Os primeiros computadores eletromecânicos

A partir da década de 1930 alguns cientistas começaram a trabalhar com dispositivos de cálculo com algum tipo de sistema de controle automático. Já se dispunha da tecnologia necessária para se construir aquela estrutura imaginada por Babbage. Surgiram os primeiros computadores mecânicos e eletromecânicos e muitos projetos de computadores eletrônicos feitos posteriormente sofreram muitas influências dessas primeiras máquinas.

6.1.1 Konrad Zuse

Figura 30: Konrad Zuse por volta dos anos 70

Konrad Zuse (1910 - 1995) foi o primeiro a desenvolver máquinas de cálculo controladas automaticamente. Esse engenheiro civil percebeu rapidamente que um dos aspectos mais onerosos ao se fazerem longos cálculos com dispositivos mecânicos era guardar os resultados intermediários para depois utilizá-los nos lugares apropriados nos passos seguintes [Zus80]. Em 1934, depois de várias idéias e tentativas, Zuse chegou à conclusão que um calculador automático somente necessitaria de três unidades básicas: uma controladora, uma memória e um dispositivo de cálculo para a aritmética. Ele desenvolveu o seu Z1, em 1936, um computador construído inteiramente com peças mecânicas e que usava uma fita de película cinematográfica para as instruções que controlavam a máquina.

Em 1938, antes mesmo de terminar o Z1, um aluno de Zuse, Helmut Schreyer, construiu uma parte do Z1 usando válvulas. Em função da situação de pré-guerra, Zuse teve

de abandonar essa linha de desenvolvimento – seriam necessárias 1000 válvulas, o que era impossível naquele momento – e continuou o Z2 usando tecnologia baseada em relês.

Esses dois primeiros modelos eram somente para teste: “tinham todas as características do computador posterior, mas não trabalhavam satisfatoriamente. O Z3 foi terminado em 1941 e foi o primeiro modelo totalmente operacional”* _{[Zus80]. O Z3, como}

a maioria das máquinas dessa primeira geração, usava dois mecanismos separados para as funções aritméticas e tinha uma unidade especial para conversão de números na notação decimal para a binária. Em termos de velocidade podia ser comparado ao MARK I, discutido mais à frente, que foi terminado dois anos após o Z3. O Z3 executava três a quatro adições por segundo e multiplicava dois números em quatro ou cinco segundos. Nunca chegou a ser usado para grandes problemas em função de possuir uma memória de tamanho limitado. Foi destruído, junto com a casa de Zuse, por um bombardeio em 1944.

O Z4 começou a ser desenvolvido quase que simultaneamente ao final do trabalho do Z3. Era essencialmente a mesma máquina, com maior capacidade de memória e mais rápida. Por causa do avanço das tropas aliadas, o trabalho do Z4 foi interrompido quase ao seu final e a máquina ficou escondida em uma pequena cidade da Bavária chamada Hinterstein Em 1950, na Suíça, Zuse reconstruiu o seu Z4, e fundou uma empresa de computadores, absorvida depois pela Siemens. As máquinas de Zuse tiveram pouco impacto no desenvolvimento geral da Computação pelo absoluto desconhecimento delas até um pouco depois da guerra [Zus80].

6.1.2 As máquinas da Bell e as máquinas de Harvard

Por volta de 1937, enquanto Turing desenvolvia a idéia da sua “Máquina Universal" e formalizava o conceito do que é computar e do que é um algoritmo, nos Estados Unidos dois outros matemáticos também consideravam o problema da computação: Howard Aiken, em Harvard, cujo trabalho daria seus frutos em 1944, e George Stibitz, nos laboratórios da Bell Telephones. Eles procuravam componentes eletromecânicos que pudessem ser usados na computação de cálculos.

Nos últimos anos da década de 1930 os problemas envolvendo cálculos com números complexos (aqueles com partes imaginárias, envolvendo raízes negativas) no projeto de equipamentos telefônicos começaram a dificultar o crescimento da Cia. Bell Telephone. As pesquisas da empresa então começaram a ser direcionadas à descoberta de mecanismos que pudessem satisfazer essa necessidade cada vez mais crescente de cálculos mais rápidos. Stibitz demonstrou que relês podiam ser utilizados para executar operações aritméticas. A partir de 1938, juntamente com S. B. Willians começou a implementar suas idéias, e em 1939 estava pronto o seu Modelo I. Seus outros 'Modelos' chegaram até o número VI, terminado em 1950 – tendo estado em uso até 1961 –, e juntamente com os computadores K do Dr. Zuse foram os primeiros computadores de código binário, baseados em relês [Sti80].

Ao mesmo tempo, nos Laboratórios de Computação de Harvard, Howard Aiken e engenheiros da IBM começaram a desenvolver um outro tipo de máquinas eletromecânicas,

não totalmente baseada nos relês, já incorporando uma nova tecnologia que seria amplamente utilizada mais tarde: as memórias de núcleo de ferrite. Ao término de sua primeira versão, em 1943, o IBM Automatic Sequence Controlled Calculator, comumente chamado de Harvard Mark I*_{, tinha uma série de novas capacidades: modificava instruções dinamicamente}

baseando-se nos resultados obtidos durante o processamento, possuía unidades para decidir qual o melhor algoritmo para execução de um cálculo através do argumento de uma função, testava o conteúdo de registradores, etc. Diferenciava-se fundamentalmente de máquinas anteriores, como o EDSAC, (citado mais à frente), por usar memórias separadas para instruções e dados, o que ficou denominado como arquitetura de harvard. Quando terminado em 1944, foi imediatamente adotado pela marinha americana, para fins militares. Novas versões foram produzidas até 1952.

6.1.3 A participação da IBM

As máquinas de calcular mecânicas produzidas por empresas como a IBM não tinham linha de produção até a entrada dessas empresas no mercado de computadores propriamente dito. Eram equipamentos para auxiliar tarefas computacionais, que variavam desde as tabuladoras de Hollerith até tabuladoras para cálculos científicos como as produzidas por L.J. Comrie na Inglaterra ou Wallace J. Eckert nos Estados Unidos. Em 1935 a IBM começou a produzir suas séries 602, 602A até 605, calculadoras baseadas em relês que produziam em altas velocidades – como Babbage imaginou – tabelas de vários tipos, com alta confiabilidade. Uma posterior evolução foi a possibilidade dessas máquinas poderem ser programadas através de painéis de controle ('plugboards') para ler um cartão, executar até 60 diferentes cálculos aritméticos, e perfurar o resultados no próprio cartão de leitura. Outras empresas como a Remington Rand produziram equipamentos semelhantes [Wil97].

Depois do sucesso do Mark I em Harvard, no qual teve grande participação com o laboratório em Endcott, a IBM lançou-se na produção do Selective Sequence Electronic Calculator (SSEC), sob o comando de Frank Hamilton, que pertenceu ao grupo de Aiken, em Harvard. Terminado em 1947, atraiu um importante grupo de pesquisadores que buscavam o aprimoramento da capacidade de cálculo e cujas soluções apontavam para um conceito decisivo para os computadores: o de programa armazenado. O último computador eletromecânico produzido foi o CPC, Card-Programmed Electronic Calculator, modelos I e II que finalizaram a série 700 [Hur80].