El corazón del Apple Newton: ARM

Entrañas del Apple Messagepad original. Cortesía de Wikipedia.

Ya iniciamos una introducción al Apple Newton. Hoy es el día para adentrarnos un poco más en la historia. Nada mejor para eso que adentrarnos en sus propio corazón, sus órganos de transistores y venas de silicio.

Microprocesador ARM

Primero que nada, todos utilizaban el nuevo microprocesador ARM. Un producto que desarrollaron y fabricaron conjuntamente Apple y la británica Acorn Computers específicamente para el Newton. Cuando Apple cancelo el Newton también vendió su participación en ARM y esta evoluciono a la actual ARM Holding. Pero esa es otra historia.

ARM era un procesador muy innovador para la época. Era uno de los primeros RISC. Los cuales eran el corazón de las workstation del período. Por su naturaleza, eran más veloces que los CISC de Motorola e Intel que se observaban en las Macintosh y PC de la época.

También era uno de los primeros procesadores de 32 bits, algo que abría oportunidades para sistemas con mucha memoria y aplicaciones complejas.

Por otro lado, era muy simple y pequeño. De hecho, era procesador de 32 bits más pequeños y con menor cantidad de transistores de su tiempo. Esa obsesión por la simplicidad buscaba minimizar el consumo de energía y contribuir a que sea lo suficientemente fríos como para no necesitar ningún tipo de refrigeración, como ventiladores, radiadores y similares. Ese menor tamaño, y el echo de que se soldara a la placa, facilitaba usarlo en dispositivos pequeños.

Ser más simple y pequeño también le permitía alcanzar mayores velocidades. Los primeros ARM eran más rápidos que las Macintosh Classic contemporáneas.

Por otro lado, el ARM estaba diseñado para estar permanentemente encendido, de modo tal que cuando el usuario bloqueara el dispositivo, el mismo pudiera continuar recibiendo notificaciones, calculando el tiempo que falta para los eventos del calendario, recibiendo e-mail, entre otras tareas en segundo plano. Se acababa el tener que apagar un dispositivo. Ahora estaría suspendido, y mientras eso sucedía pasarían cosas. El “prendido” y “apagado” era más bien una ilusión, pues lo único que se apagaba realmente era la pantalla para que el usuario creyera que se había apagado. Eso implicaba que el “prendido” y el “apagado” era instantáneo. Desaparecía el retraso de segundos o minutos desde que se prendía el dispositivo hasta que podía comenzar a usarse.

Finalmente, su diseño simple y pequeño contribuía a costos de producción muy bajo. Esencial si el objetivo era usarlo para electrónica de consumo.

Una RAM que es mucho más que una RAM

En los sistemas tradicionales la RAM es donde se almacenan los programas y los archivos en uso. Todo lo demás se encuentra almacenado en algún tipo de memoria secundaria, sea un disckette, un disco duro, algún tipo de memoría Flash, etc. Esto implicaba que cuando se quería hacer algo había que iniciar el programa y/o se abrir el archivo almacenado en la memoria secundaria, este se carga en la memoria principal RAM y recién allí se podía usar. Implicaba también que cuando se deja de usar un programa y/o un archivo tenemos que cerrarlo o guardarlo. Si olvidamos guardar un archivo antes de cerrarlo, podemos perder todos los cambios.

En post de la simplicidad, los primeros procesadores ARM sólo tienen una memoria principal RAM y no tienen memoria secundaria (bueno, hay una pequeña mentira piadosa aquí). Esto simplificaba el diseño, abarataba costos y permite dispositivos más pequeños y ligeros.

También significaba que la RAM cumpliría tanto la función de memoria principal como secundaria. Almacenaría tanto los programas en uso como los que no lo están, tanto los archivos abiertos como cerrados. Si lo pensamos mejor, en realidad no existen aplicaciones abiertas y cerradas, archivos abiertos y cerrados. La realidad es que todo esta siempre abierto e inmediatamente disponible. Es la memoria. Punto.

Esto traía otras consecuencias. La primera era la la “instantaneidad”. “Abrir” un programa o un archivo sería instantáneo. Porque “abrir” y “cerrar” pasan a ser ilusiones. En realidad las cosas sucederían tan rápido como se quisiera, porque siempre esta todo disponible en la RAM.

La segunda consecuencia es que ya no sería necesario recordar “guardar” antes de “cerrar” un archivo. En realidad, siempre estaría abierto y con los últimos cambios hechos.

Menos problemas en que pensar para el usuario.

Pero no todo es perfecto. Esto aparejaba algunos problemas. El primero, se necesitaba mucha RAM para almacenar todo. Algo que era caro. De hecho, los primeros Newton tenían más memoria que la enorme mayoría de las PC y Mac de su tiempo.

El segundo problema es que las RAM tienen poca capacidad. Nunca habría espacio suficiente como para almacenarlo absolutamente todo. No era posible un gigantesco disco duro con miles de fotos, canciones, etc.

El tercer problema es que la RAM sólo funciona si tiene energía. Si se queda sin energía todo lo que tiene almacenado se pierde para siempre. Por tanto, el dispositivo con ARM no puede “apagarse” nunca del todo y/o no puede quedarse nunca sin energía. Si eso pasará todo se pierde y el dispositivo regresa al estado en que se saco de la caja. Se terminaría llamando “hard resent” a este proceso de dejar el dispositivo sin absolutamente nada de energía.

La salvadora memoria ROM

Como la memoria RAM era cara y se usaba para todo, era necesario encontrar algún tipo de complemento que permitiera quitarle un poco de trabajo. Si se almacenaba absolutamente todo allí, no quedaría espacio para que el usuario cargara sus propias aplicaciones y archivos.

El diseño de la primer Macintosh vino a la memoria de los ingenieros y decidieron que la mano salvadora sería la memoria ROM.

La ROM costaba aproximadamente la mitad de la RAM, era algo más rápida y lo que allí estaba grabado, grabado para siempre estaba. No se perdía nada si se cortaba la energía.

Al igual que la RAM, todo lo que estaba en la ROM esta siempre disponible en forma instantánea. El procesador ARM en realidad no tenía por qué saber cuál era la ROM y cuál la RAM. Simplemente accedía a toda la memoria disponible, sea cual fuere su origen.

Por tanto, en la barata ROM decidieron almacenar el sistema operativo, utilerias  y todo lo que se pudiera que permitiera dejar la mayor cantidad disponible de RAM. Almacenaban todo lo que no cambiaba, incluyendo las aplicaciones que vienen reinstaladas de fábrica, como el reloj, el calendario, el libro de contactos, algún juego, los iconos, comandos de menú, la aplicación de reconocimiento de escritura, etc.

También almacenaban allí una biblioteca de cosas disponible para todas las aplicaciones. Por ejemplo, si un programa necesitaba enviar algo por FAX, no necesitaba el desarrollador crear una aplicación para enviar FAX. Podría simplemente utilizar la aplicación para enviar FAX almacenada en la biblioteca de la memoria ROM. La biblioteca podía incluir iconos, comandos de menú, micro-programas enteros.

La ROM tiene un problema. Una vez que se graba no se puede modificar. Lo allí almacenado queda congelado hasta la posteridad. Una vez almacenado allí el sistema operativo, este no podría actualizarse. Tampoco podría cambiar de sistema operativo. Faltarían aún varios años para que nazca el FlashROM y poder superar estas limitaciones.

La mentira piadosa de la memoria secundaria

Hoy hablábamos de la mentira piadosa de la memoria secundaria. En realidad ARM permitía usar memoria secundaria en la forma de tarjetas de memoria Flash.

Estas memorias Flash era más lenta y conservaba todo lo que se almacenará en ella cuando se cortaba la energía.

Dejando estos detalles de lado, la memoria Flash se comportaba exactamente igual que la memoria RAM. Todo esta siempre disponible, sin distinción entre programas y documentos abiertos y cerrados.

Era como una memoria RAM adicional. No existía un proceso por el cual lo allí almacenado se tenía que copiar en la RAM para poder usarlo y, luego, regresar a la Flash cuando se dejaba de usar.

Ahora bien, esta memoria Flash era un opcional. Un opcional muy caro. Si los dispositivos vinieran siempre con la misma, terminarían siendo demasiados costosos y los alejaría de la electrónica de consumo. También requerían espacio adicional. Más peso. Más complejidad.

Los dispositivos ARM de primera generación se diseñaban bajo el supuesto de que los usuarios no comprarían estas memorias Flash. Al menos no al principio. Por ello consideramos que era más didáctico al escribir este artículo hacer una mentira piadosa, hacer de cuenta que no existía.

En una PC o Macintosh se daba por supuesto que siempre habría un disquette o disco duro almacenando cosas. Aquí no.

Capacidad de expansión

El procesador ARM y todo lo relacionado se diseñaron para ser soldados en la placa base. No habría forma de quitarlos, remplazarlos, actualizarlos, ni nada. Tampoco fueron diseñados con ranuras de expansión como muchas computadoras personales. Hoy puede parecer lógico, pero en esa época no lo era. Se buscaba un diseño lo más simple, barato, compacto, liviano y energéticamente eficiente que se pudiera. Todo lo demás quedaba fuera.

Eso no evito que los Newton contemplaran cierta capacidad de expansión bajo la forma de tarjetas de expansión. En su época, esas tarjetas de expansión respondían a la norma PCMCIIA. Unas tarjetas dimensiones recuerdan a una tarjeta de crédito. La tarjeta de expansión más evidente era las memorias Flash ya mencionadas. Pero también las hubo con MODEM, Fax, WiFi y otras tecnologías.

Estas tarjetas PCMCIA, sean con memoria adicional y/o con alguna función adicional, contenían en su interior todo lo necesario, incluyendo el programa para funcionar. Si se instalaba una tarjeta para conectar el Newton a una red de computadoras mediante WiFi, no era necesario buscar e instalar alguna aplicación especial, un driver. Nada de eso. Todo estaba contenido en la propia tarjeta, por lo tanto, sólo era cuestión de introducirla en su ranura para que estuviera lista para usar. Muy fácil e intuitivo.

La mayoría de los Newton tenían una o dos ranuras PCMCIIA, pero muchos fabricantes decidieron que no trajeran ninguna. Como mencionábamos antes, la capacidad de expansión no era algo visto como importante en la electrónica de consumo. Mucho más importante eran la simplicidad, el diseño delgado y el bajo costo.

Las ranuras PCMCIIA con los años cambio de nombre a PCCard y, gracias a la evolución tecnológica, fueron remplazadas por las más compactas CompacFlash, estas por las aún más compactas SD y estas últimas por las super compactas microSD que utilizamos en nuestros días. Algunos dispositivos, especialmente smartphones, la sueldan directamente en su interior.

Algunos fabricantes, en vez de una ranura de expansión, preferían soldar la tarjeta en el interior, integradora en la propia placa del dispositivo.  En el caso del Newton, esta era la forma en que integraba su puerto infrarrojo. En otros dispositivos así incorporaron una memoria Flash, WiFi, telefonía celular, sintonizadores de televisión digital, giroscopios, etc., etc., Los usuarios no nos damos cuenta de todo lo que han metido dentro del dispositivo. Y todo parte de los principios de la tecnología ARM que se introduce con el primer Newton.

Puerto de sincronización

El Newton incorporaba un conector por el cual era posible unirlo mediante cable a una PC o Macintosh, una impresora, un teclado externo y otros dispositivos. El primero de esos conectores era el popular AppleTalk de las Macintosh, pero en los últimos años adoptaron el “Newton Port”. Un diseño patentado y exclusivo que obligaba a utilizar adaptadores para conectarlo a cualquier cosa.

Este Newton Port tiene una forma y tamaño tan parecidos al puerto del iPod y las primeras generaciones del iPhone y el iPad que hacen pensar que tomaron su diseño. Independientemente de que tan cierto sea eso, la realidad es que el Newton Port fue un rotundo fracaso en su tiempo. Ni siquiera la propia Apple lanzo un teclado compatible (prefirió en su lugar, utilizar un adaptador).

Sea AppleTalk o Newton Port, hay dos puntos importantes a destacar. El primero, todos los dispositivos Newton y derivados tienen un puerto de sincronización. Aspecto que se mantiene hasta hoy en día.

El segundo, probablemente más interesante, Apple adopto para el Newton estos puertos exclusivos (especialmente con el Newton Port) porque consideran que estábamos ante una nueva categoría de productos que venía a remplazar a las computadoras personales, Macintosh inclusive. No importaba mantener la compatibilidad con la herencia. Había que romper lazos y avanzar hacía el futuro. Evidentemente, se equivocaron en este punto.

La batería

Todos los Newton se diseñaron para operar con un paquete de 4 pilas AA. Se podían utilizar pilas alcalinas comunes y corrientes, o pilas recargables.

Estas pilas se podían comprar en cualquier lugar del mundo y ese punto el factor decisivo. Si iba a ser electrónica de consumo, debían poderse comprar sus baterías en cualquier lugar y en cualquier momento. A imagen y semejanza de cualquier otro dispositivo de consumo de su tiempo.

Alternativamente, en todos los casos se ofrecía un “paquete” de batería recargable de 4 celdas. Ese “paquete” se introducía en el mismo lugar donde normalmente iban las 4 pilas AA y, literalmente, contenía cuatro pilas recargables AA en su interior. En el caso de los primeros Newton, ese se podía abrir para quitar las pilas gastadas y remplazarlas por nuevas. Los últimos Newton el paquete estaba sellado, por lo que ya no era posible.

La pantalla

Los Newton se diseñaron al rededor de una gran pantalla de cristal liquido monocromática. Los primeros eran pasivos, los modelos más recientes tenían retroiluminación. En este aspecto no eran muy diferente a otros dispositivos de su tiempo. Sólo cabría destacar una densidad de pixeles superior a los 200 ppp, aspecto que sería sólo superado por las pantallas “retina” que an aparecido en los últimos años. La alta densidad de pixeles era vital para la lectoescritura en este tipo de dispositivos.

Frente a estas pantallas se presentaba una pantalla transitiva. El Newton fue uno de los primer dispositivo de consumo con esta tecnología, si no es que fue el primero. La pantalla transitiva funcionaba por presión. Al presionar sobre un lugar de la pantalla, esa presión era detectada y era interpretada como un “tap” (equivalente al “click” del mouse y el “tip” o “clack” del teclado).

Tenía varias virtudes. Primero, era bastante precisa, esencial para escribir. Era lo suficientemente preciso como para detectar la presión sobre un único punto. Segundo, era muy barato. Tercero, cualquier elemento servia par hacer presión, desde la punta de un simple y económico stylus de plástico hasta las puntas de las uñas. También se podía hacer presión con la llena de los dedos, pero no era tan preciso y rápido como hacerlo con las uñas. El stylus era tan simple que no requería ningún tipo de tecnología adicional, hasta podía ser la tapa de un boligrafo. No había baterías. No había botones.

Tampoco existía la sensibilidad a la presión que tanto buscaban los dibujantes profesionales y/o la respuesta instantánea de las pantallas capacitivas que llegarían muchos años después. Pero para la época era muy avanzado y se continúo usando durante más de una década.  Y, para no olvidar, no era multi-touch, algo que estaba más allá de la imaginación.

Algunas observaciones finales

El Newton no sólo fue un software específico y un diseño particular, también tuvo un nuevo e innovador corazón en el que Apple invirtió mucha I&D junto a algunos socios. Sería la tecnología ARM que se transformaría en el núcleo de prácticamente toda la electrónica de consumo de nuestros días: smartphones, tablets, etc. Se lo encuentra en el interior de televisores, automóviles y, más recientemente, servidores.

La tecnología ARM en el corazón del Newton era tan avanzado que terminaría desplazando a casi todos sus competidores del mundo móvil. No sólo era avanzada para su época, tenía bases sólidas sobre las cuales evolucionar a largo plazo. Por ello, al hacer esta introducción simple y breve del corazón del Newton no podemos evitar sentir que todos sus principios continúan vigentes hasta hoy en día en todo tipo de productos de las más diversas industrias.

Esto no sólo fue un resultado de una tecnología. También fue el resultado de decisiones corporativas. La Apple de ese tiempo tenía entre sus objetivos poder licenciar la tecnología del Newton a otros fabricantes, tanto que fabricaran productos con la tecnología Newton, como competitiva (por ejemplo, las Palm).

Cuando Steve Jobs retomo el mando de Apple sucedieron dos decisiones que impactan hasta hoy en día. La primera, llego a un acuerdo con Microsoft. Eso incluía derechos sobre la tecnología del Newton que terminaríamos viendo en los Pocket PC.

La segunda, cuando Apple cancelo el Newton y vendió su participación en ARM, esta compañía termino dando los pasos para rebautizarse como ARM Holdings. Una consorcio obsesionado conque su tecnología llegará a la mayor cantidad de lugares posibles.

Eso no quita que muchas de las cosas aquí mencionadas cuenta con patentes de Apple y que le permitió recaudar mucho dinero durante años. Probablemente incluso hoy en día.

Quizás, ARM y todo lo asociado a ello sea el mayor aporte de Newton a la historia de la tecnología. Así que ya sabe, la próxima vez que mire o toque un smartphone, un tablet o cualquier dispositivo que en su descripción tenga las iniciales ARM podrá decir “corazón de Newton”.

©2014. Este artículo fue escrito por Quique el 2 de diciembre del 2014 bajo licencia CC BY-NC-SA para WinTablet.info,sitio pionero en la divulgación y análisis de la industria de las tablets con Windows, sus aplicaciones, accesorios, periféricos, tendencias y temas relacionados.