Computadores - uma breve história

Até meados do século passado, não existiam computadores.

Sabemos que atividades comuns como, previsão do tempo, gerenciamento de empresas, sistemas bancários, e tantas outras funções, usam intensamente os computadores. Então uma pergunta surge: Como se fazia antigamente? Como eram feitas as coisas mais básicas, como contas e os cálculos científicos?

Basicamente havia duas alternativas para se trabalhar com isso:

- Em Aplicações Comerciais, eram usadas máquinas com engrenagens internas, que permitiam executar funções básicas como somar, multiplicar, etc.

Na Figura1 podemos observar máquinas de calcular mecânicas. Eram muito usadas por bancos. A primeira à esquerda, da década de 1920, e a segunda dos anos 1950.

- Nas aplicações científicas, é necessário mais do que as simples operações básicas. Por exemplo, calcular valores para funções trigonométricas, exigia um equipamento mais específico, como uma “Régua de Calcular” (figura 2)

É surpreendente que, grandes feitos realizados na primeira metade do século passado, como cálculos de projetos de Arranha Céus, Pontes, de Aviões e Foguetes, e até mesmo das Bombas Atômicas, foram feitos com o uso de Réguas de Calcular.

Embora úteis e muito usadas, as ferramentas acima, tinham sérias limitações.

Limitações, que só seriam resolvidas, com o surgimento de algo novo e revolucionário – o computador

O Primeiro Computador Eletrônico - ENIAC

O primeiro computador Eletrônico, isto é, com componentes eletrônicos no lugar de engrenagens mecânicas, foi o ENIAC, construído entre 1943 e 1946. Foi desenvolvido para ser usado na segunda guerra mundial.

Era muito, muito grande. Tinha 25 metros de comprimento por 5,5 metros de altura, pesando aproximadamente 30.000 quilos. Na figura 3 uma vista parcial do ENIAC

Seu principal componente eletrônico era a Válvula. Eram mais de 19.0000 válvulas, que davam defeito a toda hora. Diz-se que ele ficava mais tempo parado para reparos, do que funcionando, e que gastava tanta eletricidade em funcionamento, que as luzes da cidade piscavam.

A partir desse equipamento, a indústria de computadores se desenvolveu rapidamente, fazendo computadores menores, mais rápidos e melhores.

Os primeiros computadores custavam milhões e milhões de dólares, e somente alguns “especialistas” sabiam usá-los.

Hoje, a maioria das pessoas possuem um microcomputador em sua casa, a um custo acessível, e qualquer pessoa com pouco conhecimento, pode usá-lo.

A Evolução dos Computadores

Do primeiro computador que ocupava um espaço de um galpão, até os computadores de hoje, foi necessário um esforço muito grande, movidos por descobertas e avanços na indústria eletrônica.

Veja a seguir, as principais etapas desse avanço:

Válvulas

O primeiro computador eletrônico foi construído com válvulas (obviamente foram usados muitos outros componentes, mas aqui, enfatizamos o principal).

A válvula (Fig. 4) já era usada antes, em outros equipamentos, como por exemplo em rádios e amplificadores de som, e seu uso foi muito comum, por décadas e décadas.

Transistor

O transistor foi inventado em 1947 nos Estados Unidos.

Em função do tamanho menor, esquentar menos, menor custo, e maior confiabilidade, logo passou a substituir o uso de válvulas nos computadores.

Como resultado, o custo do computador caiu muito, e os computadores saíram de instalações grandes, para salas muito menores.

Circuito Integrado ou CI

A grande revolução - Na década de 50, com o avanço da tecnologia, os cientistas começaram a colocar vários transistores juntos, dentro de um mesmo componente eletrônico (figura 5).

Este componente eletrônico passou a ser chamado de Circuito Integrado ou CI (Integrated Circuit ou IC em inglês).

Ao processo de “colocar” transistores juntos dentro de um mesmo componente, é chamado de integração.

Com o passar dos anos, os CI’s com alguns poucos transistores, passaram a ter milhares e agora muitos milhões e até bilhões.

Obviamente, quantos mais transistores em um mesmo lugar, menores os transistores terão que ser.

Atualmente o menor transistor tem tamanho de 4 nanômetros e isso, é muito, muito pequeno.

Só para comparar, a espessura de um fio de cabelo é, em média, 10.000 maior que 1 nanômetro.

PROCESSADOR – O coração de um computador

Como vimos no item anterior, a integração foi ficando cada vez maior, até que em 1971, foi possível colocar a “parte principal” de um computador, “dentro”, de um mesmo componente, ao qual chamamos de Processador ou CPU (Unidade Central de Processamento – em português).

Este feito foi obtido pela INTEL, e a CPU se chamava 4004, figura 6.

O Processador é o principal componente eletrônico de um computador.

Pelo Processador passam as principais e mais importantes tarefas, executadas pelo computador.

O Processador é para um computador, o que um Maestro é, para uma orquestra.

É o processador quem comanda e “dá as ordens” aos demais componentes.

Para que tudo funcione sem problemas, é necessário que todos os componentes (como os músicos da orquestra) trabalhem bem, em sincronia e em conjunto.

A figura 7 mostra um processador moderno, visto por baixo e, também por cima.

A Figura 8 mostra os tamanhos relativos, entre os 3 componentes eletrônicos que vimos aqui

A Evolução dos Processadores

Os processadores, ao longo dos últimos 50 anos, evoluíram muito em integração (número de transistores internos) e velocidade de processamento.

Como foram ficando mais baratos ao longo do tempo, mais e mais equipamentos, usam processadores.

Os processadores (CPU’s), estão presentes em computadores, celulares, televisores, automóveis, equipamentos médicos, eletrodomésticos, etc. É quase impossível enumerar essa lista.

A Tabela a seguir, mostra a evolução das CPU’s, usadas em computadores:

Processador Fabricante	Número de transistores	Instruções por segundo	Ano de Lançamento
4004 - Intel	2.300	74 mil	1971
8085 - Intel	6.500	500 mil	1974
8088 - Intel	29 mil	750 mil	1979
i7 = Intel	1.4 bilhões	180 milhões	​2012
3970X - AMD	15 bilhões	1,5 trilhão	2019
M1 Ultra - Apple	114 bilhões	22 trilhões	2022

Observação: O número de instruções por segundo (IPS), é obtido pela execução de programas específicos para essa finalidade. Esses programas, testam diversas funções diferentes, por isso o resultado do IPS, pode ser diferente, entre os diversos programas. O resultado é dado em MIPS (milhões de instruções por segundo).

A Evolução dos Computadores

Os computadores ao longo dos últimos 70 anos, se tornaram menores e muito mais rápidos.

Saímos de 5.000 instruções por segundo (ENIAC) para 1.000.000.000.000.000.000.000 do Frontier lançado em 2022.

E tem mais um detalhe, realizam cada instrução, em um tempo muito, muito menor.

Veja alguns exemplos da evolução dos computadores na Tabela a seguir:

Computador	Componente principal	Instruções por segundo	Ano de lançamento
ENIAC	19 mil Válvulas	5 mil	1946
CDC 6600	400 mil Transistores	1 milhão	1966
CRAY 1	12 processadores	160 milhões	1976
TITAN	80 mil CPU's (Xeon)	17 Petaflops	2012
FRONTIER (HPE Cray)	590.000 CPU's EPYC - AMD	1 Exaflops	2022

Observação: O termo Flops, é usado em substituição a IPS, porque define melhor a velocidade de execução das instruções.

17 Petaflops é igual a 17 seguido de 15 zeros. O prefixo Exa é igual a 1 seguido de 18 zeros (saber mais - https://www.saber360.com.br/potencia-de-dez)