História do primeiro computador Charles Babbage, considerado o

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 1642. 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,
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 1943. Ainda imperfeito, era
composto de 18000 válvulas, 15000 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.
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 17.468 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.
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
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 17 468 tubos de vácuo, 70 000 resistências,
10 000 condensadores, 1 500 relés e 6 000 interruptores.
O ENIAC pesava 30 toneladas, consumia 200 000 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.
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.
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 $200 000. 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 5 000. A memória do
ENIAC apenas permitia guardar 200 bits, enquanto qualquer computador tem
pelo menos 128 Mbytes, ou seja, 1 073 741 824 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
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.