OBJETIVOS
• Conhecer a história do computador
• Conhecer o princípio de funcionamento de um computador
INTRODUÇÃO
O computador é uma máquina extremamente versátil, característica que desponta aos olhos quando percebemos sua presença em uma variedade de atividades que constituem o ser humano contemporâneo. Andar de automóvel, falar com a namorada através de mensageiro instantâneo, realizar um saque no banco, fotografar, voar, assistir televisão, consultar um GPS durante uma trilha em uma floresta é apenas uma pequena lista de atividades onde o computador se faz presente.
Esta versatilidade com a qual nos acostumamos, entretanto, não era uma realidade nos primórdios da computação. No século XIX, Charles Babbage (1791- 1871), por exemplo, concebeu um projeto para aquilo que poderia ser considerado a primeira máquina de calcular automática (Figura 1). Uma parafernália que somente seria concluída após sua morte. Este exemplo demonstra bem uma importante característica dessas primeiras máquinas: sua função primordial era construir tabelas de cálculos (náuticas, astronômicas, militares e matemáticas). A concepção do computador como uma máquina que poderia permitir o processamento de informação genérica e a comunicação surgiria somente anos depois, como fruto do esforço de uma série de atores mais ou menos envolvidos com a Segunda Guerra Mundial e a Guerra Fria, segundo uma perspectiva histórica norte-americana.
Figura 1.1: Máquina analítica de Babbage, 1834-1871. Créditos: Science Museum/Science & Society Picture Library. Disponível em: http://www.sciencemuseum.org.uk/images/I030/10297676.aspx
Máquinas como a da Figura 1 diferem em muitos aspectos dos computadores de nosso tempo. Além da função quase que exclusiva de realizar cálculos, tais máquinas eram analógicas e eletromecânicas. Em suma, como toda e qualquer realização humana, eram fruto de sua época. Um exemplo desta ligação histórica são os cartões
113 perfurados, onde eram escritos programas – inspirados nas máquinas automáticas de Jacquard, desenvolvidas para a indústria têxtil e que utilizavam cartões semelhantes. Múltiplas histórias
Procurar a pedra fundamental da computação seria uma tarefa inútil, pois muitas foram as pessoas e muitos os lugares onde máquinas semelhantes tomaram forma. Também seria inútil apresentar o desenvolvimento do computador segundo uma trilha linear de melhorias e avanços consecutivos. Seguindo a proposta de historiadores da informática como Pierre Lévy, o computador enquanto máquina universal só aparece
“no termo de uma cascata de desvios e de reinterpretações de materiais heterogêneos
e de dispositivos diversos, de uma sucessão aleatória de ocasiões e de circunstâncias
locais, exploradas bem ou mal por uma multiplicidade de atores”.
Não é o objetivo desta apostila narrar detalhadamente as múltiplas histórias sobre a instigante e interessante história do surgimento do computador. Entretanto, procurarei criar um efeito narrativo que fuja à concepção histórica tradicional que coloca o computador como um objeto resultante somente de mentes brilhantes e privilegiadas. Ainda que tais mentes fossem brilhantes, elas não prescindiram de vantagens (financeiras, políticas, técnicas) presentes na época e no contexto em que viviam.
Nos Estados Unidos da América, por exemplo, foi desenvolvida uma máquina voltada ao cálculo científico, por iniciativa de Howard Aiken (1900-1973), professor em Harvard, e com apoio da IBM e financiamento da marinha daquele país. O ASSC
(Automatic Sequence Controled Calculator) foi inaugurado em 1944. Rebatizado como
Harvard – Mark 1, era uma máquina gigantesca, medindo 16 m de comprimento por 2,6
m de altura. Baseava-se em princípios eletromecânicos e consumia várias quilos de gelo por dia para ser refrigerado (Figura 2).
Figura 1.2: O Harvard - Mark 1 em Harvard, no ano de 1948. Fonte: IBM Archives. Disponível em: http://www-03.ibm.com/ibm/history/exhibits/markI/markI_coi53.html
114 Ainda nos Estados Unidos, George Robert Stibitz concebeu seu Model 1 como uma máquina universal e binária, não necessariamente voltada ao cálculo automático. O Model 1, assim como as quatro versões que a ele se sucederam, foi inaugurado em 1940 e utilizava como tecnologia de comutação (chaveamento) relés telefônicos e, da mesma maneira que o Mark 1, teve financiamento de uma entidade ligada aos militares: o National Defense Research Council.
Konrad Zuse (1910-1995) é um verdadeiro herói nacional na Alemanha. Visto como um pioneiro da computação, Zuse desenvolveu uma série de máquinas empregadas em diversas áreas, sobretudo voltadas ao esforço de guerra nazista. O Z3, por exemplo, era uma verdadeira máquina universal programável. A Guerra destruiu a maior parte de suas máquinas, mas uma delas, o Z4, sobreviveu aos bombardeios sobre a Alemanha, que se consumiu em chamas entre os anos de 1944 e 1945.
Figura 1.3: O computador Z4, de Konrad Zuse. Fonte: Deutsches Museum. Disponível em: http://www.deutsches-museum.de/uploads/pics/055_z4_600_01.jpg
Durante os anos da Guerra, além das batalhas de carne, osso e sangue que eram travadas nos campos e nos ares, uma batalha diferente era travada em outro campo: o da informação. Os nazistas haviam criado um sistema de codificação de suas mensagens, o Enigma, de maneira que os Aliados não pudessem interceptá-las e compreendê-las. Para decifrar o “enigma” das mensagens nazistas, o governo britânico reuniu uma verdadeira equipe multidisciplinar (matemáticos, linguistas, engenheiros, físicos) em torno da fabricação de uma máquina capaz de alcançar tal propósito. Liderados pelo matemático Alan Turing, esta equipe trouxe à existência a máquina
115 eletromecânica chamada Bomba, no ano de 1940, responsável por decifrar cerca de 6000 mensagens diárias e por evitar por exemplo, os ataques dos temíveis submarinos alemães, os U-Boot. Ainda nesta linha de quebra de códigos, os britânicos desenvolveram aquelas que podem ser consideradas as primeiras máquinas de cálculo eletrônicas, as Robinson e as Colossus. A primeira Colossus foi ligada em 1943. Eram máquinas baseadas em tubos de vácuo (válvulas), binárias e muito rápidas. Foram muito importantes para a virada do jogo da guerra em favor dos aliados, mas sua existência permaneceu em segredo durante 30 anos, iniciativa do governo britânico que impediu a absorção desta tecnologia por parte de sua indústria nos anos pós- guerra.
Figura 1.4: Enigma 1, utilizada pelo exército alemão a partir de 1927. Fonte: Crypto Museum. Disponível em: http://www.cryptomuseum.com/crypto/enigma/i/index.htm.
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Figura 1.5: Uma Bomba em operação. Fonte: Computer History Museum. Disponível em:
http://www.computerhistory.org/timeline/images/1941_tu ring-bombe.jpg
Figura 1.6: O Colossus em operação em Bletchley Park, complexo ultrasecreto mantido pelo governo britânico.
A era eletrônica e o papel da guerra
À exceção da Colossus, a maior parte das máquinas desenvolvidas nos anos da Segunda Guerra Mundial eram eletromecânicas.
O ENIAC (Electronic Numerical lntegrator and Computer) é tido normalmente como o primeiro computador eletrônico. Concebido para a construção de tabelas de tiros (calculadas para determinar a posição ótima em que armas como canhões, por exemplo, deveriam ser posicionadas para atingir um dado alvo), o ENIAC possuía 19000 válvulas eletrônicas (elemento de comutação) e tinha uma programação extremamente complicada e dispendiosa, o que representava um ponto fraco e o colocava em desvantagem frente a alguns modelos eletromecânicos da época (de programação mais simples, apesar da tecnologia de comutação mais lenta). Nunca foi empregado para a Guerra, uma vez que ficou operacional somente em 1946. Um modelo mais avançado viria a ser construído anos mais tarde: o EDVAC (Electronic
Discrete Variable Automatic Computer). Fruto das interações do grupo que construiu o
ENIAC com o matemático von Neumann, envolvido com os cálculos destinados ao desenvolvimento da Bomba A americana, o EDVAC possuía uma arquitetura que o aproximava de uma verdadeira máquina universal, algo que já havia sido vislumbrado por outros, mas que só se tornara viável com o emprego das válvulas eletrônicas, muito mais rápidas que suas correspondentes eletromecânicas. A arquitetura do EDVAC, apelidada “arquitetura de von Neumann” figura até hoje, pelo menos conceitualmente, na maior parte dos computadores de uso geral, sendo constituída por uma unidade de processamento central, responsável pelos cálculos, uma unidade de memória, onde
117 são armazenados tanto dados quanto os programas, e uma unidade de entrada e saída de dados.
Figura 1.7: Diagrama em blocos de um computador universal segundo a arquitetura de von Neumann. Adaptado de: Wikipedia.
Figura 1.8: ENIAC em operação. Fonte: Computer History Museum. Disponível em:
http://www.computerhistory.org/timeline/images/1946_eni ac_large.jpg.
Se você está realmente atento(a) à narrativa tecida até aqui, terá percebido que uma palavra foi muito utilizada: guerra. De fato, as preocupações com a guerra foram fator importantíssimo para o desenvolvimento dos primeiros computadores. Isto não quer dizer que os computadores não teriam surgido em cenários de paz, mas é um fato que não pode ser ignorado.
Nesta epopeia que envolveu militares, governo, acadêmicos e indústria, um outro projeto muito importante para o desenvolvimento da computação foi o SAGE (Semi-Automatic Ground Environment), um sistema de computação que criou uma espécie de bolha de proteção sobre os Estados Unidos da América, nos anos pós- guerra e no início da Guerra Fria. A ideia era integrar em diversas estações terrestres
118 os dados de radares espalhados por todos os Estados Unidos, processar estes dados e conseguir mobilizar as forçar armadas para um ataque defensivo caso um avião soviético invadisse o espaço aéreo com o objetivo de lançar uma bomba nuclear. O SAGE ficou obsoleto antes mesmo de totalmente operacional, em 1961, uma vez que nesta época os soviéticos já haviam desenvolvido os mísseis balísticos intercontinentais, capazes de atravessar meio mundo com uma ogiva nuclear. Entretanto, as pesquisas em torno de SAGE foram responsáveis pelo desenvolvimento de importantes dispositivos e tecnologias, algumas utilizados até hoje, tais como:
• Memória de núcleo magnético; • Terminais de vídeo;
• Canhões de luz;
• A primeira linguagem de computação algébrica efetiva; • Técnicas de display gráfico;
• Técnicas de simulação;
• Lógica síncrono-paralela (dígitos transmitidos simultaneamente, em vez de serialmente, através do computador)
• Técnicas de conversão análogico-digital (A/D) e digital-analógico (D/A); • Transmissão digital de dados através de linhas telefônicas (modem); • Duplexing;
• Multiprocessamento;
• Redes (transmissão automática de dados entre computadores diferentes).
Figura 9 : Estação de operação do SAGE. Fonte: Computer History Museum. Disponível em: http://www.computerhistory.org/timeline/images/1958_sage.jpg.
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Figura 1.10: Centro de controle em um dos setores do SAGE. Fonte: U. S. Air Force. Disponível em:
http://en.wikipedia.org/wiki/Image:SAGE_control _room.png
Com o SAGE, percebe-se também outro uso dos computadores, que ultrapassa as funções de cálculo e passa a integrar as de processamento e troca de informação. Esta visão dos computadores, tão bem explorada pelos militares e por eles definida como C3I (Comando, Controle, Comunicação e Informação/Inteligência), ilustra muito bem o papel dos computadores nos anos seguintes, não somente na área militar, mas também na industrial e governamental.
Esta breve história do computador tem como função apresentar ao alunos do curso técnico de eletrônica do CEFET-RJ uma visão renovada sobre este que é um dos dispositivos mais presentes na vida do ser humano contemporâneo. Desconstruir a visão de que a computação é fruto de mentes brilhantes e trazer a tecnologia para o reino das relações, desejos, virtudes e defeitos humanos é tarefa crucial para mostrar a estes alunos que a tecnologia é permeada de valores e que é possível escolher que valores queremos nelas embutir.
Além disso, sendo esta uma apostila de hardware, julgo interessante mostrar aos alunos que a própria noção de hardware, em oposição ao software, era algo que não existia nos primórdios da computação, algo que só aconteceria com o desenvolvimento futuro das linguagens da programação, que separaram a parte funcional/lógica dos computadores de seu suporte material.
Este capítulo narrou uma história do computador desde seus primórdios até o início da Guerra Fria. Alguns aspectos sobre a história subsequente dessas máquinas serão exibidos nos capítulos seguintes, conforme a apresentação do hardware dos computadores pessoais.
Sugestão de atividades
Exibição de filmes e/ou apresentação multimídia sobre a história dos primórdios da computação.
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