Os primórdios
A história da informática nos remete ao final do século XIX.
Na época dos nossos tataravôs, os computadores já existiam, apesar de
extremamente rudimentares. Eram os computadores mecânicos, que realizavam
cálculos através de um sistema de engrenagens, acionado por uma manivela ou
outro sistema mecânico qualquer. Esse tipo de sistema, comum na forma de caixas
registradoras, predominou até o início da década de 70, quando as calculadoras
portáteis se popularizaram.
No final do século XIX, surgiu o relê, um dispositivo
eletromecânico, formado por um magneto móvel, que se deslocava unindo dois
contatos metálicos. O relê foi muito usado no sistema telefônico, no tempo das
centrais analógicas. Nas localidades mais remotas, algumas continuam em
atividade até os dias de hoje.
O ENIAC
Sem dúvida, o computador mais famoso daquela época foi o
ENIAC (Electronic Numerical Integrator Analyzer and Computer), construído em
1945. O ENIAC era composto por nada menos do que 17.468 válvulas, além de 1.500
relês e um grande número de capacitores, resistores e outros componentes.
No total, ele pesava 30 toneladas e era tão volumoso que ocupava
um grande galpão. Outro grave problema era o consumo elétrico: um PC típico
atual, com um monitor LCD, consome cerca de 100 watts de energia, enquanto o
ENIAC consumia incríveis 200 kilowatts.
Construir esse monstro custou ao exército Americano 468.000
dólares da época, que correspondem a pouco mais de US$ 10 milhões em valores
corrigidos.
Porém, apesar do tamanho, o poder de processamento do ENIAC
é ridículo para os padrões atuais, suficiente para processar apenas 5.000
adições, 357 multiplicações ou 38 divisões por segundo. O volume de
processamento do ENIAC foi superado pelas calculadoras portáteis ainda na
década de 70 e, hoje em dia, mesmo as calculadoras de bolso, das mais baratas,
são bem mais poderosas do que ele.
A idéia era construir um computador para quebrar códigos de
comunicação e realizar vários tipos de cálculos de artilharia para ajudar as
tropas aliadas durante a Segunda Guerra Mundial. Porém, o ENIAC acabou sendo
terminado exatos 3 meses depois do final da guerra e foi usado durante a Guerra
Fria, contribuindo por exemplo no projeto da bomba de hidrogênio.
O transístor
Durante a
década de 1940 e início da de 1950, a maior parte da indústria continuou
trabalhando no aperfeiçoamento das válvulas, obtendo modelos menores e mais
confiáveis. Porém, vários pesquisadores, começaram a procurar alternativas
menos problemáticas.
Várias
dessas pesquisas tinham como objetivo o estudo de novos materiais, tanto
condutores quanto isolantes. Os pesquisadores começaram então a descobrir que
alguns materiais não se enquadravam nem em um grupo nem em outro, pois, de
acordo com a circunstância, podiam atuar tanto como isolantes quanto como
condutores, formando uma espécie de grupo intermediário que foi logo apelidado
de grupo dos semicondutores.
Haviam
encontrado a chave para desenvolver o transístor. O primeiro protótipo surgiu
em 16 de dezembro de 1947 (veja a foto a seguir), consistindo em um pequeno
bloco de germânio (que na época era junto com o silício o semicondutor mais
pesquisado) e três filamentos de ouro. Um filamento era o pólo positivo, o
outro, o pólo negativo, enquanto o terceiro tinha a função de controle.
Tendo apenas
uma carga elétrica no pólo positivo, nada acontecia: o germânio atuava como um
isolante, bloqueando a corrente. Porém, quando uma certa tensão elétrica era
aplicada usando o filamento de controle, um fenômeno acontecia e a carga
elétrica passava a fluir para o pólo negativo. Haviam criado um dispositivo que
substituía a válvula, que não possuía partes móveis, gastava uma fração da
eletricidade e, ao mesmo tempo, era muito mais rápido.
O primeiro transístor era muito grande, mas não demorou muito
para que esse modelo inicial fosse aperfeiçoado. Durante a década de 1950, o
transístor foi aperfeiçoado e passou a gradualmente dominar a indústria,
substituindo rapidamente as problemáticas válvulas. Os modelos foram diminuindo
de tamanho, caindo de preço e tornando-se mais rápidos. Alguns transístores da
época podiam operar a até 100 MHz. Claro que essa era a freqüência que podia
ser alcançada por um transístor sozinho, nos computadores da época, a
freqüência de operação era muito menor, já que em cada ciclo de processamento o
sinal precisa passar por vários transístores.
Mas, o grande salto foi a substituição do germânio pelo
silício. Isso permitiu miniaturizar ainda mais os transístores e baixar seu
custo de produção. Os primeiros transístores de junção comerciais (já similares
aos atuais) foram produzidos a partir de 1960 pela Crystalonics, decretando o
final da era das válvulas.
A idéia central no uso do silício para construir transístores
é que, adicionando certas substâncias em pequenas quantidades, é possível
alterar as propriedades elétricas do silício. As primeiras experiências usavam
fósforo e boro, que transformavam o silício em condutor por cargas negativas ou
em condutor por cargas positivas, dependendo de qual dos dois materiais fosse
usado. Essas substâncias adicionadas ao silício são chamadas de impurezas, e o
silício "contaminado" por elas é chamado de silício dopado.
O funcionamento de um transístor é bastante simples, quase
elementar. É como naquele velho ditado "as melhores invenções são as mais
simples". As válvulas eram muito mais complexas que os transístores e,
mesmo assim, foram rapidamente substituídas por eles.
Um transístor é composto basicamente por três filamentos,
chamados de base, emissor e coletor. O emissor é o pólo positivo, o coletor, o
pólo negativo, enquanto a base é quem controla o estado do transístor, que como
vimos, pode estar ligado ou desligado.
Cada transístor funciona como uma espécie de interruptor, que
pode estar ligado ou desligado, como uma torneira que pode estar aberta ou
fechada, ou mesmo como uma válvula. A diferença é que o transístor não tem
partes móveis como uma torneira e é muito menor, mais barato, mais durável e
muito mais rápido que uma válvula.
A mudança de estado de um transístor é feita através de uma
corrente elétrica. Cada mudança de estado pode então comandar a mudança de
estado de vários outros transístores ligados ao primeiro, permitindo o
processamento de dados. Num transístor essa mudança de estado pode ser feita
bilhões de vezes por segundo, porém, a cada mudança de estado é consumida uma
certa quantidade de eletricidade, que é transformada em calor. É por isso que
quanto mais rápidos tornam-se os processadores, mais eles se aquecem e mais
energia consomem.
Um 386, por exemplo, consumia pouco mais de 1 watt de energia
e podia funcionar sem nenhum tipo de resfriamento. Um 486DX-4 100 consumia
cerca de 5 watts e precisava de um cooler simples, enquanto um Athlon X2 chega
a consumir 89 watts de energia (no X2 5600+) e precisa de no mínimo um bom
cooler para funcionar bem. Em compensação, a versão mais rápida do 386 operava
a apenas 40 MHz, enquanto os processadores atuais já superaram a barreira dos
3.0 GHz.
O grande salto veio quando descobriu-se que era possível
construir vários transístores sobre o mesmo wafer de silício. Isso permitiu
diminuir de forma gritante o custo e tamanho dos computadores. Entramos então
na era do microchip.
O primeiro microchip comercial foi lançado pela Intel em 1971
e chamava-se 4004. Como o nome sugere, ele era um processador que manipulava
palavras de apenas 4 bits (embora já trabalhasse com instruções de 8 bits). Ele
era composto por pouco mais de 2000 transístores e operava a apenas 740 kHz.
Embora fosse muito limitado, ele foi muito usado em calculadoras, área em que
representou uma pequena revolução. Mais do que isso, o sucesso do 4004 mostrou
a outras empresas que os microchips eram viáveis, criando uma verdadeira
corrida evolucionária, em busca de processadores mais rápidos e avançados.
Em 1972 surgiu o Intel 8008, o primeiro processador de 8 bits
e, em 1974, foi lançado o Intel 8080, antecessor do 8088, que foi o processador
usado nos primeiros PCs. Em 1977 a AMD passou a vender um clone do 8080,
inaugurando a disputa Intel x AMD, que continua até os dias de hoje.
Compressão de pastas e/ou disco;