EQUIPE 1: Histórico de Evolução dos Computadores. Com ênfase no Hardware.

Histórico de Evolução dos Computadores.
Com ênfase no Hardware.

Adelson Menezes Portela¹, André Gomes de Lima¹, Fabiano Paulo Nhoatto¹,
Fabrício Reis de Souza¹, Nicholas Fabrício Pinto dos Santos¹,
Raimundo Fagner Costa¹, Sabrina Deloise Albarado Leal.¹

¹Universidade Federal do Pará – Campus Universitário de Santarém – Curso de Sistemas de Informação – Turma de 2008.
Av. Marechal Rondon – 68.030-800 – Santarém, PA – Brasil – (93)3523-2258
fabricioreis01@yahoo.com.br

Resumo. O presente trabalho procura expor as etapas da evolução das máquinas e dos sistemas que fizeram explodir a evolução tecnológica. Esta evolução trouxe a solução para muitos de nossos problemas conhecidos, e que certamente trarão para aqueles que ainda não conseguimos solucionar. E se propõe a demonstrar as etapas ou gerações da evolução da computação: a 1ª geração, a tecnologia das válvulas; 2ª, a utilização do transistor; 3ª, O circuito integrado; 4ª, Circuitos de Larga Escala; 5ª, a Ultra Large Scale Integration.E ainda apontar os acontecimentos, fatos históricos e personagens que contribuíram para o surgimento e aperfeiçoamento dos computadores.

Palavras-Chave: Computadores, Evolução, Gerações, Hardware.



1. Introdução

Muita gente imagina que um computador é uma espécie de máquina milagrosa, algo que pode tornar as pessoas milionárias, que nunca falha e que não precisa de concertos. Infelizmente isso não é verdade, um computador é, na verdade, um equipamento que tem a capacidade de processar dados, ou seja, que pode realizar trabalho envolvendo armazenamento, a recuperação, a comparação ou a combinação e a transmissão de informações, manipulando-as com a finalidade de buscar resultados previamente estabelecidos.
Para entendermos como tudo isso acontece iremos comprovar historicamente a sua existência, um instrumento considerado como a primeira máquina de calcular foi ábaco, desenvolvido pelos orientais, possui pequenas contas que se movimentam sustentadas por hastes montadas em molduras. A posição de cada conta determina certo valor. Algum tempo depois, em 1642, o francês Blaise Pascal desenvolveu a primeira máquina de somar; em 1676, Gottfred Leibnitz apresentou uma que através de somas consecutivas,efetuava multiplicações. Somente em 1820. C Thomas projetou e construiu a primeira máquina capaz de calcular as quatro operações aritméticas básicas. Coube ao inglês Charles Babbage desenvolver o projeto de uma máquina analítica, que seria orientada por cartões perfurados, ela seria constituída unidades de controle, memória e aritmética, Babbage idealizou uma máquina programável, com a capacidade de saltar cartões de acordo com os resultados intermediários obtidos, conhecida como desvio condicional e é utilizada atualmente nos computadores. Babbage é considerado o Pai da Informática, devido a sua máquina ser a precursora do computador. Em 1880, nos Estados Unidos, Hermann Hollerith apresentou uma máquina eletromecânica perfuradora e leitora de cartões de papel, para contabilizar o censo norte-americano.

2. A Primeira Geração

Os primeiros dispositivos que surgiram para ajudar o homem a calcular têm sua origem perdida nos tempos. É o caso, por exemplo, do ábaco e do quadrante. O primeiro, capaz de resolver problemas de adição, subtração, multiplicação e divisão de até 12 inteiros, e que provavelmente já existia na Babilônia por volta do ano 3.000 a.C. Foi muito utilizado pelas civilizações egípcia, grega, chinesa e romana, tendo sido encontrado no Japão, ao término da segunda guerra mundial.
Com o desenvolvimento dos primeiros dispositivos mecânicos para cálculo automático, começa efetivamente a vertente tecnológica que levará à construção dos primeiros computadores.
O matemático inglês Charles Babbage é conhecido como o "Pai do Computador". Babbage projetou o chamado "Calculador Analítico", muito próximo da concepção de um computador atual. O projeto, totalmente mecânico, era composto de uma memória, um engenho central, engrenagens e alavancas usadas para a transferência de dados da memória para o engenho central e dispositivos para entrada e saída de dados. O calculador utilizaria cartões perfurados e seria automático.
Por algum tempo, o governo britânico financiou Babbage para construir a sua invenção. Infelizmente Babbage teve dificuldades com a tecnologia da época, que era inadequada para se construir componentes mecânicos com a precisão necessária. Com a suspensão do financiamento por parte do governo inglês, Babbage não pode concluir o seu projeto e o calculador analítico nunca foi construído.
Com a II Guerra Mundial, as pesquisas aumentaram nessa área. Nos Estados Unidos, a Marinha, em conjunto com a Universidade de Harvard e a IBM, construiu em 1944 o Mark I, um gigante eletromagnético. Em um certo sentido, essa máquina era a realização do projeto de Babbage. Mark I ocupava 120 m3, tinha milhares de relês e fazia um barulho infernal. Uma multiplicação de números de 10 dígitos levava 3 segundos para ser efetuada.
Em segredo, o exército americano também desenvolvia seu computador. Esse usava apenas válvulas e tinha por objetivo calcular as trajetórias de mísseis com maior precisão. Os engenheiros John Presper Eckert e John Mauchly projetaram o ENIAC. Com 18.000 válvulas, o ENIAC conseguia fazer 500 multiplicações por segundo, porém só ficou pronto em 1946, vários meses após o final da guerra.
O matemático húngaro John von Neumann formalizou o projeto lógico de um computador. Em sua proposta, von Neumann sugeriu que as instruções fossem armazenadas na memória do computador. Até então elas eram lidas de cartões perfurados e executadas, uma a uma. Armazená-las na memória, para então executá-las, tornaria o computador mais rápido, já que, no momento da execução, as instruções seriam obtidas com rapidez eletrônica.
A maioria dos computadores de hoje em dia segue ainda o modelo proposto por von Neumann. Esse modelo define um computador seqüencial digital em que o processamento das informações é feito passo a passo, caracterizando um comportamento determinístico (ou seja, os mesmos dados de entrada produzem sempre a mesma resposta).

1ª GERAÇÃO: computadores baseados em tecnologia de VÁLVULA.

*Circuitos eletrônicos a válvula;
*Datam de 1946 a 1957 (59?);
*Utilizavam cerca de 20000 válvulas eletrônicas;
*Quebravam após algum tempo de uso contínuo;
*Utilizavam linguagem de máquina, sem SO (as instruções eram introduzidas manualmente em linguagem de máquina);
*Não eram muito confiáveis, pois como queimavam com freqüência, não se podia confiar nos resultados finais;
*Precisam de enormes sistemas de refrigeração para controlar a temperatura;
*Consumiam muita energia e quilômetros de fios;
*Eram enormes; Memória de 2K. Vel. milésimo de seg. (10-3 s)
*Exemplos: MARK I (inicio 1937), ENIAC (inicio 1943), EDVAC I (sucessor do ENIAC),UNIVAC I (1º computador produzido em escala comercial) (computadores eletrônicos)
*Linguagem Assembly surgiu na década de 40.

Válvula: é um tubo de vidro do qual foi praticamente tirado todo o gás, criando um ambiente de vácuo, contendo eletrodos e grades metálicas, cuja finalidade é controlar o fluxo de elétrons. As válvulas transformam sinais elétricos em zeros e uns. É um dispositivo que conduz corrente elétrica em um só sentido.



3. A Segunda Geração

A segunda geração substituiu as válvulas eletrônicas por transistores e os fios de ligação por circuitos impressos. Isso tornou os computadores mais rápidos, menores e de custo mais baixo.
Nessa geração, destaca-se o IBM 360. Construído nos USA, o IBM 360 era totalmente transistorizado e tinha uma capacidade de memória de 32K bytes. A memória era construída com toros de ferrite (óxido de ferro). É o primeiro computador ibm a utilizar 8 bits para codificação de caracteres e a palavra byte assume então o significado que ainda hoje tem.
Com 8 bits era possível codificar 256 estados diferentes, o que era suficiente para a codificação dos 10 algarismos, 52 letras (maiúsculas e minúscula) do alfabeto anglo-saxônico, o espaço, 27 símbolos e 166 caracteres especiais. De início nestes caracteres especiais incluíam-se símbolos matemáticos e gráficos. Mais tarde foram incluídos caracteres nacionais (Francês, Espanhol, Alemão, etc.) suprimindo a codificação de caracteres gráficos.
Ao IBM 360 podiam ser acoplados leitores/perfuradores de cartões de 80 colunas, unidades de fita magnética, e uma impressora de caracteres que dispunha de uma cadeia metálica idêntica à já utilizada no IBM 1401. A grande inovação em periféricos era a possibilidade de se lhe conectarem unidades de disco magnético. A capacidade de cada "panela" de discos era de 7,5 MB.
O IBM 360 admitia ainda a possibilidade de funcionar on-line, isto é, podiam-se-lhe conectar terminais à distância, através de linhas telefônicas, para execução de algumas tarefas. Foi um dos percussores do teleprocessamento e das redes de comunicação de dados. O conjunto ocupava uma sala com dimensões apreciáveis.

2ª GERAÇÃO: computadores baseados em tecnologia de TRANSISTOR.

*Datam de 1955 (59?) a 1965;
*Circuitos eletrônicos transistorizados: transistor;
*Tempo de operações internas medidas em microsegundos, milionésima parte seg.10-6s;
*Não precisavam de tempo para aquecer;
*Consumiam menos energia que as válvulas;
*Eram mais confiáveis e mais rápidos;
*Exemplos: IBM 1401(computador comercial típico da II geração – foto acima), IBM 7094 (computador cientifico, totalmente transistorizado, foto abaixo)
*Linguagens de programação: FORTRAN, COBOL, LISP, Algol (dec. 50).
*Minicomputadores (computadores poderosos do tamanho de uma escrivaninha);
*Processamento em lote;

Transistor: amplificador de crista que foi o substituto das válvulas eletrônicas. Ele é mais eficiente, menor, mais barato e gasta muito menos energia do que sua antecessora. Tanto as válvulas como os transistores tornam possível o armazenamento da informação através de símbolos lógicos.



4. A Terceira Geração

O computador IBM 360 foi anunciado publicamente pela ibm em 1965 (?) 1966 (?) construído nos USA era totalmente transistorizado e tinha uma capacidade de memória base de 32K bytes. O IBM 360 era uma série de máquinas compatíveis ao nível de software. Como todas as máquinas tinham a mesma arquitetura e conjunto de instruções, programas escritos para uma máquina podiam executar em todas as outras (pelo menos na teoria :-) ). Mais tarde a IBM lançou sucessores compatíveis com a linha 360, com tecnologia mais moderna conhecidos como a série 370, 4300, 3080 e 3090.
A memória era construída com toros de ferrite (óxido de ferro). É o primeiro computador IBM a utilizar 8 bit para codificação de caracteres e a palavra byte assume então o significado que ainda hoje tem. Com 8 bit era possível codificar 256 estados diferentes o que era suficiente para a codificação dos 10 algarismos, 52 letras (maiúsculas e minúscula) do alfabeto, o espaço, 27 símbolos e 166 caracteres especiais. De início nestes caracteres especiais incluíam-se símbolos matemáticos e gráficos. Mais tarde foram incluídos caracteres nacionais (Francês, Espanhol, Alemão, etc.) suprimindo a codificação de caracteres gráficos. É o primeiro computador ibm que podia ser comandado a partir da digitação de caracteres numa máquina de escrever (Selectric typewriter console), visível na fotografia. Ao ibm 360 podiam ser acoplados leitores/perfuradores de cartões de 80 colunas, unidades de fita magnética, e uma impressora de caracteres que dispunha de uma cadeia metálica idêntica à já utilizada no ibm 1401.
Fatos que marcaram a década: Em 1971 a IBM lança o "disco flexível" um disco plástico de oito polegadas recoberto com óxido de ferro. Niklaus Wirth cria, em 1971, uma linguagem simbólica (PASCAL) tendo em vista o ensino das técnicas de programação e dá origem à técnica de Programação Estruturada. Basic foi uma linguagem originalmente criada para o aprendizado e teve seu uso bastante reduzido já na década de 70.

3ª GERAÇÃO: computadores baseados em tecnologia de CIRCUITO INTEGRADO.

*Circuitos integrados (SSI e MSI); operações internas em nanosegundos;
*Datam de 1965 a 1971 (1980?);
*Muito mais confiáveis, menores e mais rápidos pelas proximidades dos circuitos;
*Duas linhas de produtos distintas e incompatíveis: computadores científicos e comerciais;
*Baixo consumo de energia e menor custo;
*Características da 3º geração: redes, S.O eficientes,
*Linguagens: Basic e PL1 (surgiram na década 60) Pascal, C, Microsoft Basic (década 70);
*Memória de 128 KB; Vel. em nanossegundos (bilionésimos de segundo , 10-9);
*Exemplos: IBM/360, IBM/370, DEC PDP-8;
*Armazenamento: cartão perfurado e fita de papel.

Circuito integrado: transistores, resistores e outros componentes eletrônicos miniaturizados montados em um único Chip: uma “pastilha” de semicondutor (silício, por exemplo), onde se monta um circuito integrado. Eles vêm contendo progressivamente, número crescente de elementos integrados.

5. A Quarta Geração

Já na quarta geração, que é a geração dos computadores pessoais e VLSI(very large scale integretion, ou seja, integração de circuitos em grande escala) e empresas como a IBM seguindo os avanços tecnológicos que tornaram os componentes eletrônicos mais leves, menores e melhores, como é o caso dos transistores, podendo criar relativamente computadores menores, melhores e mais baratos, que podiam executar cálculos e outros problemas, mais rápidos do que os computadores da geração anterior. Inicialmente esses computadores possuíam dezenas depois centenas e ate milhares de transistores em apenas um chip de silício.
Com isso houve o aparecimento dos minicomputadores que como mencionado antes eram mais baratos. Os primeiros computadores pessoais eram vendidos em forma de kit e vinha com uma placa de circuito impresso, alguns chips e em geral incluíam um processador intel 8080, uma fonte de alimentação, cabos e um driver de disco flexível de 8 polegadas. Em alguns casos o minicomputador consistia em um microprocessador de 16 ou 32 bits, algumas pastilhas de entrada e saída, isso tudo em apenas uma placa (tanembaun).
Uma vantagem do computador pessoal e a sua aplicação para o processamento de texto, calculo, entre outras utilidades. Alem dos processadores que usavam transistores em grande escala, alguns computadores lançados no mercado, possuíam também alem dos hardwares do computador, acessórios como por exemplo, o ATAIR que em pouco tempo teve vários acessórios como um teclado que substituía o conjunto de chaves que serviam para programar o aparelho, um terminal de vídeo, um drive de disquetes (naquela época ainda se usavam disquetes de 8 polegadas), placas de expansão de memória e até uma impressora.
O PC (personal computer ou computador pessoal) da IBM possuia um circuito impresso chamado de placa-mãe. Essa placa comporta uma UCP ( CPU ) e as memórias RAM e ROM, alem de um barramento com slots para placas de expansão de memoria. A placa e conectada por cabos flexiveis e dispositivos de armazenamento, como HDs e leitores de CD-ROM, esses dispositivos tinham largura de 3 1/2 (90mm) e 5 1/4 (133.4mm) e fonte de energia que é do tipo AT ou ATX. O PC AT utiliza um processador INTEL 80286, que tinha 24 pinos de endereços possibilitando-o acessar 10²⁴(16 MBYTES), alem de outros dispositivos como o teclado.
Devido ao capitalismo e a competição as empresas procuravam sempre inovar os seus computadores, tornando-os mas rápidos para poderem dominar o mercado, por isso havia uma evolução constante dos hardware, de empresas como a INTEL, a IBM e a APPLE que fez sucesso com o APPLE III que usava um processador synertek 6502A. Devido a isso os hardware continuaram avançando.

4ª GERAÇÃO: Tecnologia LSI, VLSI, ULSI MICROPROCESSADORES) PCs e Workstations.

*Intel 4004 (I microprocessador com 4 bits), Intel 8080, IBM 3090, Motorola 680xx, Intel 80286/386/486/PENTIUM, Cray 1 (primeiro supercomputador); Macintosh (Apple - Steven Jobs,), etc.
*Discos, winchester, Memória de 1M (no início), ... Gigaflops e Teraflops (trilhões de operações de ponto flutuante por segundo)
*Década 80: Wordstar, Ada, MS-DOS, Dbase II, Lotus, Word, Windows-Microsoft, OS/2
*Década 90: DOS 6, OS/2 e Windows NT, Padrões gráficos Office (Novell/NT),
Outras características: Internet, POO (Programação Orientada a Objetos), Década de 90 (Java);
*Tempo na ordem de picosegundos - trilionésima parte de um seg. 10-12


Depois de 1970, as evoluções tecnológicas se deram principalmente na miniaturização dos componentes internos dos computadores e os avanços ficaram relacionados com a ESCALA DE INTEGRAÇÃO dos circuitos integrados, ou seja, em quantos circuitos se pode colocar em um único chip. Busca-se processadores mais rápidos e miniaturização de componentes.

Exemplos de escalas de integração de CIs:
SSI: Small Scale of Integration (Integração em pequena escala); menos de 10 elementos por chip;
MSI: Medium Scale of Integration; 10 a 100 elementos por chip;
LSI: Large Scale of Integration; 100 a 5000 elementos por chip; (1969)
VLSI: Very Large Scale of Integration; 5000 a 50.000 elementos por chip; (1975)
SCSI: Integração em supergrande escala. 50.000 a 100.000 elementos por chip;
ULSI: Ultra Large Scale of Integration. Mais de 100.000 elementos por chip; (1990), Pentium (Intel)

Microprocessador: É um circuito integrado do tipo LSI que contém todo circuito lógico de uma unidade central de processamento em um chip do tamanho de uma unha. Os avanços nessa direção prosseguem até hoje, com os circuitos VLSI (very large scale integration) e os circuitos ULSI (ultra large scale integration).

6. A Quinta Geração

A quinta geração dos computadores é basicamente os computadores modernos. Ampliou-se drasticamente a capacidade de processamento de dados, armazenamento e taxas de transferência. Também é nessa época que os processos de miniaturização são iniciados, diminuindo o tamanho e aumentando a velocidade dos agora "populares" PC´s. O conceito de processamento está partindo para os processadores paralelos, ou seja, a execução de muitas operações simultaneamente pelas máquinas. Surge o primeiro processador Pentium em 1993, dotado de memórias de 108 pinos, ou DIMM. Depois vem o Pentium II, o Pentium III e mais recentemente o Pentium 4 (sem contar os modelos similares da concorrente AMD). Nesse meio tempo iam surgindo o slot AGP de 64 bits, memórias com mais pinos e maior velocidade, HD´s cada vez mais rápidos e com maior capacidade, etc. Na realidade, as maiores novidades dessa época são os novos processadores, cada vez mais velozes. A velocidade de processamento está acima da barreira dos Gigahertz. Várias novas técnicas para aumentar a capacidade das máquinas e melhorar sua perfomance foram descobertas como a computação distribuída, por exemplo. Mas o verdadeiro foco dessa ininterrupta quinta geração é a conectividade, o maciço esforço da indústria para permitir aos usuários conectarem seus computadores a outros computadores. O conceito de supervia da informação capturou a imaginação tanto de profissionais da computação como de usuários comuns. Quem sabe uma nova geração de computadores não está por vir? Alguns falam em processadores quânticos quando os limites da miniaturização do silício foram atingidos, enquanto outros falam em moléculas de água armazenando informações - mas o fato é que coisas novas vão surgir e novas gerações deixarão a atual tão longe e ultrapassada como está a segunda para nós. Mesmo rompendo recentemente a barreira dos terabytes, a evolução dos computadores ainda está longe de terminar.

Em 1984, a companhia Apple lançou uma máquina que introduziria novamente uma revolução: o Macintosh. Este era o sucessor de um modelo chamado "Lisa" (1º computador com interface totalmente gráfica)– mas que não teve aceitação devido seus custo e sua escassa capacidade - introduzia pela primeira vez o conceito de interface gráfica, a analogia de um escritório e um novo periférico: o mouse.


7. Considerações Finais

O avanço da informática nos últimos anos tem sido muito dinâmico. Tudo muda tão rapidamente que é difícil manter-se atualizado. Para se ter uma noção disso, basta observar que entre os modelos de computador mais antigos, os espaçamentos entre uma novidade e outra eram de dezenas de anos, sendo que hoje não chega a durar nem um mês. Isso nos leva a concluir que o avanço científico e do poder de cálculo avança de maneira que não se encontra paralelo da história humana, barateando os custos e tornando acessíveis os computadores às pessoas de baixa renda.

Referências:

História da Computação – Online, http://www.cic.unb.br/tutores/hci/hcomp/indice.html
A História do PC – Online, http://www.di.ufpb.br/raimundo/HistoriaDoPC/PChist2.htm
BABOO, História dos Computadores: do Ábaco ao terabyte. Desenvolvida por
CARIBÉ, Roberto; CARIBÉ. Carlos. Introdução à Computação. Ed FTD. São Paulo. 1996.
Tanenbaum,Andrew S. Organização estruturada de computadores 3th.ed.1990.