Historia del hardware informático

Se han utilizado dispositivos para ayudar en el cálculo durante miles de años, a menudo utilizando una correspondencia uno a uno con los dedos . El primer dispositivo de conteo fue probablemente una forma de vara de conteo . El hueso de Lebombo de las montañas entre Eswatini y Sudáfrica puede ser el artefacto matemático más antiguo conocido. ^{[ 2 ]} Data de 35 000 a. C. y consta de 29 muescas distintas que fueron cortadas deliberadamente en la fíbula de un babuino . ^{[ 3 ] [ 4 ]} Posteriormente, las ayudas para el registro en todo el Creciente Fértil incluían calculi (esferas de arcilla, conos, etc.) que representaban recuentos de artículos, probablemente ganado o granos, sellados en recipientes huecos de arcilla sin cocer. ^{[ b ] [ 6 ] [ c ]} El uso de varillas de conteo es un ejemplo. El ábaco se utilizó tempranamente para tareas aritméticas. Lo que ahora se llama ábaco romano se utilizó en Babilonia ya hacia el 2700-2300 a. C. Desde entonces, se han inventado muchas otras formas de tableros o mesas de cálculo. En una casa de contabilidad medieval europea , se colocaba un paño a cuadros sobre una mesa y se movían marcadores sobre él según ciertas reglas, como ayuda para calcular sumas de dinero.

En la antigüedad y la Edad Media se construyeron varias computadoras analógicas para realizar cálculos astronómicos. Entre ellas se encuentran el astrolabio y el mecanismo de Anticitera, del mundo helenístico (c. 150-100 a. C.). ^{[ 8 ]}

Una cerradura de combinación griega de bronce del período augusteo o adriánico funcionaba con una forma primitiva de lógica mecánica: el pestillo central se bloqueaba físicamente para que no se retrajera hasta que las muescas de dos diales giratorios independientes estuvieran correctamente alineadas. ^{[ 9 ]} En el Egipto romano , Herón de Alejandría (c. 10-70 d. C.) fabricó dispositivos mecánicos, incluidos autómatas y un carro programable . ^{[ 10 ]} La flauta automática a vapor descrita en el Libro de los Dispositivos Ingeniosos (850) de los hermanos persas-baghdadíes Banū Mūsā pudo haber sido el primer dispositivo programable. ^{[ 11 ]}

Other early mechanical devices used to perform one or another type of calculations include the planisphere and other mechanical computing devices invented by Al-Biruni (c. AD 1000); the equatorium and universal latitude-independent astrolabe by Al-Zarqali (c. AD 1015); the astronomical analog computers of other medieval Muslim astronomers and engineers; and the astronomical clock tower of Su Song (1094) during the Song dynasty. The castle clock, a hydropowered mechanical astronomical clock invented by Ismail al-Jazari in 1206, was the first programmable analog computer.^[12][13][14]Ramon Llull invented the Lullian Circle: a notional machine for calculating answers to philosophical questions (in this case, to do with Christianity) via logical combinatorics. This idea was taken up by Leibniz centuries later, and is thus one of the founding elements in computing and information science.

Scottish mathematician and physicist John Napier discovered that the multiplication and division of numbers could be performed by the addition and subtraction, respectively, of the logarithms of those numbers. While producing the first logarithmic tables, Napier needed to perform many tedious multiplications. It was at this point that he designed his 'Napier's bones', an abacus-like device that greatly simplified calculations that involved multiplication and division.^[d]

Dado que los números reales pueden representarse como distancias o intervalos en una línea, la regla de cálculo se inventó en la década de 1620, poco después del trabajo de Napier, para permitir que las operaciones de multiplicación y división se realizaran de forma significativamente más rápida que antes. ^{[ 15 ]} Edmund Gunter construyó un dispositivo de cálculo con una sola escala logarítmica en la Universidad de Oxford . Su dispositivo simplificó enormemente los cálculos aritméticos, incluyendo la multiplicación y la división. William Oughtred lo mejoró notablemente en 1630 con su regla de cálculo circular. Posteriormente, en 1632, desarrolló la regla de cálculo moderna, esencialmente una combinación de dos reglas de Gunter , sostenidas con las manos. Las reglas de cálculo fueron utilizadas por generaciones de ingenieros y otros profesionales que trabajaban con matemáticas, hasta la invención de la calculadora de bolsillo . ^{[ 16 ]}

En 1609, Guidobaldo del Monte creó un multiplicador mecánico para calcular fracciones de grado. Basado en un sistema de cuatro engranajes, la rotación de un índice en un cuadrante corresponde a 60 rotaciones de otro índice en el cuadrante opuesto. ^{[ 17 ]} Gracias a esta máquina, se pueden evitar errores en el cálculo de primeros, segundos, terceros y cuartos de grado. Guidobaldo fue el primero en documentar el uso de engranajes para el cálculo mecánico.

Wilhelm Schickard , un polímata alemán , diseñó en 1623 una máquina calculadora que combinaba una versión mecanizada de las varillas de Napier con la primera máquina sumadora mecánica del mundo integrada en la base. Debido a que utilizaba un engranaje de un solo diente, en ocasiones su mecanismo de arrastre se atascaba. ^{[ 18 ]} Un incendio destruyó al menos una de las máquinas en 1624 y se cree que Schickard quedó demasiado desanimado como para construir otra.

En 1642, siendo aún adolescente, Blaise Pascal comenzó un trabajo pionero en máquinas de calcular y, tras tres años de esfuerzo y 50 prototipos ^{[ 19 ],} inventó una calculadora mecánica . ^{[ 20 ] [ 21 ]} Construyó veinte de estas máquinas (conocidas como calculadoras de Pascal o pascalinas) en los diez años siguientes. ^{[ 22 ]} Nueve pascalinas han sobrevivido, la mayoría de las cuales se exhiben en museos europeos. ^{[ e ]} Existe un debate continuo sobre si Schickard o Pascal deben ser considerados el "inventor de la calculadora mecánica" y la gama de cuestiones a considerar se discute en otra parte. ^{[ 23 ]}

Gottfried Wilhelm von Leibniz inventó la calculadora escalonada y su famoso mecanismo de tambor escalonado alrededor de 1672. Intentó crear una máquina que pudiera usarse no solo para la suma y la resta, sino que también utilizara un carro móvil para permitir la multiplicación y la división. Leibniz dijo una vez: «Es indigno de los hombres excelentes perder horas como esclavos en el trabajo de cálculo que podría delegarse con seguridad a cualquier otra persona si se usaran máquinas». ^{[ 24 ]} Sin embargo, Leibniz no incorporó un mecanismo de acarreo completamente exitoso. Leibniz también describió el sistema numérico binario , ^{[ 25 ]} un ingrediente central de todas las computadoras modernas. Sin embargo, hasta la década de 1940, muchos diseños posteriores (incluidas las máquinas de Charles Babbage de 1822 e incluso la ENIAC de 1945) se basaron en el sistema decimal. ^{[ f ]}

Hacia 1820, Charles Xavier Thomas de Colmar creó lo que, a lo largo del resto del siglo, se convertiría en la primera calculadora mecánica de producción masiva exitosa: el aritmómetro Thomas . Podía utilizarse para sumar y restar, y, gracias a un carro móvil, el operador también podía multiplicar y dividir mediante un proceso de multiplicación y división largas. ^{[ 26 ]} Utilizaba un tambor escalonado de diseño similar al inventado por Leibniz. Las calculadoras mecánicas se mantuvieron en uso hasta la década de 1970.

En 1804, el tejedor francés Joseph Marie Jacquard desarrolló un telar cuyo patrón se controlaba mediante una cinta de papel fabricada con tarjetas perforadas . Esta cinta podía cambiarse sin modificar el diseño mecánico del telar. Este fue un hito en la programación. Su máquina representó una mejora con respecto a telares similares. Las tarjetas perforadas fueron precedidas por las bandas perforadas, como en la máquina propuesta por Basile Bouchon . Estas bandas inspirarían la grabación de información para pianos automáticos y, más recientemente, para máquinas herramienta de control numérico .

A finales de la década de 1880, el estadounidense Herman Hollerith inventó el almacenamiento de datos en tarjetas perforadas que luego podían ser leídas por una máquina. ^{[ 27 ]} Para procesar estas tarjetas perforadas, inventó la tabuladora y la perforadora de tarjetas . Sus máquinas utilizaban relés y contadores electromecánicos . ^{[ 28 ]} El método de Hollerith se utilizó en el censo de los Estados Unidos de 1890. Ese censo se procesó dos años más rápido que el anterior. ^{[ 29 ]} La empresa de Hollerith finalmente se convirtió en el núcleo de IBM .

Para 1920, las máquinas tabuladoras electromecánicas podían sumar, restar e imprimir totales acumulados. ^{[ 30 ]} Las funciones de la máquina se dirigían insertando docenas de puentes de cable en paneles de control extraíbles . Cuando Estados Unidos instituyó la Seguridad Social en 1935, los sistemas de tarjetas perforadas de IBM se utilizaron para procesar los registros de 26 millones de trabajadores. ^{[ 31 ]} Las tarjetas perforadas se volvieron omnipresentes en la industria y el gobierno para la contabilidad y la administración.

Leslie Comrie's articles on punched-card methods^[32] and W. J. Eckert's publication of Punched Card Methods in Scientific Computation in 1940, described punched-card techniques sufficiently advanced to solve some differential equations or perform multiplication and division using floating-point representations, all on punched cards and unit record machines.^[33] Such machines were used during World War II for cryptographic statistical processing,^[34] as well as a vast number of administrative uses. The Astronomical Computing Bureau of Columbia University performed astronomical calculations representing the state of the art in computing.^[35][36]

By the 20th century, earlier mechanical calculators, cash registers, accounting machines, and so on were redesigned to use electric motors, with gear position as the representation for the state of a variable. The word "computer" was a job title assigned to primarily women who used these calculators to perform mathematical calculations.^[37] By the 1920s, British scientist Lewis Fry Richardson's interest in weather prediction led him to propose human computers and numerical analysis to model the weather; to this day, the most powerful computers on Earth are needed to adequately model its weather using the Navier–Stokes equations.^[38]

Companies like Friden, Marchant Calculator and Monroe made desktop mechanical calculators from the 1930s that could add, subtract, multiply and divide.^[39] In 1948, the Curta was introduced by Austrian inventor Curt Herzstark. It was a small, hand-cranked mechanical calculator and as such, a descendant of Gottfried Leibniz's Stepped Reckoner and Thomas' Arithmometer.

La primera calculadora de escritorio totalmente electrónica del mundo fue la Bell Punch ANITA británica , lanzada en 1961. ^{[ 40 ] [ 41 ]} Utilizaba tubos de vacío , tubos de cátodo frío y Dekatrons en sus circuitos, con 12 tubos "Nixie" de cátodo frío para su pantalla. La ANITA se vendió bien ya que era la única calculadora de escritorio electrónica disponible, y era silenciosa y rápida. La tecnología de tubos fue reemplazada en junio de 1963 por la Friden EC-130 fabricada en EE. UU., que tenía un diseño totalmente transistorizado, una pila de cuatro números de 13 dígitos mostrados en un CRT de 5 pulgadas (13 cm) , e introdujo la notación polaca inversa (RPN). 

The era of modern computing began with a flurry of development before and during World War II. Most digital computers built in this period were electromechanical – electric switches drove mechanical relays to perform the calculation. These mechanical components had a low operating speed due to their mechanical nature and were eventually superseded by much faster all-electric components, originally using vacuum tubes and later transistors.

The Z2 was one of the earliest examples of an electric operated digital computer built with electromechanical relays and was created by civil engineer Konrad Zuse in 1940 in Germany. It was an improvement on his earlier, mechanical Z1; although it used the same mechanical memory, it replaced the arithmetic and control logic with electrical relay circuits.^[73]

In the same year, electro-mechanical devices called bombes were built by British cryptologists to help decipher GermanEnigma-machine-encrypted secret messages during World War II. The bombe's initial design was created in 1939 at the UK Government Code and Cypher School at Bletchley Park by Alan Turing,^[74] with an important refinement devised in 1940 by Gordon Welchman.^[75] The engineering design and construction was the work of Harold Keen of the British Tabulating Machine Company. It was a substantial development from a device that had been designed in 1938 by Polish Cipher Bureau cryptologist Marian Rejewski, and known as the "cryptologic bomb" (Polish: "bomba kryptologiczna").

In 1941, Zuse followed his earlier machine up with the Z3,^[73] the world's first working electromechanicalprogrammable, fully automatic digital computer.^[76] The Z3 was built with 2000 relays, implementing a 22-bitword length that operated at a clock frequency of about 5–10 Hz.^[77] Program code and data were stored on punched film. It was similar to modern machines in several respects, pioneering numerous advances such as floating-point numbers. Replacement of the hard-to-implement decimal system (used in Charles Babbage's earlier design) by the simpler binary system meant that Zuse's machines were easier to build and potentially more reliable, given the technologies available at that time.^[78] Despite lacking explicit conditional execution, the Z3 was proven to have been a theoretically Turing-complete machine in 1998 by Raúl Rojas.^[79] In two 1936 patent applications, Zuse also anticipated that machine instructions could be stored in the same storage used for data—the key insight of what became known as the von Neumann architecture, first implemented in 1948 in America in the electromechanicalIBM SSEC and in Britain in the fully electronic Manchester Baby.^[80]

Zuse suffered setbacks during World War II when some of his machines were destroyed in the course of Allied bombing campaigns. Apparently his work remained largely unknown to engineers in the UK and US until much later, although at least IBM was aware of it as it financed his post-war startup company in 1946 in return for an option on Zuse's patents.

In 1944, the Harvard Mark I was constructed at IBM's Endicott laboratories.^[81] It was a similar general purpose electro-mechanical computer to the Z3, but was not quite Turing-complete.

The term digital was first suggested by George Robert Stibitz and refers to where a signal, such as a voltage, is not used to directly represent a value (as it would be in an analog computer), but to encode it. In November 1937, Stibitz, then working at Bell Labs (1930–1941),^[82] completed a relay-based calculator he later dubbed the "Model K" (for "kitchen table", on which he had assembled it), which became the first binary adder.^[83] Typically signals have two states – low (usually representing 0) and high (usually representing 1), but sometimes three-valued logic is used, especially in high-density memory. Modern computers generally use binary logic, but many early machines were decimal computers. In these machines, the basic unit of data was the decimal digit, encoded in one of several schemes, including binary-coded decimal or BCD, bi-quinary, excess-3, and two-out-of-five code.

The mathematical basis of digital computing is Boolean algebra, developed by the British mathematician George Boole in his work The Laws of Thought, published in 1854. His Boolean algebra was further refined in the 1860s by William Jevons and Charles Sanders Peirce, and was first presented systematically by Ernst Schröder and A. N. Whitehead.^[84] In 1879 Gottlob Frege developed the formal approach to logic and proposes the first logic language for logical equations.^[85]

In the 1930s and working independently, American electronic engineerClaude Shannon and Soviet logicianVictor Shestakov both showed a one-to-one correspondence between the concepts of Boolean logic and certain electrical circuits, now called logic gates, which are now ubiquitous in digital computers.^[86] They showed that electronic relays and switches can realize the expressions of Boolean algebra.^[87] This thesis essentially founded practical digital circuit design. In addition Shannon's paper gives a correct circuit diagram for a 4 bit digital binary adder.^[88]

Purely electronic circuit elements soon replaced their mechanical and electromechanical equivalents, at the same time that digital calculation replaced analog. Machines such as the Z3, the Atanasoff–Berry Computer, the Colossus computers, and the ENIAC were built by hand, using circuits containing relays or valves (vacuum tubes), and often used punched cards or punched paper tape for input and as the main (non-volatile) storage medium.^[89]

Engineer Tommy Flowers joined the telecommunications branch of the General Post Office in 1926. While working at the research station in Dollis Hill in the 1930s, he began to explore the possible use of electronics for the telephone exchange. Experimental equipment that he built in 1934 went into operation 5 years later, converting a portion of the telephone exchange network into an electronic data processing system, using thousands of vacuum tubes.^[61]

In the US, in 1940 Arthur Dickinson (IBM) invented the first digital electronic computer.^[90] This calculating device was fully electronic – control, calculations and output (the first electronic display).^[91] John Vincent Atanasoff and Clifford E. Berry of Iowa State University developed the Atanasoff–Berry Computer (ABC) in 1942,^[92] the first binary electronic digital calculating device.^[93] This design was semi-electronic (electro-mechanical control and electronic calculations), and used about 300 vacuum tubes, with capacitors fixed in a mechanically rotating drum for memory. However, its paper card writer/reader was unreliable and the regenerative drum contact system was mechanical. The machine's special-purpose nature and lack of changeable, stored program distinguish it from modern computers.^[94]

Computers whose logic was primarily built using vacuum tubes are now known as first generation computers.

During World War II, British codebreakers at Bletchley Park, 40 miles (64 km) north of London, achieved a number of successes at breaking encrypted enemy military communications. The German encryption machine, Enigma, was first attacked with the help of the electro-mechanical bombes.^[95] They ruled out possible Enigma settings by performing chains of logical deductions implemented electrically. Most possibilities led to a contradiction, and the few remaining could be tested by hand.

The Germans also developed a series of teleprinter encryption systems, quite different from Enigma. The Lorenz SZ 40/42 machine was used for high-level Army communications, code-named "Tunny" by the British. The first intercepts of Lorenz messages began in 1941. As part of an attack on Tunny, Max Newman and his colleagues developed the Heath Robinson, a fixed-function machine to aid in code breaking.^[96]Tommy Flowers, a senior engineer at the Post Office Research Station^[97] was recommended to Max Newman by Alan Turing^[98] and spent eleven months from early February 1943 designing and building the more flexible Colossus computer (which superseded the Heath Robinson).^[99][100] After a functional test in December 1943, Colossus was shipped to Bletchley Park, where it was delivered on 18 January 1944^[101] and attacked its first message on 5 February.^[102] By the time Germany surrendered in May 1945, there were ten Colossi working at Bletchley Park.^[103]

Colossus fue la primera computadora electrónica digital programable del mundo . ^{[ 61 ]} Utilizaba una gran cantidad de válvulas (tubos de vacío). Tenía entrada de cinta de papel y era capaz de configurarse para realizar una variedad de operaciones lógicas booleanas en sus datos, ^{[ 104 ]} pero no era Turing-completa . La entrada de datos a Colossus se realizaba mediante la lectura fotoeléctrica de una transcripción en cinta de papel del mensaje interceptado cifrado. Esto estaba dispuesto en un bucle continuo para que pudiera leerse y releerse varias veces, ya que no había almacenamiento interno para los datos. El mecanismo de lectura funcionaba a 5000 caracteres por segundo con la cinta de papel moviéndose a 40 ft/s (12,2 m/s; 27,3 mph) . Colossus Mark 1 contenía 1500 válvulas termoiónicas (tubos), pero Mark 2, con 2400 válvulas y cinco procesadores en paralelo, era cinco veces más rápido y sencillo de operar que Mark 1, acelerando enormemente el proceso de decodificación. Mark 2 se diseñó mientras se construía Mark 1. Allen Coombs asumió el liderazgo del proyecto Colossus Mark 2 cuando Tommy Flowers pasó a otros proyectos. ^{[ 105 ]} El primer Colossus Mark 2 entró en funcionamiento el 1 de junio de 1944, justo a tiempo para la invasión aliada de Normandía en el Día D.   

La mayor parte del uso de Colossus consistía en determinar las posiciones iniciales de los rotores Tunny para un mensaje, lo que se denominaba "ajuste de rueda". Colossus incluía el primer uso de registros de desplazamiento y matrices sistólicas , lo que permitía cinco pruebas simultáneas, cada una con hasta 100 cálculos booleanos . Esto permitía examinar cinco posibles posiciones iniciales diferentes para un solo paso de la cinta de papel. ^{[ 106 ]} Además del ajuste de rueda, algunos Colossus posteriores incluían mecanismos destinados a ayudar a determinar patrones de pines conocidos como "ruptura de rueda". Ambos modelos eran programables mediante interruptores y paneles de conexión, algo que sus predecesores no habían podido hacer.

Without the use of these machines, the Allies would have been deprived of the very valuable intelligence that was obtained from reading the vast quantity of enciphered high-level telegraphic messages between the German High Command (OKW) and their army commands throughout occupied Europe. Details of their existence, design, and use were kept secret well into the 1970s. Winston Churchill personally issued an order for their destruction into pieces no larger than a man's hand, to keep secret that the British were capable of cracking Lorenz SZ cyphers (from German rotor stream cipher machines) during the oncoming Cold War. Two of the machines were transferred to the newly formed GCHQ and the others were destroyed. As a result, the machines were not included in many histories of computing.^[g] A reconstructed working copy of one of the Colossus machines is now on display at Bletchley Park.

The ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) was the first electronic programmable computer built in the US. Although the ENIAC used similar technology to the Colossi, it was much faster and more flexible and was Turing-complete. Like the Colossi, a "program" on the ENIAC was defined by the states of its patch cables and switches, a far cry from the stored-program electronic machines that came later. Once a program was ready to be run, it had to be mechanically set into the machine with manual resetting of plugs and switches. The programmers of the ENIAC were women who had been trained as mathematicians.^[108]

It combined the high speed of electronics with the ability to be programmed for many complex problems. It could add or subtract 5000 times a second, a thousand times faster than any other machine. It also had modules to multiply, divide, and square root. High-speed memory was limited to 20 words (equivalent to about 80 bytes). Built under the direction of John Mauchly and J. Presper Eckert at the University of Pennsylvania, ENIAC's development and construction lasted from 1943 to full operation at the end of 1945. The machine was huge, weighing 30 tons, using 200 kilowatts of electric power and contained over 18,000 vacuum tubes, 1,500 relays, and hundreds of thousands of resistors, capacitors, and inductors.^[109] One of its major engineering feats was to minimize the effects of tube burnout, which was a common problem in machine reliability at that time. The machine was in almost constant use for the next ten years.

La Manchester Baby (Máquina Experimental a Pequeña Escala, SSEM) fue la primera computadora electrónica con programa almacenado del mundo . Fue construida en la Universidad Victoria de Manchester por Frederic C. Williams , Tom Kilburn y Geoff Tootill, y ejecutó su primer programa el 21  de junio de 1948. ^{[ 114 ]}

La máquina no estaba destinada a ser una computadora práctica, sino que fue diseñada como un banco de pruebas para el tubo Williams , el primer dispositivo de almacenamiento digital de acceso aleatorio . ^{[ 115 ]} Inventado por Freddie Williams y Tom Kilburn ^{[ 116 ] [ 117 ]} en la Universidad de Manchester en 1946 y 1947, era un tubo de rayos catódicos que utilizaba un efecto llamado emisión secundaria para almacenar temporalmente datos binarios electrónicos , y se utilizó con éxito en varias de las primeras computadoras.

Descrita como pequeña y primitiva en una retrospectiva de 1998, la Baby fue la primera máquina funcional que contenía todos los elementos esenciales de una computadora electrónica moderna. ^{[ 118 ]} Tan pronto como demostró la viabilidad de su diseño, se inició un proyecto en la universidad para desarrollarlo y convertirlo en una computadora más utilizable, la Manchester Mark 1. La Mark 1, a su vez, se convirtió rápidamente en el prototipo de la Ferranti Mark 1 , la primera computadora de propósito general disponible comercialmente en el mundo. ^{[ 119 ]}

El Baby tenía una longitud de palabra de 32 bits y una memoria de 32 palabras. Dado que fue diseñado para ser el ordenador de programa almacenado más simple posible, las únicas operaciones aritméticas implementadas en hardware eran la resta y la negación ; las demás operaciones aritméticas se implementaban en software. El primero de los tres programas escritos para la máquina encontraba el mayor divisor propio de ^2¹⁸ (262.144), un cálculo que se sabía que tardaría mucho tiempo en ejecutarse —y así demostrar la fiabilidad del ordenador— probando cada entero desde 2¹⁸ ⁻ 1 hacia abajo, ya que la división se implementaba mediante la resta repetida del divisor. El programa constaba de 17 instrucciones y se ejecutó durante 52 minutos antes de producir la respuesta correcta de 131.072, después de que el Baby hubiera realizado 3,5 millones de operaciones (para una velocidad efectiva de CPU de 1,1 kIPS ). Las sucesivas aproximaciones a la respuesta se mostraban como un patrón de puntos en el tubo de rayos catódicos de salida que reflejaba el patrón almacenado en el tubo Williams utilizado para el almacenamiento.      

El SSEM condujo al desarrollo del Manchester Mark 1 en la Universidad de Manchester. ^{[ 120 ]} El trabajo comenzó en agosto de 1948, y la primera versión estuvo operativa en abril de 1949; un programa escrito para buscar números primos de Mersenne se ejecutó sin errores durante nueve horas la noche del 16 al 17 de junio de 1949. El funcionamiento exitoso de la máquina fue ampliamente difundido en la prensa británica, que utilizó la frase "cerebro electrónico" para describirla a sus lectores.

La computadora es especialmente significativa históricamente debido a su innovadora inclusión de registros de índice , una innovación que facilitó a un programa la lectura secuencial a través de una matriz de palabras en la memoria. Treinta y cuatro patentes resultaron del desarrollo de la máquina, y muchas de las ideas detrás de su diseño se incorporaron en productos comerciales posteriores como la IBM 701 y 702 , así como la Ferranti Mark 1. Los diseñadores principales, Frederic C. Williams y Tom Kilburn , concluyeron a partir de sus experiencias con la Mark  1 que las computadoras se usarían más en funciones científicas que en matemáticas puras. En 1951 comenzaron el trabajo de desarrollo de Meg , la sucesora de la Mark  1, que incluiría una unidad de punto flotante .

El otro candidato a ser la primera computadora digital de programa almacenado reconociblemente moderna ^{[ 121 ]} fue la EDSAC , ^{[ 122 ]} diseñada y construida por Maurice Wilkes y su equipo en el Laboratorio Matemático de la Universidad de Cambridge en Inglaterra en la Universidad de Cambridge en 1949. La máquina se inspiró en el primer borrador de un informe sobre la EDVAC de John von Neumann y fue una de las primeras computadoras electrónicas digitales de programa almacenado realmente operativas . ^{[ h ]}

EDSAC ejecutó sus primeros programas el 6  de mayo de 1949, cuando calculó una tabla de cuadrados ^{[ 125 ]} y una lista de números primos . EDSAC también sirvió de base para la primera computadora de aplicación comercial, la LEO I , utilizada por la empresa de fabricación de alimentos J. Lyons & Co. Ltd. EDSAC 1 fue finalmente desactivada el 11 de julio de 1958, habiendo sido reemplazada por EDSAC 2, que permaneció en uso hasta 1965. ^{[ 126 ]}

Puede que algún día el «cerebro» [la computadora] se adapte a nuestro nivel [el de la gente común] y nos ayude con los cálculos de impuestos y contabilidad. Pero esto es pura especulación y, hasta el momento, no hay indicios de que vaya a suceder.

Los inventores de ENIAC, John Mauchly y J. Presper Eckert, propusieron la construcción del EDVAC en agosto de 1944, y el trabajo de diseño para el EDVAC comenzó en la Escuela de Ingeniería Eléctrica Moore de la Universidad de Pensilvania , antes de que el ENIAC estuviera completamente operativo. El diseño implementó una serie de importantes mejoras arquitectónicas y lógicas concebidas durante la construcción del ENIAC, y una memoria de acceso serie de alta velocidad . ^{[ 112 ]} Sin embargo, Eckert y Mauchly abandonaron el proyecto y su construcción fracasó.

Finalmente, fue entregada al Laboratorio de Investigación Balística del Ejército de los Estados Unidos en el Campo de Pruebas de Aberdeen en agosto de 1949, pero debido a una serie de problemas, la computadora no comenzó a funcionar hasta 1951, y solo de forma limitada.

La primera computadora electrónica comercial fue la Ferranti Mark 1 , construida por Ferranti y entregada a la Universidad de Manchester en febrero de 1951. Estaba basada en la Manchester Mark 1. Las principales mejoras con respecto a la Manchester Mark 1 radicaban en el tamaño del almacenamiento primario (que utilizaba tubos Williams de acceso aleatorio ), el almacenamiento secundario (que utilizaba un tambor magnético ), un multiplicador más rápido e instrucciones adicionales. El tiempo de ciclo básico era de 1,2 milisegundos, y una multiplicación podía completarse en aproximadamente 2,16 milisegundos. El multiplicador utilizaba casi una cuarta parte de los 4050 tubos de vacío (válvulas) de la máquina. ^{[ 128 ]} La Universidad de Toronto adquirió una segunda máquina , antes de que el diseño se revisara y se convirtiera en la Mark 1 Star . Al menos siete de estas máquinas posteriores se entregaron entre 1953 y 1957, una de ellas a los laboratorios de Shell en Ámsterdam. ^{[ 129 ]}

In October 1947, the directors of J. Lyons & Company, a British catering company famous for its teashops but with strong interests in new office management techniques, decided to take an active role in promoting the commercial development of computers. The LEO I computer (Lyons Electronic Office) became operational in April 1951^[130] and ran the world's first regular routine office computer job. On 17 November 1951, the J. Lyons company began weekly operation of a bakery valuations job on the LEO – the first business application to go live on a stored-program computer.^[i]

In June 1951, the UNIVAC I (Universal Automatic Computer) was delivered to the U.S. Census Bureau. Remington Rand eventually sold 46 machines at more than US$1 million each ($12.4 million as of 2025).^[131] UNIVAC was the first "mass-produced" computer. It used 5,200 vacuum tubes and consumed 125 kW of power. Its primary storage was serial-access mercury delay lines capable of storing 1,000 words of 11 decimal digits plus sign (72-bit words).

In 1952, Compagnie des Machines Bull released the Gamma 3 computer, which became a large success in Europe, eventually selling more than 1,200 units, and the first computer produced in more than 1,000 units.^[132] The Gamma 3 had innovative features for its time including a dual-mode, software switchable, BCD and binary ALU, as well as a hardwired floating-point library for scientific computing.^[132] In its E.T configuration, the Gamma 3 drum memory could fit about 50,000 instructions for a capacity of 16,384 words (around 100 kB), a large amount for the time.^[132]

Compared to the UNIVAC, IBM introduced a smaller, more affordable computer in 1954 that proved very popular.^[j][134] The IBM 650 weighed over 900 kg, the attached power supply weighed around 1350 kg and both were held in separate cabinets of roughly 1.5 × 0.9 × 1.8 m. The system cost US$500,000^[135] ($5.99 million as of 2025) or could be leased for US$3,500 a month ($40,000 as of 2025).^[131] Its drum memory was originally 2,000 ten-digit words, later expanded to 4,000 words. Memory limitations such as this were to dominate programming for decades afterward. The program instructions were fetched from the spinning drum as the code ran. Efficient execution using drum memory was provided by a combination of hardware architecture – the instruction format included the address of the next instruction – and software: the Symbolic Optimal Assembly Program, SOAP,^[136] assigned instructions to the optimal addresses (to the extent possible by static analysis of the source program). Thus many instructions were, when needed, located in the next row of the drum to be read and additional wait time for drum rotation was reduced.

In 1951, British scientist Maurice Wilkes developed the concept of microprogramming from the realisation that the central processing unit of a computer could be controlled by a miniature, highly specialized computer program in high-speed ROM. Microprogramming allows the base instruction set to be defined or extended by built-in programs (now called firmware or microcode).^[137] This concept greatly simplified CPU development. He first described this at the University of Manchester Computer Inaugural Conference in 1951, then published in expanded form in IEEE Spectrum in 1955.

It was widely used in the CPUs and floating-point units of mainframe and other computers; it was implemented for the first time in EDSAC 2,^[138] which also used multiple identical "bit slices" to simplify design. Interchangeable, replaceable tube assemblies were used for each bit of the processor.^[k]

Transistorized electronics improved not only the CPU (Central Processing Unit), but also the peripheral devices. The second generation disk data storage units were able to store tens of millions of letters and digits. Next to the fixed disk storage units, connected to the CPU via high-speed data transmission, were removable disk data storage units. A removable disk pack can be easily exchanged with another pack in a few seconds. Even if the removable disks' capacity is smaller than fixed disks, their interchangeability guarantees a nearly unlimited quantity of data close at hand. Magnetic tape provided archival capability for this data, at a lower cost than disk.

Many second-generation CPUs delegated peripheral device communications to a secondary processor. For example, while the communication processor controlled card reading and punching, the main CPU executed calculations and binary branch instructions. One databus would bear data between the main CPU and core memory at the CPU's fetch-execute cycle rate, and other databusses would typically serve the peripheral devices. On the PDP-1, the core memory's cycle time was 5 microseconds; consequently most arithmetic instructions took 10 microseconds (100,000 operations per second) because most operations took at least two memory cycles; one for the instruction, one for the operand data fetch.

During the second generation remote terminal units (often in the form of Teleprinters like a Friden Flexowriter) saw greatly increased use.^[l] Telephone connections provided sufficient speed for early remote terminals and allowed hundreds of kilometers separation between remote-terminals and the computing center. Eventually these stand-alone computer networks would be generalized into an interconnected network of networks—the Internet.^[m]

A principios de la década de 1960 se produjo el auge de la supercomputación . El Atlas fue un desarrollo conjunto entre la Universidad de Manchester , Ferranti y Plessey , y se instaló por primera vez en la Universidad de Manchester y se puso en funcionamiento oficialmente en 1962 como uno de los primeros superordenadores del mundo , considerado el ordenador más potente del mundo en aquel momento. ^{[ 156 ]} Se decía que cada vez que el Atlas se desconectaba, se perdía la mitad de la capacidad informática del Reino Unido. ^{[ 157 ]} Era una máquina de segunda generación, que utilizaba transistores de germanio discretos . El Atlas también fue pionero en el Atlas Supervisor , «considerado por muchos como el primer sistema operativo moderno reconocible ». ^{[ 158 ]}

En los EE. UU., una serie de computadoras en Control Data Corporation (CDC) fueron diseñadas por Seymour Cray para usar diseños innovadores y paralelismo para lograr un rendimiento máximo de computación superior. ^{[ 159 ]} La CDC 6600 , lanzada en 1964, es generalmente considerada la primera supercomputadora. ^{[ 160 ] [ 161 ]} La CDC 6600 superó a su predecesora, la IBM 7030 Stretch , por un factor de aproximadamente 3. Con un rendimiento de aproximadamente 1 megaFLOPS , la CDC 6600 fue la computadora más rápida del mundo desde 1964 hasta 1969, cuando cedió ese estatus a su sucesora, la CDC 7600 .