Em 1901 um estranho artefato de bronze foi encontrado no meio dos destro\u00e7os de um antigo navio romano que naufragou pr\u00f3ximo \u00e0 costa da Gr\u00e9cia. Ele era um pouco maior que uma caixa de sapatos e aparentava ter partes m\u00f3veis, mas a oxida\u00e7\u00e3o transformou tudo em uma pe\u00e7a s\u00f3, o que tornou a identifica\u00e7\u00e3o quase imposs\u00edvel:<\/p>\n
![\"computadores_html_76b850dd\"](\"http:\/\/www.gdhpress.com.br\/blog\/imagens\/\/2009\/11\/computadores_html_76b850dd.jpg\" "\\"computadores_html_76b850dd\\"")
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Em 2006 foi descoberto que ele era na verdade um computador mec\u00e2nico, destinado a calcular o movimento dos astros e prever eclipses, cujas engrenagens competiam em sofistica\u00e7\u00e3o com o trabalho de relojoeiros da era moderna.<\/p>\n
At\u00e9 mesmo os Astecas (que sequer usavam ferramentas de metal) desenvolveram m\u00e1quinas de calcular destinadas a calcular impostos, que eram baseadas em cordas e polias. Infelizmente n\u00e3o se sabe muito sobre o funcionamento delas, j\u00e1 que elas foram todas destru\u00eddas pelo colonizadores espanh\u00f3is, que viriam a entender a utilidade das calculadoras apenas alguns s\u00e9culos depois\u2026<\/p>\n
No s\u00e9culo 19, o matem\u00e1tico ingl\u00eas Charles Babbage trabalhou na “Analytical Engine”, que, caso tivesse sido realmente constru\u00edda, poderia ter sido o primeiro computador moderno.<\/p>\n
Embora fosse inteiramente baseada no uso de engrenagens, ela seria alimentada atrav\u00e9s de cart\u00f5es perfurados (que viriam a ser a m\u00eddia b\u00e1sica de armazenamento de dados durante as d\u00e9cadas de 50, 60 e 70<\/a>), teria mem\u00f3ria para 1000 n\u00fameros de 50 d\u00edgitos decimais cada um (equivalente a pouco mais de 20 KB no total) e seria capaz de executar opera\u00e7\u00f5es matem\u00e1ticas com uma complexidade bem maior que a dos primeiros computadores digitais<\/a>, (embora em uma velocidade mais baixa, devido \u00e0 natureza mec\u00e2nica). Como se n\u00e3o bastasse, os resultados seriam impressos em papel (usando um sistema similar ao das m\u00e1quinas de datilografar), antecipando o uso das impressoras.<\/p>\n \u00c9 bem prov\u00e1vel que a Analytical Engine pudesse ter sido realmente constru\u00edda usando tecnologia da \u00e9poca. Entretanto, o custo seria enorme e o governo Ingl\u00eas (a \u00fanica organiza\u00e7\u00e3o com poder suficiente para financiar o desenvolvimento na \u00e9poca) n\u00e3o se mostrou muito interessado no projeto.<\/p>\n Entretanto, uma vers\u00e3o mais simples do projeto, a “Difference Engine” foi realmente constru\u00edda por uma equipe do Museu de Londres, que se baseou baseado nos projetos de Babbage. Apesar do atraso de mais de um s\u00e9culo, ela funcionou como esperado:<\/p>\n Outros projetos de calculadoras mec\u00e2nicas mais simples foram muito usados ao longo do s\u00e9culo 19 e na primeira metade do s\u00e9culo 20. O \u00e1pice da evolu\u00e7\u00e3o foi a Curta, uma calculadora mec\u00e2nica port\u00e1til lan\u00e7ada em 1948. Ela \u00e9 capaz de realizar opera\u00e7\u00f5es de soma, subtra\u00e7\u00e3o, multiplica\u00e7\u00e3o, divis\u00e3o e basicamente qualquer outro tipo de opera\u00e7\u00e3o matem\u00e1tica a partir de combina\u00e7\u00f5es de opera\u00e7\u00f5es simples (potencia\u00e7\u00e3o, raiz quadrada, etc.), tudo isso em um dispositivo inteiramente mec\u00e2nico, do tamanho de um saleiro:<\/p>\n A Curta foi bastante popular durante as d\u00e9cadas de 50, 60 e 70 (foram produzidas nada menos de 140.000 unidades, vendidas principalmente nos EUA e na Alemanha), e o formato, combinado com o barulho caracter\u00edstico ao girar a manivela para executar as opera\u00e7\u00f5es rendeu o apelido de “moedor de pimenta”. Ela era usada por engenheiros, pilotos, matem\u00e1ticos e muitas universidades as usavam nas cadeiras de c\u00e1lculos.<\/p>\n A curta era composta por um total de 605 pe\u00e7as e usava um sistema bastante engenhoso, onde voc\u00ea inseria o n\u00famero atrav\u00e9s de um conjunto de 8 chaves laterais (uma para cada d\u00edgito decimal), selecionava a opera\u00e7\u00e3o usando uma chave lateral e executava o c\u00e1lculo girando a manivela superior, uma vez para cada opera\u00e7\u00e3o (para multiplicar um n\u00famero por 4, por exemplo, voc\u00ea a giraria 4 vezes).<\/p>\n Para opera\u00e7\u00f5es com valores maiores (como multiplicar 57456567 por 998) existia um segundo contador na parte superior, que servia como um multiplicador de rota\u00e7\u00f5es (1, 10, 100, 1000, etc.). Com isso, em vez de girar 998 vezes, voc\u00ea selecionaria o n\u00famero 4 (multiplicador 1000), giraria uma vez para inserir o valor, mudaria o contador de volta para o 1, colocaria a chave de opera\u00e7\u00e3o na posi\u00e7\u00e3o de subtra\u00e7\u00e3o, giraria a manivela mais duas vezes para reduzir at\u00e9 o 998, moveria a chave de opera\u00e7\u00e3o de volta \u00e0 posi\u00e7\u00e3o original e giraria a manivela mais uma vez para executar a opera\u00e7\u00e3o.<\/p>\n Os resultados eram exibidos atrav\u00e9s de um visor na parte superior, que tinha capacidade para 15 d\u00edgitos (as calculadoras de bolso atuais trabalham com apenas 8 d\u00edgitos!) e, embora fosse complicada de usar em rela\u00e7\u00e3o a uma calculadora atual, era bastante confi\u00e1vel e usu\u00e1rios experientes eram capazes de executar c\u00e1lculos com uma velocidade impressionante.<\/p>\n Como se n\u00e3o bastasse, em 1953 foi lan\u00e7ada a Curta Type II, uma vers\u00e3o maior, que permitia inserir n\u00fameros de at\u00e9 11 d\u00edgitos e exibia resultados com at\u00e9 15 d\u00edgitos.<\/p>\n Se ficou curioso, voc\u00ea pode encontrar um simulador em flash que simula uma Curta Type I no Vcalc<\/a>. Outro simulador interessante \u00e9 o YACS<\/a>, onde voc\u00ea pode ver um modelo em 3D das engrenagens. Voc\u00ea encontra tamb\u00e9m algumas fotos reais de uma Curta desmontada aqui<\/a>.<\/p>\n Mesmo com a introdu\u00e7\u00e3o das calculadoras eletr\u00f4nicas, a Curta continuou sendo usada por muitos, j\u00e1 que era muito mais leve e era capaz de trabalhar com n\u00fameros de at\u00e9 15 d\u00edgitos. Pesquisando no Ebay, \u00e9 poss\u00edvel encontrar algumas unidades funcionais da Curta \u00e0 venda mesmo nos dias de hoje.<\/p>\n Apesar de impressionarem pela engenhosidade, calculadoras mec\u00e2nicas como a Curta e computadores mec\u00e2nicos como a Analytical Engine acabaram se revelando um beco sem sa\u00edda, j\u00e1 que as engrenagens precisam ser fabricadas individualmente e existe um limite para o n\u00edvel de miniaturiza\u00e7\u00e3o e para o n\u00famero de componentes. Uma Curta n\u00e3o pode ir muito al\u00e9m das opera\u00e7\u00f5es b\u00e1sicas e a Analytical Engine custaria o equivalente ao PIB de um pequeno pa\u00eds para ser constru\u00edda. Uma nova tecnologia era necess\u00e1ria e ela acabou se materializando na forma dos circuitos digitais.<\/p>\n No final do s\u00e9culo XIX, surgiu o rel\u00ea, um dispositivo eletromec\u00e2nico, formado por um magneto m\u00f3vel, que se deslocava unindo dois contatos met\u00e1licos. O rel\u00ea foi muito usado no sistema telef\u00f4nico, no tempo das centrais anal\u00f3gicas. Nas localidades mais remotas, algumas continuam em atividade at\u00e9 os dias de hoje.<\/p>\n Os rel\u00eas podem ser considerados como uma esp\u00e9cie de antepassados dos trans\u00edstores. Suas limita\u00e7\u00f5es eram o fato de serem relativamente caros, grandes demais e, ao mesmo tempo, muito lentos: um rel\u00ea demora mais de um mil\u00e9simo de segundo para fechar um circuito.<\/p>\n Apesar disso, os rel\u00eas s\u00e3o usados at\u00e9 hoje em alguns dispositivos. Um exemplo s\u00e3o os modems discados, onde o rel\u00ea \u00e9 usado para ativar o uso da linha telef\u00f4nica, ao discar. Eles s\u00e3o usados tamb\u00e9m em estabilizadores<\/a> (geralmente nos modelos de baixo custo), onde s\u00e3o os respons\u00e1veis pelos “clicks” que voc\u00ea ouve durante as varia\u00e7\u00f5es de tens\u00e3o.<\/p>\n O fato de usar rel\u00eas e fazer barulho, n\u00e3o \u00e9 um ind\u00edcio de qualidade (muito pelo contr\u00e1rio), mas infelizmente muitas pessoas associam isso com o fato do aparelho estar funcionando, o que faz com que produtos de baixa qualidade continuem sendo produzidos e vendidos.<\/p>\n Voltando \u00e0 hist\u00f3ria, tamb\u00e9m no final do s\u00e9culo XIX, surgiram as primeiras v\u00e1lvulas. As v\u00e1lvulas foram usadas para criar os primeiros computadores eletr\u00f4nicos, na d\u00e9cada de 40.<\/p>\n As v\u00e1lvulas t\u00eam seu funcionamento baseado no fluxo de el\u00e9trons no v\u00e1cuo. Tudo come\u00e7ou numa certa tarde quando Thomas Edson, inventor da l\u00e2mpada el\u00e9trica, estava brincando com a sua inven\u00e7\u00e3o. Ele percebeu que, ao ligar a l\u00e2mpada ao polo positivo de uma bateria e uma placa met\u00e1lica ao polo negativo, era poss\u00edvel medir uma certa corrente fluindo do filamento da l\u00e2mpada at\u00e9 a chapa met\u00e1lica, mesmo que n\u00e3o existisse contato entre eles. Havia sido descoberto o efeito termoi\u00f4nico, o princ\u00edpio de funcionamento das v\u00e1lvulas.<\/p>\n As v\u00e1lvulas j\u00e1 eram bem mais r\u00e1pidas que os rel\u00eas, atingiam frequ\u00eancias de alguns megahertz, o problema \u00e9 que esquentavam demais, consumiam muita eletricidade e se queimavam com facilidade. Era f\u00e1cil usar v\u00e1lvulas em r\u00e1dios, que utilizavam poucas, mas construir um computador, que usava milhares delas era extremamente complicado e caro.<\/p>\n Apesar de tudo isso, os primeiros computadores surgiram durante a d\u00e9cada de 40, naturalmente com prop\u00f3sitos militares. Os principais usos eram a codifica\u00e7\u00e3o e a decodifica\u00e7\u00e3o de mensagens e c\u00e1lculos de artilharia.<\/p>\n Durante a d\u00e9cada de 1940 e in\u00edcio da de 1950, a maior parte da ind\u00fastria continuou trabalhando no aperfei\u00e7oamento das v\u00e1lvulas, obtendo modelos menores e mais confi\u00e1veis. Por\u00e9m, v\u00e1rios pesquisadores, come\u00e7aram a procurar alternativas menos problem\u00e1ticas.<\/p>\n V\u00e1rias dessas pesquisas tinham como objetivo o estudo de novos materiais, tanto condutores quanto isolantes. Os pesquisadores come\u00e7aram ent\u00e3o a descobrir que alguns materiais n\u00e3o se enquadravam nem em um grupo nem em outro, pois, de acordo com a circunst\u00e2ncia, podiam atuar tanto como isolantes quanto como condutores, formando uma esp\u00e9cie de grupo intermedi\u00e1rio que foi logo apelidado de grupo dos semicondutores. Tendo apenas uma carga el\u00e9trica no polo positivo, nada acontecia: o germ\u00e2nio atuava como um isolante, bloqueando a corrente. Por\u00e9m, quando uma certa tens\u00e3o el\u00e9trica era aplicada usando o filamento de controle, um fen\u00f4meno acontecia e a carga el\u00e9trica passava a fluir para o polo negativo. Haviam criado um dispositivo que substitu\u00eda a v\u00e1lvula, que n\u00e3o possu\u00eda partes m\u00f3veis, gastava uma fra\u00e7\u00e3o da eletricidade e, ao mesmo tempo, era muito mais r\u00e1pido.<\/p>\n O primeiro trans\u00edstor era muito grande, mas n\u00e3o demorou muito para que esse modelo inicial fosse aperfei\u00e7oado. Durante a d\u00e9cada de 1950, o trans\u00edstor foi aperfei\u00e7oado e passou a gradualmente dominar a ind\u00fastria, substituindo rapidamente as problem\u00e1ticas v\u00e1lvulas. Os modelos foram diminuindo de tamanho, caindo de pre\u00e7o e tornando-se mais r\u00e1pidos. Alguns trans\u00edstores da \u00e9poca podiam operar a at\u00e9 100 MHz. Claro que essa era a frequ\u00eancia que podia ser alcan\u00e7ada por um trans\u00edstor sozinho, nos computadores da \u00e9poca, a frequ\u00eancia de opera\u00e7\u00e3o era muito menor, j\u00e1 que em cada ciclo de processamento o sinal precisa passar por v\u00e1rios trans\u00edstores.<\/p>\n O grande salto foi a substitui\u00e7\u00e3o do germ\u00e2nio pelo sil\u00edcio. Isso permitiu miniaturizar ainda mais os trans\u00edstores e baixar seu custo de produ\u00e7\u00e3o. Os primeiros trans\u00edstores de jun\u00e7\u00e3o comerciais (j\u00e1 similares aos atuais) foram produzidos a partir de 1960 pela Crystalonics, decretando o final da era das v\u00e1lvulas.<\/p>\n A mudan\u00e7a de estado de um trans\u00edstor \u00e9 feita atrav\u00e9s de uma corrente el\u00e9trica. Cada mudan\u00e7a de estado pode ent\u00e3o comandar a mudan\u00e7a de estado de v\u00e1rios outros trans\u00edstores ligados ao primeiro, permitindo o processamento de dados. Num trans\u00edstor essa mudan\u00e7a de estado pode ser feita bilh\u00f5es de vezes por segundo, por\u00e9m, a cada mudan\u00e7a de estado \u00e9 consumida uma certa quantidade de eletricidade, que \u00e9 transformada em calor. \u00c9 por isso que quanto mais r\u00e1pidos tornam-se os processadores, mais eles se aquecem e mais energia consomem.<\/p>\n Um 386<\/a>, por exemplo, consumia pouco mais de 1 watt de energia e podia funcionar sem nenhum tipo de resfriamento. Um 486DX-4 100<\/a> consumia cerca de 5 watts e precisava de um cooler simples, enquanto um Athlon X2<\/a> chega a consumir 89 watts de energia (no X2 5600+) e precisa de no m\u00ednimo um bom cooler para funcionar bem. Em compensa\u00e7\u00e3o, a vers\u00e3o mais r\u00e1pida do 386 operava a apenas 40 MHz, enquanto os processadores atuais j\u00e1 superaram a barreira dos 3.0 GHz.<\/p>\n O salto final aconteceu quando descobriu-se que era poss\u00edvel construir v\u00e1rios trans\u00edstores sobre o mesmo wafer de sil\u00edcio. Isso permitiu diminuir de forma gritante o custo e tamanho dos computadores. Entramos ent\u00e3o na era do microchip.<\/p>\n![\"computadores_html_685ddedd\"](\"http:\/\/www.gdhpress.com.br\/blog\/imagens\/\/2009\/11\/computadores_html_685ddedd.jpg\" "\\"computadores_html_685ddedd\\"")
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\nHaviam encontrado a chave para desenvolver o trans\u00edstor. O primeiro prot\u00f3tipo surgiu em 16 de dezembro de 1947, consistindo em um pequeno bloco de germ\u00e2nio (que na \u00e9poca era junto com o sil\u00edcio o semicondutor mais pesquisado) e tr\u00eas filamentos de ouro. Um filamento era o polo positivo, o outro, o polo negativo, enquanto o terceiro tinha a fun\u00e7\u00e3o de controle.<\/p>\n![\"computadores_html_m63f651f5\"](\"http:\/\/www.gdhpress.com.br\/blog\/imagens\/\/2009\/11\/computadores_html_m63f651f5.jpg\" "\\"computadores_html_m63f651f5\\"")
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