La historia de las calculadoras abarca el desarrollo de diversas máquinas analógicas que resuelven problemas mediante analogías físicas.
Un ejemplo emblemático es la Regla de cálculo, que permite realizar multiplicaciones al sumar magnitudes proporcionales a los logaritmos de los factores.
La precisión de estas máquinas depende de la exactitud en la medición de magnitudes físicas, logrando en la práctica una exactitud del 1%.
A medida que se busca mayor precisión, surgen las calculadoras mecánicas.
historia de las calculadoras
Máquinas analógicas. Operan mediante la realización de analogías físicas de los problemas que han de resolver. Así, la Regla de cálculo resuelve multiplicaciones sumando dos magnitudes, cada una de las cuales es proporcional al Logaritmo de uno de los factores de la multiplicación. Para hallar el valor del producto basta medir la magnitud total resultante, que es proporcional al logaritmo del producto. La precisión de una máquina calculadora analógica depende directamente de la exactitud con que puedan medirse magnitudes físicas tales como longitudes, posiciones axiales y voltajes o corrientes eléctricas. En la práctica puede conseguirse siempre una exactitud del 1 %, a veces de una décima y nunca de una centésima por ciento. Para conseguir mayores precisiones se hace necesario el uso de calculadoras mecánicas.
Se han construido complicadas máquinas analógicas especiales, por ejemplo los equipos de dirección de tiro antiaéreo (v. Defensa antiaérea). Si se desprecia su limitada exactitud, estas máquinas ofrecen más ventajas que las numéricas en las operaciones para las que están proyectadas, ya que son más sencillas, más baratas y más rápidas.
Ya en 1876 se propuso James Thomson ampliar las posibilidades de las máquinas analógicas mediante la invención de su totalizador de «bola y disco». Su hermano, Lord Kelvin, apuntó inmediatamente que este artificio mecánico permitiría construir una máquina capaz de resolver ecuaciones diferenciales lineales. Sin embargo, la máquina no apareció hasta medio siglo iiiás tarde. El primer analizador diferencial fue construido en 1930 en el Instituto Tecnológico de Massachusetts por un grupo dirigido por Vannevar Bush. En el mismo centro se puso en funcionamiento en 1945 un nuevo analizador diferencial, mucho más perfecto, con 18 totalizadores.
Con la invención del analizador diferencial electrónico basado en el uso de amplificadores de contrarreacción de válvulas electrónicas como totalizadores, diferenciadores, amplificadores de sumas, etc., aumentó aún más el alcance de las máquinas analógicas. El nuevo progreso se inició en 1942 con un calculador electrónico de dirección de tiro antiaéreo ideado por un grupo científico de los laboratorios de la Bell Telephone, encabezado por Clarence A. Lovell. Sus trabajos facilitaron la construcción de calculadoras analógicas más grandes, más complicadas y, sin embargo, más sencillas y baratas que las precedentes. Varias calculadoras de este tipo están al alcance del comercio. Se utilizan para resolver problemas de estabilidad y control en el diseño de proyectiles y aeronaves teledirigidos, complicados problemas de trayectorias de electrones en los tubos de vacío y muchos otros susceptibles de reducirse a ecuaciones diferenciales.
Máquinas digitales. Estas máquinas operan contando. Las magnitudes penetran en ellas en forma de números dígitos y tanto la operación como los resultados son numéricos. La más antigua de tales máquinas es el Ábaco, utilizado en China ya antes del año 470 a. de J.C.
El modelo más sencillo de las calculadoras numéricas modernas es el de oficina. Esta denominación comprende las máquinas sumadoras, capaces de sumar y restar, y las más complicadas de teclado, que también realizan multiplicaciones, divisiones y extracciones de raíces cuadradas. Las cajas registradoras y las máquinas contadoras especiales de teclado pertenecen también a esta clase.
La primera calculadora numérica fue inventada por Blaise Pascal en 1642. Fue una versión primitiva de la máquina de sumar y restar de punzón, un tipo que todavía se fabrica y utiliza con profusión en modelos más perfeccionados.
Gottfried Wilhelm Leibniz concibió en 1671 la idea de una máquina calculadora que pudiera realizar multiplicaciones mediante la rápida repetición de sumas. Su primera máquina completa se construyó en 1694. En 1820 Charles Thomas de Alsacia inventó la primera máquina calculadora susceptible de fabricación comercial, que ha venido fabricándose en París con ligeros cambios y mejoras hasta el comienzo de la II Guerra Mundial.
Las máquinas sumadoras y calculadoras de teclado tuvieron su origen en los Estados Unidos, donde D. D. Parmalee patentó en 1850 la primera sumadora de este tipo. Era una máquina de un solo movimiento, es decir, accionable directamente mediante la pulsación de las teclas. En 1872 E. D. Barbour la proveyó de un artificio impresor. Sin embargo, puede decirse que las primeras máquinas sumadoras-registradoras fueron fabricadas por Dorr E. Felt en 1889 y por William S. Burroughs en 1892. En ellas los mecanismos registradores requerían mayor energía motriz que la proporcionada por la simple pulsación de las teclas, por lo que fueron dotadas de manivela o motor eléctrico. La pulsación de las teclas sólo sirve para introducir un número; un movimiento secundario pone en marcha el mecanismo de impresión del número, realiza la operación deseada y deja dispuesto el mecanismo para la siguiente. Todas las casas comerciales del mundo emplean este tipo de máquinas, más o menos modificado. La caja registradora moderna, complejo mecanismo integrado por una máquina sumadora-registradora y un cajón para el numerario, apareció por vez primera en 1919. Véase Máquinas de oficina.
Las máquinas hasta ahora descritas sólo son capaces de realizar una operación aritmética cada vez; para conseguir una segunda es necesario que el operador humano intervenga marcando nuevas cantidades en su teclado. Ahora bien, desde 1940 aparecieron máquinas calculadoras numéricas automáticas capaces de resolver sucesivamente y con gran rapidez todas y cada una de las fases de un cálculo largo y complicado. Esto se consigue dotando a la máquina de una «memoria» capaz de almacenar los datos requeridos para el cálculo y de un «entendimiento» capaz de hacerse cargo de las instrucciones necesarias en cuanto a la clase y orden de las operaciones que conviene realizar. En estas operaciones parciales se incluyen no sólo las aritméticas corrientes —suma, resta, multiplicación y división—, sino también las lógicas simples, tales como la comparación de dos cantidades para ver cuál es mayor y desplazar cifras hacia la derecha o la izquierda.
La primera calculadora numérica capaz de realizar operaciones sucesivas de este tipo fue propuesta por Charles Babbage alrededor de 1835. El diseño lógico de esta máquina, a la que Babbage dio el nombre de «máquina analítica», era muy parecido al de las más modernas calculadoras automáticas. Babbage trató de reducir a mecanismo su proyecto, pero fracasó, debido principalmente a que la ingeniería mecánica de su época carecía de la competencia necesaria para realizar una máquina de la complejidad requerida. Sólo con el moderno desarrollo de la Electrónica ha sido posible la construcción de una máquina de estas características.
Desde principios de los años 1900 hasta la década de 1960, las calculadoras mecánicas dominaron el mercado de computación de escritorio.
La famosa ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) puede considerarse la primera calculadora numérica plenamente electrónica y automática; a pesar de que pocos años antes ya se habían construido en los laboratorios de la Bell Telephone y en la Universidad de Harvard máquinas similares dotadas de mecanismos electromecánicos, como conmutadores y almacenadores de datos. La ENIAC, construida durante la II Guerra Mundial en la Universidad de Pensilvania, constaba de unas 18000 válvulas electrónicas y podía realizar 5000 sumas por segundo.
Después de la guerra se hicieron grandes progresos en el desarrollo de calculadoras numéricas electrónicas. Los principales fabricantes de máquinas de oficina lanzaron modelos adecuados y eficaces de dos tipos respecto a su precio y alcance operatorio. Las máquinas de velocidad y precio medios se sirven de un tambor magnético como dispositivo central almacenador de datos o memorizador. Las cifras y demás datos que importa almacenar o memorizar se registran en forma de huellas magnéticas, en unas bandas paralelas que recorren la superficie cilindrica del tambor recubierto de material magnético. Tales «marcas» magnéticas pueden releerse valiéndose del mismo procedimiento empleado para escuchar de nuevo una pieza musical o un discurso registrados en una cinta magnetofónica. Estas máquinas eran capaces de realizar cientos de operaciones aritméticas por segundo. En la época ya existían más rápidas y más caras, algunas de las cuales realizaban decenas de millares de operaciones por segundo.
Las calculadoras numéricas electrónicas sirven no sólo para realizar cálculos científicos y de ingeniería, sino también para efectuar operaciones rutinarias en las oficinas comerciales e industriales. La preparación de las nóminas, el cálculo de primas en las compañías de seguros, la programación de la producción, el control de inventario y otros asuntos semejantes exigen un mayor esfuerzo del personal de oficina, aunque utilicen máquinas de tarjetas perforadas en la realización de dichas tareas. La rapidez y flexibilidad de la calculadora numérica electrónica acelera y abarata las operaciones burocráticas en gran escala. En los 50 se lanzaron a la venta comercial máquinas especialmente proyectadas para tales fines. En 1954, en que se hicieron las primeras instalaciones destinadas exclusivamente al trabajo de oficina.
Las calculadoras numéricas automáticas se pueden también utilizarse para controlar una producción en serie en industrias manufactureras de proceso continuo, como por ejemplo el refinado de petróleo, y para controlar las máquinas-herramientas en las industrias de procesos discontinuos. Con anterioridad a 1955 el equipo de control era en su mayoría del tipo analógico, pero la complejidad de los procesos de control de fabricación desvió la atención hacia los equipos de control numérico.
Las primeras computadoras mainframe, usando inicialmente válvulas de vacío y luego transistores en sus circuitos lógicos, aparecieron a finales de los años 1940 y 1950. Esta tecnología supondría un obstáculo en el desarrollo de las calculadoras electrónicas.
En 1954 IBM presentó en los Estados Unidos una gran calculadora fabricada con transistores y, en 1957, la compañía lanzó la primera calculadora «comercial» de este tipo, la IBM 608, que ocupaba varios armarios y costaba unos 80.000$
En octubre de 1961 se anunció la primera calculadora de escritorio totalmente electrónica del mundo, la Bell Punch/Sumlock Comptometer ANITA.
La calculadora programable Monroe Epic salió al mercado en 1967. Compuesta por una unidad grande de escritorio con impresora y una torre lógica de suelo conectada a ésta, era capaz de ser programada para realizar muchas funciones típicas de una computadora.
Las calculadoras electrónicas de mediados de los años 1960 eran grandes y pesadas máquinas de escritorio debido al uso de cientos de transistores en varias placas de circuitos, con un elevado consumo eléctrico que exigía el uso de una alimentación alterna. Se hicieron grandes esfuerzos para reducir la lógica necesaria para una calculadora en cada vez menos circuitos integrados, siendo la electrónica de las calculadoras una de las líneas punteras en el desarrollo de los semiconductores.
Para 1970 una calculadora podía fabricarse usando sólo unos pocos chips de bajo consumo, permitiendo que los modelos portátiles fuesen alimentados con baterías. Las primeras calculadoras electrónicas portátiles aparecieron en Japón en 1970 y pronto fueron comercializadas por todo el mundo.
La primera calculadora electrónica auténticamente de bolsillo fue la Busicom LE-120A HANDY, comercializada a principios de 1971. Fabricada en Japón, fue también la primera en usar una pantalla LED, la primera en usar un único circuito integrado, el ya mencionado Mostek, y la primera en alimentarse con pilas desechables
A mediados de los años 1970 aparecieron las primeras calculadoras con las actuales pantallas LCD típicas.
Para 1976 el coste de las calculadoras de bolsillo más simples había caído a unos pocos dólares.
La primera calculadora capaz de realizar cálculos simbólicos fue la HP-28, lanzada en 1987. Era capaz, por ejemplo, de resolver simbólicamente ecuaciones cuadráticas. La primera calculadora gráfica fue la Casio fx7000G lanzada en 1985.
Los dos principales fabricantes, HP y TI, lanzaron modelos con cada vez más características durante los años 1980 y 1990.
Véase Abaco; Cibernética; Defensa antiaérea; Máquinas automáticas; Automación; Máquinas de oficina; Electrónica; Logaritmo; Regla de cálculo.
