Os primeiros computadores modernos

Desde 1847 o matem´atico inglˆes George Boole (1815-1864) desenvolve os racioc´ınios l´ogico-matem´aticos condicionais que levam o seu nome ( ´Algebra Booleana). As primeiras d´ecadas do nosso s´eculo, em particular os anos que se seguem `a 1 Guerra Mundial, encontram o mundo amadurecido, t´ecnica e teoricamente, para a constru¸c˜ao dos modernos computadores: o dinamarquˆes Valdemar Poulsen (1869-1942) efetua os primeiros registros magn´eticos de dados em um fio de arame (1900), abrindo caminho para a mem´oria magn´etica; o norte-americano Lee De Forest inventa a v´alvula (1906), artefato que consiste basicamente num interruptor eletrˆonico; Claude Shannon demonstra (1938) que conjuntos de interruptores eletrˆonicos (v´alvulas) podem realizar opera¸c˜oes l´ogicas, abrindo caminho para os Circuitos Eletrˆonicos. Mas s´o com o advento da 2 Guerra Mundial ´e que as na¸c˜oes em conflito mobilizam os enormes recursos necess´arios para construir aparelhos de computa¸c˜ao.

Na Alemanha, em Berlim, Conrad Zuze (1910-?), engenheiro aeron´autico, dedica-se a partir de 1936, a um projeto que chama de Z-1. Constru´ıdo `a noite, com a ajuda de amigos na casa onde mora com os pais, o Z1 efetua as quatro opera¸c˜oes aritm´eticas, calcula ra´ızes quadradas e converte n´umeros decimais em nota¸c˜ao bin´aria e viceversa. Desconhecendo os fundamentos de Babbage, Zuze chega a muitas conclus˜oes semelhantes, redescobrindo os princ´ıpios da ´algebra booleana tamb´em. Fixa-se na id´eia de Leibniz, de representar os dados e as instru¸c˜oes em forma bin´aria. Uma m´aquina puramente mecˆanica n˜ao lhe ´e satisfat´oria e Zuze considera a hip´otese de uma m´aquina completamente eletrˆonica, embora a guerra n˜ao lhe permita obter os componentes necess´arios, e em 1941 termina um computador eletromecˆanico, o Z2.

O governo alem˜ao, engajado no esfor¸co de guerra, n˜ao demonstra interesse inicial pelo invento, mas posteriormente fornece recursos para desenvolver o Z3, um computador el´etrico, com rel´es em lugar das juntas mecˆanicas utilizadas nos modelos anteriores, e um desenho mais compacto e elegante. Apesar dos bombardeios aliados, que o obrigam a mudar o local da oficina diversas vezes, e do ex´ercito alem˜ao que o convoca para o front por dois per´ıodos, o prot´otipo do Z3 ´e conclu´ıdo. O racionamento de materiais durante a guerra imp˜oe a improvisa¸c˜ao de componentes a partir de pe¸cas usadas de telefones, e as instru¸c˜oes s˜ao alimentadas por velhas pel´ıculas cinematogr´aficas de 35mm, perfuradas com um c´odigo de oito furos por quadro. O Z3 armazena 64 palavras de 22 bits cada. A informa¸c˜ao ´e introduzida por um teclado, e os resultados exibidos num painel de lˆampadas.

Todos os prot´otipos de Zuze s˜ao destru´ıdos quando do bombardeio de Berlim na ofensiva final aliada em 1945, mas sabe-se que um dos seus modelos, adaptado, auxiliou os c´alculos do projeto da bomba voadora alem˜a HS-293. O Z4, ultimo computador de Zuze no per´ıodo de guerra, aumenta o tamanho das palavras para 32 bits. Levada para Gottingen quando os aliados marcham sobre Berlim, a m´aquina acaba em Basileia, na Su´ı¸ca, onde opera at´e 1954. Sem conseguir fabricar computadores na Alemanha ocupada, Zuze concentra-se na teoria, desenvolvendo a linguagem “Plankalkul”. Ao conseguir novamente fabric´a-los, monta a Zuze Company, a maior fabricante de computadores alem˜a at´e 1969, quando ´e incorporada pela Siemens.

Para os E.U.A. as informa¸c˜oes s˜ao mais abundantes e contradit´orias: ao que tudo indica, os dois projetos iniciais s˜ao militares.

O projeto do ex´ercito nasce em 1943 quando um coronel prop˜oe a constru¸c˜ao de uma m´aquina para c´alculos bal´ısticos. Esse “Computador Bal´ıstico” ´e constru´ıdo por George Stibitz (que em 1938 apresentara trabalho sobre m´aquinas acionadas por relˆes): o programa ´e gravado em fita e ela efetua as quatro opera¸c˜oes. Ao mesmo tempo, a Marinha desenvolve um projeto pr´oprio, secreto, de computa¸c˜ao: de 1937 a 1943, na Universidade de Harvard, constr´oi um computador que permanece como segredo militar at´e ser dado a conhecer ao p´ublico em 1944, quando ´e doado `a Universidade: o Harvard Mark I. Entra em funcionamento em 1943, mas apesar de ser um sucesso, estava obsoleto assim que ficou pronto, levando `a constru¸c˜ao de um modelo mais aperfei¸coado. Esse modelo seria o de uma id´eia de Howard Hathaway Aiken (1900-?) em 1937, para construir uma m´aquina de Babbage usando equipamento de tabula¸c˜ao adaptado. Convencendo a IBM a entrar na constru¸c˜ao (1939), o ˆexito de um primeiro prot´otipo, embora mecˆanico, anima a IBM

5.1. UM ‘POUCO’ DE HIST ´ORIA 103 a investir num modelo aperfei¸coado, com relˆes eletromecˆanicos: o Harvard Mark II, de 1945. ´E com ele que surge o termo “bug”, que utilizamos at´e hoje para designar qualquer erro de programa. Quem usa a express˜ao pela primeira vez ´e Grace Murray Hopper,matem´atica colaboradora de Aiken, referindo-se a uma tra¸ca que acidentalmente pousando numa v´alvula, queimou-a, paralisando a opera¸c˜ao do equipamento.

At´e 1944, as instru¸c˜oes dirigidas ao computador eram armazenadas externamente `a m´aquina (fitas perfuradas, cart˜oes perfurados, ou pluges e fios). Em 1945, John von Neumann (1903-1957), apresenta o conceito de programa¸c˜ao interna, armazenamento codificado de instru¸c˜oes na mem´oria do computador. A id´eia ´e posta em pr´atica no EDVAC - “Electronic Discrete Variable Computer”, constru´ıdo pela Universi- dade da Pensilvˆania (1946) com os engenheiros John W. Mauchly e John Prosper Eckert. Este ´e o primeiro computador a trabalhar com n´umeros em base bin´aria, e tamb´em com palavras, chegando a colocar uma lista de nomes em ordem alfab´etica.

A mesma Universidade da Pensilvˆania apresenta em 1946, uma m´aquina onde os relˆes eletromecˆanicos s˜ao substitu´ıdos por v´alvulas eletrˆonicas. ´E o ENIAC - “Electronic Numerical Integrator and Computer”, primeiro computador eletrˆonico program´avel. Nele trabalham, al´em de Mauchly e Eckert, nomes como Alan Turing e John von Neumann. As estat´ısticas do projeto tamb´em est˜ao em qualquer apostila. A m´aquina funcionou at´e 1952, quando ´e aposentada devido aos altos custos de manuten¸c˜ao e complexidade de opera¸c˜ao.

Na Inglaterra, Alan Turing (1912-1954) retoma as id´eias de Babbage e na tentativa de demonstrar se seria poss´ıvel uma m´aquina que resolvesse quaisquer problemas matem´aticos, num trabalho chamado “On Computable Numbers” (1936) aprofunda os fundamentos te´oricos l´ogicos para os computadores, entre os quais o princ´ıpio da programa¸c˜ao: a m´aquina deveria receber uma s´erie de instru¸c˜oes numa fita cont´ınua, dividida em unidades, lendo a instru¸c˜ao de uma unidade, processandoa e passando `a unidade seguinte. Suas teorias s˜ao postas em pr´atica na Escola de C´odigos e Cifras, incumbida de decifrar os c´odigos “Enigma” alem˜aes: em 1943, sob sua orienta¸c˜ao, ´e constru´ıdo o “Colossus”, um computador eletro-mecˆanico para esse fim. Vencida a Guerra, no per´ıodo de 1949 a 1951 ´e desenvolvido o ACE - “Automatic Computing Engine”, no National Physical Laboratory, projetado pelo mesmo Turing para uso gen´erico, que colaborar´a ainda no projeto do Ferranti Mark I da Universidade de Manchester.

No per´ıodo do p´os-guerra, enquanto nos E.U.A. a universidade da Pensilvˆania desenvolve o EDVAC, a de Cambridge trabalha no EDSAC e na Inglaterra prossegue o projeto do ACE, uma t´ecnica liga todos: o recurso a tubos de merc´urio para armazenamento de mem´oria. Na Inglaterra, a Universidade de Manch- ester, opta por utilizar tubos de raios cat´odicos para esse fim, com ˆexito em fins de 1948, o que conduz ao projeto do Manchester Mark I. Uma empresa local, a Ferranti, oferece apoio, e produz uma vers˜ao comercial (Ferranti Mark I), que chega ao mercado em fevereiro de 1951, cinco meses antes do UNIVAC norte-americano.

Em 195O, Mauchly e Eckert est˜ao trabalhando numa m´aquina chamada BINAC, e montam o pr´oprio neg´ocio para fabricar uma vers˜ao comercial do ENIAC: a Eckert & Mauchly Computer Corporation. Con- vidada a fazer parte da equipe, Grace Hooper desenvolve programas de uso comercial para a m´aquina. ´E ela quem cria a primeira linguagem de programa¸c˜ao, junto com o compilador necess´ario para traduzi-lo em linguagem de m´aquina, o AO. O projeto da empresa ´e chamado UNIVAC - “Universal Accounting Ma- chine” segundo umas fontes, ou “Universal Automatic Computer”, segundo outras. As v´alvulas eletrˆonicas, que o comp˜oem, permitem que tarefas que at´e ent˜ao consumiam um ano, demorem apenas um dia, e ´e o primeiro a utilizar fitas magn´eticas para alimenta¸c˜ao e armazenamento de dados. A companhia de ambos ´

e adquirida no ano seguinte pela Remington Rand, que no mesmo ano, tem a primeira unidade comprada pelo US Census Bureau. Em 1954 ´e vendida a primeira unidade a um cliente particular: a General Electric.

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E partir da d´ecada de 50, que empresas como a Burroughs, NCR e outras iniciam a produ¸c˜ao de computadores e sistemas, entrando nesse mercado em bases competitivas. A IBM j´a havia se apoderado do mercado com o seu IBM 650, e em 1953 chegam ao mercado os primeiros computadores para c´alculos cient´ıficos, a linha IBM 701. Apesar de inventado em 1947 nos laborat´orios da Bell Telephone norte- americana (William Shockley, Walter Brattain e John Bardeen ganham o Prˆemio Nobel de F´ısica de

1956 pela descoberta), o transistor apenas est´a dispon´ıvel comercialmente a partir de 1954. Em 1959 ´e introduzido o IBM 1401.