História do computador; da antiguidade à modernidade, Trabalhos de Arquitetura

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FACULDADES INTEGRADAS PAULISTA

LUCIANO OLIVEIRA DO NASCIMENTO

História do Computador, da Antiguidade à Modernidade.

SÃO PAULO

História dos computadores, da antiguidade à modernidade.

História dos computadores, da antiguidade à modernidade.

O que é um computador?

Os computadores que usamos hoje em dia têm uma composição e uma organização comum, que passamos a apresentar a seguir. A Unidade Central de Processamento executa a função principal do computador, que é processar as instruções armazenadas na memória. O significado de processar é: Buscar uma instrução na memória; executar a instrução e buscar próxima instrução. As instruções ficam codificadas na memória do computador, em uma linguagem própria chamada de Linguagem de Máquina. Uma instrução, por exemplo, é a instrução 1001000101001100011. O resultado da execução dessa instrução varia de acordo com o tipo de computador utilizado: um Macintosh fará u ma coisa, um computador da linha PC fará outra, etc. Cada instrução identifica uma alteração e/ou inspeção do valor de uma posição da memória do computador. A Memória do computador é aonde ficam armazenados os dados e instruções. Ela é organizada em Endereços de Memória, identificados por um código numérico que possibilita a identificação e acesso ao conteúdo de cada endereço. O conteúdo da memória se apaga cada vez que o computador é desligado. Para armazenar de forma mais útil os dados e programas, é preciso utilizar Dispositivos de Armazenamento: discos rígidos, disquetes, CDs, discos de Zip Drives, mizi, disks, fitas DAT, etc. A ligação da Unidade Central de Processamento com o mundo exterior (ou seja, você) é feita através dos Dispositivos de Entrada e Saída: a tela do computador, o teclado, impressoras, o mouse, auto- falantes, câmeras e microfones para programas multimídia, scanners, etc. A tradução das instruções de uma linguagem de alto nível para a linguagem de máquina pode ser feita de duas maneiras diferentes: Através de um interpretador, que traduz os comandos passo-a- passo e na medida da necessidade ou através de um compilador, que primeiro traduz todos os comandos encontrados e armazena a tradução na memória como um conjunto de instruções na linguagem de máquina, e só depois executa todas essas instruções. A principal diferença entre um interpretador e um compilador é que o segundo possibilita armazenar as instruções na linguagem de máquina diretamente, na forma de um arquivo de programa executável. Toda a atividade da Unidade Central de Processamento, incluindo o controle dos dispositivos de armazenamento e de entrada e saída, é efetuada através de um programa especial, denominado de Sistema Operacional. Existem diversos sistemas operacionais disponíveis no mercado, cada um com suas peculiaridades e possibilidade de uso em computadores específicos: MacOS (que só funciona em computadores da linha Macintosh), Windows95 (que só funciona em computadores da linha PC), Unix (que tem diferentes versões e funciona em computadores diversos), etc.

Existem diversos tipos de computado PC, laptop, servidor, mainframe, wearable etc.

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PC - O computador pessoal (PC) define um computador de uso geral construído para o uso de uma pessoa. Embora um Mac seja um PC, muitas pessoas relacionam o termo com sistemas que utilizam o sistema operacional Windows. Os PCs foram primeiramente conhecidos como microcomputadores, pois eram computadores completos, mas construídos em escala menor que os grandes equipamentos então usados em muitas empresas. Laptop - Também chamados notebooks, os laptops são computadores portáteis que integram monitor, teclado, dispositivo de apontamento ou trackball, processador, memória e disco rígido em um empacotamento, operado por bateria, ligeiramente maior que um livro de capa dura. Servidor - Um computador aperfeiçoado para prover serviços para outros computadores em uma rede. Servidores geralmente possuem processadores poderosos, grandes quantidade de memória e discos rígidos enormes. Mainframe - Quando surgiram, os mainframes eram grandes computadores que podiam encher uma sala ou até mesmo um andar inteiro. O tamanho dos computadores diminuiu, sua capacidade aumentou e o termo mainframe foi abandonado em favor da expressão servidor corporativo (enterprise Server). É possível ouvir esse termo, particularmente em grandes empresas, para descrever grandes equipamentos processando milhões de transações por dia. Wearable - A última tendência em computação são os computadores que se podem vestir ("computadores usáveis"). São essencialmente aplicações de computadores comuns (e -mail, banco de dados, multimídia, calendário/agenda) integradas em relógios, celulares, viseiras e até mesmo em roupas!

Primeiros métodos de calculo.

Apesar dos computadores eletrônicos terem efetivamente aparecido somente na década de 40, os fundamentos em que se baseiam remontam a centenas ou até mesmo milhares de anos. Se levarmos em conta que o termo computar, significa fazer cálculos, contar, efetuar operações aritméticas, computador seria então o mecanismo ou máquina que auxilia essa tarefa, com vantagens no tempo gasto e na precisão. Inicialmente o homem utilizou seus próprios dedos para essa tarefa, dando origem ao sistema decimal e aos termos ‘digital e ‘digito. Para auxílio deste método, eram usados gravetos, contas ou marcas na parede. A partir do momento que o homem pré-histórico trocou seus hábitos nômades por aldeias e tribos fixas, desenvolvendo a lavoura, tornou-se necessário um método para a contagem do tempo, delimitando as épocas de plantio e colheita. Tábuas de argila foram desenterradas por arqueólogos no Oriente Médio, próximo à Babilônia, contendo tabuadas de multiplicação e recíprocos, acredita-se que tenham sido escritas por volta de 1700 a.C. e usavam o sistema sexagesimal (base 60), dando origem às nossas atuais unidades de tempo.

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CÍRCULOS DE PROPORÇÃO. Este dispositivo originou a conhecida RÉGUA DE CÁLCULOS. Como os logaritmos são representados por traços na régua e sua divisão e produto são obtidos pela adição e subtração de comprimentos, considera-se como o primeiro computador analógico da história.

A calculadora mecânica de bolso

Nos anos 60, podia ser encontrada nas lojas brasileiras esta curiosidade: uma calculadora mecânica de bolso, a avó das modernas maquininhas de bolso e neta do ábaco milenar. Com uma haste de ferro, podia-se fazer rapidamente as quatro operações aritméticas básicas.

Custava Cr$ 1.000,00.

Figura 2. Imagem real da Rapid Calc. Figura 3. Manual de instruções da Rapid Calc.

Computadores Eletromecânicos

A partir da década de 1930 alguns cientistas começaram a desenvolver dispositivos de cálculo com controle automático. Surgiram assim os primeiros computadores mecânicos e eletromecânicos, tal período pode-se dividir em três partes. A primeira foi o trabalho do alemão Konrad Zuse, é a que trataremos nesse trabalho. A segunda foi a produção de uma série de computadores baseados em tecnologia de relés, desenvolvidos em Harvard. E a terceira foi o desenvolvimento de computadores de médio e grande porte pela IBM.

A história de Konrad Zuse (1910 – 1995) Engenheiro alemão e um dos pioneiros nos computadores, sendo que seu maior feito foi a fabricação do primeiro computador controlado (o Z3), em 1941, este que era constituído de relés e seus cálculos eram exibidos em uma fita perfurada. (^) Figura 4. Konrad Zuse.

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O computador Z Em 1936 Zuse terminou a planta lógica de seu primeiro computador, o V1 (mudou posteriormente o nome para Z1, a fim de evitar a conexão com o foguete V1 alemão), tinha estudado muito as máquinas calculadoras mecânicas disponíveis na época, que até então utilizavam o sistema de números decimal. Entretanto nunca planejou construir uma máquina decimal modificada, e sim construir um novo tipo de computador para aplicações científicas universais. De 1936 a 1938 Konrad Zuse construiu o Z1, que utilizava o mecanismo binário, uma memória e uma parte controladora. Em muitas maneiras o Z1 era uma máquina notável, com uma memória de 64 palavras, onde cada palavra continha 22 bits, e entrada de dados feita por fita perfurada. Era assim a primeira máquina programável binária do mundo. Por ser mecânica e constituída de folhas de metal finas, a maquina Z1 não utilizou relés, sendo que a única unidade elétrica era um motor elétrico usado para fornecer uma freqüência de pulso de disparo de 1Hz. O Z1 foi programado através de uma fita adesiva perfurada e de um leitor de fita adesiva perfurada. Havia uma separação desobstruída entre o leitor de fita, a unidade de controle (que supervisionava a máquina inteira e a execução das instruções), a unidade aritmética (com registros R1 e R2), a memória, e a entrada e dispositivos de saída.

O computador Z Insatisfeito com a confiabilidade das folhas de metal binárias usadas no Z1, Konrad Zuse em seguida construiu o computador Z2. O Z2 usou o mesmo tipo de memória mecânica que o Z1, mas usou 800 relés velhos das companhias de telefone para construir a unidade aritmética e de controle. A unidade aritmética do Z2 consistiu em um motor de ponto fixo de 16 bits porque quis testar a confiabilidade dos relés para cálculos aritméticos. Infelizmente, as fotos e as plantas do Z2 foram destruídas por ataques aéreos repentinos durante a Segunda Guerra Mundial. Entretanto, o Z2 serviu a sua finalidade, convenceu-o que os relés eram certamente de confiança.

O computador Z Ajudado por amigos e com alguma sustentação pequena do governo, Konrad Zuse construiu sua máquina Z3 de 1939 a 1941 em Berlim. Queria usar o Z3 para demonstrar que era possível construir um computador de confiança, livremente programável em número binário e que poderia ser usado para cálculos aritméticos muito complicados. Por razões de confiabilidade usou relés para a máquina inteira, 600 para a unidade aritmética e 800 para a memória e a unidades de controle.

Figura 5. Konrad Zuse ao lado do Z3.

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materiais, dos ataques aéreos repentinos quase diários e da dificuldade crescente de viver em Berlim, impossibilitou terminar completamente o Z4. Konrad Zuse teve um importância fulminante na arquitetura dos computadores modernos. Todos os seus projetos utilizavam o sistema de controladores, registradores e memória. Iniciou a utilização do sistema binário, onde seus computadores interpretavam os dados decimais em números binários e vice versa, sendo assim produziu a primeira máquina programada binária. Zuse produziu muitos conceitos do computador digital antes mesmo de John Von Neumann.

Mark 1 MARK I era um computador, totalmente eletromecânico, construído em 1944 pelo professor Howard Aiken da Universidade de Harvard em Cambridge U.S.A.

O MARK I foi construído na sequência da celebração, em 1939, de um contrato entre a Marinha dos Estados Unidos da América (US Navy ) e a Universidade de Harvard para construção de um calculador de tabelas para uso na navegação. A IBM financiava a construção do calculador em 2/3 e o restante era financiado pela Marinha dos Estados Unidos da América.

O MARK I tinha cerca de 17 metros de comprimento por 2,5 metros de altura e uma massa de cerca de 5 toneladas. Quando em funcionamento, diz-se que reproduzia o ruido de uma grande sala cheia de velhinhas todas a tricotar ao mesmo tempo. A memória e os totalizadores compreendiam 3.000 engrenagens com 10 "dentes", 1. comutadores rotativos e tudo era ligado por cerca de 800 km de condutores elétricos. O MARK I trabalhava números com 23 decimais e realizava as quatro operações aritméticas. Dispunha ainda de sub-rotinas integradas que calculavam funções logarítmicas e trigonométricas. Era um calculador lento demorando 3 a 5 segundos para efetuar uma multiplicação, mas era totalmente automático e podia realizar cálculos extensos sem intervenção humana. Após a construção do Mark I, Aiken considerou que o envolvimento da IBM tinha sido nulo o que deu origem a uma polêmica entre Aiken e a IBM. Quando em Maio de 1944, o MARK I é inaugurado, a polêmica entre a Universidade de Harvard, em sintonia com Aiken, e a IBM era tal que Thomas Watson ("patrão" da IBM) não foi convidado para a cerimônia. Como resultado desta polêmica o computador teve dois nomes de batismo: MARK I, ou

Figura 6. Computador Mark 1.

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IBM Automatic Sequence Controlled Calculator (ASCC). Ao MARK I seguiu-se uma versão totalmente eletrônica denominada MARK II, também construída pelo professor Aiken, que começou a funcionar em 1947.

Eniac Apesar de o ABC ser considerado legalmente o primeiro computador eletrônico da História, os historiadores e os cientistas da computação consideram este o ano do início da “história da computação moderna”, com o lançamento do ENIAC (Eletronic Numeric Integrator and Computer). O projeto inicial do ENIAC tinha aplicação militar específica: calcular trajetórias de mísseis. Embora autorizado pelo exército para ser usado na guerra, o ENIAC não foi concluído até 1946, depois do término da guerra. Era um computador digital programável e não uma calculadora eletrônica. Reportagens nos jornais da época – “cérebro eletrônico” 30 segundos para calcular→ trajetórias versus 40 horas de cálculos manuais.

O Eniac consumia uma enorme quantidade de energia elétrica. Não funcionava por mais de alguns minutos sem estourar uma válvula, o que fazia com que o sistema parasse. Toda vez que surgia um novo problema, a equipe tinha de inserir instruções substituindo a fiação da máquina inteira. Trocar o “programa” do computador levava vários dias. Cada máquina era única – programas de um computador não funcionavam em outro. Curiosidades:Medidas: 3,3 m de altura, 1 m de largura, 33, m de comprimento, 30 toneladas.Na Filadélfia, as luzes sofriam uma queda de intensidade toda vez que o ENIAC era ligado. John Von Neumann, Burks e Goldstine – tentaram diminuir a dificuldade de programar o ENIAC e apresentaram o conceito de programa armazenado armazenando o→ programa e os dados na memória do computador. A partir daí surgiu a idéia da Arquitetura de Von Neumann – dados e instruções representados da mesma forma, por meio de bits, ambos podem ser armazenados juntos dentro do computador

O IBM 650.

O computador IBM 650 foi disponibilizado publicamente, nos USA, pela IBM em Dezembro de 1954.

As dimensões da Unidade Central de Processamento - CPU - eram 1,5 m X 0,9 m X 1,8 m e a sua massa era de 892 Kg. As dimensões da unidade de alimentação eram idênticas, mas a sua massa era de 1.348 Kg. O sistema necessitava de uma potência elétrica instalada de 22 KVA.

Figura 7. IBM 650.

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Figura 9. Diagrama de trabalho dos novos computadores.

Alguns anos atrás, a INTEL CORPORATION lançou no mercado o Microprocessador 8080, altamente compacto, apresentando grande flexibilidade em sistemas de computação, com um poderoso "set" de instruções. Tal microprocessador foi absorvido por todos os ramos de atividades. Despertou-se então, principalmente no setor industrial, um grande interesse por estes pequenos "computadores". O processador é o principal componente de um computador e apesar da diversidade de processadores, eles têm algumas características em comum, de onde podemos classificá-los em diversas categorias.

1974 Intel 8080 - Capaz de processar 290.000 operações por segundo. 1982 Intel 80286 - 130.000 transistores. Já equipava a maioria dos microcomputadores utilizados por bancos e grandes indústrias. 1984 1985 Intel 80386 - 275.000 transistores. Um ano após seu lançamento ele já era o cérebro de todos os microcomputadores e capaz de processar 5.000.000 de inform/gundo. 1989 Intel 80486 1.200.000 transistores. Representou um aumento brutal na capacidade. 1995 Pentium Pro 5.500.000 transistores. Lançado em 1995, mas entrou efetivamente no mercado somente em 1997.

Fatos importantes na informática no Brasil.

Um dos pioneiros da informática no Brasil, Ripper Filho projetou e construiu no Instituto Tecnológico da Aeronáutica (ITA), em 1961, um computador brasileiro, apelidado de "Zezinho". O projeto e construção deste primeiro computador no Brasil foi realizado como Trabalho Individual de graduação em Engenharia Eletrônica no Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA). A experiência pioneira teve a ajuda financeira do CNPq. Os quatro alunos do ITA em São José dos Campos, José Ellis Ripper, Fernando Vieira de Souza, Alfred Wolkmer e Andras Vasarheyi, orientados pelo chefe de Divisão de Eletrônica do ITA, Richard Wallauschek, projetaram e construíram o Zezinho utilizando apenas

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componentes nacionais (cerca de 1500 transistores). os estudantes persistiram nos seus intentos de só utilizarem transistores nacionais e com muito esforço o Zezinho foi construído. Era um computador simples, sem muito recurso de memória, porém muito útil do ponto de vista didático; ele teve vida curta e a experiência morreu entre as quatro paredes da instituição. Isto porque a iniciativa que se pretendia ver abraçada por alguma empresa privada mesmo pelo interesse do governo para sua fabricação em série acabou caindo no esquecimento, e o Zezinho seria desmontado, tendo seus componentes reutilizados para outros fins. O papel desempenhado pelo ITA, sobretudo na década de 50, foi fundamental para capacitação de um grande número de engenheiros e tecnólogos para a formação dos quadros iniciais da informática, tanto no setor acadêmico como no industrial.

Pato Feio Em 1962, a Escola Politécnica da USP adquiriu um IBM 1620, tornando-se uma das primeiras instituições universitárias do país a possuir um computador. Em 1968, o então Departamento de Engenharia de Eletricidade criou o Laboratório de Sistemas Digitais (LSD), e um segundo IBM 1620 chegou à Escola Politécnica, com recursos de um legado recebido de um convênio com a Fundação Álvares Penteado, para ser desmontado e estudado no LSD num procedimento de "engenharia reversa". A idéia era promover a integração do computador com outros sistemas feitos pelo usuário. A política das grandes empresas multinacionais era justamente desestimular esse tipo de atividade. Mesmo assim, os pesquisadores do LSD começaram a hibridizar o sistema, misturar componentes feitos aqui com os originais da IBM. Surgiram problemas porque a IBM se manifestou afirmando não ser possível fazer a manutenção do sistema. Foi possível superar o impasse e a IBM chegou mesmo a cooperar. Assim foram instalados diversos aparelhos periféricos desenvolvidos no Brasil, como plotters, osciloscópios com unidades de saída e equipamentos afins. Essas tarefas resultaram igualmente nas primeiras teses universitárias do grupo do LSD. A. Aguiarre Massola trabalhou com plotters, enquanto F. de Oliveira Dias ocupava-se com as saídas de osciloscópios. Todos esses aparelhos eram feitos no LSD, com modificações no software do circuito para poderem ser usados. Graças a experiência adquirida nesse esforço foi possível criar uma opção digital para o curso de pós- graduação em Eletrônica, em 1970, o que permitiu o contato com pesquisadores de outros países.

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REFERÊNCIAS

Uma breve historia sobre computadores. (http://www.lasdpc.icmc.usp.br/)

Breve histórico sobre computadores. (www.fundaçãobradesco.org.br)

A história de Konrad Zuse e os computadores. (http://www.epemag.com/zuse)

O que é um computador. (http://www.ime.usp.br/~fcs/mac113/apostila/node2.html)

História dos computadores. (http://www.mci.org.br/historia/index.html)

Tipos de computadores. (http://informatica.hsw.uol.com.br/questao543.htm)

Konrad Zuse, Z1 ao Z4. (http://user.cs.tu-berlin.de/~zuse/Konrad_Zuse/en/rechner_z3.html)

Outras máquinas importantes. (http://piano.dsi.uminho.pt/museu/1946ibm650.html)

Primeiro computador Brasileiro. (http://www.redetec.org.br/inventabrasil/zezin.htm)