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Para que e como surgiu o primeiro computador

Descubra qual foi o primeiro computador, ou os primeiros, dentre as máquinas para cálculos complexos que remontam à Grécia Antiga

09/08/2019 às 17:30

A pergunta "qual foi o primeiro computador?" pode ter mais de uma resposta correta, dependendo de para quem você perguntar. Embora muitos pensem como o ENIAC como o precursor, ele responde por uma categoria das máquinas calculadoras complexas modernas. Aqui, nós explicamos as diferentes categorias e quais foram os primeiros de cada uma.

U.S. Army/ARL Technical Library / Ester Gerston e Gloria Gordon programando o ENIAC / primeiro computador

Ester Gerston e Gloria Gordon, programadoras do ENIAC (créditos: ARL Technical Library / U.S. Army)

Como surgiu o primeiro computador

Dependendo do que considerarmos um computador, a origem e uso do "primeiro" pode variar. Assim, é justo dividir os computadores em três categorias distintas: os mecânicos, os eletromecânicos e os eletrônicos. Assim, fica mais fácil definir o primeiro de cada e explicar para o que eles foram criados.

1. Computadores mecânicos

Estes computadores, como sugere o nome, usavam componentes como polias, alavancas e engrenagens. Eles se dividem em duas sub-categorias, os não-programáveis (o que os definiria não como computadores, mas como "máquinas", mas acabam sendo considerados dada a sua complexidade) e os programáveis.

Os computadores mecânicos não-programáveis eram aparatos desenvolvidos para uma função ou conjunto de funções específicas. O mais antigo modelo de algo parecido, embora o original tenha se perdido no tempo é a Máquina de Anticítera.

Mecanismo de Anticítera / primeiro computador

Datado de aproximadamente 87 AEC, o mecanismo foi encontrado em 1901 nos restos de um naufrágio ocorrido quase 2.000 anos antes. Em 1902, o arqueólogo  Spyridon Stais identificou, para a surpresa da comunidade científica uma roda de engrenagem no artefato, algo que se acreditava ter sido inventado só por volta do século XI. Análises demonstravam que ele era muito parecido com um relógio mecânico, precedendo estes em quase mil anos.

Hoje sabe-se que a Máquina de Anticítera era um calendário mecânico, capaz de prever as posições dos corpos celestes conhecidos na época, bem como eclipses e o início dos Jogos Atléticos (que não eram os Jogos Olímpicos da Antiguidade, mas uma modalidade similar). Ele foi provavelmente usado em naus como um guia, por ser capaz de calcular a orbita lunar, solar e dos cinco planetas conhecidos do Sistema Solar no período (Mercúrio, Vênus, Marte, Júpiter e Saturno), além de ser capaz de prever eclipses lunares e solares com séculos de antecedência.

Pascaline / primeiro computador

Já os computadores mecânicos programáveis são os que aceitam modificações em suas funções, lhes permitindo executar tarefas diversas. Entre exemplos iniciais dessa tecnologia estão os relógios astronômicos, surgidos no século XIII e a Pascaline (acima), ou calculadora de Pascal, um aparato mecânico capaz de realizar as quatro operações matemáticas básicas, desenvolvido pelo matemático Blaise Pascal em 1642.

No entanto, o melhor exemplo de computador mecânico, que atende o mínimo que se entende de um computador moderno é a Máquina Analítica de Charles Babbage.

Máquina Analítica / Museu da Ciência de Londres / primeiro computador

Parte do que viria a ser a Máquina Analítica, montada por Babbage, exposta no Museu da Ciência de Londres

Babbage (1791-1871) foi um polímata, nome que se dá a um indivíduo que domina vários campos científicos e humanos. No caso ele era engenheiro mecânico, filósofo, matemático e, claro, inventor. Ele desenvolveu a Máquina Diferencial, uma calculadora mecânica para funções polinomiais, mas ao ler sobre o trabalho de Joseph Marie Jacquard (1752-1834) e seu tear mecânico programável, que funcionava com cartões perfurados, ele considerou se o mesmo princípio podia ser aplicado para números.

O projeto da Máquina Analítica foi descrito em 1837 e consumiu boa parte da vida de Babbage, sem nunca ter sido completada. A proposta original era de um aparato de uso geral, que incorporava elementos como uma Unidade Lógica e Aritmética, ou ULA (ALU em inglês), o mecanismo (em computadores de hoje, um componente dos processadores) que realizaria cálculos de adição e operações booleanas, uma unidade de "memória" capaz de armazenar "mil números de 40 dígitos", uma unidade para a entrada de dados e fórmulas, que seriam os programas, através dos cartões perfurados.

A máquina usaria uma linguagem que já previa o uso de construção condicional e loops, sendo algo bem próximo do Assembly.

Charles Babbage e Ada Lovelace / primeiro computador

Charles Babbage, o "pai" do computador moderno e Ada Lovelace, a primeira programadora da História

Os manuscritos de Babbage, compartilhados entre acadêmicos, despertou a curiosidade de uma jovem matemática chamada Augusta Ada King, condessa de Lovelace (1815-1852). Embora fosse a única filha legítima do poeta Lorde Byron (que nunca lhe deu bola, fato) e também tivesse interesse por literatura, ela também transitava pela ala intelectual da Inglaterra e manteve contato com gente do calibre de Michael Faraday e Charles Wheatstone, que Ada usou para primorar seus conhecimentos.

Ao ler sobre a máquina de Babbage, Ada escreveu com base em suas anotações um algoritmo que lhe permitiria calcular os números de Bernoulli. Por causa disso, ela é reconhecida como sendo a primeira a notar o potencial da Máquina Analítica e propor um caso de uso real para ela, motivo pelo qual Ada Lovelace é considerada a primeira programadora da História.

Diagrama do algoritmo de Ada Lovelace / primeiro computador

Diagrama da "Nota G", o algoritmo de Ada Lovelace para a Máquina Analítica

De qualquer forma, Lovelace morreu jovem aos 36 anos e Babbage não conseguiu concluir a Máquina Analítica em vida, embora seus estudos tenham servido para inspirar pesquisadores e acadêmicos décadas depois.

2. Computadores eletromecânicos

No fim dos anos 1930, começaram a surgir máquinas calculadoras eletromecânicas complexas para diversos fins, que usavam switches, lógica com relés e válvulas para realizar cálculos ou quebrar códigos. O primeiro exemplo conhecido foi o Multiplicador Criptoanalítico, uma máquina desenvolvida pelo também polímata (no caso matemático, criptoanalista, biólogo teórico, filósofo e logicista) Alan Turing para quebrar mensagens cifradas.

Embora o aparato não tenha sido melhor desenvolvido, Turing usou seus conhecimentos para implementar melhorias na Bomba, um aparato eletromecânico polonês e implementou a versão britânica conhecida como Bombe, criada especificamente para vencer a cifra da máquina Enigma, usada pelos nazistas para transmitir mensagens codificadas.

Bombe britânica, em foto tirada no Bletchley Park na época da Segunda Guerra

A contribuição de Alan Turing foi tão essencial para o esforço de guerra que é consenso que sem ele, o conflito poderia ter durado ao menos mais dois anos.

Como um dos primeiros cientistas da computação moderna, Turing implementou um grande número de conceitos e descreveu componentes usados até hoje: ele refinou o conceito da máquina geral de Babbage e estipulou o modelo matemático de uma máquina abstrata, um sistema capaz de emular qualquer unidade computacional existente. Essa teoria, chamada depois de Máquina de Turing, é um modelo abstrato que limita um computador a seus princípios lógicos, sendo assim, qualquer aparato pode emular qualquer outro, independente de quanto tempo isso leve.

3. Computadores eletrônicos

O primeiro computador eletrônico de larga escala, desenvolvido sem partes mecânicas ou híbridas surgiu apenas em 1945, depois do fim da guerra. O ENIAC foi desenvolvido na Universidade da Pensilvânia e seu conceito foi concebido por John Mauchly e J. Presper Eckert, sob encomenda do Exército dos Estados Unidos originalmente para um propósito: calcular trajetórias balísticas de lançamento de mísseis, algo infernal de fazer na mão e mesmo com tabelas de tiro, padronizadas durante a Primeira Guerra Mundial, não era nada simples usá-las.

O park do ENIAC era tão grande que dava para estacionar um ônibus dentro

O ENIAC era sob todos os aspectos um leviatã (para a época): pesava 30 toneladas, ocupava 167 m² (180 m² de área construída), possuía 17.468 válvulas, 70 mil resistores, 10 mil capacitores, 1.500 relés, 6 mil switches manuais e 5 milhões de conexões soldadas, além de consumir 160 kW de energia. Ele podia armazenar 20 números de 10 dígitos, ou seja, usava código decimal e não binário.

Ele era operado por cartões perfurados e contava com um time enorme de operadoras, propriamente as programadoras do ENIAC. Apesar de todo esse tamanho, seu poder computacional foi rapidamente superado por outras máquinas, como o digital UNIVAC I, desenvolvido novamente por Mauchle e Eckert em 1951 que era menor, menos comilão e mais poderoso.

De qualquer forma, o ENIAC entrou em operação no fim de 1945, por não ter sido completo durante a guerra, e foi movido de lugar e religado em 1947, permanecendo em uso até 1955. Nesse meio tempo, ele foi usado para realizar os cálculos necessários para o desenvolvimento da primeira bomba de hidrogênio.

Alan Turing (centro) e equipe do Bletchley Park trabalham no ACE, contemporâneo do ENIAC, EDVAC e Colossus

Depois do ENIAC vieram o EDVAC, também americano que ao contrário do seu "irmão", usava código binário e também foi desenvolvido para aplicações militares, como cálculo balístico.

Enquanto isso Alan Turing desenvolveu o ACE, computador em que Turing trabalhou que era capaz de armazenar instruções e ajudou a desenvolver o Colossus, o primeiro digital e programável do mundo, que antecedeu o UNIVAC I em quase uma década, entrando em operação entre 1943 e 1945, também para quebrar códigos.

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