Introdução
Neste trabalho falaremos sobre a história e a evolução dos computadores. Neste trabalho falaremos dos primeiros computadores e a evolução até os dias de hoje.
O primeiro computador
O primeiro computador do mundo foi o 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 objectivo o auxílio 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 registo no 3,120,606.
Na década de 40, todos os computadores do mundo eram gigantescos e caros, custando vários milhões de dólares, mas agregando tudo o que havia mais avançado em termos de conhecimento humano. Pois bem, vendo de hoje, pode parecer ridículo que qualquer calculadora de mão, possa ter um poder de processamento superior ao de um ENIAC, que só de manutenção custava quase 200.000 dólares por dia, mas os super-computadores continuam existindo, tão grandes e caros quanto um Eniac, porém incomparavelmente mais rápidos do que os micros de mesa, como o que você está usando neste nos dias de hoje.
A Apple havia lançado o Apple III poucos meses antes do PC. Os dois equipamentos bateram de frente, pois disputavam o mesmo mercado e Apple III acabou levando a pior, apesar da sua configuração não ficar devendo à do PC e o preço dos dois ser quase o mesmo. O Apple III vinha com 128 ou 256 KB de memória, dependendo da versão, um processador Synertek 6502A de 2 MHz e drive de disquetes de 5¼. O grande pecado foi o uso de um barramento de expansão proprietário, o que limitou as possibilidades de upgrade aos acessórios oferecidos pela própria Apple, uma característica que acabou sendo a grande responsável pela supremacia do PC.
Em 1983 a Apple apareceu com uma grande novidade, o Lisa. Em sua configuração original, o Lisa vinha equipado com um processador Motorola 68000 de 5 MHz, 1 MB de memória RAM, dois drives de disquete de 5.25” de 871 KB, HD de 5 MB e um monitor de 12 polegadas, com resolução de 720 x 360. Era uma configuração muito melhor do que os PCs da época, sem falar que o Lisa já usava uma interface gráfica bastante elaborada e já contava com uma suite de aplicativos de escritório à lá Office. O problema era o preço, 10.000 dólares. Isso em valores da época, em valores corrigidos seria quase o dobro.
O ENIAC foi construído com 17 468 tubos de vácuo, 70 000 resistências, 10 000 condensadores, 1 500 relés e 6 000. O ENIAC pesava 30 toneladas, consumia 200 000 watts de potência 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.
A Historia e evolução dos computadores
Nos dias de hoje, quando se ouve falar num processadores de 1 GHz até nos dá sono, de tão comuns que eles já se tornaram. Pouca gente já ouviu falar no 8088, que foi o processador usado no PC XT, a quase 20 anos atrás, e muito menos no INATEL 4004, o primeiro microprocessador, lançado em 71.
Na época dos nossos bisavôs os computadores já existiam, apesar de extremamente rudimentares. Eram os computadores mecânicos, que realizavam cálculos através de um sistema de engrenagens, accionado por uma manivela ou outro sistema mecânico qualquer. Este tipo de sistema, comum na forma de caixas registradoras era bastante utilizado naquela época.
No final do século XIX surgiu o relê, um dispositivo electromecânico, formado por um magneto móvel, que se desloca unindo dois contactos metálicos. O Relê foi muito usado no sistema telefónico, aliás algumas centrais analógicas ainda utilizam estes dispositivos até hoje. Os relês podem ser considerados uma espécie de antepassados dos transístores. Suas limitações eram o fato de serem relativamente caros, grandes demais e ao mesmo tempo muito lentos: um relê demora mais de um milésimo de segundo para fechar um circuito, mais de dez milhões de vezes mais lento que um transístor actual.
Também no final do século XIX, surgiram as primeiras válvulas. As válvulas foram usadas para criar os primeiros computadores electrónicos, na década de 40.
As válvulas já eram bem mais rápidas que os relês, atingiam frequências de alguns Megahertz, o problema é que aqueciam muito, consumiam muita electricidade e queimavam-se facilmente. Construir um computador, que usava milhares delas era extremamente complicado, e muito caro.
Apesar de tudo isso, os primeiros computadores começaram a surgir durante a década de 40, naturalmente com propósitos militares. Os principais usos eram a codificação e descodificação de mensagens e cálculos de artilharia.
Sem dúvida, o computador mais famoso daquela época foi o ENIAC (Electronic Numerical Integrator Analyzer and Computer), construído em 1945. O ENIAC era composto por nada menos do que 17,468 válvulas, ocupando um grande espaço. Porém, apesar do tamanho, o poder de processamento do ENIAC é ridículo para os padrões actuais, suficiente para processar apenas 5.000 adições, 357 multiplicações e 38 divisões por segundo, bem menos até do que uma calculadora de bolso actual, das mais simples.
A ideia era construir um computador para realizar vários tipos de cálculos de artilharia para ajudar as tropas aliadas durante a segunda Guerra mundial. Porém, o ENIAC acabou sendo terminado exactamente 3 meses depois do final da Guerra e acabou sendo usado durante a guerra fria, contribuindo por exemplo no projecto da bomba de Hidrogénio.
A programação do ENIAC era feita através de 6.000 chaves manuais. A cada novo cálculo, era preciso reprogramar várias destas chaves. Isso sem falar no resultado, que era dado de forma binária através de um conjunto de luzes.
Abaixo está a foto de uma válvula muito usada na década de 40:
Vendo essa foto é fácil imaginar por que as válvulas eram tão problemáticas e caras: elas eram simplesmente complexas demais.
Mesmo assim, na época a maior parte da indústria continuou trabalhando no aperfeiçoamento das válvulas, obtendo modelos menores e mais fiáveis. Porém, vários pesquisadores, começaram a procurar alternativas menos problemáticas.
Várias destas pesquisas tinha como objectivo a pesquisa de novos materiais, tanto condutores, quanto isolantes. Os pesquisadores começaram então a descobrir que alguns materiais não se enquadravam nem em um grupo nem no outro, pois de acordo com a circunstância, podiam aturar tanto quando isolantes quanto como condutores, formando uma espécie de grupo intermediário que foi logo apelidado de grupo dos semi-condutores.
Haviam encontrado a chave para desenvolver o transístor. O primeiro projecto surgiu em 16 de Dezembro de 47, onde era usado um pequeno bloco de germânio (que na época era junto com o silício o semi-condutor mais pesquisado) e três filamentos de ouro. Um filamento era o pólo positivo, o outro o pólo negativo, enquanto o terceiro tinha a função de controlo. Tendo apenas uma carga eléctrica no pólo positivo, nada acontecia, o germânio actuava como um isolante, bloqueando a corrente. Porém, quando uma certa tensão eléctrica era aplicada usando o filamento de controlo, um fenómeno acontecia e a carga eléctrica passava a fluir para o pólo negativo. Haviam criado um dispositivo que substituía a válvula, sem possuir partes móveis, gastando uma fracção da electricidade gasta por uma e, ao mesmo tempo, muito mais rápido.
O primeiro projecto de transístor
Este primeiro transístor era relativamente grande, mas não demorou muito para que este modelo inicial fosse aperfeiçoado. Durante a década de 50, o transístor foi gradualmente dominando a indústria, substituindo rapidamente as problemáticas válvulas. Os modelos foram diminuindo de tamanho, caindo de preço e tornando-se mais rápidos. Alguns transístores da época podiam operar a até 100 MHz. Claro que esta era a frequência que podia ser alcançada por um transístor sozinho, nos computadores da época, a frequência de operação era muito menor, já que em cada ciclo de processamento o sinal precisa passar por vários transístores.
Mas, o grande salto foi a substituição do germânio pelo silício. Isto permitiu actualizar ainda mais os transístores e baixar seu custo de produção. Os primeiros transístores de junção comerciais foram produzidos partir de 1960 pela Crystalonics.
O funcionamento e um transístor é bastante simples, quase elementar. É como naquele velho ditado “as melhores invenções são as mais simples”. As válvulas eram muito mais complexas que os transístores e mesmo assim foram rapidamente substituídas por eles.
Um transístor é composto basicamente de três filamentos, chamados de base, emissor e colector. O emissor é o pólo positivo, o colector o pólo negativo, enquanto a base é quem controla o estado do transístor, que como vimos, pode estar ligado ou desligado. Veja como estes três componentes são agrupados num transístor moderno:
Quando o transístor está desligado, não existe carga eléctrica na base, por isso, não existe corrente eléctrica entre o emissor e o colector. Quanto é aplicada uma certa tensão na base, o circuito é fechado e é estabelecida a corrente entre o emissor e o receptor.
Outro grande salto veio quando os fabricantes deram-se conta que era possível construir vários transístores sobre o mesmo waffer de silício. Havia surgido então o circuito integrado, vários transístores dentro do mesmo encapsulamento. Não demorou muito para surgirem os primeiros micro chips.
