História do primeiro computador

Transcrição

1 História do primeiro computador Charles Babbage, considerado o pai do computador atual, construiu em 1830 o primeiro computador do mundo, cem anos antes de se tornar realidade. O projeto de Babbage apresentava desvantagens; uma delas era o fato de que o seu computador deveria ser mecânico, e a outra era a precariedade da engenharia da época. Apesar dos problemas, Charles Babbage construiu um aparelho que impressionou o governo inglês. Entretanto, a história da computação começou muito antes. Como sabemos, o computador é uma máquina capaz de efetuar cálculos com um grupo de números e ainda adaptável para efetuar novos cálculos com um outro grupo de números. O primeiro "modelo" foi o ábaco, usado desde 2000 a.c. Ele é um tipo de computador em que se pode ver claramente a soma nos fios. Blaise Pascal, matemático, físico e filósofo francês, inventou a primeira calculadora mecânica em A calculadora trabalhava perfeitamente, ela transferia os números da coluna de unidades para a coluna de dezenas por um dispositivo semelhante a um velocímetro do automóvel. Pascal chamou sua invenção de Pascalina. Máquina de calcular de Pascal. Nos anos que se seguiram, vários projetos foram feitos com intuito de aperfeiçoar essa primeira calculadora. Entretanto, nada de significativo aconteceu, até que Babbage e Ada Lovelace começaram a considerar melhor o problema. Em 1822, Babbage apresentou a Sociedade Real de Astronomia o primeiro modelo de uma máquina de "diferença", capaz de fazer cálculos necessários para elaborar uma tabela de logaritmos. O nome da máquina foi derivado de uma técnica de matemática abstrata, o método das diferenças. Com o incentivo da sociedade, Charles Babbage continuou a trabalhar no aperfeiçoamento da máquina. Máquina de diferença; Babbage. Com Ada Lovelace, filha de Lord Byron, iniciou um projeto mais ambicioso para construir uma "máquina analítica". Foi projetada para calcular valores de funções matemáticas bem mais complexas que as funções logarítmicas. A máquina era enorme, demostrava inúmeros problemas e simplesmente não funcionava. Grande parte da arquitetura lógica e da estrutura dos computadores atuais provém dos projetos de Charles Babbage, que é lembrado como um dos fundadores da computação moderna. Máquina analítica de Ada Lovelace. Só por volta de 1936, as idéias de Babbage foram comprovadas, quando um jovem matemático de Cambridge, Alan Turing, publicou um artigo, pouco conhecido, On computable numbers. O nome de Turing é quase desconhecido para o público, mas sua contribuição foi fundamental para o desenvolvimento de idéias que ocorreriam antes do computador propriamente dito tornar-se realidade. Os cientistas admitiam que a matemática não era uma arte misteriosa,

2 e sim uma ciência inteiramente relacionada com regras lógicas. Se uma máquina recebesse essas regras e o problema a ser solucionado, ela seria capaz de resolvelo. No entanto, os esforços dos mais competentes matemáticos foram inúteis para desenvolver tal máquina. Turing decidiu examinar o impasse de outra maneira. Verificou os tipos de problemas que uma máquina poderia resolver seguindo regras lógicas, e tentou fazer uma lista de todos eles. Turing liderou uma equipe de pesquisa na Inglaterra e desenvolveu a mais secreta invenção da Segunda Guerra Mundial, o Colossus, o primeiro computador eletromecânico do mundo, que pode decifrar os códigos alemães de mensagens "Enigma", durante a guerra, melhor apresentado abaixo. Depois da guerra, Turing colaborou no projeto do primeiro computador dos Estados Unidos, o Eniac (Eletrical Numerical Integrator and Calculator), desenvolvido na Universidade da Pensilvânia desde Ainda imperfeito, era composto de válvulas, relés e emitia o equivalente a 200 quilowatts de calor. Essa enorme máquina foi alojada em uma sala de 9m por 30m. O desenvolvimento do computador continuou, mas só com a invenção do transistor de silício, em 1947, tornou-se possível aumentar a velocidade das operações na computação. Modelo do ENIAC. Em meados dos anos 60, os cientistas observaram que um circuito eletrônico funcionaria de modo igualmente satisfatório se tivesse o tamanho menor. Os laboratórios começaram experimentando a colocação de um projeto de circuito no chip. Antes do fim dos anos 60, nasceu o "circuito integrado", com isso a computação deu um grande passo à frente. O desenvolvimento de um circuito em um único chip levou à construção de múltiplos circuitos em um só chip; e o resultado inevitável da colocação de vários chips juntos foi o começo do microprocessador.

3 O primeiro computador eletromecânico foi inventado em 1936 por KONRAD ZUSE Em 1943 durante a II guerra mundial foi desenvolvido o ENIAC, que pesava 30 toneladas e tinha 5;5 metros de altura,25 metros de comprimento e 70 mil resistores e válvulas. A história da tecnologia começou a ganhar forma com o primeiro computador digital eletrônico de grande escala: o ENIAC (Electrical Numerical Integrator and Calculator). O computador foi criado em fevereiro de 1946 pelos cientistas norte-americanos John Presper Eckert e John W. Mauchly, da Electronic Control Company. Acima você pode ver uma imagem do primeiro computador do mundo, que ocupava uma sala toda, cheio de fios e aparelhos, já com o avanço da tecnologia, hoje existe até mesmo computador de mão.

4 Na época, o ENIAC se destacou por realizar 5 mil operações por segundo, velocidade mil vezes superior à de seus antecessores. Hoje, se comparado com os computadores atuais, o poder de processamento do ENIAC seria menor do que o de uma simples calculadora de bolso. O computador começou a ser feito em 1943, durante a Segunda Guerra Mundial, para auxiliar o exército norteamericano a fazer cálculos de balística. O computador pesava 30 toneladas e ocupava 180 m² de área construída. ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer), uma concepção do Professor John Mauchly, conjuntamente com o professor J. Presper Eckert. Mauchly e o Eckert propuseram em 1943 ao exército norte-americano, em plena II Guerra Mundial, a construção deste primeiro computador, tendo como objetivo o auxilio nos cálculos de precisão necessários para a balística. Foi anunciada a sua conclusão em 14 de Fevereiro de 1946 e foi patenteado em 26 de Junho de 1947 com o registro n.o 3,120,606. O ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) preenchia esta sala, incomparável com os miniaturizados e mais potentes computadores atuais. J. Presper Eckert, Jr.; Professor J. G. Brainerd; Sam Feltman; Captain H. H. Goldstine; Dr. J. W. Mauchly; Dean Harold Pender; General G. M. Barnes; Colonel Paul N. Gillon. O ENIAC era uma grande máquina para efetuar cálculos e baseava a sua estrutura nos avanços científicos já anteriormente desenvolvidos, como as sofisticadas máquinas de cálculos matemáticos de Charles Babage, as calculadoras mecânicas de Blaise Pascal, Leibniz e Charles Xavier Thomas, nas relés electromagnéticas, nas válvulas e nas máquinas perfuradoras de cartões. Uma válvula é de forma simples, um tubo metálico de meia polegada, selado em

5 vácuo dentro de um tubo de vidro, onde uma corrente de elétrons pode passar entre os elétrodos. Os tubos de vácuo foram fundamentais para o desenvolvimento da rádio, televisão e gravação de sons. Eram também peças grandes e muito frágeis que tinham uma grande perda de energia por calor. O ENIAC foi construído com tubos de vácuo, resistências, condensadores, relés e interruptores. O ENIAC pesava 30 toneladas, consumia watts de potencia e ocupava várias salas. Quando em operação produzia tanto calor que necessitava de um sistema de ar forçado para arrefecimento. Era tão grande que tinha de ser disposto em U com três painéis sobre rodas, para que os operadores se pudessem mover a volta dele. Quando em operação, os complexos cálculos de balística passaram a realizar se nuns alucinantes 30 segundos, quando com as calculadoras manuais que até aí se usavam demorava 12 horas até se obter o mesmo resultado. O centro de processamento tinha uma estrutura muito simular a dos processadores mais básicos que atualmente utilizamos nas nossas calculadoras de bolso. Tinha 20 registros de dez dígitos cada, onde se podiam efetuar somas, subtrações, multiplicações, divisões e raízes quadradas.

6 O ENIAC era programado através de milhares de interruptores, podendo cada um dele assumir o valor 1 ou 0 consoante o interruptor estava ligado ou desligado. Para programá-lo era necessário uma grande quantidade de pessoas que percorriam as longas filas de interruptores dando ao ENIAC as instruções necessárias para computar, ou seja, calcular. Existia uma equipa de 80 mulheres na Universidade da Pensilvânia cuja função era calcular manualmente as equações diferenciais necessárias para os cálculos de balística. O exército chamava a função destas pessoas: computadores. Quando o ENIAC ficou pronto 6 mulheres computador foram escolhidas para testarem a nova máquina. Curiosamente, o termo deixou de estar associado as pessoas que operavam a máquina para dar nome a máquina propriamente dita, uma vez que de facto a máquina passou a realizar as contas que antes eram realizadas por essas pessoas.

7 O ENIAC torna-se obsoleto e economicamente inviável de manter após 10 anos de operação, tendo sido desmontado. Hoje encontram-se peças do ENIAC por muitos museus do mundo, incluindo o Smithsonian em Washington D.C. e no local preciso onde foi construído, na Moore School for Electrical Engineering da Universidade da Pensilvânia. O ENIAC serviu de inspiração para muitos outros computadores que se seguiram como: o EDVAC (Electronic Discrete Variable Computer); o ORDVAC (Ordnance Variable Automatic Computer; SEAC (Standards Automatic Computer) e o UNIVAC, este último também construído por Eckert e Mauchly para o processamento dos dados dos censos da população americana. Em 1955, um computador já só pesava 3 toneladas e consumia 50 kwatts de potencia, tendo um custo de $ Uma máquina destas podia realizar 50 multiplicações por segundo. Assim, os primeiros computadores eram também eles máquinas que só estavam ao alcance de grandes empresas ou instituições que tinham necessidades de cálculo muito exigentes e que possuíam as condições econômicas para tão grande investimento. Com o rápido desenvolvimento dos transistores entre 1952 e 1960, os tubos de vácuo tornaram-se obsoletos e foi este avanço tecnológico que permitiu a criação de máquinas muito mais rápidas, mais pequenas e mais baratas. Com o tempo, os transistores passaram a ser a base da eletrônica, seguindo-se a VLSI (Very Large Scale Integration), ou seja, a construção de circuitos cada vez mais pequenos por forma a que possam ser mais leves e despender menos energia, por terem menos superfície para a dissipação de energia por calor. Esta miniaturização permitiu que se tivesse a mesma capacidade de cálculo de um ENIAC na palma de uma mão. A diminuição do tamanho fez também diminuir a quantidade de energia necessária e o custo caiu com a produção em série dos novos processadores. Em 1977 uma calculadora manual pesava menos de meio quilo e consumia meio watt e podia realizar 250 multiplicações por segundo, custando $300. Hoje uma calculadora pesa poucos gramas podendo ser incorporada em réguas ou agendas, funciona até a energia solar e custa menos de $5. Um Pentium a 150Mhz é capaz de realizar 300 milhões de somas por segundo, enquanto o ENIAC apenas conseguia realizar A memória do ENIAC apenas permitia guardar 200 bits, enquanto qualquer computador tem pelo menos 128 Mbytes, ou seja, bits. Nos meados da década de 70 os computadores começaram a ter preços cada vez mais acessíveis. Em 1981 a IBM lançou no mercado o PC (Personal Computer). O PC distinguia-se das máquinas existentes até então por estar dirigido a utilizadores individuais que poderiam passar a ter na sua secretária uma

8 máquina para uso exclusivo, quando até aí esse conceito não existia... Os computadores eram mainframe, centralizados, e os utilizadores tinham apenas um monitor e um teclado sendo todo o processamento realizado no servidor. O PC tinha ainda outra característica que o tornou revolucionário que era o fato de ter uma arquitetura aberta, ou seja, qualquer fabricante poderia criar peças adaptáveis aquela máquina dando-lhe uma funcionalidade mais especializada, o que até aí era sempre privilégio reservado para o fabricante do computador. Assim o PC passou a ser o standard de fato na indústria. Uma regra estatística que se tem verificado desde a invenção do primeiro computador é a Lei de Moore que diz: A cada 18 a 24 meses é lançada uma nova tecnologia que permite que os computadores dupliquem o desempenho. Isto significa que em 2010 os processadores terão a velocidade de 50GHz e em 2020 terão uma velocidade de 2000Ghz. Para os menos conhecedores desta área, os melhores computadores atuais (Novembro/2004) funcionam a 3,2GHz... O desempenho dos computadores não se mede somente pela velocidade do processador, mas este exemplo simplista torna mais clara a evolução futura previsível.