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Computador e Internet: 1940-1949


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1940 - Em 8 de janeiro a primeira calculadora de George Stibitz, uma máquina de somar, com relês telefônicos e notação binária de números, denominada Complex Number Calculator, começou a funcionar.

A máquina usava uma lâmpada: se a soma fosse 1, a lâmpada acendia, se a soma fosse 0 permanecia apagada. Ficou conhecida como "complex calculator" e possuía de 400 a 450 relês que realizavam os cálculos e um teclado de teletipo pelo qual eram introduzidos os dados e eram lidos os resultados.

Em 11 de Setembro foi realizada a demonstração da "Model K" no congresso da "American Mathematical Society", utilizando um teletipo que transmitia os dados, por uma linha telefônica, para o Complex Number Calculator. Terminado o cálculo, o resultado foi enviado, pela mesma linha telefônica, para o teletipo emissor. Stibitz estava na Faculdade de Dartmouth, New Hampshire, e a calculadora estava em Nova York.

Assim, pela primeira vez, foram efetuados cálculos à distância, algo que não seria repetido por mais de uma década.

Assim, George Stibitz havia criado uma rede de teleprocessamento que foi a precursora das atuais redes de comunicação de dados.

O primeiro terminal também foi criado nesse ano. E, por volta de 1940 inicia-se o desenvolvimento de diversos equipamentos.


Para melhor entender esse período foram estabelecidas gerações na história do computador. As características principais de cada fase encontram-se aqui.


1941/1950 - Konrad Zuse construiu as máquinas Z3 e Z4. A Z3 foi construída durante a II Guerra Mundial e objetivava a codificação de mensagens, por uma equipe de 15 pessoas em um anexo da fábrica de aviões Henschel. Essa máquina tinha um leitor de cartões, um console para o operador e dois compartimentos com 2.600 relês. Sua memória armazenava 64 números de 22 bits. É considerada a primeira calculadora universal binária controlada por um programa. Já calculava raízes quadradas e realizava uma multiplicação em cerca de 5 segundos. Foi a primeira máquina de calcular com controle automático de operações e foi destruída em 1945, durante um bombardeio.

A Z4 foi instalada em Zurique, na Escola Politécnica Federal, só em 1950. Era mais potente: tinha 32 bits, com memória de 512 palavras e usava fitas perfuradas. Zuze iniciou mas não terminou um "Plano de Preparação da Máquina" que traduziria os comandos e verificaria se a entrada de dados feita pelo usuário tinha sintaxe correta.


1942/1946 - Konrad Zuse criou a Plankalkul, a primeira linguagem de programação de alto nível. Dentre outras características já possuía indicações de atribuição, chamadas da função (sub-rotinas), instruções condicionais, estrutura de repetição (iteração), aritmética de ponto flutuante, matrizes (arrays), tipos de dados compostos e tratamento de exceção. Durantes anos esse trabalho permaneceu esquecido, sendo que só em 1972 foi publicado.


1943 - No início da II Guerra Mundial Alan Mathison Turing foi recrutado para a Escola de Códigos e Criptogramas do governo em Bletchley Park, Buckinghamshire, onde uma equipe liderada por Tom Flowers, tinha sido incumbida de decifrar os códigos militares nazistas, um trabalho urgente e secreto, pois havia uma máquina alemã, denominada "Enigma", que gerava mensagens em código, supostamente indecifráveis. E o código era constantemente trocado.

Entre 1942 e 1943, Alan Turing foi enviado à Moore School e à "Bell Telephone" em missão secreta. Ele aperfeiçoou um sistema de codificação vocal para as comunicações telefônicas entre Roosevelt e Churchil na "Bell Telephone". Provavelmente em Princeton, Turing conheceu John von Neumann e, então, participou do projeto do ENIAC na universidade da Pensilvânia.

Turing e seus colegas construíram o "Colossus", um precursor dos computadores digitais, em Dollis Hill, ao norte de Londres. A máquina começou a funcionar em dezembro de 1943, era enorme e, ao invés de relés eletromecânicos, usava 1.500 válvulas eletrônicas, conseguindo processar cerca de 5.000 caracteres por segundo.


Imagem: Válvula
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/89/VacuumTube1.jpg/250px-VacuumTube1.jpg (acessado novamente em 02/09/2009)

Ao final da II Guerra Mundial 10 computadores "Colossus" operavam na Grã-Bretanha decifrando também códigos japoneses e italianos. Após a vitória, Winston Churchill, o então primeiro-ministro inglês, ordenou que 8 Colossus fossem destruídos e que a existência dos outros dois fosse mantida em segredo.





Vídeo: Enigma encryption machine used by Germany in WW II
http://www.youtube.com/watch?v=HwNGF6te_6A (acessado novamente em 8/09/2009)
(The famous Enigma encryption machine used by Germany in WW II. Patented by Hugo Koch in Holland and manufactured by Arthur Scherbius.)





Vídeo: The Enigma machine
http://www.youtube.com/watch?v=DnBsndE1IkA (acessado novamente em 8/09/2009)
(Here are some clips from 'The Code Book' of Simon Singh explaining how the German Enigma machine worked that I have edited together.)




Vídeo: Colossus
http://www.youtube.com/watch?v=QCpQfc_y2Fk (acessado novamente em 8/09/2009)
(working replica of the world's first programmable computer )


Vídeo: Colossus - The First Electronic Computer - Pt1
http://www.youtube.com/watch?v=O8WXNPn1QKo (acessado novamente em 8/09/2009)
(Demonstration video of the rebuilt Colossus computer at the Bletchley Park Museum in action. This machine was designed during WWII to break the German Lorenz cipher.)


1944 - A Marinha dos E.U.A. desenvolveu o "Harvard Mark I", (IBM ASCC - Automatic Sequence Controlled Calculator), com apoio financeiro da IBM, que investiu US$ 500.000,00 no projeto. Foi terminado em 1944 e oferecido à Universidade de Harvard onde ficou em funcionamento até 1949.

A máquina foi desenvolvida por um professor de matemática aplicada, Howard H. Aiken em Harvard que se baseou no calculador analítico de Babbage para calcular tabelas de trajetória para acertar a pontaria de canhões de longo alcance, substituindo cálculos demorados, feitos à mão.

O equipamento funcionava com relés e era programado por fita de papel e usava o sistema decimal. Ocupava aproximadamente 120 m3, tinha 760.000 peças, 16,6 metros de comprimento e 2,6 metros de altura, dois metros de largura, pesava 5 toneladas, sua fiação alcançava 800 Km e 420 interruptores para controle. Era envolvido por uma caixa de vidro e de aço inoxidável e era refrigerada a gelo.

O "Mark I" tinha um dispositivo que permitia que a informação ficasse registrada fisicamente. Era um calculador lento. Realizava uma soma em 0,3 s; uma multiplicação em 0,4 s e uma divisão em cerca de 10 s. Conseguia multiplicar dois números de 10 dígitos em 3 segundos. Dispunha de sub-rotinas integradas que calculavam funções logarítmicas e trigonométricas. Era totalmente automático e podia realizar cálculos sem intervenção humana.

Houve um desentendimento entre Aiken e a IBM e o computador acabou tendo dois nomes: "Mark I" e "IBM Automatic Sequence Controlled Calculator" (IBM-ASCC). Aiken também construiu o Mark II, que começou a funcionar em 1947.


Vídeo: Harvard Computer Mark 1
http://www.youtube.com/watch?v=6FxbeB2CYBY (acessado novamente em 8/09/2009)


1945 - Vannevar Bush, tentando resolver o problema de acessar e gerenciar a grande quantidade de informações que surgiam, escreveu o ensaio "As We May Think". Nele propôs o sistema Memex, baseado em associações, que permitiria criar e seguir ligações entre documentos armazenados em microfilme, semelhante ao praticado pelo cérebro humano. Mas não havia tecnologia para efetivar isso na época.

Arthur C. Clarke publicou o artigo "Retransmissões Extraterrestres: Módulos espaciais podem dar cobertura mundial de rádio?" na revista "Wireless World" em outubro de 1945, em que propunha que satélites geoestacionários, ao orbitar a Terra a cada 24 horas, poderiam retransmitir mensagens para pontos diferentes da Terra.

Grace Murray Hopper, oficial naval e matemática, assistente de Aiken, em 9 de setembro, às 15,45 horas, registrou o primeiro "bug" de computador. Era um inseto preso entre os relés. O bug foi documentado no Harvard Mark II.

Anteriormente, a palavra "bug" já era usada para descrever defeitos em sistemas mecânicos. Inclusive há anotações de Thomas Edison com esse termo.


Vídeo: Grace Hopper
http://www.youtube.com/watch?v=57bfxsiVTd4 (acessado novamente em 8/09/2009)
(Grace Hopper was one of the first computer programmers ever (the Harvard Mark I calculator (1943)) and one of the designers of COBOL (gasp!) She coined the term "debugging" for removing errors from computer programs. A legend in computer science.
Here she is chatting to a TV show host on 2 October 1986 (taped from a repeat broadcast in the early '90s). I hope that by avoiding mentioning the name of the TV show, this clip survives a little bit longer here before the de rigeur imbecilic request for its removal arrives.)


1946 - O ENIAC ("Electronic Numerical Integrator and Computer"), foi anunciado o primeiro computador elétrico digital eletrônico de grande escala, em 14 de fevereiro de 1946. O projeto era do Exército dos E.U.A. e objetivava construir um computador para quebrar códigos de comunicação e realizar vários tipos de cálculos de artilharia, por exemplo, as trajetórias de mísseis com maior precisão, para ajudar as tropas aliadas durante a Segunda Guerra Mundial. O computador começou a ser construído em 1943, mas só foi terminado 3 meses após o final da Guerra. Foi usado durante a guerra fria, contribuindo por exemplo no projeto da bomba de hidrogênio. No final de 1945, seu primeiro teste - cálculos para avaliar a exequibilidade da bomba de hidrogênio - impulsionou o desejo dos militares de desenvolver a nova máquina. O ENIAC só foi apresentado oficialmente em fevereiro de 1946.

A máquina foi criada na "Moore School of Electrical Engineering" da Universidade da Pensilvânia (Filadélfia, E.U.A), pelo engenheiro John Presper Eckert (1919-1995), o físico John W. Mauchly (1907-1980) e Herman H. Goldstine. John von Neumann juntou-se à equipe e criou o código que seria usado pelo projeto lógico do dispositivo eletrônico para executá-lo. Foi a "Burroughs" quem construiu a memória do ENIAC.

Com cerca de 17.468 válvulas termoiônicas, 70.000 resistências, 10.000 capacitores e 1.500 relês o ENIAC pesava 28 toneladas, ocupava uma área de 72 m² na Universidade da Pensilvânia, E.U.A., de 9 x 30m, e queimava cerca de 150 kilowatts de energia (lembrar que um computador pessoal atual, com um monitor LCD, consome cerca de 100 watts de energia). Sua construção demorou quase três anos e custou meio milhão de dólares e esse computador se destacou por realizar 5 mil operações por segundo, velocidade mil vezes superior à de seus antecessores.


Vídeo: Eniac
http://www.youtube.com/watch?v=HJUo8t220Rk (acessado novamente em 11/11/2009)


É interessante notar que, se comparado com os computadores existentes no século XXI, o poder de processamento do ENIAC seria menor do que o de uma simples calculadora de bolso, mas já era capaz de efetuar 5.000 adições e 300 multiplicações por segundo, pois, tanto as operações aritméticas quanto as de armazenamento de dados eram conduzidas eletronicamente. Realizava uma soma em 0,0002 s e uma multiplicação em 0,005 s com números de 10 dígitos.

O ENIAC é considerado, pela maioria, o primeiro computador eletrônico digital universal, pois foi o primeiro a realizar cálculos com velocidade que só a eletrônica permite e comprovou ser confiável para realizar aplicações complexas.

Mas, os custos de manutenção e conservação do ENIAC eram muito altos, pois em média, a cada 5 minutos alguma das válvulas se queimava, tornando necessárias manutenções frequentes. Além disso, o calor gerado por elas necessitava de controle por um complexo sistema de refrigeração, além dos altos gastos com energia elétrica. Em 1955 um raio paralisou a máquina, já obsoleta.

Deve-se ressaltar que o Z 3, o Colossus e o Manchester Mark I eram máquinas militares mantidas em segredo e que o ABC era um experimento científico. Entretanto, o ENIAC ficou muito conhecido pois foi anunciado para a imprensa. Mas era muito diferente dos computadores atuais, pois:

Empregava números decimais em vez da lógica binária,
Não armazenava programas na memória, exigindo que fossem conectados um grande número de fios, relés e sequências de chaves para definir os códigos a serem executados, sendo que, a cada tarefa diferente, o processo deveria ser refeito.
Não suportava instruções de desvio condicional, uma das bases da programação atual.

A programação do ENIAC era um grande problema: era feita por meio de de 6.000 chaves manuais sendo que, em vez de teclas, a entrada de dados era feita por meio de cartões de cartolina perfurados, que armazenavam poucas operações cada um. Uma equipe preparava os cartões, incluindo as operações a serem realizada. Outra equipe ia trocando os cartões no leitor do ENIAC. E uma terceira equipe "traduzia" os resultados, também impressos em cartões, para o padrão decimal.

Deve-se ressaltar que no ENIAC não havia uma unidade de memória dedicada. Uma parte das válvulas era reservada para armazenar as informações que estavam sendo processadas. Também não havia unidade de armazenamento. Existiam apenas os cartões perfurados e as anotações feitas manualmente pelos operadores.

O ENIAC gerava sérios problemas de manutenção, pois, em média, a cada 5 minutos alguma das válvulas se queimava, tornando necessárias manutenções frequentes.

Só para efeito de comparação: o poder de processamento do ENIAC era suficiente para processar apenas 5.000 adições, 357 multiplicações ou 38 divisões por segundo. O volume de processamento do ENIAC foi superado ainda na década de 70, pelas calculadoras portáteis. Atualmente, mesmo uma calculadora barata de bolso é bem mais poderosa.

O ENIAC marcou o início da era dos "mainframes", que durou até o final dos anos 70. Eram computadores enormes, que ficavam em salas refrigeradas. Devido ao custo altíssimo, apenas grandes empresas e governos possuíam esses equipamentos.

Curiosidade: O primeiro problema rodado na ENIAC, uma simulação numérica utilizada no projeto da Bomba de hidrogênio precisou de 20 segundos para ser calculado, enquanto as calculadoras mecânicas então existentes levavam 40 horas.


Vídeo: ENIAC
http://www.youtube.com/watch?v=KmYZxqyEgW0 (acessado novamente em 11/11/2009)


1946 - Ao término da segunda Guerra Mundial, foi criado na Universidade de Manchester, Reino Unido, um grupo de pesquisa, coordenado por Fred C. Williams, para aperfeiçoamento do sistema de radar usado pelos ingleses.

Em dezembro de 1946 Fred Williams e Tom Kilburn desenvolveram a tecnologia de armazenamento. Kilburn construiu um computador eletrônico, que usava como memória o tubo de Williams. Era uma máquina experimental, a "Small-Scale Experimental Machine", denominado "Baby" Machine.


Vídeo: The Baby, World's First Computer with an electric memory
http://www.youtube.com/watch?v=KmYZxqyEgW0 (acessado novamente em 23/03/2010)
(This is the first computer in the world with and electronic memory. See it operate, learn how it works and how to program it.
Alan Turing, the man who made the first Operating system for a computer, worked on this computer...)


Neste protótipo foi executado pela primeira vez, um programa armazenado na memória interna de um computador digital com a apresentação correta do resultado, em forma binária, no tubo de Williams, precursor dos monitores.

Assim, "Baby" foi o primeiro computador com armazenamento de programas a executar um programa de fato, em 21 de junho de 1948. Havia 3 programas para demonstrar o funcionamento da máquina, sendo que um eles foi redigido por Alan Turing.

Ainda em 1948 foi celebrado um contrato com a Ferranti Ltd. para a construção de um computador comercial. O primeiro Ferranti Mark I foi entregue à Universidade em fevereiro de 1951, e no mínimo nove outros foram vendidos entre 1951 e 1957. Nas três décadas seguintes, Kilburn liderou o desenvolvimento de outras máquinas, como o Atlas e o MU5.

Interessante é notar que nessa época a cooperação entre pesquisadores era comum e há pelo menos uma fotografia em que John Von Neumann, um matemático húngaro e Alan Turing estão trabalhando no console de comando do Mark I.

Ainda em 1946, John Von Neumann, propôs que um programa poderia ser armazenado na memória do computador, da mesma forma que os dados. Até então as instruções eram lidas em cartões perfurados e eram executadas, uma a uma. Armazená-las na memória e depois executá-las, tornaria o computador mais rápido, pois as instruções seriam obtidas com rapidez eletrônica no momento da execução.

Essa proposta foi chamada de "Arquitetura de Von Neumann", e é a base para os computadores programáveis modernos. É composta por 3 características:

Uso de uns e zeros para codificar as instruções armazenadas na memória do computador,
Armazenamento das instruções na memória e
Durante o processamento do programa a busca das instruções deveria acontecer diretamente na memória, e não a cada passo como nos então utilizados cartões perfurados.

Portanto, Von Neumann propôs o conceito de programa armazenado, cujas principais vantagens são: rapidez, versatilidade e auto modificação. Note-se que esse modelo define um computador sequencial digital em que o processamento das informações é feito passo a passo, caracterizando um comportamento determinístico (ou seja, os mesmos dados de entrada produzem sempre a mesma resposta).

Apesar de ter discutido essa ideia várias vezes com Eckert e Mauchy, Von Neumann publicou, sozinho, um artigo para divulgá-la.

Também em 1946 John Tukey usou a palavra bit para designar dígito binário.


1947 - Von Neuman, Eckert e Mauchly começaram a construir o EDVAC ("Electronic Discrete Variable Automatic Computer"), que incorporou o conceito de programas armazenados que eram perfurados em fita ou em plugs e, depois, armazenados na memória. O EDVAC usava memórias baseadas em linhas de retardo de mercúrio, com maior capacidade de armazenamento e só foi completado em 1952.

Ainda em 1947, na Universidade de Manchester, Sir Frederick Williams ganhou uma competição para uma memória prática de acesso randômico, modificando um tubo de raios catódicos para pintar pontos e traços de carga elétrica fosforescente na tela, representando o código binário ( baseado em 0 e 1). Máquinas de válvulas eletrônicas, como o IBM 701, usaram o tubo de Williams como sua memória primária.


Em 23 de dezembro de 1947, na "Bell Laboratories" em Nova Jersey, William Bradford Shockley (1910-1989), Walter Houser Brattain (1902-1987) e John Bardeen (1908-1991) testaram o primeiro transistor, que foi chamado de "point-contact transistor", iniciando a revolução dos semicondutores.

A função de um transistor é amplificar e chavear os sinais elétricos, pois, como é composto por um material semicondutor, pode tanto conduzir quanto isolar a corrente elétrica. O dispositivo substituiu a válvula, sem possuir partes móveis, gastando muito menos eletricidade, sendo muito mais rápido, e gerando pouco calor.

Antes do transistor, só havia computadores gigantescos, caríssimos e secretos, em projetos das Forças Armadas, que necessitavam de muitos operadores. Assim, o transistor revolucionou a eletrônica profundamente, pois permitiu uma grande redução no tamanho da máquina, tornando possíveis equipamentos cada vez menores e com menor consumo de energia. Aposentou as antigas válvulas e abriu espaço para a miniaturização da eletrônica, afetando praticamente todas as áreas da ciência e da tecnologia, como os computadores, as telecomunicações, a eletrônica de consumo, a aviação, a exploração espacial etc.

O termo “transistor” foi cunhado por outro engenheiro da "Bell Laboratories", J. R. Pierce, e provém de "transfer resistor" - resistor de transferência. Em 1956 os desenvolvedores, Shockley, Brattain e Bardeen ganharam o prêmio Nobel de Física.


1948 - O ENIAC foi seguido pelo BINAC, que usava um teclado de máquina de escrever que escrevia dados diretamente em uma fita magnética. Essa última era lida pelo ENIAC e os cálculos eram feitos e depois os dados saiam em uma máquina de escrever eletromecânica. Esses modos de operação eram conhecidos como modo de grupo, onde as coisas eram feitas uma de cada vez.

No artigo "The Mathematical Theory of Communication", de Claude Shannon, explicava como conseguir codificar dados de modo que eles pudessem ser verificados com exatidão após uma transmissão entre computadores. Identificava o bit como a unidade fundamental dos dados, a unidade básica da computação.

Ainda em 1948, David Wheeler, um matemático de Cambridge, Inglaterra, escreveu um programa com 30 instruções, "Ordens Iniciais", que era perfurado em uma fita de teletipo. Convertia o simbólico em binário e gravava na memória do computador pronto para executar. Alguns cientistas sugeriram que fosse criada uma biblioteca de sub-rotinas, isto é, de pequenos programas ou partes de programas que teriam várias aplicações. Wheeler organizou as primeiras bibliotecas de sub-rotinas colocando-as na memória em qualquer endereço disponível e otimizando o uso da memória. Em 1951, o grupo de Cambridge publicou o livro "A Preparação de Programas para um Computador Digital Eletrônico" nos Estados Unidos, para alcançar um público maior.


1949 - Maurice V. Wilkes, na Universidade de Cambridge, montou o EDSAC, "Eletronic Delay Storage Automatic Calculator" (Calculadora Automática com Armazenamento por Retardo Eletrônico). Ainda tinha válvulas, mas foi primeiro computador eletrônico digital e funcional que armazenou o próprio programa.

Para a programação do EDSAC, Wilkes construiu uma biblioteca de programas pequenos, chamados sub-rotinas, armazenados em cartões de papel perfurado. O EDSAC chegava à velocidade de 714 operações por segundo e executou o primeiro programa com sucesso em 06/05/49. Calculou tabelas de quadrados e tabelas de números primos.

Thomas Watson Jr, ainda em 1949, palestrando em um encontro de vendas da IBM, previu que componentes eletrônicos substituiriam todas as partes móveis em computadores em uma década.

Onde encontrar mais informação

Referências Bibliográficas - Vídeos - Imagens

Primeiros jogos digitais

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Última alteração: 2 abr 2011