Computadores precoces modernos são tipicamente agrupados em quatro “gerações”. Cada geração é marcada por melhorias na tecnologia básica. Essas melhorias na tecnologia têm sido extraordinárias e cada avanço tem resultado em computadores de menor custo, maior velocidade, maior capacidade de memória e tamanho menor.
Este agrupamento em gerações não é claro nem é sem debate. Muitas das invenções e descobertas que contribuíram para a era moderna dos computadores não se encaixam perfeitamente nestas categorias rigorosas. O leitor não deve interpretar estas datas como limites históricos rigorosos.
Primeira Geração (1945-1959)
O tubo de vácuo foi inventado em 1906 por um engenheiro elétrico chamado Lee De Forest (1873-1961). Durante a primeira metade do século XX, foi a tecnologia fundamental utilizada para construir rádios, televisores, radares, máquinas de raios X e uma grande variedade de outros dispositivos eletrônicos. É também a principal tecnologia associada à primeira geração de máquinas de computação.
O primeiro computador de uso geral eletrônico operacional, denominado ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer), foi construído em 1943 e utilizava 18.000 tubos de vácuo. Foi construído com financiamento governamental na Escola de Engenharia Moore da Universidade da Pensilvânia, e seus principais projetistas foram J. Presper Eckert, Jr. (1919-1995) e John W. Mauchly (1907-1980). Tinha quase 30,5 metros (100 pés) de comprimento e tinha vinte registros de 10 dígitos para cálculos temporários. Utilizava cartões perfurados para entrada e saída e foi programado com a fiação da placa de encaixe. O ENIAC foi capaz de calcular à taxa de 1.900 adições por segundo. Foi usado principalmente para cálculos relacionados à guerra, como a construção de tabelas de tiro balístico e cálculos para ajudar na construção da bomba atômica.
O Colosso foi outra máquina que foi construída durante esses anos para ajudar a combater a Segunda Guerra Mundial. Uma máquina britânica, foi usada para ajudar a descodificar mensagens inimigas secretas. Usando 1.500 tubos de vácuo, a máquina, como a ENIAC, foi programada usando fiação de placa de tomada.
Estas primeiras máquinas eram tipicamente controladas por fiação de placa de tomada ou por uma série de direções codificadas em fita de papel. Alguns cálculos exigiam uma cablagem enquanto outros exigiam outra. Assim, enquanto estas máquinas eram claramente programáveis, seus programas não eram armazenados internamente. Isto mudaria com o desenvolvimento do computador do programa armazenado.
A equipe que trabalha no ENIAC foi provavelmente a primeira a reconhecer a importância do conceito do programa armazenado. Algumas das pessoas envolvidas nos primeiros desenvolvimentos deste conceito foram J. Presper Eckert Jr. (1919-1955) e John W. Mauchly (1907-1980), e John von Neumann (1903-1957). Durante o verão de 1946, foi realizado um seminário na Escola Moore que focalizou grande atenção no design de um computador de programa armazenado. Cerca de trinta cientistas de ambos os lados do Oceano Atlântico participaram dessas discussões e várias máquinas programadas armazenadas foram logo construídas.
Um dos participantes do seminário da Moore School, Maurice Wilkes (1913-), liderou uma equipe britânica que construiu a EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Calculator) em Cambridge, em 1949. Do lado americano, Richard Snyder liderou a equipe que completou o EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer) na Escola de Moore. Von Neumann ajudou a projetar a máquina IAS (Institute for Advanced Study) que foi construída na Universidade de Princeton em 1952. Estas máquinas, ainda usando tubos de vácuo, foram todas construídas para que seus programas pudessem ser armazenados internamente.
Outra importante máquina de programas armazenados desta geração foi a UNIVAC (Computador Automático UNIVersal). Foi a primeira máquina de sucesso comercialmente disponível. O UNIVAC foi desenhado por Eckert e Mauchly. Utilizava mais de 5.000 tubos de vácuo e empregava fita magnética para o armazenamento a granel. A máquina foi utilizada para tarefas como contabilidade, cálculo de tabelas atuariais e previsão de eleições. Quarenta e seis dessas máquinas foram eventualmente instaladas.
A UNIVAC, que executou seu primeiro programa em 1949, foi capaz de executar dez vezes mais adições por segundo do que a ENIAC. Em dólares modernos, o UNIVAC tinha um preço de 4.996.000 dólares. Também, durante este período, o primeiro computador IBM foi enviado. Foi chamado IBM 701 e dezenove dessas máquinas foram vendidas.
Segunda geração (1960-1964)
Como o interesse comercial na tecnologia informática se intensificou durante o final dos anos 50 e 60, a segunda geração de tecnologia informática foi introduzida com base não em tubos de vácuo, mas em transistores .
John Bardeen (1908-1991), William B. Shockley (1910-1989), e Walter H. Brattain (1902-1987) inventaram o transistor nos Laboratórios Bell Telephone em meados dos anos 40. Em 1948 era óbvio para muitos que o transistor provavelmente substituiria o tubo de vácuo em dispositivos como rádios, televisores e computadores.
Uma das primeiras máquinas de computação baseadas no transistor foi a Transac S-2000 da Philco Corporation em 1958. A IBM logo se seguiu com o IBM 7090 baseado no transistor. Estas máquinas de segunda geração foram programadas em idiomas como COBOL (Common Business Oriented Language) e FORTRAN (Formula Translator) e foram utilizadas para uma grande variedade de tarefas comerciais e científicas. Discos magnéticos e fitas magnéticas foram frequentemente utilizados para armazenamento de dados.
Terceira geração (1964-1970)
A terceira geração de tecnologia informática foi baseada na tecnologia de circuitos integrados e estendida de aproximadamente 1964 a 1970. Jack Kilby (1923-) da Texas Instruments e Robert Noyce (1927-1990) da Fairchild Semiconductor foram os primeiros a desenvolver a ideia do circuito integrado em 1959. O circuito integrado é um único dispositivo que contém muitos transistores.
A máquina mais importante construída durante este período foi o IBM System/360. Alguns dizem que esta máquina introduziu a terceira geração com uma só mão. Não foi simplesmente um novo computador, mas uma nova abordagem ao design do computador. Ela introduziu uma única arquitetura de computador sobre uma gama ou família de dispositivos. Em outras palavras, um programa projetado para rodar em uma máquina da família também poderia rodar em todas as outras. A IBM gastou aproximadamente $5 bilhões para desenvolver o System/360.
Um membro da família, o IBM System/360 Modelo 50, foi capaz de executar 500.000 adições por segundo a um preço em dólares de hoje de $4.140.257. Este computador foi cerca de 263 vezes mais rápido que o ENIAC.
Durante a terceira geração de computadores, o processador central foi construído usando muitos circuitos integrados. Só na quarta geração é que um processador inteiro seria colocado em um único chip de silício – menor que um selo postal.
Quarta geração (1970-?)
A quarta geração de tecnologia de computador é baseada no microprocessador. Os microprocessadores empregam técnicas de Integração em Grande Escala (LSI) e Integração em Muito Grande Escala (VLSI) para embalar milhares ou milhões de transistores em um único chip.
O Intel 4004 foi o primeiro processador a ser construído em um único chip de silício. Ele continha 2.300 transístores. Construído em 1971, marcou o início de uma geração de computadores cuja linhagem se estenderia até os dias atuais.
Em 1981 a IBM selecionou a Intel Corporation como o construtor do microprocessador (o Intel 8086) para sua nova máquina, a IBM-PC. Este novo computador era capaz de executar 240.000 adições por segundo. Embora muito mais lento que os computadores da família IBM 360, este computador custou apenas $4.000 em dólares de hoje! Esta relação preço/desempenho causou um boom no mercado de computadores pessoais.
Em 1996, o PC Pentium Pro da Intel Corporation foi capaz de executar 400.000.000 de adições por segundo. Isto foi cerca de 210.000 vezes mais rápido que o ENIAC – o cavalo de batalha da Segunda Guerra Mundial. A máquina custou apenas $4.400 em dólares ajustados pela inflação.
A tecnologia do microprocessador é agora encontrada em todos os computadores modernos. Os chips em si podem ser feitos de forma barata e em grandes quantidades. Os chips processadores são usados como processadores centrais e os chips de memória são usados para memória dinâmica de acesso aleatório (RAM) . Ambos os tipos de chips fazem uso dos milhões de transistores gravados em sua superfície de silício. O futuro poderia trazer chips que combinam o processador e a memória em uma única matriz de silício.
Durante o final dos anos 80 e nos anos 90, microprocessadores em cache, encapsulados e super escalonados tornaram-se comuns. Como muitos transistores podiam ser concentrados em um espaço muito pequeno, os cientistas foram capazes de projetar esses processadores de chip único com memória on-board (chamada de cache) e foram capazes de explorar o paralelismo de nível de instrução usando pipelines de instrução juntamente com projetos que permitiam que mais de uma instrução fosse executada de cada vez (chamada de superescalador). O Intel Pentium Pro PC era um microprocessador em cache, superescalador, pipelined.
Também, durante este período, ocorreu um aumento no uso de processadores paralelos. Estas máquinas combinam muitos processadores, ligados de várias maneiras, para computar os resultados em paralelo. Eles têm sido usados para cálculos científicos e agora estão sendo usados também para bancos de dados e servidores de arquivos. Não são tão onipresentes como os uniprocessadores porque, após muitos anos de pesquisa, ainda são muito difíceis de programar e muitos problemas podem não se prestar a uma solução paralela.
Os primeiros desenvolvimentos na tecnologia informática foram baseados em avanços revolucionários na tecnologia. Invenções e novas tecnologias foram a força motriz. Os desenvolvimentos mais recentes são provavelmente melhor vistos como evolutivos do que revolucionários.
Foi sugerido que se a indústria da aviação tivesse melhorado ao mesmo ritmo que a indústria da informática, seria possível viajar de Nova Iorque para São Francisco em 5 segundos por 50 cêntimos. No final dos anos 90, os microprocessadores estavam melhorando no desempenho à taxa de 55% ao ano. Se essa tendência continuar, e não é absolutamente certo que continuará, até o ano 2020 um único microprocessador poderia possuir todo o poder de computação de todos os computadores no Vale do Silício no início do século XXI.
ver também Apple Computer, Inc.Bell Labs; Eckert, J. Presper, Jr. e Mauchly, John W.; Integrated Circuits; Intel Corporation; Microsoft Corporation; Xerox Corporation.
Michael J. McCarthy
Bibliografia
Hennessy, John, e David Patterson. Organização e Design de Computadores. São Francisco: Morgan Kaufmann Publishers, 1998.
Rockett, Frank H. “The Transistor.” Scientific American 179, não. 3 (1948): 52.
Williams, Michael R. A History of Computing Technology. Los Alamitos, CA: IEEE Computer Society Press, 1997.