15 marzo 2011

De los telex a los pendrives

Antes de irse el Tomás Jr. me preguntó como funcionaba la memoria de los USB, aunque yo tenía una idea general no conocía los detalles así es que me puse a averiguar.

Intermedio: cuando usaba la memoria de papel perforado
Desde el principio de la computación uno de los principales componentes fue la memoria. En 1981 cuando yo trabajaba en la Zona Franca de Iquique nos comunicábamos por primera vez con los japoneses en tiempo real por medio de máquinas de teletipo, unos aparatos del porte de un frigobar de color amarillo que metían un ruido de los mil diablos porque eran completamente electromecánicos. Una campanilla nos indicaba que iba a empezar la transmisión y la máquina de escribir hacía tiritar todo el aparato mientras nos comunicábamos.

Los telex empezaban a llegar a medianoche y yo me quedaba a recibirlos, cuando había algo importante se quedaba también alguno de mis jefes y aparecía la botella de Johnny Walker, eran los verdaderos precursores del chat, aquí tengo un telex de esos tiempos:

04-10-85
22.23#
223009 COCSA CL

THIS IS SATOH FROM CASIO
IS THERE MR BRADANOVIC? ###########################

GOOD NITE MR SATOH BRADANOVIC ON LINE HOW ARE YOU

VERY FINE THANK YOU
AND CONGRATULATIONS FOR YR MARRIED++

NO REALLY WAS A BAD JOKE FROM FRIENDS DURING MY ABSENCE OF IQUIQUE, ANYWAY I AM VERY VERY YOUNG YET (HOPE GET MERRY PAST 40)

NOTED WHEN YOU WILL FIND BETTER HALF FOR YOU KINDLY TELL ME INMEDIATLY WOULD LIKE TO SEND MY BEST CONGRATULATION TO YOU
OK ANYWAY AWAITING YR NEXT ADITIONAL ORDER FOR OCT SHIPMENT AS SOON AS POSSIBLE STUDYING YR SITUATION CAREFULLY++

YES IM WORKING ON IT WITH SALESPEOPLE GIVE MY FRIEND BENJAMIN MY BEST WISHES AND A GOOD TIME THERE IN TOKYO

OF COURESE WE ARE PLANNING TO GIVE HIM EXITING DAYS FROM MORNING TO NIGHT ANYWAY THANKS FOR YR CONVERSATION TODAY

BIBI++

Entonces había que colocar el pedido y eso se grababa en una cinta de papel amarillo a la que se le hacían perforaciones, cada pedido era una decena de metros de cinta porque por cada letra iba un bloque de perforaciones, para que les cuento cuando la cinta se enredaba o se cortaba.

En esos años era fascinante pensar que estaba conversando con un tipo directamente en Tokio, cuando una llamada de larga distancia podía tomar horas en concretarse. Así, las primeras memoria fueron de papel y cartón. Todavía tengo por algún lado las tarjetas perforadas de mi primer programa en el IBM 1130 que la universidad tenía en Antofagasta, el sistema era muy fácil de entender y la broma normal consistía en desordenar las tarjetas, lo que volvía loco al computador y lo dejaba tirando metros y metros de papel durante horas.
Fin del intermedio

La memoria de los computadores es como la batería de los autos eléctricos: un componente fundamental que siempre ha dado problemas. Luego de las memorias de papel aparecieron otras de núcleos metálicos, que cambiaban la polarización de imanes con una corriente eléctrica. Ni que decir que eran muy lentas y poco eficientes, esas fueron las primeras memorias RAM.

Los primeros computadores tenían memorias con válvulas de vacío o transistores en un circuito que se llama "flip-flop", un oscilador biestable que puede mantener su estado indefinidamente mientras le estén suministrando corriente. Con los circuitos integrados cientos de miles de estos circuitos formaban las primeras memorias RAM, creo que se usan hasta el día de hoy, pero en escalas de miles de millones.

Una memoria de computador puede ser cualquier cosa que tenga dos estados posibles y si le damos un impulso eléctrico la podemos hacer cambiar de estado. Por ejemplo la cinta perforada tiene dos estados: si hay perforación o no, lo malo es que no se puede reescribir (es ROM) y solo se usa una vez. Las memorias con circuitos flip-flop se pueden reescribir (son RAM) pero tienen el problema que cuando no hay energía pierden la información, por eso sirven solo como memoria mientras el computador esta encendido.

Para guardar la información de manera persistente -que además se pueda borrar y sobreescribir- lo más común es usar el mismo sistema de las cintas magnéticas de audio -los primeros computadores personales usaban audio cassettes como memoria- pero el recubrimiento magnético se pone sobre un disco que gira a alta velocidad y puede ser grabado o recuperado en cualquier punto por un brazo mecánico, sin necesidad de una búsqueda secuencial: ese es el famoso disco duro .

El computador Casio FX-900P tenía una revolucionaria "memoria continua", que no era otra cosa que una memoria RAM con circuitos flip-flop alimentada por una batería recargable, que mantenía la información mientras el computador estaba apagado. Por esa misma época Toshiba inventó la memoria Flash, que hoy se usa en los USB y ya se está convirtiendo en el Santo Grial de las memorias, pero tomó más de 20 años que la tecnología fuese práctica y económica.

Las memorias Flash de los USB o pendrives, usan el efecto tunel, un fenómeno cuántico que produce cambios violentos de resistencia en ciertos semiconductores, así los circuitos pueden mantener su estado aún cuando no estén conectados a ninguna fuente de energía. La memoria Flash parece la solución ideal para almacenar información, porque no tiene partes móviles y su consumo de energía es muy bajo, pero desgraciadamente tienen algunos problemas.

El principal es que, aunque almacenan por largo tiempo, su duración no es ilimitada, generalmente tienen garantías de 5 a 10 años ¿que pasará con computadores como el Ipad si después de 8 años empiezan a perder toda la información guardada? Los discos duros en cambio son extremadamente persistentes y pueden mantener la información por 20 o más años sn problemas, aunque falle la parte mecánica la información sigue allí y puede recuperarse.

Otros problemas de las memorias Flash es que son caras y lentas, aunque la electrónica de semiconductores, que se basa en mejorar las técnicas de micro impresión, siempre ha sido tremendamente eficiente en mejorar esa clase de cosas.

Existe una alternativa que es la RAM magnética de estado sólido, pero todavía su desarrollo no se ha masificado por culpa de la popularidad de las memorias flash. La gran ventaja de la MRAM es que no presenta degradación en el tiempo como las Flash y consume mucha menos energía.

Otras memorias como el CD, DVD y Blue Ray están basadas en un sistema mecánico similar al disco duro pero quemando con laser la superficie, son las más económicas pero lejoslas más lentas de todas, sirven principalmente para grabarlas una sola vez y de solo lectura secuencial, para películas o música.

Igual que las baterías con la memoria existe un problema físico que todavía nadie ha descubierto como solucionar con eficiencia: el almacenamiento permanente, ya sea de energía o de información. Todo lo demás en un computador puede tener enormes avances, pero la duración de la batería y la rapidez/capacidad de la memoria siempre serán el cuello de botella y la solución está muy lejos de encontrarse todavía.

En Japón están algunas de las principales fábricas de semiconductores del mundo, Ahora con el terremoto se viene un enorme problema, porque no solo se necesitan las máquinas, que podrían ser repuestas de manera más o menos rápida, sino que además un montón de energía eléctrica para purificar el silicio al grado de semiconductor.

Esto afectará no solo a las memorias sino que a los chip de todo tipo y a las celdas para paneles fotovoltaicos, que son sub productos de ese proceso. Los chinitos podrán vender paneles solares muy baratos, pero están a años luz de producir silicio purificado a nivel de semiconductor.

13 comentarios:

  1. HELLO MR. BRADANOVIC!! Muy instructivo lo suyo. Recuerdo haber lidiado con una memoria que llamaban EPROM y que era como la que Ud. atribuye a Casio: re-escribible pero con una batería que la mantenía viva.
    Estaba en un aparato FOXBORO de control de lazos industriales. La FOXBORO se jactaba de haber automatizado hasta centrales nucleares (habrán estado en Fukushima?) pero en nuestro caso sólo atendía la presión de vapor y las temperaturas y niveles de un ingenio azucarero. La EPROM supuestamente mantenía el juego de "set-points" y otras variables de los lazos de control en caso de fluctuación de corrientes y cortes pero resulta que a veces se desonfiguraba y no podíamos cargarla desde cero desde una PC conectada a la par porque, precisamente, la EPROM estaba viva y cargada!
    Aprendimos a retirar la tarjeta de su alojamiento y con una pinza de cejas de señora cambiábamos un puente de alambre entre dos diminutos bornes - que era la forma de desconectar las baterias - para que EPROM se borrara y nos dejara arrancar de nuevo. Ahora suena tan primitivo....

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  2. Ah que tiempos aquellos Ulschmidt de la prehistoria computacional! El control industrial era otra rama que todavía está muy vigente en todos lados y todavía se usa eso de hacer puentes para borrar o resetear datos grabados, especialmente cuando algo está protegido por password.

    Si en esos años me hubiesen dicho que iba a tener 8 gigabytes de memoria continua en un llavero habría pensado que era ciencia ficción jaja

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  3. ,, y también me hizo recordar que mi tesis de graduación incluía un programa: escrito en FORTRAN IV, lo llevámos en forma de "lote de tarjetas" - cartones perforados con una perforadora IBM - a un "centro de cómputos". El programa era un lote de cartones apretados con una goma plástica, los datos eran el último lote. El programa estimaba el avance de la humedad en el suelo producto de una lluvia... Si le dijera a mi hijo que su programa de juegos tiene más capacidad que lo que usó la NASA para programar los vuelos lunares no me creería. Pero así fue. "Lógica gratis" decía un libro de la época, y fue cierto.

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  4. Tomás:
    En 1966, el Comité de Telecomunicaciones de la Corfo, (que más tarde se transformó en Entel) tenía una oficina en Arica ubicada en la calle Baquedano y prestaba servicios públicos de telefonía al sur. Para comunicarse con Santiago, a veces había que esperar una hora o más para que le asignaran una caseta donde uno podía obtener un enlace a gritos con sus familiares. En otras ocasiones lo citaban para la tarde o al día siguiente.
    El tramo Arica – Iquique se hacía por medio de una red de comunicaciones que se le arrendaba al Ejército, el que había desplegado estaciones repetidores intermedias en Chacalluta, Cabo Lobos, Punta Pichalo y Cerro Tarapacá. En cada uno de estos puntos existía un material de radio Pintsch, contenido en unos enormes camiones alemanes marca Ford Kohen que abastecidos de elctricidad con grupos electrógenos a petróleo. La esforzada vida que llevaban los militares en estas estaciones dan para otro comentario.

    Así estaban las telecomunicaciones tan sólo 45 años atrás.

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  5. Que nostalgia Uldschmidt, el Fortran IV fue el primer lenguaje que aprendí y donde hice mis primeros pinitos en programación: un programa para conversión de monedas (el primer programa que hice), otro para calcular filtros y uno para calcular los coeficientes de fourrier. Después llegó el PDP 11 con la gran novedad; ¡una consola! mi programa en ese fue un juego del gato en pantalla, todos en Fortran. Ah tiempos aquellos! todavía tengo el listado del juego del gato.

    Adrian: no tenía idea que los equipos eran operados por repetidoras en camiones, me imagino la vidita de los operadores viviendo en pleno desierto para que pudiesemos llamar, ahora veo por que las llamadas demoraban tanto!


    Anónimo, ah el código Baudot, ese no lo use nunca ¡si no soy tan viejo pues!, mi suegro fue telegrafista de la Westco, toda una vida con el código morse, cuando pasó de moda no servía para nada, lo único que sabe es el morse y jugar pool

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  6. Su querido teletipo usaba internamente codigo Baudot. Adicionalmente el codigo Baudot todavia se usa en RTTY (radio teletipo)

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  7. Conocer los caracteres especiales del teletipo permitia enviar mensajes "bonitos" que impresionaban a las secretarias (ñaca ñaca)

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  8. Ojo, que los pcs actuales aun usan una memoria EPROM para mantener los datos de configuracion de la CMOS. el reset consiste precisamente en cambiar el jumper para cortar el paso de electricidad que mantiene guardados datos como fecha, hora, arreglos de inicio, etc. y usa una humilde pila CR-2032.

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  9. En la uta hace unos años todavia quedaba una PDP-11, ojalá exista la visión de cuidarla, ya es una pieza de museo.

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  10. Anónimo, no tenía idea que el TTY usaba el código baudot jaja, los caracteres especiales fueron los antecesores de los emoticones, creo que el signo más ++ era el que tocaba la campanilla

    Christian, claro que si, puentear el jumper es especialmente útil para desactivar algunos equipos con password que se graban en la EPROM

    Eduardo, Gonzalo Muñoz me comentó una vez que habían sufiientes equipos antiguos como para armar un museo, creo que todavía tienen la perforadora de tarjetas, el PDP-11 con sus terminales y varias otras reliquias

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  11. y qué pasó con el calor en los microprocesadores? hasta yo, la persona más incrédula del mundo, le creí a los profesores y pensé que encontrarían alguna solución. hace más de 20 años que egresé de la universidad y cada notebook nuevo me indica que el problema al parecer se incrementa.

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  12. Todo tiene un costo, al aumentar la velocidad de reloj de las CPU al orden de los gigahertz el costo es que cada vez se produce más calor, no hay nada que hacer con esto.

    Yo siempre me he preguntado -no soy especialista ni nada en esto- por que los relojes de las CPU a velocidades de Ghz no irradian, por lo que yo recuerdo cuando hicimos el transmisor de la radio Inacap el año del rey perico, apenas se llega a unos cientos de Mhz las señales se empiezan a irradiar por todos lados, no tengo idea como habrán prevenido esto en los computadores.

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"Send me a postcard, drop me a line
Stating point of view
Indicate precisely what you mean to say
Yours sincerely, wasting away
Give me your answer, fill in a form
Mine for evermore
Will you still need me, will you still feed me
When I'm sixty-four"