3. - Os computadores a transístores - PDF
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Cláudio Carlos Eger Sequeira
1 3. - Os computadores a transístores Já vimos que na primeira metade do século XX as válvulas electrónicas de vácuo que eram usadas nos aparelhos eléctricos e electrónicos desde rádios, televisores, telefones, até nos computadores electrónicos. Estas válvulas electrónicas de vácuo apresentavam grandes problemas: aqueciam em demasiado, consumiam muita energia, eram lentas e queimavam. Fig Televisores antigos a válvulas. E acima duas válvulas electrónicas. Vieram então os transístores que substituíram estas válvulas electrónicas de vácuo. Embora os transístores tenham sido inventados em 1947, somente na década de 1950 que eles se tornaram comum. Fig Transístores.
2 J. A. M. Felippe de Souza 3. - Os computadores a transístores. 14 Mas rapidamente os transístores passaram a ser usados em tudo. Os transístores eram pequenos. Por ser muito menor do que a válvula e por não "queimar" como sua antecessora, o transístor constituiu um enorme avanço na miniaturização. Com isso surgiram rádios a pilha bem mais pequenos. Os televisores e outros aparelhos electrónicos foram tornando-se mais compactos. Fig O primeiros rádios a pilha e televisores mais compactos com a substituição das válvulas pelos transístores. Nos computadores essa substituição da válvula pelo transístor como componente principal dos circuitos ocorreu a partir de E desta forma os computadores também tornaram-se mais compactos. Fig O IBM 1401, lançado em 1960, um computador de segunda geração. Os computadores desta época são designados de: computadores da segunda geração. Os primeiros computadores desenvolvidos na segunda geração foram para a indústria da energia atómica.
3 J. A. M. Felippe de Souza 3. - Os computadores a transístores. 15 Fig O Burroughs B-200, lançado em 1962, um computador de segunda geração. Os transístores eram também mais rápidos que as válvulas e portanto eles também contribuíram para aumentarem a velocidade computacional. Portanto, os computadores da era dos transístores (ou da segunda geração) eram não só mais pequenos mas também mais rápidos que os era das válvulas electrónica (ou da primeira geração). Fig Dois computadores de segunda geração: o IBM SSEC, lançado em 1959 (à esquerda) e o PDP-11 lançado em 1960 (à direita). Entretanto os transístores não eram ainda suficientemente pequenos. Havia um limite de quão pequeno se poderia fazer um transístor pois eles tinham que ser conectados com fios a outros componentes electrónicos do circuito. Surgiram então os circuitos integrados, e com eles os computadores da terceira geração. Logo, a segunda geração de computadores foi curta. Ela corresponde aos computadores entre 1956 e xxx---
4 4. - Os computadores com circuitos integrados Em 1958, Jack Kilby da Texas Instruments, EUA, criou o primeiro circuito integrado fazendo de silício não apenas o transístor, mas o circuito todo. A Texas Instruments patenteou esta ideia. Fig O primeiro circuito integrado (Texas Instruments, EUA, 1958). Fig Um circuito integrado dos anos 70 s. Logo após, em 1959 na Califórnia, Robert Noyce da Fairchild (uma fabricante de semicondutores) também criou um circuito integrado fazendo o circuito todo num simples chip. Enquanto o Kilby fez componentes individuais de silício, Noyce pensou neste meio melhor de conectar as partes e também patenteou a sua ideia. Hoje ambos Jack Kilby e Robert Noyce são reconhecidos como os pais dos circuitos integrados. Em 2000 Jack Kilby ganhou o prémio Nobel da Física pela sua invenção de Fig Circuitos integrados actuais.
5 J. A. M. Felippe de Souza 4. - Os computadores com circuitos integrados 17 Portanto um circuito integrado consiste de muitos elementos, como transístores, resistências, díodos e condensadores, fabricados em uma mesma peça de silício ou outro material semicondutor. Em 1959 tinha sido lançada a fotocopiadora Xerox e a boneca Barbie. Nos anos 60 s vieram os Beatles. Eram tempos prósperos. Neste cenário os computadores estavam evoluindo rapidamente. Os computadores com circuitos integrados foram chamados de: computadores da terceira geração. A velocidade e a eficiência dos computadores aumentaram drasticamente com a introdução dos circuitos integrados. Fig Dois computadores da terceira geração que foram muito populares nos anos 70 s: o IBM 360 introduzido em 1966 (à esquerda) e um CDC 6600 de 1964 (à direita). Nesta época surgiu o termo software. Surgiram as primeiras empresas de software, como a CSC, Computer Sciences Corporation, que em 1964 foi a primeira companhia de software com acções negociadas em bolsa. Em 1965 surgiu o primeiro minicomputador comercial, o PDP-5, lançado pela DEC, Digital Equipament Corporation, dos Estados Unidos. Fig O PDP-5, o primeiro minicomputador comercial. ---xxx---
6 5. - Os computadores com microprocessadores Em 1970 a INTEL Corporation lançou no mercado um tipo novo de circuito integrado: o microprocessador. O primeiro foi o Intel 4004, de quatro bits que foi logo seguido por outros: o 8008, em 1972, o 8080, o 8085, o 8088, etc Fig O Intel, o primeiro microprocessador, Estes chips concentravam todos os componentes principais de um computador: o a CPU (Central Processing Unit) ou Unidade Central de Processamento; o a memória; e o os controlos de entrada / saída (input / output). Esses primeiros computadores com microprocessadores foram chamados de: computadores da quarta geração. A partir de então surgem os microcomputadores. O primeiro kit de microcomputador foi o ALTAIR 8800 em Fig O Altair 8800, o primeiro microcomputador, O teclado não tinha teclas, só botões e chaves.
7 J. A. M. Felippe de Souza 5. - Os computadores com microprocessadores 19 Surge a empresa Microsoft, em 1975 criada por Paul Allen e Bill Gates, que lançam o primeiro software para microcomputador: uma adaptação BASIC para o ALTAIR Fig Bill Gates, à esquerda com Paul Allen. Em 1976 surge a empresa Digital Research Incorporation que vende o sistema operacional CP/M. Em 1977 Steve Wozniak e Steve Jobs criam o microcomputador Apple. Fig Steve Wozniak e Steve Jobs, os fundadores da Apple. À esquerda em 1975 em sua garagem. Logo surgem outros microcomputadores. Até então somente as grandes empresas tinham condições de comprar um computador. Fig Dois microcomputadores do início da quarta geração: o Wang 2200 de 1973 (à esquerda) e o PET 2001, de 1977 (à direita).
8 J. A. M. Felippe de Souza 5. - Os computadores com microprocessadores 20 Fig Osborne 1 (à esquerda), o Sinclair ZX-81 de 1983 e o Sinclair Spectrum (à direita) de Mas com a produção de microcomputadores menores e mais baratos os usuários individuais também começaram a ter acesso a computadores. Começa a era dos PC s. O termo PC surgiu em 1981 com o IBM-PC (IBM Personal Computer). Em 1984 a Apple introduziu o Macintosh. Fig Dois IBM-PC de 1981 (à esquerda) e dois Apple Macintosh de 1984 (à direita). Os microprocessadores também são responsáveis pela reconfiguração da área de trabalho (desktop) dos computadores PC s. Isto é, o teclado, o monitor e a caixa dos computadores. Mas não somente isto. Também se desenvolveram nesta época: o os mouses (os ratos); o os joysticks ; e o os GUI s (Graphical User Interface) que são as windows (as janelas gráficas).
9 J. A. M. Felippe de Souza 5. - Os computadores com microprocessadores 21 Os microprocessadores, foram ficando mais avançados com as técnicas de circuitos: LSI ( Large Scale Integration ) que significa Integração em Alta Escala ; e VLSI ( Very Large Scale Integration ), que significa Integração em Escala Muito Alta ; e que permitiam uma maior miniaturização. Um chip VLSI é equivalente a centenas de chips normais e mesmo LSI. Fig Os microprocessadores Intel 386 e 486. E assim continuaram a evoluir os PC s da quarta geração na década de 1980: o Surge o 286 usando memória de 30 pinos e slots ISA de 16 bits. Utilizava ainda monitores CGA na grande maioria era verde, laranja ou cinza. o O 386 ainda usava memória de 30 pinos, porém devido ás sua velocidade de processamento já era possível rodar software s gráficos mais avançados como era o caso do Windows 3.1. Já contava com placas VGA que podiam atingir até 256 cores. o O 486 DX usava memória de 72 pinos, muito mais rápida, e tinha o coprocessador matemático embutido no próprio processador. A medida que estes microcomputadores se tornavam mais potentes, foi possível para eles ligarem-se em rede e isso veio por fim dar origem à Internet. No computador o microprocessador, ou simplesmente o processador é o responsável pelo seu pensamento, determina a capacidade de processamento do computador e também o código de máquina que ele compreende (e, portanto, os programas que ele é capaz de executar).
10 J. A. M. Felippe de Souza 5. - Os computadores com microprocessadores 22 Um processador é basicamente uma CPU num chip. O processador de um computador fica alojado numa placa chamada motherboard, ou seja, placa mãe. Fig Três motherboard s (placas mãe) de computadores. Isso é porque embora o processador seja a essência do computador, o processador, não é um computador completo. Precisa de alguns circuitos periféricos para que possa funcionar: relógios, controladores e conversores de sinais. Cada um desses circuitos de apoio interage de modo peculiar com os programas e, dessa forma, ajuda a moldar o funcionamento do computador. Uma motherboard (placa mãe) é base para o hardware de um sistema, promovendo a inter conexão e controle de sinais entre os componentes deste. Portanto a motherboard (placa mãe) é a placa onde se conecta o processador, o hard disk (disco rígido), os periféricos, os slots, os barramentos, etc. Mas as "motherboards" (placas mãe) também pode ser encontradas em centrais telefônicas; controladores lógico programáveis (CLP's); e outros. ---xxx---
11 6. - Os computadores actuais Microprocessadores não são usados apenas em computadores. Eles invadiram muitas áreas em produtos do nosso dia a dia. Câmaras digitais, máquinas fotocopiadoras, máquinas de lavar, forno de microondas, telefones, etc., todos hoje têm microprocessadores. Os processadores continuaram a evoluir e nos anos 90 s as técnicas de circuitos: ULSI ( Ultra Large Scale Integration ), que significa Integração em Escala Ultra Alta que vieram substituir a tecnologia VLSI permitindo uma maior miniaturização ainda e a preços cada vez mais acessíveis. Os computadores com esses processadores ULVI são chamados de: computadores da quinta geração. Uma das principais características dessa geração é a simplificação e miniaturização do computador, além de melhor desempenho e maior capacidade de armazenamento. Fig Os processadores Pentium II (à esquerda) e Pentium IV (à direita). Isso veio atender a exigências de aplicações como: sistemas especialistas (expert systems); sistemas multimídia (combinação de textos, gráficos, imagens e sons); banco de dados distribuídos; e redes neuronais;
12 J. A. M. Felippe de Souza 6. - Os computadores actuais 24 que estavam a exigir cada vez mais uma maior capacidade de processamento e armazenamento de dados. São exemplos desta geração de computadores, os que utilizam a linha de processadores Pentium, da INTEL. Os PC s da quinta geração evoluíram na década de 1990: o Surge o Pentium, com memórias DIMM de 108 pinos; o o Pentium II; o o Pentium III; o o Pentium 4. Fig Fotomicrografia em cor falsa de um chip equivalente ao Pentium IV aumentada 2400 vezes (à esquerda) e arquitectura interna de um microprocessador dedicado para processamento de imagens de ressonância magnética, fotografia aumentada 600 vezes, sob luz ultravioleta (à direita). Desde a criação dos microprocessadores, a velocidade dos computadores vem duplicando a cada 18 meses. Esse fenômeno é conhecido como Lei de Moore. Segundo Gordon Moore, que propôs a lei na revista Scientific American em Moore previa que essa regularidade se mantenha ainda por vários anos. Porém, ela não pode durar para sempre, pois a miniaturização tem limites. Ela só pode prosseguir até que os componentes tenham dimensões atômicas.
13 J. A. M. Felippe de Souza 6. - Os computadores actuais 25 Fig Computadores dos anos 90 s: um desktop (à esquerda) e um portátil (à direita). A redução dos custos de produção e do volume dos componentes permitiram a aplicação destes computadores nos chamados sistemas embutidos, que controlam aeronaves, embarcações, automóveis e robots (industriais e não industriais). Fig. 41 Um robot industrial (à esquerda) e um robot móvel (à direita). ---xxx---
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