A primeira geração de computadores (1940 – 1950)

O primeiro computador eletrônico digital foi resultado dos trabalhos de um professor de Física da Universidade de Iowa, EUA, John Vincent Atanasoff, que na busca de um meio para resolver equações lineares, teve a idéia de combinar simultaneamente um circuito eletrônico, com uma memória de varredura mecânica usando capacitores. Em sua concepção básica o dispositivo consistia de uma memória composta de cilindros rotativos Fig. 355 - O computador ABC Crédito de fotografia cedido gentilmente pela: Iowa State University Fig. 355A - Vista pela parte lateral Ccrédito de fotografia cedido gentilmente pela: Iowa State University Fig. 355B - Cliff Berry um dos assistentes do Dr. Atanasoff operando o primeiro computador valvulado. Crédito de fotografia cedido gentilmente pela: Iowa State University Fig. 355C - Diagrama do computador desenvolvido na Universidade de Iowa pelo físico John Vincent Atanasoff. provido com contatos elétricos, na forma de pequenos pinos de latão, interligados com capacitores de papel, cuja variação de carga durante a operação era monitorado e ajustado por um circuito elétrico. Por sua vez a lógica do sistema era feito com 255 válvulas tipo duplo triodo. Fig. 355 No inicio da segunda guerra mundial os computadores eletromecânicos disponíveis, como o “ASCC” - Automatic Sequence Controlled Calculator - desenvolvido pela IBM, EUA, já não eram tão rápidos para resolver os complicados cálculos balísticos exigidos pelos armamentos usados no novo tipo de guerra aérea, de forma que o aparelho de Atanasoff por ter uma concepção diferente, não mais usando de multivibradores biestáveis ou flip-flop, porém de um conceito eletrônico foi à origem do emprego da válvula na incipiente ciência da computação. Assim, em 5 de junho de 1943, o governo americano assina um contrato com a universidade da Pensilvânia para desenvolver o projeto do “ENIAC”, ou - Electronic Numerical Integrator and Computer - o qual entrou em operação três anos mais tarde iniciando a era da computação digital. Pronto, o computador era um complexo gigantesco que empregava 18.000 válvulas montadas em bastidores pesando no total cerca de 30 toneladas, que ocupava uma sala com 250 m², tendo um consumo elétrico médio de 150 kW. Operando com uma freqüência de relógio de 100 kHz podia executar operações de adição e multiplicação em cerca de 0,2 ms e 2,8 ms respectivamente. Fig. 355D - Dr. John Vincent Atanasoff, criador do primeiro sistema de computação desenvolvido originalmente para resolver complexas operações equações lineares. No lugar de notação binária o sistema “ENIAC” usava notação decimal, podendo operar até cerca de 10 dígitos através de contadores em década que funcionavam como acumuladores para o armazenamento de números no aparelho. O sistema “ENIAC", foi usado pela primeira vez em trabalhos práticos na resolução de problemas para famoso "Projeto Manhattan", responsável pela fabricação da primeira bomba atômica em 1945. Mas, apesar da sua avançada tecnologia, o sistema de computação "ENIAC", tinha ainda algumas deficiências, pois a sua programação era feita através de uma Fig 357 - Ilustração da válvula 7AK7. Este pentodo de corte abrupto com duas grades de controle de média transcondutância usando soquete tipo Loktal foi a primeira válvula para aplicações digital desenvolvida nos laboratórios da empresa Sylvania em 1948 especialmente para atender as exigências do sistema de computação conhecido como projeto “Whirlwind”. Coleção Ludwell Sibley,KB2EVN, EUA. central de comutação, semelhante ao uma mesa telefônica, tornando sua alteração uma operação muito lenta. Desta maneira, para aumentar a velocidade de programação, era necessário que ela pudesse ser feita eletronicamente, da mesma forma que os dados eram armazenados na memória. Fig. 356 Na aurora da computação, a memória controlava a arquitetura do projeto, de forma que naquela altura, os engenheiros dispunham apenas de uma técnica muito dispendiosa para armazenamento de dados que consistia no emprego do circuito flip-flop à válvula. Em 1946, a mesma entidade que havia construído o sistema "ENIAC", "The University of Pennsilvania’s Moore School of Electrical Egineering", inicia os estudos para um novo tipo de computador, o sistema "EDVAC", ou "Electronic Discrete Variable Computer". Este sistema usava de uma nova técnica de armazenamento de dados advinda das pesquisas com o "Radar" devido à guerra, conhecida como "linha de retardo do mercúrio". Na realidade, os pesquisadores verificaram que se um sinal propagado ou retardado através do mercúrio fosse amplificado e recirculado, a informação poderia ser mantida na linha indefinidamente, bem como acessada cada vez que fosse necessário. Paralelamente na Europa, estavam também sendo feitas pesquisas sobre uma calculadora digital pois em 1943, pressionados pelo esforço de guerra, os ingleses desenvolvem um computador especializado em análises criptográficas, denominado de "Colossus", um sistema composto com cerca de 1.500 válvulas termiônicas que foi a origem da engenharia de computação britânica. No "National Mathematical Laboratory" criado em 1945, são desenvolvidos o "tubo de Williams", considerado como a primeira memória totalmente eletrônica, bem como um novo tipo de sistema de computação o "EDSAC", ou "Electronic Delay Storage Automatic Computer". No final da década de 1940 surge o amplificador valvulado operacional em corrente contínua comercial, um sistema eletrônico que devido ao seu alto ganho com baixo desvio prenunciava a era do computador analógico de concepção totalmente eletrônico. Entretanto, apesar do grande avanço da termiônica, as válvulas disponíveis na época eram originalmente para fabricação de radiorreceptores, não possuindo o desempenho necessário exigido para operação nos circuitos lógicos dos primeiros computadores. Pesquisas feitas nos EUA, por companhias como a Sylvania, desenvolvem as primeiras válvulas pentodo, projetadas especificamente para atuar como elemento de lógica digital onde se tem, por exemplo o tipo 7AK7, Fig. 357. Como visto, o período 1940-1950, foi pródigo em desenvolvimentos no campo da engenharia da computação que viria assim, influenciar sobremaneira as novas gerações de computadores. Fig. 358 Fig 356 - O sistema de computador conhecido como ENIAC.Electronics Fig. 358 - Computador desenvolvido nos laboratórios General Electric, EUA em 1950, conhecido como OMIBAC, ou "Ordinal Memory Inspecting Binary Automatic Calculator" Radio Electronics.

A Primeira Geração J.P. Eckert e John Mauchly, da Universidade da Pensilvânia, inauguraram o novo computador em 14 de fevereiro de 1946. O ENIAC era mil vezes mais rápido do que qualquer máquina anterior, resolvendo 5 mil adições e subtrações, 350 multiplicações ou 50 divisões por segundo. E tinha o dobro do tamanho do Mark I: encheu 40 gabinetes com 100 mil componentes, incluindo cerca de 17 mil válvulas eletrônicas. Pesava 27 toneladas e media 5,50 x 24,40 m e consumia 150 kW. Apesar de seus inúmeros ventiladores, a temperatura ambiente chegava às vezes aos 67 graus centígrados. Executava 300 multiplicações por segundo, mas, como foi projetado para resolver um conjunto particular de problemas, sua reprogramação era muito lenta. Tinha cerca de 19.000 válvulas substituídas por ano. Em 1943, antes da entrada em operação do ENIAC a Inglaterra já possuía o Colossus, máquina criada por Turing para decifrar os códigos secretos alemães. Possuía 2.000 válvulas, coincidentemente o mesmo número proposto por Zuse alguns anos antes. Foto do ENIAC Em 1945 Von Neumann sugeriu que o sistema binário fosse adotado em todos os computadores, e que as instruções e dados fossem compilados e armazenados internamente no computador, na seqüência correta de utilização. Estas sugestões tornaram-se a base filosófica para projetos de computadores. (Atualmente pesquisam-se computadores "não Von Neumann", que funcionam com fuzzy logic, lógica confusa) A partir dessas idéias, e da lógica matemática ou álgebra de Boole, introduzida por Boole no início do século XIX, é que Mauchly e Eckert projetaram e construíram o EDVAC, Electronic Discrete Variable Automatic Computer, completado em 1952, que foi a primeira máquina comercial eletrônica de processamento de dados do mundo. Eles haviam tentado isso com o BINAC, computador automático binário, de 1949, que era compacto (1,40 x 1,60 x 0,30 m) o suficiente para ser levado a bordo de um avião, mas que nunca funcionou a contento. O EDVAC utilizava memórias baseadas em linhas de retardo de mercúrio, bem mais caras e lentas que os CRTs, mas também com maior capacidade de armazenamento. Wilkes construiu o EDSAC, Electronic Delay Storage Automatic Calculator em 1949, que funcionava segundo a técnica de programas armazenados. Foto do EDVAC O primeiro computador comercial de grande escala foi o UNIVAC, UNIVersal Automatic Computer, americano, de 1951, que era programado ajustando-se cerca de 6.000 chaves e conectando-se cabos a um painel. A entrada e saída de informações era realizada por uma fita metálica de 1/2 polegada de largura e 400 m de comprimento. Ao todo, venderam-se 46 unidades do UNIVAC Modelo I, que eram normalmente acompanhados de um dispositivo impressor chamado UNIPRINTER, que, sozinho, consumia 14.000 W. Outro foi o IBM 701, de 1952, que utilizava fita plástica, mais rápida que a metálica do UNIVAC, e o IBM 704, com a capacidade fenomenal de armazenar 8.192 palavras de 36 bits, ambos da IBM. Na Inglaterra surgem o MADAM, Manchester Automatic Digital Machine, o SEC, Simple Electronic Computer, e o APEC, All-Purpose Electronic Computer. Foto do UNIVAC Entre 1945 e 1951, o WHIRLWIND, do MIT, foi o primeiro computador a processar informações em tempo real, com entrada de dados a partir de fitas perfuradas e saída em CRT (monitor de vídeo), ou na flexowriter, uma espécie de máquina de escrever (Whirlwind quer dizer redemoinho). Em 1947 Bardeen, Schockley e Brattain inventam o transístor, e, em 1953 Jay Forrester constrói uma memória magnética. Os computadores a transistores surgem nos anos 50, pesando 150 kg, com consumo inferior a 1.500 W e maior capacidade que seus antecessores valvulados.