COMPUTADOR

A HISTÓRIA DO
COMPUTADOR
Do ábaco ao PC
¾ COMPUTADOR: [Do latim computatore.]. S. m. Aquele
que faz cômputos, que calcula.
¾
Computador eletrônico: processador de dados com
capacidade de aceitar informações, efetuar com elas
operações programadas, fornecer resultados para
resolução de problemas.
9 Dividem-se em dois grandes grupos:
o Computadores Analógicos
o Computadores Digitais.
¾Quanto à evolução tecnológica podem ser
divididos em:
¾ Geração zero: Computadores mecânicos e
eletromecânicos;
¾1ª. geração : utilização de válvulas;
¾2ª. geração : utilização de transistores;
¾3ª. geração : utilização de circuito integrado.
1
Ábaco: instrumento utilizado para realizar somas e
subtração
Blaise Pascal em 1642, criou a pascalina, a primeira
calculadora mecânica do mundo. Uma agulha movia
as rodas, e um mecanismo especial levava dígitos de
uma roda para outra.
2
Em 1614, John Napier havia criado o logaritmo, um recurso
matemático que reduzia a divisão à subtração e a
multiplicação à adição. Em 1671, Gottfried von Leibniz fez
uma máquina que efetuava multiplicações e divisões.
Cartões perfurados - Em 1802, Joseph Jacquard construiu
um tear que memorizava os modelos de fábrica em cartões
perfurados. A máquina conseguia “ler” esses cartões,
conforme um dispositivo encontrava um furo no cartão,
atravessava-o, e com isso era cumprida uma determinada
instrução.
O inglês Charles Babbage, por essa época, começava a se
aborrecer com os inúmeros erros que encontrava nas tabelas
de logaritmos, e decidiu construir uma máquina que
eliminasse o trabalho de fazer esses cálculos. Em 1822, ele
apresentou a “máquina de diferença”, capaz de fazer os
cálculos necessários para elaborar uma tabela de
logaritmos. O nome da máquina se refere a uma técnica de
matemática abstrata, o método das diferenças.
3
Charles Babbage e sua máquina de diferenças
A primeira programadora do mundo
A companheira de Charles Babbage, a condessa Ada
Lovelace (filha de Lord Byron), se tornou a primeira
programadora de computador do mundo, ao ajudar
Babbage no projeto de uma máquina analítica, que
permitiria calcular funções matemáticas bem mais
complexas que as logarítmicas. Ada criou os programas
para essa máquina, que no entanto nunca funcionou: as
centenas de engrenagens, rodas e barras apresentavam
problemas, pois a metalurgia na época não tinha
tecnologia suficiente para evitar imperfeições nas peças.
4
Em 1890, Herman Hollerith usou cartões perfurados para
agilizar o censo demográfico dos Estados Unidos. Nesses
cartões, havia campos a serem perfurados ou não pelos
pesquisadores, e que seriam depois lidos por uma máquina .
Foi a primeira utilização dos cartões perfurados.
Ele fundou então, em 1896, a “Tabulating Machine Company”,
que em 1911 se associou a outras empresas e começou a ser
dirigida por Thomas Watson.
O resultado foi a criação da “International Business Machines
Corporation”, a IBM.
Em 1890, um jovem bancário e contador, William S.
Burroughs, iniciou a produção de uma máquina de calcular
mecânica que imprimia as parcelas e os resultados.
Inicialmente foi comercializada pela empresa que ele
formou em 1886, a American Arithmometer Company, que
se transformou na Burroughs Company e, mais tarde, uniuse a UNIVAC para formar em 1986 a UNISYS.
5
Konrad Zuse na década de 1930, construiu uma série de
máquinas de calcular automáticas usando relés
eletromagnéticos. Seu trabalho foi perdido com o
bombardeio de Berlim, pelos aliados, em 1944. Porém, ele
é considerado um dos pioneiros da ciência da computação.
Pouco mais tarde duas pessoas também construíram
máquinas de calcular, ambos nos estados unidos: John
Atanasoff e George Stibbitz. A máquina de Atanassof era
incrivelmente avançada para sua época.
O computador de George Stibbitz foi apresentado em
conferência em 1940. Na platéia estava John Mauchley.
Após obter seu grau de Ph.D. Howard Aiken ciente da
necessidade
da realização automática de cálculos
matemáticos, partiu para pesquisar o assunto e descobriu o
trabalho de Babbage.
A primeira máquina de Aiken, o MARK I, construída em
Haward, ficou pronta em 1944. Ela tinha 72 palavras de 23
dígitos decimais cada e demorava seis segundos para
executar uma instrução.
A entrada e a saída eram feitas por meio de uma fita de
papel perfurada. Na época em que Aiken terminou de
construir o sucessor de MARK I, o MARK II, os
computadores a relé já estavam obsoletos.
6
1ª Geração: Computadores a válvulas.
Exemplos de válvulas:
Exemplos de válvulas pentodo.
As mensagens do exército alemão era codificadas por meio
de um dispositivo chamado ENIGMA.
O governo britânico criou um laboratório altamente secreto,
onde foi construído um computador chamado COLOSSUS.
Alan Turing, famoso matemático britânico participou da
construção desse computador.
O exército americano precisava de tabelas de direção de tiro
para ajudar na pontaria de sua artilharia pesada. Essas
tabelas eram produzidas com o emprego de centenas de
mulheres que as geravam usando calculadoras de mão.
Apesar disso o processo era lento e vulnerável a erros.
7
John Mauchley, que conhecia o trabalho de Atanassof e
Stibbtiz, propôs um projeto para financiamento da
construção de um computador eletrônico. A proposta foi
aceita em 1943, e Mauchley junto com um aluno seu de
mestrado chamado J. Presper Eckert começou a construir
um computador que eles chamaram de:
ENIAC: Electronic Numeric Integrator And Calculator
(1945)
O ENIAC tinha 18.000 válvulas e 1.500 relés. Pesava 30
toneladas e consumia 140 quilowatts de energia elétrica.
A arquitetura da máquina era composta de 20 registradores
cada qual capaz de armazenar um número decimal de 10
dígitos.
Para programar o ENIAC era necessário ajustar a posição
de 6.000 chaves de várias posições e conectar um número
imenso de soquetes por meio de uma verdadeira floresta de
cabos.
8
Primeiro programa a rodar em linguagem binária
EDSAC (1949): Electronic Delay Storage Automatic
Computer contruído na universidade de Cambridge por
Maurice Wilkes.
9
Enquanto Eckert e Mauchley estavam trabalhando no
EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer),
um dos pesquisadores envolvidos no projeto do ENIAC, John von
Neumann, foi para o Instituto de Estudos Avançados da
Universidade de Princeton para construir sua própria versão do
EDVAC, a máquinas IAS.
O projeto básico que ele propôs é conhecido, atualmente, como
máquina de Von Neumann.
Máquina de Von Neumann
Esse projeto foi utilizado no EDSAC, considerado o primeiro
computador com programa armazenado, e ainda, é base de
praticamente todas as máquinas atuais.
A máquina de Von Neumann tinha uma memória com 4096
palavras, cada uma delas com de 40 bits, que podiam assumir
variáveis 0 ou 1.
Cada palavra guardava duas instruções de 20 bits ou um número
inteiro, com sinal, de 40 bits.
A instrução tinha 8 de seus bits destinado a indicar o tipo de
instrução, e os demais 12 para especificar uma das 4096 palavras
da memória.
10
2ª Geração de Computadores: Eletrônica transistorizada
¾ O transistor foi inventado no Bell Labs em 1948, John Bardeen,
Walter Brattain e William Shockley , invenção que deu o prêmio Nobel
de física a esses pesquisadores.
¾ No espaço de 10 anos, o transistor revolucionou a indústria da
computação, tornando completamente obsoletas as máquinas a válvula
no final da década de 1950.
Transistor de 1/2"
Transistor de 1/4"
11
O primeiro computador transistorizado era uma máquina de 16
bits, construída no MIT, chamava-se TX-0 (Transistorized
eXperimental Computer 0). Essa máquina serviu como uma
prévia para o TX-2.
Em 1957 o engenheiro Kenneth Olsen fundou a Digital
Equipment Corporation (DEC) que quatro anos depois (1961)
lançou no mercado o PDP-1(Programmed Data Processor 1).
Esse computador tinha como características:
4096 Palavras de 18bits;
Clock de 200KHz;
Programmed Data Processor 1 –(PDP-1)
A capacidade de processamento do PDP-1 era metade do poder
computacional do IBM 7090 que sucedeu ao IBM 709
(considerado o último computador valvulado).
O 7090 era o computador mais rápido do mundo naquela época e
custava alguns milhões de dólares enquanto o preço do PDP-1 era
de apenas U$120,000.000. A DEC vendeu dezenas dessas
máquinas, dando origem à indústria dos minicomputadores.
12
A IBM reagiu lançado o 7090 e depois o 7094. O 7094 tinha como
características:
Clock de 500KHz;
Memória de núcleo de 32 K palavras de 36 bits cada;
O lançamento do 7090 e do 7094 marcou o fim das máquinas tipo
ENIAC e o início do domínio da IBM na computação científica
durante a década de 1960.
Embora fosse líder no mercado da computação científica com o
7094, a IBM estava ganhando muito dinheiro com a venda de uma
máquina pequena voltada para as aplicações comerciais,
conhecida como 1401. Essa máquina podia:
Ler e escrever em fitas magnéticas;
Ler cartões e perfurar cartões tão rápido quanto o 7094;
Memória de 4096 palavras de 8 bits cada;
13
Em 1964, uma empresa chamada Control Data
Corporation(CDC) lançou o 6600 (projetado pelo cientista
chamado Seymour Cray ) que era aproximadamente uma ordem
de magnitude mais rápida que o 7094. Estava então lançada a era
dos supercomputadores.
CDC 6600
Nessa época os projetistas de máquinas como o PDP-1, o 7094 e o
6600 estavam preocupados exclusivamente com o hardware da
máquina, com o objetivo de torná-lo mais barato, caso da DEC ou
mais rápido caso da IBM e da CDC.
A Burroughs lançou o B5000 que tinha como objetivo rodar
programas em ALGOL 60, uma linguagem de alto nível
antecessora do Pascal.
O projeto do B5000 incorporava várias características ao hardware
com o objetivo de facilitar a tarefa de compilar programas.
Com esse projeto começou a tomar corpo a idéia de que o
software era peça importante do projeto de uma máquina.
14
3ª Geração de Computadores: Circuitos integrados
Em 1958, Robert Noyce desenvolveu um processo de integrar
circuitos eletrônicos em substrato de silício, técnica que veio
permitir inicialmente que dezenas de transistores fossem
colocados no mesmo CHIP(Circuitos integrados) capaz de realizar
operações em nanosegundos.
Esse circuito integrado foi lançado pelas empresas Fairchild
Semicondutor e a Texas Instruments, localizadas no emergente
Vale do Silício na região de Palo Alto e Stanford na Califórnia.
Esse evento de transição da 2ª geração para a 3ª geração pode ser
marcado com o anúncio em 7 de abril de 1964 da família criada
por Gene Amdahl, chamada System/360, o IBM 360, com seis
modelos básicos e várias opções de expansão que realizava mais
de 2 milhões de operação por segundo e cerca de 500 mil
multiplicações. Esse fato tornou seus antecessores obsoletos.
IBM 360
15
4ª Geração de Computadores: Integração de circuitos em escala
muito alta (VLSI) (O computador dentro do CHIP)
O primeiro computador pessoal surgiu em 1971: foi o Kembak-1,
com 256 bytes de memória, sendo anunciado por US$ 750 na
revista Scientific American. O mesmo ano marcou o aparecimento
do disquete flexível (floppy drive, então com oito polegadas de
diâmetro) com capacidade de 360kBytes.
A Intel® foi criada em julho de 1968 e, na época, contava com uma equipe
de 12 cientistas, trabalhando em um prédio alugado em Mountain View, na
Califórnia, EUA.
Em 1969 a Intel® lança o processador 4004, com 2.250 transistores de 4
bits e viabilizou o projeto das calculadoras eletrônicas da década de 1970.
Hoje a empresa é a maior fabricante de chips do planeta. Só para você ter
idéia, atualmente 80% dos PCs fabricados em todo o mundo utilizam
processadores Intel.
Processador Intel® 4004
16
Em 1971, é anunciado na revista Eletronic News o Intel 8008 de
8 bits, e em 1974 é lançado o Intel® 8080.
Processador Intel® 8008
Processador Intel® 8080
Mas foi a saída de dois funcionários da fábrica Intel que detonou o
processo que levaria à popularização dos computadores pessoais.
Frederico Faggin e Masatoshi Shima, que tinham participado do
desenvolvimento do microprocessador 8080A (considerado o primeiro
“computador num chip”) fundaram a Zilog Incorporated e passaram a
desenvolver um novo chip, compatível com aquele (que tinha se tornado
popular entre amadores e projetistas de computação). Ampliaram o
conjunto de instruções embutidas no chip e criaram o Z80, lançado em
1976.
O mouse foi introduzido no mercado em 1974, com o minicomputador
Xerox Alto, permitindo abrir várias janelas de programas na tela, com
menus e ícones.
Mouse lançado pela Xerox
17
Em 1976, Steve Wozniak (projetista), funcionário da HP e seu
colega de escola Steve Jobs (comerciante), que trabalhou na Atari,
após venderem o Volkswagem de Jobs, a calculadora de Wozniak
e obterem um empréstimo de US$ 5,000.000 fundavam a Apple
Computer, onde construíram numa garagem de fundo de quintal o
Apple 1.
Em 1977, apresentaram o computador pessoal Apple II, que
permitia produzir gráficos vistos a cores no monitor. A aceitação
foi tão grande que, com a ajuda de Mike Markkula, transformaram
a microempresa em uma grande indústria.
AppleII e uma de suas placas internas
Em 1980 a IBM entregou uma mala cheia de dinheiro a um de
seus executivos, Philip Estridge, recomendando que só retornasse
a IBM quando tivesse um protótipo de um computador pessoal.
Estridge montou acampamento em Boca Raton, na Flórida
escolheu o chip 8088, de 16 bits, da Intel para funcionar seu como
processador de sua máquina e construiu o famoso PC da IBMutilizando componentes disponíveis no mercado.
Processador Intel® 8088
18
Dois anos depois, fevereiro de 1983, a IBM lança um novo
modelo o PC-XT com winchester opcional. Em 1984 a IBM já
dominava mais da metade de todo o mercado de
microcomputadores.
Personal Computer-IBM (PC-IBM)
A IBM editou um livro, vendido por U$49.000, contendo todo o projeto do
seu computador pessoal inclusive os desenhos de seus circuitos. A idéia
era fazer com que outras empresas desenvolvessem placas compatíveis
com o PC da IBM, de modo a aumentar a flexibilidade e sua popularidade.
Infelizmente para a IBM, várias outras empresas começaram a fabricar
clones do PC, a preços menores que os dela.
No início da década de 80 já vigorava no Brasil a reserva de mercado e
começaram a ser produzidos os primeiros microcomputadores nacionais,
os pioneiros apostando na linha TRS-80 como o D-8000 da Dismac
lançado em 1981.
Outros pioneiros lançados entre o final de 1980 e 1981 são: C-300 da
Cobra, S 700 da Prológica, e modelos da SID.
Outro lançamento importante foi o IBM PC-AT(AT- Advanced
Technology) em agosto de 1984, época em que o PC já era o padrão de
fato para microcomputadores.
A Compaq® começa a destacar-se, assumindo o terceiro lugar no mercado
de micros, depois da IBM e da Apple. Ela domina o mercado de micros
portáteis e torna-se pioneira com os lançamentos do COMPAQ 386 em
1986 e do COMPAQ 486 em 1989.
19
Supercomputadores e 5ª Geração de Computadores:
A história dos supercomputadores começa, de fato, no final de 1975,
quando Seymour Roger Cray, projetista do CDC 6600 e 7600 da Control
Data, forma sua empresa, a Cray Research Inc., que entrega o primeiro
Cray-1 aos Los Alamos National Laboratories.
As aplicações para esses computadores são muito especiais e incluem
laboratórios e centros de pesquisa aeroespacial, como a NASA (National
Aeronautics and Space Adminstration), empresas de altíssima tecnologia,
previsão do tempo, produção de imagens e de efeitos especiais por
computador.
Como não podia deixar de ser, os super computadores são os mais
poderosos, mais rápidos e de maior custo. O Cray-1 custava mais de 5
milhões de dólares e seus sucessores podem, hoje, passar de 20 milhões de
dólares.
Os supercomputadores são desenhados para executar tarefas complexas e
diferentes das aplicações dos mainframes. Só para se ter uma idéia da sua
rapidez, pode-se falar em MIPS-Milhões de Instruções por Segundo. Para
avaliar-se o desempenho do supercomputador, a unidade mais usada é o
megaflops- milhões de operações em ponto flutuante por segundo.
Para conseguir esses índices, os supercomputadores utilizam cada vez mais
o conceito de processamento paralelo e são máquinas vetorias (vector
computer), isto é, podem executar a mesma operação em diversas variáveis
simultaneamente.
No início da década de 90, a unidade de medida de capacidade dos
supercomputadores passaram de maegaflops para gigaflops, para meados
do século 21 a unidade estimada é de teraflops.
O Cary – 2 lançado em 1985/86 é 6 a 10 vezes mais rápido e 10 vezes
menor que o Cray-1. Em 1990/91 são lançados diversos modelos novos,
como o Cray-3, o Nec SX-3 etc.
As especulações para meados do século 21 falam em teraflops. Ou seja,
um computador com capacidade equivalente a mais de 1 milhão de PCs
trabalhando ao mesmo tempo.
20
Supercomputador x Mainframe
Os Mainframes, de meados da década de 80, têm em média 2 a 10 MIPS,
podendo chegar a 30 MIPS. O Cyber 205, supercomputador da CDC chega
a 50 MIPS e o Cray X-MP passa de 100MIPS.
Um mainframe é um computador de grande porte, dedicado normalmente
ao processamento de um volume grande de informações. Os mainframes
são capazes de oferecer serviços de processamento a milhares de usuários
através de milhares de terminais conectados diretamente ou através de uma
rede. (O termo mainframe se refere ao gabinete principal que alojava a
unidade central de processamento nos primeiros computadores.).
1. Os supercomputadores são mais complexos do ponto de vista do
programador, devido ao alto grau de paralelismo na execução das
instruções e pelo fato de que, ao contrário dos mainframes, não existe uma
camada de abstração que esconde estas questões;
2. Os supercomputadores são otimizados para realização de tarefas
complicadas utilizando principalmente a memória, enquanto os
mainframes são otimizados para realizar tarefas que acessam grandes
quantidades de informação oriunda de bases de dados;
3. Normalmente os supercomputadores são utilizados em aplicações
científicas e militares, enquanto os mainframes são voltados a aplicações
civis, sejam governamentais ou empresariais. A análise de modelos de
clima, análise estrutural de proteínas e processamento de filmes digitais
são tarefas bastante apropriadas para os supercomputadores.
4. O processamento de cartões de crédito, gerenciamento de contas
bancárias, negociações mercantis e processamento de seguro social são
tarefas normalmente realizadas por mainframes. (Uma exceção: certas
aplicaçãoes militares exigem um nível de segurança muito alto, que é uma
forte característica dos mainframes);
5. As tarefas executadas pelos supercomputadores toleram interrupções
(por exemplo, cálculos de modelos de previsão de aquecimento global ou
pesquisa acadêmica). Os mainframes executam tarefas que exigem alta
disponibilidade, podendo executar serviços continuamente por anos (por
exemplo, sistemas de emissão de passagens aéreas ou processamento de
cartões de crédito);
21
6. Os supercomputadores são construídos para atender uma finalidade
específica. Os mainframes são construídos para realizar uma grande
variedade de tarefas de execução diária;
7. Os mainframes suportam totalmente o software antigo (no caso da
IBM, inclusive aplicações escritas na década de 60) convivendo com
novas versões. No caso dos supercomputadores, a tendência é ignorar a
compatibilidade retroativa de software no projeto de novos sistemas;
8. Os mainframes possuem um grande número de processadores que
auxiliam os processadores centrais. Eles são utilizados em funções de
criptografia, gerenciamento de I/O, monitoração do ambiente, manipulação
de memória, e etc. Devido a esta característica o número de processadores
dos mainframes é muito maior do que se esperaria. Os projetos de
supercomputadores não incluem este grande número de processadores de
uso específico já que eles não adicionam poder de processamento de
cálculo.
Modelos de Supercomputadores
Fabricante
Modelo
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/Uso
Capacidade
Cray
Cray-1
1976
0,2
Cray
Cray-2
1985
1,8
Cray
Cray-3
1990/1991
16
IBM
3090-1200
1990
1,6
IBM
SP1
1992/93
1a8
22
Obs.
(Gigaflops)
80MIPS
480MIPS
8.000MIPS
Mainframe
8 a 64
processadores
M
MAANNUUAALL
3000 a.c
1610/17
M
MEECCÂÂNNIICCAA::
1642/47
1671/73
1750
1801/05
1823/71
1880/90
E
A::
CA
NIIC
ÔN
ELLEETTRRÔ
Válvulas
1937/44
1937/39
1940/41
1943/46
1945/50
1951
– Ábaco
– Napier´s Bonés- Réguas móveis para multiplicar
– Pascal – Calculadora mecânica (+ e -)
– Leibniz – calculadora mecânica (+,–, * e /)
– Revolução industrial
– Jacquard – placa perfurada: programação tecelagem
– Babbage – Máquina diferencial e máquina analítica
– Hollerith – cartão perfurado, máquina de tabulação
– MARK I – Computador eletromecânico(Havard/IBM)
– ABC – protótipo de computador eletrônico digital.
– Z3 – computador eletrônico digital.
– ENIAC – primeiro grande computador eletrônico
– Von Neumann: arquitetura lógica e conceitos binários
– UNIVAC– 1º computador produzido comercialmente
Transistor
1961
– IBM 1401 – típico da segunda geração
1962
– IBM 7094 – totalmente transistorizado
L
N))::
ON
TIIO
OFF IIN
AT
RA
ES
GR
GE
EG
TE
SCCAALLEE O
NT
LSSII ((L
LAARRG
1969/71 – LSI
1969/75 – Início da revolução da informação
1971
– Intel 4004 – Primeiro processador (4 bits)
1975
– MITS Altair 8800 – o primeiro microcomputador
V
N))::
ON
TIIO
OFF IIN
AT
RA
ES
GR
GE
EG
TE
LAARRG
SCCAALLEE O
NT
VL
LSSII((V
VEERRYY L
1975/76 – Cray-1: primeiro supercomputador
1976
– Apple II
1980/81 – Primeiros micros nacionais. Primeiro protótipo RISC,
1981
– IBM- PC
1983/84 – Lisa e Macintosh da Apple e IBM PC-AT
1986
– COMPAQ 386
1987
– Novos modelos do Macintosh e IBM – PS/2
1988/89 – COMPAQ 486; CD-ROM e CD-EPROM
U
N))::
ON
TIIO
OFF IIN
AT
RA
ES
GR
GE
EG
TE
LAARRG
SCCAALLEE O
NT
ULLTTRRAA L
UL
LSSII ((U
1990/93 – Diversos modelos RISC são lançados
1993
– Pentium – microprocessador 586
199?
– Quinta ; sexta-geração...
23