PDF de programación - Tema 1 - Historia general del cálculo

Empezamos con la historia general del cálculo, desde los deditos de la
mano hasta las primeras computadoras.

El siguiente bloque trata de justificar, muy someramente, la aparición de
las técnicas de bases de datos, con los problemas generados por los
sistemas de fichero convencional que contribuyeron a lo que se conoció
como la crisis del software.

Se termina con una visión general de los principios que rigen las técnicas
de base de datos.

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En el principio fue... la mano.



La base 10 no es capricho sino una consecuencia natural de nuestra
morfología. No obstante, hay muchas otras bases, ya que tenemos dedos
de los piés, codos, falanges... vamos, que cada uno se montó su historia.
Hubo pueblos, mesopotámicos principalmente con bases enormes...



El ábaco, lejos de ser un juguete, constituye la primera máquina de
calcular de la historia, y aún hoy se sigue utilizando. Hay varias versiones,
pero todas se basan en el carácter posicional de la representación
numérica (unidades, decenas, centenas...)



A partir del siglo XIX todo se acelera hasta llegar a la máquina tabuladora
de Hollerith, que es el primer ingenio con alimentación digital de datos.



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Las limitaciones de las calculadoras electromecánicas venían dadas por la
lentitud (relativa, claro está) de las operaciones con relés. Al ser un elemento
mecánico su velocidad de trabajo venía condicionada por la velocidad del
interruptor que realmente eran. La sustitución de los relés por las válvulas de
vacío solventó el problema, y abrió el paso a los ordenadores electrónicos.



Aunque actualmente se reconoce que el primer ordenador electrónico fue el
ABC, construido en 1939 por John V. Atanasoff, sin lugar a dudas, el que ha
pasado a la historia por ser el primer ordenador a base de válvulas de vacío es
el ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Calculator), construido entre 1936
y 1946 en la Universidad de Pensylvania, por John W. Mauchly y John P. Eckert;
tenía 18.000 tubos de vacío, pesaba tres toneladas, consumía 150 Kw (que
producían un calor insoportable) y ocupaba una planta entera de la Escuela
Moore de Electrónica (180 m2). Tenía menos memoria que el Mark-1, pero
hacía su trabajo de una semana en una hora. Era igualmente un calculador
universal, pero el programa había que establecerlo cambiando circuitos y
conexiones de las válvulas, lo que dadas las dimensiones suponía paseos
considerables. Y si uno sólo de los 18.000 tubos de vacío se fundía (lo que
ocurría con espantosa frecuencia), el sistema dejaba de funcionar hasta que se
sustituyese. Se utilizó para compilar tablas de tiro artillero.



Un PC actual ya pasa de varios Gflops, la RAM instalada no puede ser menos
de 4Gb si no quieres que te llamen pobre y miserable.



Ahora mismo, cualquier smartphone supera con creces la potencia de cálculo de
estos precursores.



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Recuerdos… teniendo en cuenta que las fechas hay que tomárselas
como aproximadas

tarjetas perforadas 1887 fue el primer uso de tarjetas perforadas para la
recopilación del censo de EE.UU. (Hollerith)

En 1949 Edvac fue la primera computadora que empleó la cinta
magnética como medio de almacenamiento de datos
(http://es.wikipedia.org/wiki/Cinta_magn%C3%A9tica)

1956 disco duro (http://es.wikipedia.org/wiki/Disco_duro)

1971 floppy 8'', disco magnético flexible, posteriomente 5¼ pulgadas,
alrededor de 500KB (http://en.wikipedia.org/wiki/Floppy_disk#8-
inch_floppy_disk)

1987 disco magnético HD 3½, 1.44MB

disco óptico CD, DVD, Blu Ray

memoria de estado sólido



Los distintos tipos de almacenamiento han tenido una influencia crucial en
el desarrollo de las tecnologías de almacenamiento.

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Los primeros PC… primera batalla en la guerra PC-Mac

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Portátiles… sin comentarios

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Con la parte anterior se pretendía que nos pusiéramos en el contexto de
aquellos años y aquella tecnología. Ahora parece todo muy fácil,
vertiginoso en los avances, sobra memoria RAM y disco duro por todas
partes, pero vamos a hablar de la década de 1970, que fue cuando
surgieron las bases de datos como respuesta a los problemas que
pasamos a describir.



Nuestro problema es la ingente cantidad de datos que manejamos y
gestionamos. Ahora mismo, como que no nos preocupa mucho, tenemos
miles de soluciones disponibles pero ¿y antes?

No hace mucho, no teníamos más narices que trabajar, y directamente,
con ficheros. Es decir, diseñábamos la estructura de registros y
programábamos la navegación por ella.

Conceptos importantísimos eran la organización y el tipo de acceso a
esos ficheros, cosa en la que profundizaremos en el siguiente tema.

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Qué decir de los lenguajes de programación...

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Básicamente, y a medida que los descubrimientos científicos y diseños
tecnológicos lo iban permitiendo, fueron apareciendo las distintas
organizaciones de ficheros. Para tener una idea de cómo iba todo aquello
(y va) unos ejemplillos:



Secuencial para cuando se trabaja principalmente con listados
ordenados.



Directo cuando el campo clave permite tal organización, esos tiempos en
los que tenías que saberte tu número de cliente, de expediente, etc.



Indexado para flexibilidad.

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Lo normal es que un programa, y sus ficheros, cambie en el tiempo ya
que van cambiando los requisitos y las necesidades.



Por un lado, el estado tecnológico de la época, y por otro las prácticas de
programación más cercanas al arte que a la ingeniería, llevaron a una
serie de problemas o cuellos de botella que desembocaron, como se dirá
más tarde, en la conocida como crisis del software.

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Por un lado, el tiempo hace que los requisitos de un programa cambien lo
que obliga a recodificar. Pero es que no es seguro que sea el
programador original el que lo haga: ¿hay documentación?¿Está lo
suficientemente clara? El programador original ¿era un guarro
programando? ¿Sabía lo que hacía?



Por otro, el día a día y las prisas hacía que no se planificara ni se revisara
lo ya existente y demasiado a menudo se producían casos como los que
se muestran: varios ficheros que, en realidad, contenían la misma
información o, al menos, la misma intención de almacenamiento. O
diferentes ficheros que comparten un campo común y que en uno se
llama localidad y en otro pueblo, con distintas longitudes...



El caso es que si a alguien se le encarga realizar una puesta al día del
sistema sofware de la empresa se va a encontrar con muchas dificultades
y un despilfarro de recursos, que no hace muchos años eran caros y
escasos.

En una organización seria, el fichero de empleados sería único y las
distintas aplicaciones utilizarían lo que necesitaran de él. Nóminas usa
prácticamente todos los datos pero Correo (ordinario) solo necesita
nombre y dirección.



Lo lógico sería pensar que si quiero modificar el número de cuenta
aumentando la longitud de la cadena de caracteres, solo Nóminas se
viera afectado pero, como la definición del fichero debe ser completa para
que todos lo programas sean capaces de navegar correctamente por el
fichero, también se ve afectado Correo.

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Obviamente, ningún banco permitió nunca que esto pasara, pero alguien
tuvo que pensar en el problema y solucionarlo, bien estableciendo los
protocolos adecuados a la hora de programar los bloqueos (2 fases, por
ejemplo), bien acudiendo a un SGBD que ya contempla estos problemas.



El estudiante tiene 6000 € y quiere ingresar, añadir otros 5000€ que la
universidad le va a quitar en concepto de matrícula. Pero se intercalan las
dos operaciones y el cobro de la universidad se ejecuta justo después del
ingreso.



Cuando el estudiante consulta su saldo final ¿qué cantidad de euros ve?



la operación del estudiante, resumiendo, es actualizar a 11000 € pero la
operación de la universidad es actualizar a 1000 €. Como no hay ningún
control, la operación de la universidad machaca a la del estudiante y es el
resultado final.

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Un aspecto de la seguridad de datos es “lo seguros que estamos de no
perder datos”: incendios, inundaciones, cortes de luz… muchas veces la
medida de seguridad ante estos casos consistía en “ser el más rápido
llamando a los bomberos”… y poco más. Nuevamente, alguien tuvo que
pensar cuál era la mejor solución para evitar o minimizar, en lo posible
teniendo en cuenta la tecnología de la época, estos problemas.

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El otro aspecto de seguridad es quién puede acceder. En un principio, la
solución era… cerrar la habitación con llave. Alguien tuvo que enfrentarse
a este problema por primera vez y dar la solución inicial que se ha
desarrollado hasta nuestros días. Desde hace tiempo se han multiplicado
los problemas de identificación y seguridad de datos al ser común el
acceso remoto.

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Esto es un resumen muy somero y hasta grosero de en qué consistió la
crisis del software de los 70 y el inicio de la disciplina de la Ingeniería del
Software y, por supuesto, el nacimiento de las técnicas de bases de
datos.

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El primero en hablar de ello:



Dijkstra, E. W. (Aug 1972). "The Humble Programmer". Communications
of the ACM 15 (10): 859–866. doi:10.1145/355604.361591.
http://www.cs.utexas.edu/~EWD/transcriptions/EWD03xx/EWD340.html. (
EWD340) PDF, 1972 ACM Turing Award lecture.



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En realidad, las bases de datos nacen para aglutinar todas las soluciones
de entonces a las carencias observadas en el desarrollo del software. En
un principio fue una propuesta, que después gustó, y que se ha ido
desarrollando, completando y evolucionando hasta nuestros días.



La idea básica es centralizar las definiciones de datos ofreciendo vistas
parciales a los clientes e implementar los mecanismos necesarios par