AULA - HISTÓRICO DOS COMPUTADORES
Pré-história da Computação
Conforme Marilza de Lourdes Cardi
O ser humano teve várias denominações por parte dos antropólos:
Os computadores de hoje são essencialmente artefatos para amplificar
as capacidades intelectuais do homem. A origem dos primeiros artefatos com a finalidade de amplificar as capacidades intelectuais do homem se perdem nas brumas do passado. Suas origens estão certamente ligadas,
às sociedades matriarcais que se retiraram para as cavernas por ocasião
da era glacial que cobriu grande parte do globo terrestre na pré-história. Encontram-se vestígios de tais artefatos, (montes de pedras ou seja
cálculos e riscos em paredes) em vários locais. Por exemplo, a caverna
de Goyet, perto de Namur, na Bélgica foi transformada em museu onde se pode ver como deveriam viver nossos antepassados 60.000 anos atrás e a Figura 1 mostra riscos de parede provavelmente sistema de contagem.
Figura 1: Sistema de numeração usado na pré-história. Foto em local perto de Urubici, Santa Catarina.
Por volta de 3000 a.C. surgiu o Ábaco, antes o homem contava os objetos de cinco em cinco ou de dez em dez. O ábaco era composto de uma armação com vários fios paralelos e contas ou arruelas deslizantes. Os fios correspondiam as posições dos dígitos em uma escala decimal e, as bolinhas denotavam os dígitos, que de acordo com a sua posição, representavam a quantidade a ser trabalhada.
A eficiência do ábaco acarretou a sua propagação por toda parte do mundo, em alguns países é usado até hoje.
Segundo [TREMBLAY, Jean Paul & BUNT, Richard B.; 1983; 3], um operador de ábaco bem treinado pode somar muitos mais rapidamente do que muitos operadores de calculadoras eletrônicas.
O ábaco possui várias versões, em torno 2600 a.C. apareceu o ábaco chinês, que evolui rapidamente e foi chamado em sua forma final de Suan-Pan. De modo semelhante apareceu no Japão o Soroban, como podemos ver nas figuras 1, 2 e 3.
A seguir, por volta de 1700 a.C., com as Tabuinhas de Argilas contendo cálculos matemáticos, onde os Babilônios trabalhavam com sistema sexagesimal[1], que deram origem as horas, minutos e segundos. Consta que, já em torno de 500 a.C. os Babilônios eram capazes de prever eclipses com exatidão.
Figura 1 - Ábaco
[1] Numeração Sexagesimal–base 60
Para auxiliar a multiplicação, no final do século XVI, um matemático escocês chamado John Napier, que em 1614 publicou os Logaritmos, que é o expoente de um número (base), indicando a potência a que se deve elevá-lo para se obter, como resultado outro número. Na concepção de Napier qualquer número pode ser representado desta forma, por exemplo, 100 é 102 e 23 é 101,36173.
John Napier inventou um método diferente (não-logaritmo) de fazer multiplicações, que conhecidos como Bastões de Napier, ou Ossos de Napier (figura 4), que só foram documentados entre 1614 à 1617. Os bastões de Napier eram um conjunto de 9 bastões, um para cada dígito, que transformavam a multiplicação de dois números numa soma das tabuadas de cada dígito. Estes bastões faziam operações matemáticas fundamentais.
Figura 5 - Ossos de Napier
Baseado nos logaritmos de Napier, William Oughtred, em 1622, na Inglaterra, inventou um dispositivo de cálculo que foi denominado círculos de proporção. Este dispositivo originou a régua de cálculo, sendo considerada como o primeiro computador analógico da histórica, por representar logaritmos em traços na régua e sua divisão e produto são obtidos através da adição e subtração de comprimentos.
Em torno de 1623, Whilhelm Schickard construiu uma calculadora
mecânica capaz de multiplicar através do método sucessivo de soma.
Somente em 1957 que a existência desta calculadora tornou-se conhecida.
Em 1642, Blaise Pascal, filósofo, físico e matemático francês,
aos 18 anos, desenvolveu uma máquina de calcular, para auxiliar o
trabalho de contabilidade, baseada em pequenos discos. A máquina
utilizava o sistema decimal para os seus cálculos de maneira que quando
um disco ultrapassava o valor 9, retornava ao 0 e aumentava uma
unidade no disco imediatamente superior.
A máquina de calcular ficou conhecida como Pascaline e foi a
primeira calculadora mecânica do mundo, apenas somava e subtraia,
embora Pascal ter construído cerca de 50 versões a sua comercialização
não foi satisfatória, devido ao seu funcionamento ser pouco confiável.
Ainda encontram-se no comércio as máquinas de calcular, descendentes
da Pascaline.
Figura 8 - Pascaline
Figura 9 – G. W. von Leibnitz
O matemático alemão, Gottfried Wilhelm von Leibnitz aprimorou a
Pascaline criando um modelo capaz também de multiplicar, dividir e extrair
raízes quadradas, através de adições e subtrações sucessivas, obtendo a
Calculadora Universal de Leibnitz, também conhecida como Máquina
Em 1673, ficou pronta a calculadora mecânica, que se distinguia por
possuir três elementos significativos. A porção aditiva era, essencialmente,
idêntica à da Pascaline, mas Leibniz incluiu um componente móvel e uma
manivela manual, que ficava ao lado e acionava uma roda dentada - ou, nas
versões posteriores, cilindros - dentro da máquina. Este mecanismo
funcionava, com o componente móvel, para acelerar as adições repetidas
envolvidas nas operações de multiplicação e divisão.
Figura 10 - Calculadora Universal de Leibnitz
A própria repetição tornava-se automatizada. Desta forma a máquina
era capaz de fazer conversão entre as várias moedas européias da época,
Pode-se mesmo dizer que talvez tenha sido esta a principal motivação de
Leibnitz em construir esta máquina pois seu pai era contador. Na época as
subdivisões das moedas não seguiam a base decimal e os cálculos de
conversão eram árduos. Imagine-se por exemplo a Inglaterra, com a Libra
dividida em 20 schillings e cada shilling em 12 pence, mas ainda tendo uma
guinee valendo 21 shillings! Quanto seria em dolar, se 1 dolar fosse 1/2
guinee 5 shilings e 3 pence, um terno que custasse 5 guinee 2 shillings e 9
pence? Bom isto é facil, mas se a outra moeda não fosse o dolar mas tambem dividida de modo análogo? Não causa admiração saber que a mãe de Leibnitz foi acusada de manteer relaçòes sexuais com o Diabo e presa pela Santa Inquisição, só tendo escapado devido a que seu marido, pai de Leibnitz era muito influee e respeitado.
Figura 11 – Calculadora de Leibnitz
Em 1802, Joseph Marie Jacquard (1752-1834) mecânico francês, sugeriu controlar teares por meio de cartões perfurados que forneceriam comandos necessários para a tecelagem de padrões complicados em tecidos. Podendo ser considerada como a primeira máquina mecânica programada. Os princípios de programação por cartões perfurados foram demonstrados por Bouchon, Falcon e Jaques entre 1725 e 1745.
Figura 12 - Tear de Jacquard
Figura 13 – C. Babbage
Charles Babbage (1792-1871), matemático e engenheiro inglês e professor da Universidade de Cambridge, analisando os erros contidos nas tabelas matemáticas, construiu um modelo para calcular tabelas de funções (logarítmicas, trigonométricas, etc.) sem o comando do operador humano, que apenas iniciava a cadeia de operações e a máquina calculava, preparando a tabela desejada. Esta máquina recebeu o nome de Máquina das diferenças, baseava-se no princípio de discos giratórios e era operada por uma simples manivela. Em 1823, o governo britânico financiou a construção de uma nova versão e Babbage teve que desenhar peças e ferramentas, atrasando o desenvolvimento do projeto de uma máquina de 7 registros e 20 caracteres cada, além dos resultados impressos, mas em 10 anos se tinha apenas uma máquina de 3 registros e 6 caracteres.
Figura 14 - Máquina de Diferenças
Figura 15 - Ada Lovelace
Em 1830, Babbage projetou com o auxílio de Augusta Ada Byron, condessa de Lovelace e filha de Lord Byron, a primeira mulher na história do processamento de dados a criar programas de computador no mundo, que também era matemática e compreendeu o funcionamento da máquina analítica e escreveu sobre o processo da mesma, uma máquina muito mais geral que a de diferenças, que possuía unidade de controle de memória aritmética de entrada e de saída. Sua operação era comandada por um conjunto de cartões perfurados onde o desenvolvimento dos cálculos poderiam ser modificados com o salto dos cartões de acordo com cada resultado dos cálculos intermediários, essa máquina recebeu o nome de MÁQUINA ANALÍTICA, mas Babbage apesar de ter investido toda a fortuna da família e trabalhado anos na sua construção, veio a falecer em 1871 sem findar a sua construção, hoje estas peças se encontram em museus.
Devido os trabalhos nos testes da Máquina Analítica de Babbage, Ada Lovelace é considerada a primeira programadora de computadores.
Figura 16 - Máquina Analítica
Em 1820, Charles Xavier Thomas de Colmar (1785-1870), da França, projetou e construiu uma máquina capaz de efetuar as quatro operações aritméticas básicas: a ARITHMOMETER.
Figura 17 - Arithmometer
Esta foi a primeira calculadora realmente comercializada com sucesso tendo sido comercializadas mais de 200 exemplares (citar livro do Moreau). Ela fazia multiplicações com o mesmo princípio da máquina de Leibnitz e com a assistência do usuário efetuava as divisões.
Entre 1880 e 1890, o estatístico Herman Hollerith (1860-1929), filho de imigrante alemão, inspirado nos cartões perfurados de Jacquard, usando cartolina especial, construiu um dispositivo que foi início das máquinas mecanográficas ou tabuladoras, que acelerou o processamento dos dados do censo dos EUA. Os dados eram perfurados em cartões e automaticamente tabulados usando máquinas projetadas. O censo anterior levou 7 anos e meio para ser concluído, Hollerith conseguiu realizar este senso em três anos e meio. Por causa disto, muitas organizações de grande porte começaram a usar a máquina.
O nome de Hollerith continua associado ao cartão perfurado, que foi até o final da década de 80, símbolo quase universal do processamento automatizado de dados.
Durante a década de 1890, Hollerith saiu da Agência de Censo e fundou a empresa Tabulating Machine Company, que em 1924 junto a outras empresas para formar a International Business Machines Corporations (IBM). O primeiro Presidente da IBM foi Thomas J. Watson, pai (1874-1956) e Thomas J. Watson (filho) sucessor. Watson criou como símbolo de sua empresa o lema THINK "Pensar". Hoje esta compania mantem um laboratório de pesquisas de ponta em computação que tem seu nome.
Figura 20 - Prédio Original da IBM
Figura 21 -Thomas Watson
Figura 22 - Konrad Zuse
Konrad Zuze (1910-1995), alemão e estudante de engenharia, sonhava com uma máquina que pudesse auxiliá-lo nos exaustivos e maçantes cálculos exigidos pela profissão.
Em 1932, desenvolveu Z1, a primeira máquina a trabalhar sob o controle de um programa perfurado numa fita de papel, onde tinha um teclado para ser introduzidos os problemas e o resultado faiscava num quadro com muitas lampadazinhas. Mesmo Zuse estando satisfeito com sua máquina, julgava o teclado grosseiro e vagaroso, portanto, decidiu codificar as instruções perfurando uma série de orifícios em filmes usado de 35 mm, e esta ficou conhecida como Z2.
Figura 23 – O Z1, de Konrad Zuse
Já este tempo, Helmut Schreyer, engenheiro electricista e professor de Zuse já estava trabalhando com ele no problema de produção uma versão eletrônica dos Z1.
Após o desenvolvimento dos dois modelos de teste (Z1 e Z2) por Zuse e Schreyer, Zuse continuou na linha de máquinas eletro-mecânicas e Schreyer iniciou o uso e válvulas. Foi este computador a válvulas cujo modelo de 1550 duplo-triodos projetados por Schreyer e construidos pela Telefunken, permitiu que Schreyer fizesse o relatório datado de 1939, solicitando dispensa do serviço militar para Zuse, a título de que este iria ajuda-lo na construção de modelo mais potente, para o que precisaria também de ajuda financeira. Prometia que com a nova máquina seria capaz de fazer cálculos permitindo guiar a V2 por radio, obtendo precisão capaz de acertar qualquer monumento em Londres. Os generais de Hitler, no entanto, ao saberem que levaria ao menos 2 anos para construir esta nova versão da máquina, disseram não estarem interessados e que "em dois anos toda a Europa seria Alemanha". O Z3 estava terminado em 1941, quando Zuse defendeu seu doutorado e o de Schreyer foi usado no final da guerra (1944), embarcado em um vagão de estrada de ferro rumo a Viena em 1945 onde Schreyer tinha uma apresentação na Embaixada Brasileira. Lá obteve um passaporte de brasileiro nato, indo chegar no Rio de Janeiro onde foi contratado como professor no recém criado Curso de Engenheiro Eletrônico da então Escola Técnica do Exército. Em 1960 participou na orientação da turma de alunos do curso de eletrônica da então instituto Militar de Engenharia, nome que mantém até hoje) de computador que funcionou pouco antes do Natal daquele ano, tendo sido totalmente fabricado e projetado por brasileiros..
Em 1944, na Universidade de Harvard – EUA, em Harvard, Howard Aiken construiu a primeira máquina eletromecânico automático de grande porte nos Estados Unidos, o Harvard Mark I, denominado ASCCI (Automatic Sequence Control Calculator), possuía 72 palavras de 23 dígitos decimais cada, e tinha um tempo de instruções de 6 segundos, utilizava para entrada e saída fita de papel perfurado. Aiken construiu o sucessor, Mark II, mas não obteve sucesso, pois, a era da válvula eletrônica já havia começado.
Figura 30 – Howard Aiken e o Harvard Mark I
Em Londres, no Museu Nacional de Ciência e Indústria encontram-se algumas das primeiras máquinas e calculadoras que apareceram no mundo.
Primeira Geração – Válvula Eletrônica
Segunda Geração – Transistores
No final da década de 50, os computadores á válvulas se encontravam obsoletos, com o advento do transistor, que fora inventado no Bell Labs em 1948 por John Bardeen, Walter Brattain e William Shockley, na qual foi conferido a equipe o Prêmio Nobel.
Figura 46 – Os premiados John Bardeen, William Shocklei e Walter Brittain
O Laboratório Lincoln do Instituto Tecnológico de Massachusetts, em 1956, construiu o TX-0 (Transistorized eXperimental computer 0), computador transistorizado, para realizar diferentes tipos de experiências. A maior novidade do TX-0, foi que cada transistor foi colocada numa "garrafa" , onde simulava os tubos a vácuo que facilitou o trabalho. Esta máquina serviu de base para o TX-2 , uma versão melhorada que não significou muito.
Figura 48 – TX –0
Terceira Geração – Circuitos Integrados
O encapsulamento de transistores colocados em uma pastilha, fez surgir o circuito integrado.
A IBM em 1964, resolveu emplacar uma família de computadores em série, o system/360, baseado em circuitos integrados e possuía um software compatível, o 1401 com o 360/30 e o 7094 com o 360/75.
Eta máquina foi lançada no Brasil em 1965, em reunião patrocinada pela IBM no Hotel Quitandinha, em Petrópolis.
Quarta Geração – Computadores Pessoais E VLSI
Na década de 80, a VLSI (VERY LARGE SCALE INTEGRATION – integração em escala muito grande), colocou milhões de transistores em uma única pastilha, surgindo computadores menores e mais potentes. Nesta época, começou a era dos computadores pessoais.
As primeiras máquinas no brasil
Em 1960, chega ao Brasil o primeiro computador comercial, que foi comprado com fundos vindo em grande parte do CNPq, e colaboração técnica do Exercito e instalado em local da PUC-RJ (Pontifícia Universidade Católica)