Historia do primeiro computador


Historia 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 resolve-lo. 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 mindial 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.

eniac1

A historia 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 norte-americano a fazer cálculos de balística. O computador pesava 30 toneladas e ocupava 180 m² de área construída.

ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer), uma concepçao 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 construçao deste primeiro computador, tendo como objectivo o auxilio nos cálculos de precisao necessários para a balística. Foi anunciada a sua conclusao em 14 de Fevereiro de 1946 e foi patenteado em 26 de Junho de 1947 com o registo n.o 3,120,606.

Diposiçao em U da sala do ENIAC

O ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) preenchia esta sala, incomparável com os miniaturizados e mais potentes computadores actuais.

Equipa que construiu o ENIAC

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 efectuar 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 cartoes. 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 electroes pode passar entre os eléctrodos. Os tubos de vácuo foram fundamentais para o desenvolvimento da rádio, televisao e gravaçao de sons. Eram também peças grandes e muito frágeis que tinham uma grande perda de energia por calor.

Pormenor do ENIAC - o primeiro computador

O ENIAC foi construído com 17 468 tubos de vácuo, 70 000 resistencias, 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 operaçao produzia tanto calor que necessitava de um sistema de ar forçado para arrefecimento. Era tao grande que tinha de ser disposto em U com tres painéis sobre rodas, para que os operadores se pudessem mover a volta dele.

Um dos gigantes paíneis laterais do ENIAC

Quando em operaçao, 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 actualmente utilizamos nas nossas calculadoras de bolso. Tinha 20 registos de dez dígitos cada, onde se podiam efectuar somas, subtracçoes, multiplicaçoes, divisoes e raízes quadradas.

As programadoras do ENIAC

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 o programar era necessário uma grande quantidade de pessoas que percorriam as longas filas de interruptores dando ao ENIAC as instruçoes necessárias para computar, ou seja, calcular.
Existia uma equipa de 80 mulheres na Universidade da Pensilvânia cuja funçao era calcular manualmente as equaçoes diferenciais necessárias para os cálculos de balística. O exército chamava a funçao destas pessoas: computadores.

Quando o ENIAC ficou pronto 6 mulheres computador foram escolhidas para testarem a nova máquina.

Pormenor da sala do ENIAC
Versao modernizada do ENIAC

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 operaçao, 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 inspiraçao 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 populaçao 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 multiplicaçoes por segundo. Assim, os primeiros computadores eram também eles máquinas que só estavam ao alcance de grandes empresas ou instituiçoes que tinham necessidades de cálculo muito exigentes e que possuíam as condiçoes económicas para tao grande investimento.

Com o rápido desenvolvimento dos transístores entre 1952 e 1960, os tubos de vácuo tornaram-se obsoletos e foi este avanço tecnológico que permitiu a criaçao de máquinas muito mais rápidas, mais pequenas e mais baratas.

Com o tempo, os transístores passaram a ser a base da electrónica, seguindo-se a VLSI (Very Large Scale Integration), ou seja, a construçao de circuitos cada vez mais pequenos por forma a que possam ser mais leves e dispender menos energia, por terem menos superfície para a dissipaçao de energia por calor. Esta miniaturizaçao permitiu que se tivesse a mesma capacidade de cálculo de um ENIAC na palma de uma mao. A diminuiçao do tamanho fez também diminuir a quantidade de energia necessária e o custo caiu com a produçao em série dos novos processadores.

Em 1977 uma calculadora manual pesava menos de meio quilo e consumia meio watt e podia realizar 250 multiplicaçoes 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 milhoes 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 entao por estar dirigido a utilizadores individuais que poderiam passar a ter na sua secretária uma máquina para uso exclusivo, quando até aí esse conceito nao 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 facto de ter uma arquitectura 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 facto na indústria.

Uma regra estatística que se tem verificado desde a invençao 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 actuais (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.



Mais sobre a história do ENIAC

HISTÓRIA DO ENIAC

 

A história do ENIAC começou pelos engenheiros John Mauchly e John Presper Eckert  e foi construído por uma equipe  ad hoc integrando elementos do US Army e da Moore School. A causa do desenvolvimento do projecto ENIAC foi a necessidade do Ballistic Research Laboratory de calcular e editar rapidamente tabelas balísticas. Esta necessidade tinha sido evidenciada durante a WW II  – segunda Guerra Mundial 1939  – 1945  - pela elevada velocidade dos alvos aéreos, pelos diversos “palcos de operações” e pela utilização de pequenos calculadores analógicos acoplados às armas.  Esses cálculos balísticos eram realizados com o recurso a calculadores electromecânicos, nomeadamente o Kelvin-Bush Digital Analyzer. No entanto uma multiplicação de dois números com dez algarismos demorava cerca de 10 a 15 segundos. A mesma operação executada num calculador da Bell Telefone  - calculador electromecânico binário (Stibitz)-  era realizada num segundo.  O cálculo de uma trajectória balística envolvia a execução de cerca de 750 multiplicações, o que consumia cerca de 10 a 20 minutos de trabalho de uma Digital Analyzer. Uma tabela balística típica envolvia o cálculo de 2.000 a 4.000 trajectórias.  Durante a WW II a Moore  School colaborou, nesta matéria, com o Ballistic Research Laboratory formando pessoal e apoiando as operações. Dessa estreita colaboração nasceu, naturalmente, a escolha da Moore School para sede do projecto ENIAC.

 O ENIAC era um calculador electrónico construído para uma finalidade bem definida, utilizando algoritmos bem conhecidos.  Basicamente dispunha de uma memória, um conjunto de 30 painéis, cada um dos quais executava uma ou mais funções necessárias ao cálculo automático, acumuladores e um dispositivo denominado  constant transmitter que se conectava a leitores e perfuradores de cartões IBM. As tabelas balísticas eram editadas

numa Tabuladora IBM. Era uma máquina paralela executando as operações em codificação decimal.

  Herman Goldstine era o oficial d e ligação entre a Moore School e o Ballistic Research Laboratory. 

  Durante o verão de 1944, Herman Goldstine esperava, na estação de Aberdeen  - USA  -, um combóio que o transportasse para Philadelphia quando reparou que von Neumann caminhava na

mesma plataforma dirigiu-se-lhe e apresentou-se. De imediato von Neumann encetou a conversa e pouco depois mostrou interesse em ver o ENIAC. Em 2 de Novembro de 1944 Goldstine e a esposa visitaram von Neumann em Philadelphia tendo-se hospedado na sua casa. Desse encontro nasceu entre ambos uma amizade que só

terminou com a morte de von Neumann em 8 de Fevereiro de 1957.    A primeira visita de von Neumann ao ENIAC realizou-se em 7 de Agosto de 1944. Nesse mesmo mês enviou a Goldstine um memorando com 5 pontos onde recomendava que um novo calculador electrónico deveria: 

 

1.  ter mais válvulas do que o quantitativo que estavam a utilizar no ENIAC;

2.  ser capaz de tratar vários tipos de problemas, o que não era fácil de implementar no actual ENIAC; 

3.  ser capaz de armazenar, com grande velocidade grandes quantitativos de dados numéricos;

4.  realizar a preparação para resolver um novo problema num curto espaço de tempo; 

5.  ser mais pequeno que o actual ENIAC. 

 

A partir daquela data von Neumann passou a visitar regularmente a Moore School e  a equipa que trabalhava na sua construção.

   Em Março de 1945 von Neumann apresenta um primeiro relatório em que denomina o novo calculador electrónico pela sigla EDVAC  - Electronic Discret Variable Computer  - e em Julho do mesmo ano apresenta o seu segundo  relatório, contendo 101 páginas, denominado First Draft of a Report on the EDVAC  onde descreve a “arquitectura” do novo calculador.  O ENIAC, sem que lhe tenham sido introduzidas quaisquer

recomendações contidas nos relatórios de von Neumann, começou a fu ncionar em Novembro de 1945.

Entretanto Mauchly e Eckert começaram a construção do EDVAC tendo como base a promessa de um orçamento de US dollar $105,600. 

Em Outubro de 1946 Mauchly e Eckert abandonam o projecto e fundam a sua própria empresa  -  Eckert  - Mauchly Computer Corporation  -. Na sua empresa constróiem um protótipo, segundo a Arquitectura von Neumann, que denominam BINAC  - Binary Automatic Computer  – o qual entra em funcionamento em

1949. Vendem o seu primeiro computador o UNIVAC  - Universal Automatic Computer  - em 1951.

 



Depois da sua empresa ter sido adquirida pela  Remington Rand Corporation.

Esta transacção vai dar origem, em 1973, à "descoberta"que o ENIAC não é original.

Em 1967 a Honeyell Inc. apresenta u ma queixa judicialcontra a Remington Rand, entretanto re-baptizada Sperry Rand Corporation pela utilização abusiva do direito de patente do computador electrónico.

Realizada a investigação, em 1973 o Federal District

Judge, Earl R. Larson, decidiu que "Eckert e Mauchly não foram os

primeiros inventores do computador electrónico digital automático,

mas derivaram essa matéria de um Dr. John Vincent Atanasoff."

John Vicent Atanasoff, nascido nos USA em 1904 de uma

família de origem Búlgara licenciou-se em engenharia electrotécnica

na Universidade da Flórida.

Em 1935 leccionava física e matemática na Universidade

de Iowa e os seus alunos queixavam-se que demoravam semanas ou

meses a resolver sistemas de equações lineares simultâneas.

No inverno de 1937 concebeu uma "máquina" que

ajudasse os alunos a resolver os sistemas de equações lineares mais

rapidamente. Começou a trabalhar na construção de um protótipo em

conjunto com um dos seus alunos Clifford Berry.

Com um dispêndio de US dollars $1.000 construiram um

modelo que denominaram ABC  - Atanasoff-Berry Computer  -. No

entanto, só em 1942 o computador ficou definitivamente completo.

O ABC era um calculador electrónico binário construído

com 450 válvulas, a memória era construída com dois tambores

magnéticos, a sincronização dos ciclos era efectuada por um relógio

mecânico, os dados eram introduzidos por cartões perfurados e tinha

por finalidade resolver sistemas até 30 equações lineares simultâneas

utilizando o método de Gauss. O manual de instruções era

constituído por 35 páginas manuscritas.

Em 1940 Mauchly, então físico no Ursinus College  -

Philadelphia, deslocou-se à Universidade de Iowa para assistir a uma

conferência. Aí Mauchly conheceu Atanasoff e hospedou-se em sua

casa durante vários dias onde tomou contacto com o projecto do

ABC. Quando voltou para Philadelphia levou consigo apontamentos

com a descrição da "máquina".

Em 1942 Atanasoff foi "recrutado" pela U.S. Navy como

investigador no Naval Ordnance Lab em Washington D.C. e o

protótipo do ABC foi desmantelado pela Iowa State University .

No final da WW II Atanasoff continuou a trabalhar na US

Navy e fundou uma sociedade de engenheiros -consultores

denominada Ordnance Engineering, Corp. que foi vendida em 1956

à Aerojet Engineering, Corp.  da qual Atanasoff  se tornou vice-

presidente até 1961, ano em que se reformou. Atanasoff faleceu em

15 de Junho de 1995 com 91 anos de idade

Legalmente, John Vicent Atanasoff é hoje

considerado o pai do computador electrónico digital.








Referências:

Computer History

Wikipedia – The Free Encyclopedia
http://en.wikipedia.org/wiki/ENIAC

PENN Library Exhibitions
http://www.library.upenn.edu/exhibits/rbm/mauchly/jwmintro.html

The Computer Society
http://www.computer.org/history/development/1946.htm

Museu Virtual da Informática (em Português)
http://piano.dsi.uminho.pt/museuv/1946a1959.html

Oficina - Ciencia Viva - Trabalho Interdisciplinar (em portugues)
http://oficina.cienciaviva.pt/~pw020/g3/index2.htm

http://museudocomputador.net/

http://www.inforquali.pt/iq/pt/tutoriais/informativos/historia-dos-computadores.php













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