História e Evolução dos Computadores: Do Ábaco ao Futuro

História do Computador

Como tudo começou?

A história da computação originou-se da necessidade de realizar cálculos numéricos complexos.

• Ábaco (2000 a.C.): A primeira ferramenta de cálculo da humanidade.
• Wilhelm Schickard (1592-1635): Inventou a primeira máquina no papel, que infelizmente sumiu durante a Guerra dos Trinta Anos.
• Blaise Pascal (1642): Construiu a primeira máquina calculadora mecânica, composta por rodas e engrenagens dentadas, capaz de realizar soma e subtração.
• Joseph Jacquard (1800): No contexto da Revolução Industrial, criou máquinas de tecelagem controladas por cartões perfurados; o sucesso da máquina quase lhe custou a vida devido à resistência dos trabalhadores.
• Charles Babbage (1823): Projetou o Calculador Analítico e é considerado o “Pai do Computador” por utilizar cartões perfurados em seus designs.
• Ada Lovelace (1823): Reconhecida como a primeira programadora de computação da história.
• Herman Hollerith (1889): Promoveu avanços nos cartões perfurados para armazenamento de dados. Com sua tecnologia, a apuração do censo de 1890 levou apenas 2 anos e 6 meses, contra os 7 anos do censo de 1880.
• Konrad Zuse (1936): Criou o Z1, considerado por muitos o primeiro computador do mundo. O projeto é polêmico por ter sido desprezado pelo governo alemão na época.

A Guerra e os Computadores

• II Guerra Mundial: Esforço conjunto entre a Marinha Americana, Universidade de Harvard e IBM.
• Mark I (1941): Desenvolvido por Howard Aiken. Uma multiplicação de 10 dígitos levava cerca de 3 segundos.

Evolução das Máquinas

• Primeira Geração (1945-1955): Computadores à válvula.
• Segunda Geração (1955-1965): Computadores transistorizados.
• Terceira Geração (1965-1980): Computadores com circuitos integrados.
• Quarta Geração (1980-X): Computadores com tecnologia VLSI.
• Quinta Geração (Anos 90): Computadores rápidos e minúsculos.
• Sexta Geração (Atualidade): Processamento paralelo e inteligência avançada.

Primeira Geração: O ENIAC

O ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) custou U$ 500.000,00 com o objetivo de realizar cálculos de precisão para trajetórias de mísseis. Era um verdadeiro trambolhão:

• 17.468 válvulas e 70.000 resistências;
• 10.000 condensadores e 1.500 relés;
• 6.000 interruptores;
• Peso de 30 toneladas e consumo de 200.000 watts de potência.

Origem dos Bits

Cada válvula do ENIAC funcionava como um interruptor de luz. Até hoje, os bits são utilizados como a unidade fundamental da linguagem dos computadores.

Arquitetura do Computador

O pesquisador John Von Neumann definiu a Máquina de Von Neumann, que serve como a base para o computador digital moderno.

Segunda Geração

• Invenção dos transistores pela Bell Labs (1948).
• Uso de placas de circuito impresso.
• Capacidade de armazenamento de 5 MB.
• O TX-0 foi o primeiro computador transistorizado (IBM).

Terceira Geração

• Utilização de circuitos integrados.
• Processamento na ordem de microssegundos.
• Utilização de sistemas operacionais avançados.

A Era dos Chips

• Descoberta do “sanduíche de silício”.
• Primeiro chip desenvolvido pela Intel.
• A Microsoft iniciou o desenvolvimento de programas para PCs.

Quarta Geração

• Criação do primeiro computador brasileiro na USP.
• A Apple nasce na garagem de uma casa.
• Início da era do computador pessoal (PC).
• Tecnologia VLSI (Very Large Scale Integration), integrando milhões de transistores em um único chip.

Quinta Geração

• Sony anuncia a tecnologia Compact Disc (CD).
• Apple lança o Macintosh.
• Foco total em conectividade.

Sexta Geração (Atualmente)

• Alto poder de processamento com processadores Quad Core, 5 e 6 núcleos.
• APU: Integração de CPU + GPU (AMD).
• Novos paradigmas de compressão: Blu-ray Disc para vídeo de alta definição e armazenamento de alta densidade.

Futuro dos Computadores

Atualmente vivemos a era dos tablets e dos supercomputadores. O Brasil possui máquinas potentes com as seguintes características:

• 1,6 milhão de núcleos de processadores.
• 864 racks (estruturas semelhantes a geladeiras).
• Custo de US$ 50 milhões em energia elétrica por ano.

Supercomputadores no Brasil

O Brasil possui 3 entre os 500 mais poderosos do mundo:

1. PETROBRAS: 68ª posição no Top500 (Xeon X5670 6C 2.930GHz, 2930 processadores).
2. INPE (National Institute for Space Research): 79ª posição no Top500 (Xeon X5560 4C 2.80GHz, 2100 processadores).
3. NACAD/COPPE/UFRJ: 457ª posição no Top500 (Xeon X5560 2.8 Ghz, 2800 processadores).

Linguagem de Programação

Assim como o hardware, o software evoluiu drasticamente. Uma linguagem de programação é um conjunto de regras sintáticas e semânticas usadas para definir um programa. O código-fonte é transformado em código de máquina através de um compilador ou interpretador.

Classificação das Linguagens:

• Grau de abstração: Baixo, médio e alto nível.
• Geração: Da 1ª à 5ª geração.

Níveis de Linguagem:

• Baixo Nível: Binária (0s e 1s), executada diretamente pela máquina.
• Médio Nível: Símbolos simples (ex: Assembly).
• Alto Nível: Símbolos complexos, não executados diretamente (ex: Pascal, C, Fortran).

Evolução por Gerações:

• 1ª Geração: Linguagem de baixo nível (binário).
• 2ª Geração: Linguagem de montagem (Assembly).
• 3ª Geração: Programação estruturada e procedural (Fortran, COBOL, BASIC, C, C++).
• 4ª Geração: Não-procedural e de alto nível (SQL, XML). Enquanto a 3GL diz como fazer, a 4GL diz o que quer que seja feito.
• 5ª Geração: Foco em Inteligência Artificial e supercomputadores (Prolog, Grid).

Histórico Cronológico

• 1847: Álgebra Booleana.
• 1945: Lógica binária (Von Neumann) e 1ª geração de linguagem de máquina.
• 1955: 2ª geração (Assembler).
• 1958: FORTRAN (3ª geração).
• 1963: BASIC.
• 1968: Linguagem Pascal.
• 1975: Início das 4GL e Smalltalk (Xerox).
• 1978: Ada (introduzida pelo DoD).
• 1980: MS-DOS.
• 1983: MS Word.
• 1985: Windows como ambiente operacional.
• 1993: Windows NT.
• 1995: Linguagens visuais (Visual Basic, Delphi).

Hardware

O Hardware é a parte física do computador. A CPU é o “cérebro” que comanda os periféricos.

O Futuro da CPU:

• Seguindo a Lei de Moore, a velocidade dobra a cada 18 meses.
• Evolução para Dual-Core, Quad-Core, Six-Core e Octa-Core.
• Processadores de 64 bits, capazes de identificar até 16 terabytes.

BIOS

O Sistema Básico de Entrada e Saída é essencial para o funcionamento, sendo responsável por detectar o hardware e realizar o BOOT.

Memória

• Principal: RAM e ROM.
• Auxiliar: Memória secundária.
• DDR (Double Data Rate): Evoluções DDR, DDR2, DDR3 e DDR4.
• Memristor: Tecnologia onde 1cm² pode armazenar 125MB (SSD equivalente a 1,5TB).

Periféricos

• Entrada: Introduzem dados (ex: teclado).
• Saída: Mostram resultados (ex: monitor).
• Entrada e Saída: Realizam ambas as funções.

Software e Sistemas

• Software: Camada que abstrai o hardware para comunicação com o usuário.
• Sistema de Informação: Conjunto de programas que resolvem necessidades específicas.

Dados e Informação

• Dados: Elementos brutos sem tratamento.
• Informação: Dados filtrados e interpretados para uma finalidade específica.