Calculadoras digitales

    Desde tiempos remotos, el hombre tuvo la idea de mecanizar el cálculo. El primer artilugio que ideó en este sentido fue el ábaco, dispositivo que constaba de unas bolas o cuentas, engarzadas en unas varillas, a lo largo de las cuales podían desplazarse. Ideado probablemente en Babilonia, fue un instrumento muy utilizado por comerciantes europeos y orientales, hasta que fue desplazado paulatinamente, al imponerse la numeración arábiga.

    A partir del siglo XVII, se comienza la construcción de calculadoras mecánicas, basadas en ingeniosos dispositivos que funcionaban con algunos fallos y, en el siglo XIX, se inicia la construcción de calculadoras analógicas. Estas últimas tenían un grave fallo y era que cada máquina sólo servía para solucionar el problema para el que fue diseñada.

    Las calculadoras analógicas, como su nombre indica, establecían un problema físico similar al matemático que se deseaba resolver. Es decir, planteaban una cuestión física en la que las variables involucradas estaban ligadas por una relación análoga a la que estaba planteada entre las variables del problema matemático que se deseaba solucionar. Tenían el grave problema añadido de que la precisión de sus resultados era función de la exactitud con la que se hubiesen medido las variables de entrada.

    Frente a este tipo de máquinas, las calculadoras digitales se basan en introducir el valor de las variables como cifras, compuestas por tantos dígitos como se necesite, o bien, mediante un código predeterminado, si se trata de atributos.

    Históricamente, el primer dispositivo que funcionaba de esta manera fue el ideado por Jacquard para hacer trabajar sus telares. La información se introducía por medio de unas tarjetas, convenientemente perforadas, que, por medio de una varilla ligadas al propio telar gobernaban el trabajo de éste, de manera que si dicha varilla encontraba hueco, adoptaba una decisión, la cual era opuesta a la anterior, en caso contrario.

    La idea de Jacquard fue seguida por Charles Babbage, quien diseñó su llamada máquina diferencial, en la que sólo podía ejecutar sumas y restas y que daba sus resultados perforando una delgada plancha de cobre. Tras este invento, Babbage diseñó un nuevo ingenio, la máquina analítica, en la que puede encontrarse un verdadero precursor de las modernas calculadoras, ya que constaba de un almacén, equivalente a la actual memoria, un taller, correspondiente a lo que hoy se llama unidad de cálculo, dispositivos de entrada, constituidos por elementos lectores de tarjetas perforadas, y dispositivos de salida, mediante los mismos medios.

    En 1890, el norteamericano Hermann Hollerith usó el método de tarjetas perforadas para llevar a cabo un censo en Estados Unidos y, ya en 1944, se logró un avance importante con la invención de la ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Calculator), diseñada en Harvard por Howard Aiken. Con ella, se lograba una automatización desconocida hasta la fecha.

    Las modernas calculadoras analógicas funcionan basándose en que en todo circuito eléctrico sólo pueden darse dos estados antagónicos: estar o no recorrido por una corriente, asimilándose la primera situación al valor 1 y la segunda al valor 0. De esta forma, cualquier cantidad puede ser representada en el sistema de base 2, mediante una sucesión de estos dígitos, es decir, a través de un conjunto de impulsos eléctricos.

    En esta nueva faceta, tuvieron una importancia decisiva los trabajos del inglés George Boole, quien definió unas estructuras, los retículos, y unas operaciones en y entre ellos, que se conocen como Álgebra Booleana, la cual descansa sobre el sistema binario. En 1937, Claude Shannon recogió la idea de Boole y concibió unos dispositivos que, mediante la situación abierto-cerrado, asimilable a 0 y a 1, entre circuitos conseguían, aplicando las reglas de la aritmética en base dos, realizar las cuatro operaciones fundamentales, suma, resta, producto y cociente.

    En ese momento apareció el concepto de bit, con el que se designaba cualquier dígito binario, y se estableció la capacidad de programar la máquina, indicándole la manera de tomar una cierta decisión ante una determinada información.

    En 1937, George Robert Stibitz diseñó la primera calculadora, también basada en el sistema binario, utilizando relés. A partir de ese modelo, proliferaron las apariciones de dispositivos de este tipo. Destaca entre ellos, la máquina de Atanasoff, que sustituía los relés por lámparas de vacío.

    Hoy día, las calculadoras digitales, con un reducido tamaño, han alcanzado grandes prestaciones. Básicamente, se componen de:

    Órganos de entrada:sirven para introducir los datos del problema, los cuales, mediante los dispositivos adecuados, se convierte en impulsos eléctricos, en dipolos magnéticos, etc.

    La memoria:almacena los datos de entrada para su posterior empleo. Para ello, tiene una estructura en celdas, en las que sitúa la información recibida, usando un sistema que permite recuperarla según se precise. Del mismo modo, también almacena las instrucciones necesarias para procesar los datos.

    La unidad aritmética:realiza las operaciones matemáticas que procedan.

    Órganos de salida:en forma de soporte material impreso o a través de una pantalla muestran los resultados obtenidos, al someter los datos de entrada al proceso que se haya programado para ellos. Su estructura es similar a la de los órganos de entrada.

    La principal característica de estas calculadoras es la velocidad con la que actúan, lo que, unido a su exactitud, las hace indispensables en la vida diaria y en muchas aplicaciones técnicas, ya que no sólo realizan operaciones aritméticas básicas, sino que tienen aplicaciones estadísticas, de dibujo de gráficas de funciones, de cálculo integral, etc.