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O Computador e a sua História


Por Manuel da Cruz Fernandes

Primórdios

O primeiro computador mecânico foi concebido por Charles Babbage, um intelectual diletante britânico (1792-1871). Babbage teve a ideia quando, para descriptar textos em cifra, tentava construir uma máquina de cálculo mecânico, a que deu o nome de Máquina Diferença n.º 1 e 2.

Fig 1. Máquina Diferença  2, de Babbage

Estava-se em 1823 e, nesse tempo, a tecnologia não permitiu que os planos de Babbage se concretizassem. Porém, nas suas ideias apareceu já o conceito de armazém (memória) e cálculo sequencial (programa), introduzido através de cartões perfurados que deram forma a muitos dos princípios usados mais tarde na concepção de computadores modernos.

Alvor do computador – anos 40

Só com o invento da ampola de vácuo, de Lee de Forest, em 1904, é que os elementos para a construção de um computador moderno ficaram disponíveis.

Fig 2 . Ampola de vácuo

 A ampola de vácuo, feita de vidro, contém um filamento que, quando aquecido, produz electrões. Dependendo da sua construção uma ampola de vácuo pode funcionar como amplificador, detector ou interruptor.

Nos primeiros computadores as ampolas de vácuo foram usadas como amplificadores mas, cerca de 1940, a sua função como interruptores on off passou a ser usada para representar o código binário, com off a significar 0 (zero) e on a significar 1 (um).

Dados de programação

Os dados eram introduzidos através de cartões perfurados e as diversas partes do sistema tinham de ser ligadas manualmente por cabo, uma de cada vez, quando eram precisas.

Fig 3. Cartão Perfurado

 

A programação era então extremamente lenta. Um programa que levava cinco minutos ou menos a correr podia levar vários dias a preparar.

 

Da ampola de vácuo ao transístor – anos 50

Os primeiros computadores foram usados sobretudo pelos militares americanos. Mas, a Segunda Guerra Mundial produziu uma série de inovações, para as quais, quando a guerra terminou, os governos começaram a encontrar novas utilizações para os computadores.

Fig 4O ENIAC (Electronic Numerical Integrator Computer), feito para resolver problemas de balística não era capaz de armazenar programas ou dados e pesava 30 toneladas.

Os computadores de ampola de vácuo tinham muitos pontos fracos: eram enormes, resultando o seu tamanho do facto de terem milhares de ampolas de vácuo, que são objectos volumosos; eram pouco fiáveis porque os filamentos das ampolas fundiam, o que inutilizava o trabalho em curso; produziam imenso calor e tinham uma capacidade de processamento muito limitada pois o número de ampolas que poderiam usar com fiabilidade era reduzido.

Estes problemas foram resolvidos, em 1947, quando a Bell Telephone Laboratories inventou o transístor.

Fig 5. Transístor

 

Os transístores fazem as mesmas coisas que os ampolas de vácuo, mas são muitíssimo mais pequenos e consomem apenas uma parte infinitesimal da energia duma ampola de vácuo. Os transístores são feitos de uma pequena porção de material semicondutor como a sílica e funcionam como interruptores.

Mainframes – anos 60

Com os transístores (pequenos, fiáveis, de baixo consumo e sem aquecimento), os computadores tornaram-se muito mais pequenos, mais potentes e muito mais baratos. As novas máquinas, conhecidas por Mainframes, encontraram o seu nicho nas grandes empresas, nos bancos e na ciência. A sua capacidade de processamento era menor do que a equivalente à de um computador médio de hoje e, mesmo assim, eram partilhados por muitos utilizadores ao mesmo tempo.

Fig 6. Mainframe

À luz dos padrões de hoje um Mainframe era ainda uma máquina descomunal, ocupando várias salas de um estabelecimento. Os programas (de entrada) eram introduzidos geralmente usando cartões perfurados e os dados (de saída) eram armazenados em bobines de fita magnética (que faziam as vezes dos discos rígidos de hoje).

No início dos anos 60, o mundo dos fabricantes de mainframes estava restringido à IBM (International Business Machines) e à Sperry UNIVAC, as quais controlavam o mercado mundial.

Foi a IBM que introduziu o conceito de compatibilidade, entre todos os membros da “Série System 360”, que podiam correr os mesmos programas.

Do Transístor ao (circuito integrado) ou chip

Em 1959, a Texas Instrument mostrou que era possível embutir múltiplos transístores numa única porção de sílica, recorrendo ao processo de fotolitografia. Os transístores podiam ser depois ligados através de condutores metálicos embutidos na sílica. Este conjunto ficou conhecido por “circuito integrado” ou “silicon chip” e, a partir desse momento a tecnologia encaminhou-se no sentido de incorporar o número máximo possível de transístores na menor área possível de sílica.

Fig 7. Circuito integrado verdadeiro cérebro do computador

Em 1971, a Intel (um fabricante de circuitos) recebeu um convite para fornecer todos os componentes principais de um computador reunidos num único circuito integrado, destinados a uma nova calculadora electrónica que estava a ser concebida por uma empresa japonesa. O resultado foi o processador 4004, o qual foi facturado pela Intel como “computador num chip”. Tinha o tamanho de uma unha de bebé. O 4004 foi o primeiro microprocessador do mundo. A sua invenção criou as condições para o aparecimento do microcomputador que, no essencial, é uma calculadora com grande capacidade de processamento e algumas peças mais.

A Família dos chips – processador 8080

O processador 4004 tinha uma largura de banda de 4 bits. Ou seja processava à razão de quatro dígitos binários de cada vez. A Intel queria qualquer coisa mais rápida e lançou-se à obra de redesenhar um novo chip mais potente que trabalhasse com oito bits. O resultado foi o processador 8080.

Com o 8080, tudo que era preciso para construir um computador pessoal era alguma memória e uma maneira de fazer a informação entrar e sair do sistema. Em Janeiro de 1975, a revista norte-americana Popular Electronics produziu um artigo sobre “o primeiro kit de microcomputador do mundo”. O tema do artigo era o Altair, que foi um êxito entre engenheiros e programadores. Porém, estes computadores pessoais seriam irreconhecíveis para qualquer utilizador actual de PC ou de Macintosh.

O único dispositivo de armazenamento de dados era então a fita de papel ou a cassete de áudio e usavam como periféricos de input / output máquinas de escrever electrónicas adaptadas para o efeito. Era o mundo dos kits, onde se tinha de montar e soldar um conjunto de peças e depois começar a luta com a máquina para fazer algo de útil com ela. A microinformática estava confinada a sabedores e entusiastas isolados.

A Apple chega ao mercado

Na América tem essencialmente valor tudo que é susceptível de ser consumido em grande escala. Para isso, três empresas surgem no mercado para levar a informática a um público mais vasto. São elas: A Comodore, que construiu o Pet, um sistema completo com teclado, ecrã e armazenamento em cassete; A Tandy rádio Shack, com o TRS-80 e a Apple Computer.

Fig 8. Jobs e Wozniak mostram o primeiro e o segundo modelo do Apple

A Apple Computer foi fundada por dois membros de um “Homebrew Computer Club”, da Califórnia: Steve Jobs e Steve Wozniak. Este era engenheiro de hardware e Jobs um visionário apaixonado por levar a informática às pessoas, que assegurou o capital necessário ao fundamento da Apple.

Aplle II

Em fins de 1976, a Aplle I já estava à venda nos EUA, mas foi a Apple II, lançado em 1977, que rendeu os primeiros milhões de dólares.

Fig 9. Apple II

Foi o primeiro computador feito para um mercado de massas, uma máquina que não exigia conhecimentos de electrónica nem de programação.

Programas – Desenvolvimento

Com o sucesso de Apple e de outros sistemas completos o mercado dos computadores expandiu-se rapidamente. Não tardou que os utilizadores pudessem comprar pacotes de software directamente nas prateleiras dos mercados, em vez de terem de escrever os seus próprios programas, passando a poder escolher entre uma primeira onda de processadores de texto, programas educativos e jogos. O mercado do software prosperava. O mercado dos computadores pessoais havia chegado, embora inicialmente apenas para utilizadores em casa e com fins educacionais.   

Sistema CP/M – anos 80

Os PC entraram no mercado das empresas devido a um sistema operativo chamado CP/M (Control Program for Microprocessors). A maioria dos computadores dos anos 80 era operada pelo CP/M (com excepção da Apple) pelo que, para as empresas de software se tornou economicamente viável escrever complexas aplicações profissionais para a base instalada na máquina, o CP/M.

Apesar de não correr o CP/M, a Apple II também teve grande sucesso no mercado profissional, graças a um programa chamado VisiCalc, o primeiro programa de folha de cálculo do mundo, concebido para ajudar os contabilistas a processar números.

Programas populares – Word Star

Fig 10. Disquete de Word Star

Pelos fins dos anos 70, uma disquete (disco magnético flexível numa bolsa protectora), tornou-se no processo de guardar dados. Programas prontos a usar, como o Word Star, constituíram êxitos fulminantes entre os utilizadores profissionais.

PC nas empresas – anos 80

Por volta dos anos 80 o computador pessoal usava um processador de 8 bits.

Fig 11. PC nas empresas

A maioria usava ainda o sistema operativo CP/M e dispunha de 64 Kbytes de RAM, duas unidades de disquetes e um monitor de fósforo verde sem capacidade gráfica. Ao contrário do sistema operativo da Aplle, o CP/M não podia trabalhar com gráficos.  

Xerox PARC – década de 70

Ao longo dos anos 70 a história do computador pessoal fazia-se também nas colinas de Cupertino, em Palo Alto, na Califórnia. Aí era a sede da PARC (Palo Alto Research Center), ramo de investigação avançada da Xerox Corporation. Nesta década a Xerox gastou mais de 100 milhões de dólares no PARC, para produzir aí muitos dos standards da informática de hoje, descobertas que a empresa nunca incorporou num produto barato, susceptível de chegar ao mercado e dar dividendos.

Inventar o futuro

A invenção mais significativa do PARC foi a interface gráfica, que é amiga do utilizador, guiando-o nas suas escolhas. A interface gráfica ganhou o nome de GUI (Graphical User Interface). Num sistema com GUI usa-se o rato ou o joystic para controlar pequenas imagens gráficas de objectos, no ecrã. A Interface gráfica do PARC usava uma “metáfora de secretária” com ícones de objectos familiares, como as pastas no ecrã. Em vez de introduzir comandos através das teclas, o utilizador seleccionava o ícone com o rato. Isto chamava um menu, no qual se escolhia uma opção. A influência do PARC na informática moderna pode ser avaliada pela sua preponderância nos sistemas operativos usados tanto pelos PC como pelo Macintosh.

GUI da Xerox PARC  

Foi a invenção do GUI que proporcionou o uso dos símbolos a substituir os comandos do teclado, pela intervenção do rato e que permitiu a enorme simplificação da relação do utilizador com o seu computador, hoje um dado adquirido em toda a informática. Foi o GUI o primeiro grande passo para o chamado “user friendly” das operações com computadores. No PARC não havia sentido de marketing apurado. Apesar de ter inventado muitas das tecnologias que hoje são norma na informática, o PARC só em 1981 produziu o Star, o qual, ao preço de 16.000 dólares não conseguiu ter entrada no mercado.

O PC da IBM – anos 80

Em 1980 havia cerca de 200 marcas de PC só nos EUA. Com pergaminhos da sua posição no mercado profissional a IBM começou a preparar um PC. Menos de um ano depois era lançado o computador pessoal da IBM (IBM Personal Computer), construído com base no novo processador 8088 da Intel, o novo PC era duas vezes mais rápido do que os seus rivais e ainda oferecia suportes de extensão para acrescentar discos rígidos ou mais memória.

Microsoft

Fig 12. PC da IBM

O novo processador da Intel não podia correr o sistema operativo CP/M, pelo que a IBM fez uma encomenda a uma empresa de software de Seattle – a Microsoft – para criar um sistema operativo de raiz, para o seu PC.

A Microsoft chamou-lhe MS-DOS (Microsoft Disc Operating System) o qual se tornou no sistema operativo dominante nos PC durante muitos anos.

O MS-DOS só foi ultrapassado pelo Windows também da Microsoft. Apesar do MS-DOS ser idêntico ao CP/M não podia correr programas do CP/M, pelo que poucas eram as aplicações existentes para PC da IBM quando este foi lançado. Segundo as regras de mercado isto deveria redundar num fracasso, mas na prática transformou-se num enorme êxito, porque os americanos confiam muito em marcas e o logótipo da IBM inspirou-lhes confiança com garantia de qualidade do PC.

Fig 13. Bill Gates

Pouco depois o MS-DOS já ditava as novas normas de informática pessoal. Bill Gates, co-fundador da Microsoft, começou a sua existência comercial com o fornecimento do sistema operativo MS-DOS e aos trinta anos já dispunha de uma fortuna de milhares de milhões de dólares.

O Mackintosh da Apple – anos 80

A fim de concorrer com o PC da IBM, Steve Jobs começou por fazer uma visita ao centro de investigação da PARC Xerox, em 1979, e trouxe consigo uma boa quantidade de ex-empregados da Xerox.

Fig 14. Macintosh da Apple

Levar à prática as ideias da PARC implicava um processador mais rápido, pelo que a Apple optou pelo Motorola 68000, bastante mais rápido do que o 8088, da Intel, que operava os PC da IBM.

No 68000 assentaram duas novas máquinas da Apple: o Lisa e o Macintosh. O Lisa chegou ao mercado em 1983 como balão de ensaio, apresentando pela primeira vez os ícones, os menus e o rato do GUI da Xerox PARC, mas sem brilho, porque a fixação do gráfico no ecrã o tornava mais lento do que os PC da IBM, além de o seu preço ser duas vezes superior (10000 dólares).

O Macintosh foi lançado no ano seguinte e teve uma recepção entusiástica da imprensa, mas parecia condenado ao mesmo fracasso que o Lisa. Porém, houve uma conjugação de factores que fez deste produto um grande sucesso: Foi o lançamento, pela Microsoft, do Excel para Mackintosh (que se tornou logo no programa de folha de cálculo mais popular), bem como algumas aplicações de edição electrónica, que, no conjunto, tornaram o Macintosh numa oficina de produção gráfica e de impressão.

E surge a Multimédia

A década de 80 foi para o desenvolvimento e para o crescimento dos computadores pessoais. O PC IBM foi colonado por muitos fabricantes e começaram a surgir componentes adicionais como placas de som, que lhes ampliaram as capacidades. O Mackintosh foi redesenhado para ter ecrã a cores. Surgiu um novo sistema de armazenamento de dados digitais – o disco compacto.

Fig 15. Disco compacto

E, a cada par de anos, a uma nova geração de microprocessadores fez duplicar a capacidade de processamento. Quando a Intel, em 1985, apresentou o 80386, o PC passou a poder lidar com grandes quantidades de gráficos. Mas só nos anos 90, é que os programas de multimédia para PC arrancaram em pleno com a versão 3.0 da Windows, o sistema operativo da Mackintosh. Esta versão da Windows introduziu um método padrão para os programas comunicarem com os componentes multimédia, como as placas de som. Os produtores de aplicações passaram a ter garantias de que os seus produtos trabalhavam bem com qualquer PC com Windows, situação que fez que o mundo da multimédia desse um passo gigante.

Fig 16. Placa de som

Avanços no Processamento

À medida que as aplicações ficavam mas sofisticadas, a tecnologia dos processadores evoluía para poder responder às suas exigências. Tanto os MAC como os PC usavam tradicionalmente uma única família de processadores – o 80×86 de Intel (como os 80386 e o 80486), para PC e a série 68000 da Motorola, para Mac.

Embora tenham capacidades diferentes ambas as tecnologias se baseiam na tecnologia CISC (Complex Instruction Set Computing), o que significa “conjunto complexo de instruções para computação”. Os Processadores CISC são bons a executar comandos longos e complexos, bem como grandes números, mas têm o defeito de serem muito lentos.

RISC versus CISC – anos 90

Recentemente surgiu na microinformática um novo processador, desenvolvido conjuntamente pela Apple, pela IBM e pela Motorola, o chamado “Power PC”. Baseado na Tecnologia RISC (Reduced Instructions Set Computing), que significa “conjunto de computação de instruções reduzidas”.

Fig 17. O RISC

O PC Power executa mais rapidamente conjuntos de comandos mais curtos e mais simples, sendo o seu fabrico muito mais barato do que o dos chips do CISC.

Os primeiros computadores pessoais que usaram o processador Power PC foram os Power Mackintosh, da Apple, em 1994. A Intel, por seu lado, desenvolveu um chip que combina a tecnologia CISC com a RISC a que deu o nome de Pentium e equipa a última geração dos PC.

Lisboa, 22 de Agosto de 2012

Nota: Pesquisa até 1995.

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por Coronel Manuel da Cruz Fernandes Publicado em História

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