipo era su facilidad de ampliación debido a los "slots" o zócalos de que disponía, lo cual dio origen a que un gran número de empresas independientes crearan tarjetas electrónicas adaptables, que realizaban funciones no disponibles en el PC o que mejoraban las existentes. Estos zócalos constituyen el tan conocido BUS de expansión del PC, que dio lugar al BUS AT, un estándar a nivel microinformático, conocido como Bus ISA. Se define como ancho de banda del bus, la cantidad de bits que puede transportar por unidad de tiempo, siendo inferior a 4 MO/s.

El éxito de este equipo fue superior al previsto por IBM, prueba de ello es que no estuvo disponible en Europa hasta casi dos años después de su lanzamiento en EE.UU., momento en que se empezó a fabricar en Escocia (R.U.).


Este éxito se debió a la gran fama de IBM, pués en esa época había equipos muy superiores, como los antes citado de Olivetti y Victor, y a precios más asequibles.

Dado que las especificaciones técnicas fueron hechas públicas por IBM, esto dio origen, como se ha comentado previamente, al nacimiento de gran cantidad de empreas que crearon tarjetas adaptables al bus. Entre ellas se pueden citar, por ejemplo, tarjetas con un reloj con batería, pues el PC perdía la hora al apagarlo, tajetas de vídeo con posibilidades gráficas y que por lo tanto soportaban un monitor gráfico y a veces en colores, tarjetas de comunicaciones como por ejemplo tipo modem o telex, y otras muchas posibilidades.

IBM reaccionó con alguna lentitud, presentando algunas mejoras en su PC, conocido como IBM PC XT, en el que incorporó un disco duro de 20 MO con interface MFM (actualmente desaparecida), con su controladora, y una tarjeta de vídeo que soportaba monitores en color y gráficos, pero con una resolución baja (640*200 puntos), que para lo único que servían era para destrozar la vista de los usuarios. A su vez incluyó disqueteras para soportes con capacidad de 360 kO.

Simultáneamente aparecieron los primeros microordenadore clónicos y compatibles. Por ejemplo, en EE.UU. Olivetti Docutel presentó el Olivetti PC, una copia casi idéntica del IBM PC XT, aunque con mejores prestaciones y precio más bajo; en Europa apareció el Olivetti M24, con CPU Intel 8086, y buses de 16 bit, lo cual lo hizo muy superior al XT de IBM, siendo un gran éxito a nivel mundial (se comercializó con las siguientes marcas: AT&T, Toshiba, Logabax, Xerox, Hermes ...). A su vez la francesa Bull presentó un clónico del IBM PC XT, copia exacta, aunque lo raro es que tenía prestaciones inferiores al de IBM; cosa incomprensible. De esta forma fueron apareciendo equipos que intentaban supera a los de IBM, pero aun no había dado comienzo la época de los clónicos a bajo precio y montados en base a piezas fabricadas en Formosa y otros países asiáticos.

La gran difusión de estos equipos, hizo que aparecieran gran cantidad de programas, lo cual reforzó el liderazgo de los PC's de IBM.

También surgió un equipo de IBM conocido como portable (no portátil), que además de ser bastante voluminoso, no tenía autonomía eléctrica, es decir había que enchufarlo a la red. Otro inconveniente fue que la pantalla era de tubo de rayos catódicos, como los ordenadores de sobremesa, aunque de pequeñas dimensiones, pero con toda la problemática que conllevan para su transporte. Este equipo no era muy asequible ni en precio ni en portabilidad, por lo que otras empresas intentaron mejorarlo, así surgió, con este propósito, Compaq, empresa que recientemente ha sido comprada por Hewlett Packard.

El PC AT de IBM

Al descubrir IBM, que su equipo se estaba usando a nivel profesional, y poco a nivel doméstico, y que por otra parte la competencia ofrecía equipos con más prestaciones más baratos y totalmente compatibles, decidió sacar una versión mejorada de sus PC's, que denominó AT (Tecnología Avanzada). Este incluía una CPU de 16 bit, superior a la 8086, era la 80286 de Intel, cuya principal diferencia repecto a la 8086 era el bus de direcciones de 20 bit, en vez de 16, por lo que podía direccionar mucha más memoria, aunque en aquella época no era una gran necesidad.

Otra diferencia fundamental, era que los "slots" de expansión constituían un bus de 16 bit, lo cual permitía utilizar las tarjetas de los XT, a 8 bit, y las nuevas que se crearan para él. Este BUS AT se ha convertido en un estándar (Bus ISA) ampliamente usado hasta hace poco tiempo.

A su vez la frecuencia de reloj pasó a ser de 6 u 8 MHz, frente a los 4.77 del PC original.
Dado que Intel dió licencias para que sus CPU's fueran fabricadas por otras empresas (Fujitsu, Siemens, AMD, Harris, ...), se abarataron los costes de tal forma, que apareció el fenómeno de los clónicos tal como lo conocemos actualmente, lo cual perjudicó mucho a IBM, pués el mercado no sólo se distribuía entre IBM y las marcas de prestigio que comercializaban compatibles (Olivetti, Bull, Compaq, Xerox, AT&T, Philips, NCR y algunas otras), sino que empresas con pocos medios y con gastos nulos de investigación, pues gran parte del producto lo copiaban ilegalmente, podían ofrecer equipos clónicos a precios imbatibles, aunque la mayoría de las veces con una calidad y seguridad para el usuario ínfimas.

La arquitectura de un AT estaba compuesta por:

• Fuente de alimentación conmutada
• Placa base o placa madre, que incorpora:
• CPU Intel 80286 con frecuencia de reloj desde 6 hasta 20 MHz
• Memoria RAM de 1 MO. ampliable
• Conjunto de chips (ChipSet), que gestionan el sistema
• Tarjeta controladora de vídeo, gráfico y color (640*200)
• Tarjeta comunicaciones RS 232C
• Tarjeta controladora impresora (Centronics)
• Tarjeta controladora de dos discos duros MFM y dos disqueteras
• Tarjeta para ampliación de memoria
• Bus con los "slots" de expansión
• Bus Local PC Reloj en tiempo real, con batería
• Teclado mejorado de 104 teclas

Parte o en algunos casos todas, las tarjetas indicadas hubo fabricantes que las incluyeron el la placa base, dejando así más zócals libres en le BUS AT, para posteriores ampliaciones.

Los IBM PS/2

Ante la situación de competencia en la que se vió inmersa IBM, actuó de dos formas, la primera fue exigir a todos los fabricantes que le habían copiado sus productos el pago de los "royalties" corrspondientes, a lo cual, dado el inmenso poder de IBM, no se negaron, y por otra parte diseñar una nueva línea de equipos, legalmente muy difíciles de copiar por su gran detalle de patentes. De esta forma nacieron los IBM PS/2.

Una de las innovaciones de estos equipos era el bus a 32 bit, podían incluir CPU Intel 386, muy mejorado, en el que se introducian las tarjetas de expansión, pues IBM lo cambió por completo, llamándole "Microchannel", lo cual dió lugar a los equipos con arquitectura MCA (Arquitectura Microcanal). Otra innovación fue el cambio de tipo de monitores, y por lo tanto de controladora, se introdujeron los monitores analógicos, con una resolución superior a los previamente empleados (digitales) y con una variedad de colores muy superior. Estas dos innovaciones supusieron que no valía nada de lo anterior y que además los clónicos, en principio se verían desplazados del mercado.

A su vez se introdujeron nuevas CPU´s de Intel, las 386 y 386SX, con mejoras significativas frente a sus predecesoras.

La arquitectura MCA fue comercializada por algunos fabricantes aparte de IBM, como por ejemplo Olivetti, pero con muy poco éxito. Además dado que estos equipos, incluso los de IBM se difundieron poco todas las tarjetas de ampliación diseñadas para ellos eran caras, lo cual hacía de esta arquitectura un producto poco atractivo.

Simultáneamente a la aparición de estos equipos se comercializó un nuevo sistema operativo denominado OS/2, desarrollado entre IBM y Microsoft, aunque las versiones posteriores fueron creadas por IBM; actualmente ya no se comercializa.

A su vez Compaq creó un bus específico para sus equipos de gama alta, el denominado Triflex, que comprende tres buses interconectados, uno de 128 bit para la memoria, otro de 64 bit para uno o dos microprocesadores 486 (a 267 MO/s) y un bus EISA (que se describirá en el apartado siguiente).

El reconocimiento del fracaso de la arquitectura MCA, por parte de IBM, está claro, pués una nueva generación de equipos que comercializó posteriormente, para uso doméstico, los PS/1, no utilizaban arquitectura MCA. A su vez como no logró frenar el avance de los clónicos, IBM decidió comercializar clónicos de países asiáticos, con la marca Ambra, lo cual acabó en fracaso al poco tiempo.

Actualmente IBM ha cerrado las divisiones de PC's domésticos, en varios países, debido a la baja cuota de mercado que alcanzan, aunque permance en tercer lugar por número de PC's vendidos a nivel mundial, por detrás de Dell y Hewlett Packard.

EL BUS EISA

Dado que la arquitectura MCA era muy cerrada, un grupo de fabricantes de microordenadores, AST Research, Compaq Computer, Epson, Hewlett-Packard, NEC, Olivetti, Tandy, WYSE, and Zenith Data Systems, decidieron crear un bus con prestaciones superiores al ISA, pero que a su vez fuera compatible con él, esto dio origen al bus EISA (Extendido ISA). Sus características eran: 32 bit, ancho de banda de 33 MO/s y frecuencia de reloj 8 MHz.

EISA sólo se ha usado en los microordenadores de gama alta y ha tenido poca difusión, a pesar de sus ventajas sobre ISA y a valer las tarjetas de expansión existentes, lo cual repercutió en que no se abarataran los precios.

De forma que en el año 1992 la situación era la siguiente:

• Bus ISA, un auténtico cuello de botella
• Bus MCA, muy restringido y sin difusión al gran público
• Bus EISA, sólo usado en equipos de gama alta

Bus Local PC existiendo demanda para un ancho de banda aún mayor, lo cual daría origen a otros buses.

Bus Local VESA

Es una extensión de la arquitectura tradicional del PC, dado que el bus ISA era cuello de botella, la solución es conectar algunos dispositivos directamente a la CPU, mediante un bus conocido como bus local. Este ha de tener el mismo ancho que el microprocesador (16 bit en un 286 o 386SX y 32 bit en un 386DX o 486), por lo que eran realidad las velocidades elevadas. Lo ideal es conectar a este bus las controladoras de vídeo y de disco duro, mientras que otras tarjetas que no requieren grandes velocidades se mantienen en el bus ISA.

Surgieron algunos problemas, pues la CPU no puede soportar la conexión directa de más de dos o tres tarjetas, además el diseño de la placa base ha de hecerse de forma que las distancias sean mínimas para evitar retrasos. También es conveniente usar memorias caché.

Su principal ventaja es que cuadruplican el ancho de banda, llegando a 133 MO/s.
VESA es el acrónimo de la Asociación de Fabricantes de Controladoras de Vídeo (Video Electronics Standars Association), que agrupa a más de 120 fabricantes, y fueron los que lo propusieron, disponible desde finales de 1992 y desde 1996 fuera de uso.

Este bus va a la misma velocidad que el procesador, siendo una solución sencilla, que no incluye soporte de DMA ni de interrupciones, lo que obliga a la mayoría de las tarjetas a estar conectadas a los dos buses, el ISA y el VESA, para aprovechar del primero las caracteristicas de E/S y del segundo el ancho de banda.

Al salir al mercado las placas madre con bus VESA, su precio era algo superior al de las con bus ISA, hubo una época en que dominaron el mercado, pero han desaparecido del mercado, frente al bus PCI. Para equipos Pentium sólo se llegaron a fabricar algunas placas VESA.

Bus Local PCI

Introducción

PCI es abreviatura de "Peripheral Component Interface", diseñado por Intel. En 1992 Intel y otras compañías formaron el PCI Special Interest Group para promocionar, supervisar y mejorar el desarrollo de PCI como estándar de bus local abierto y no propietario. Este grupo cuenta con más de 160 fabricantes. Es una solución completa, dado que a diferencia del VESA incluye ventajas como el soporte de interrupciones y DMA. Lo cual implicaba que necesita tres chips específicos, y por lo tanto un coste superior.

Las especificaciones del bus local PCI ofrecen un número de beneficios clave:

• Altas prestaciones
• Compatibilidad
• Independencia del procesador.
• Flexibilidad de plataforma
• Bus Local PC rentabilidad
• Soporte futuro

Altas prestaciones
Al contrario del bus local VESA que sólo está pensado para acelerar las aplicaciones gráficas, PCI es una solución de sistema global. Proporciona mayores prestaciones para los adaptadores de redes, unidades de disco duro, vídeo animado, gráficos y otros periféricos que requieren gran velocidad.

Funcionando a una velocidad de reloj de 33 MHz, PCI emplea un bus de datos de 32 bit y ancho de banda de 132 MO/s, frente a 5 MO/s del bus ISA.

Otras características para permitir operaciones simultáneas, mantener el bus lleno de datos y minimizar los estados de espera de la CPU, son:

• Ráfagas Lineales.
  Es un método de transferencia de datos que asegura que el bus siempre tenga datos. Estas ráfagas permiten utilizar más ancho de banda para enviar datos en vez de direcciones.
  
  Además PCI es único, pues soporta tanto lecturas como escrituras en ráfaga, muy importante con aceleradores gráficos, cuando más del 90% de los accesos de datos de la CPU, son escrituras a la memoria de vídeo desde la memoria principal. Aunque en los nuevos diseños se está dando otro tratamiento más eficaz a los sistemas gráficos.
  
  
• Baja latencia de acceso
  Los dispositivos diseñados para soportar PCI tienen una baja latencia de acceso, lo que reduce en más de un orden de magnitud el tiempo requerido para que un periférico obtenga el control del bus después de requerir el acceso. Por ejemplo una tarjeta de red Ethernet, puede tener grandes ficheros de datos llegando a su tampón. Esperando acceder al bus, la tarjeta no puede transferir los datos de los ficheros a la CPU lo bastante rápido para evitar una sobrecarga del tampón, lo que obliga a almacenar en una RAM adicional los contenidos de los ficheros. Como los dispositivos PCI soportan tiempos de acceso, la tarjeta de red puede envBus Local PCiar datos más rapidamente a la CPU, redundando en un precio inferior al no necesitarse RAM adicional.
  
  
• Concurrencia y Maestros de Bus
  Las mejoras de prestaciones también se logran mediante la posibilidad de PCI de ser maestro de bus y permitir la concurrencia. En la mayoría de los buses existe el dominio de bus, que permite a cualquiera de un número de periféricos inteligentes tomar l control del bus para acelerar las tareas de proceso intensivo de alta prioridad. La posibilidad de concurrencia, única de PCI, asegura que el microprocesador opera simultáneamente con estos maestros, en vez de esperarlos.

Compatibilidad
Es compatible, en la arquitectura de placas base, con ISA, EISA y MCA, y a veces también se encuentran placas que incluyen el VESA. A su vez cualquier tarjeta PCI funcionará con cualquier sistema compatible PCI, sin que importe el tipo de bus de expansión o Bus Local PCde CPU en uso.

Independencia del procesador
La arquitectura independiente del procesador de PCI dispone de un diseño único de tampón intermediario entre el subsistema de la CPU y los periféricos. Lo normal es que si se añaden a la CPU más dispositivos, se degradan las prestaciones y baja la fiabilidad. El uso del tampón permite a los usuarios ampliar su sistema al añadir múltiples dispositivos periféricos e introducir variaciones de prestaciones a diferentes velocidades de reloj. El diseño independiente del microprocesador aseguran que los diseños de las placas no se quedarán obsoletos.

Soporte de plataforma flexible
PCI proporciona una solución de bus local económica para cualquier tipo de equipo, no sólo los normales, sino para los servidores y los portátiles

Rentabilidad
PCI se diseñó con un objetivo de bajar los costes globales de los desarrollos. Utiliza "chips", ya sean fabricados por Intel o por otras empresas como VIA y Opti, altamente integrados, para incorporar funciones de sistema como controladores de DRAM y caché, eliminando costes y espacio asociados con la circuitería de soporte, Frente a los chips VESA con 80 patillas, los PCI son más pequeños, pues multiplexan los buses de datos y direcciones.

Desarrollos posteriores del bus PCI
Dado que la arquitectura de este bus es muy flexible, se efectuó un desarrollo específico para equipos de aplicaciones industriales. Empresas de dicho entorno crearon unas especificaciones dando lugar al denominado Compact PCI, que ofrece la posibilidad de diseñar ordenadores con dimensiones reducidas, (placas de 160 * 100 mm) soportando ambientes agresivos. Otra de las ventajas es que se pueden crear puentes con otros buses estándares en la industria, como VME y STD.

La versión 2.2 de las especificaciones, ofrece como novedad más importante, que los nuevos equipos de acuerdo con esta versióm, permiten el intercambio de placas en el bus, sin necesidad de apagar el ordenador. La última versión está operativa desde junio de 2004 y se denomina PCI Express, siendo muy superior en prestacioens respecto al bus AGP, que se creó para mejorar la velocidad de acceso de los controladores gráficos al micrprocesador del ordenador.

Comparación entre buses

Nombre	Nº bit	V.MHz	Ancho MO/s
ISA	16	8	<4
MCA	32	10	33
VESA	64	=CPU	133
PCI	32	33	133

Bus 1394 FireWire

En 1995 el "Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)" estableció las bases de un nuevo estándar, el bus serie de elevadas pretaciones IEEE1394. Desde 1986 se ha tendido a unificar los diferentes buses en serie, la aparición de nuevos dispositivos grandes consumidores de un gran ancho de banda, como los DVD, ha dado lugar al nacimiento de las especificaciones del bus Firewire. Esta norma se puede resumir en los siguientes puntos:

• Transferencia de datos en tiempo real para aplicaciones multimedia.
  
• Flujos de transferencia de hasta 200 Mb/s, ampliable en el futuro hasta 800 Mb/s.
  
• Conexión en caliente (sin desconectar la alimentación eléctrica), sin pérdida de datos.
  
• Topología de red flexible, incluyendo al de bus y en grafo.
  
• Sin necesidad de terminadores en los extremos.
  
• Conectores comunes para todos los componentes
  
• Posibilidad de conectar entre sí hasta 63 dispositivos

Presenta ventajas frente al resto de buses, incluso frente al USB, aunque no puede competir en precio. Frente al bus PCI, de momento es más lento. Los productos más usuales con este bus son, cámaras digitales, cámaras de vídeo, discos, sistemas de captura, cintas DAT (Digital Audio Tape), CD's, ZIP's, sistemas de almacenamiento magnetoópticos e impresoras.

Tutoriales y recursos sobre IEEE1394

• Fundamentos de Firewire. Proporcionados por Embedded Systems Programming. Ofrece una visión de esta tecnología.
• IEEE 1394-1995 Sumario del estándar . Autor Michael D. Johas Teener of Zayante (formato PDF).
• P1394a & P1394b Sumario.
• IEEE 1394 visión técnica . Proporcionada por Texas Instruments.
• 1394 Open Host Controller Interface.
• Visión de FireWire/1394 . Proporcionada porAdaptec.

USB Universal Serial Bus

Este bus serie permite conectar más que ordenadores y periféricos. Puede conectarse con hasta 127 dispositivos como fotografía digital, monitores, teclados, ratones impresoras y escáneres. Está reemplazando rapidamente a otras interfaces como la centronics y la serie RS 32C.

El estándar más reciente es el 2.0, que permite una velocidad de transmisión desde 12 Mb/s hasta 480 MB/s y es compatible con la versión previa. La conexión se transmite mediante un par de cables, de hasta cinco metros de longitud, mientras que por otro par circula la información de retorno