Historia do computador

O primeiro computador do mundo

O primeiro computador do mundo foi o ENIAC (pronuncia-se [ɛniæk]), abreviação de Electronic Numerical Integrator and Computer,  foi o primeiro computador de uso geral  eletrônico. Foi um computador digital completo capaz de ser reprogramado para resolver uma ampla gama de problemas de computação. ENIAC foi projetado para calcular tabelas de artilharia de balística do exército dos Estados Unidos no Laboratório de Pesquisa, mas seu primeiro uso foi em cálculos para a bomba de hidrogênio. Quando o ENIAC foi anunciado em 1946, foi anunciado na imprensa como um "gigante do cérebro". Ele vangloriou-se por ter uma velocidades mil vezes mais rápida que as máquinas eletro-mecânica, foi um salto no poder da computação,  nenhuma máquina tinha conseguido isso. Este poder matemático,  juntamente com programação de propósito geral, isso tinha animado muito os cientistas e industrias. Os inventores promoverão a propagação destas novas ideias através do ensino em uma série de palestras sobre arquitetura de computadores. 

Quatro painéis ENIAC e um dos três quadros de função, em exposição na Escola de Engenharia e Ciência Aplicada na Universidade da Pensilvânia

O design e construção do ENIAC foram financiados pelo Exército dos Estados Unidos durante a Segunda Guerra Mundial. O contrato de construção foi assinado em 05 de junho de 1943, e o trabalhalho no computador foi iniciado em segredo pela Universidade da Pensilvânia Moore Faculdade de Engenharia Elétrica a partir do mês seguinte, sob o nome de código "Project PX". A máquina foi  concluída em 14 de fevereiro de 1946 na Universidade da Pensilvânia, com custo de quase US $ 500.000 (cerca de US $ 6 milhões em 2008, ajustada pela inflação). O primeiro computador do mundo foi formalmente aceite pelo Exército E.U. Ordnance Corps, em Julho de 1946. ENIAC foi desligado em 09 de novembro de 1946 para uma renovação e uma atualização de memória, e foi transferido para Aberdeen Proving Ground, Maryland em 1947. Lá, em 29 de julho de 1947, foi ligado e estava em funcionamento contínuo até 23:45 de 02 de outubro de 1955. 

ENIAC foi concebido e desenhado por John Mauchly e J. Presper Eckert, da Universidade da Pensilvânia.  A equipe de engenheiros de design ajudou ao desenvolvimento incluído Robert F. Shaw (tabelas de função), Chu Chuan (divisor / rooter-quadrado), Thomas Kite Sharpless (programador master), Arthur Burks (multiplicadores), Harry Huskey (leitor / impressora), Jack Davis (acumuladores) e Iredell Eachus Jr.

O programa de construção do  ENIAC  (U. S. fotografia do Exército)

O ENIAC era um computador modular, composto por painéis individuais para executar funções diferentes. Vinte destes módulos foram acumuladores usados, que não só podia somar e subtrair, mas tinha um número de dez dígitos decimais na memória. Os números foram passados entre estas unidades através de uma série de propósitos gerais ônibus, ou bandejas, como eram chamados. Para alcançar sua alta velocidade, os painéis tiveram de enviar e receber números, calcular, salvar a resposta, e desencadear a próxima operação, todos sem partes móveis. A chave para a sua versatilidade foi a capacidade de ramificação, que pode desencadear várias operações que dependem do sinal de um resultado calculado. 

Além da sua velocidade, a coisa mais notável sobre o ENIAC foi o seu tamanho e complexidade. ENIAC continha 17.468 tubos de vácuo, diodos de cristal de 7200, 1.500 relés, 70.000 resistores, 10.000 capacitores e cerca de 5 milhões de juntas soldadas à mão. Ele pesava 30 toneladas, cerca de 8,5 por 3 por 80 pés (2,6 m x 0,9 m x 26 m), ocupou 680 metros quadrados (63 m2), e consumiu 150 kW de potência. 
O Input foi possível a partir de um leitor de cartões IBM, e uma perfuradora IBM foi utilizado para a produção. Estes cartões podem ser usados para produzir impressos offline com saída usando uma máquina de contabilidade IBM, a exemplo do que seria o IBM 405. 

O primeiro computador do mundo o ENIAC usava anel de contadores de posição de dez dígitos, cada dígito utilizava 36 tubos de vácuo, 10 dos quais foram triodes dupla que compõem o flip-flops do anel do contador. Aritmética foi realizada por "contar" com os contadores de pulsos e gerar ring e levar pulsos ao contador, a idéia é imitar na eletrônica a operação das rodas de dígitos de uma máquina mecânica acrescentado. ENIAC teve 2010 dígitos acumuladores assinados, que usou dez representação de complemento, podendo realizar 5.000 operações simples de adição ou subtração entre qualquer um deles e uma fonte (por exemplo, um outro acumulador, ou um transmissor constante) a cada segundo. Era possível ligar vários acumuladores para executar, simultaneamente, de modo a velocidade de pico de operação era potencialmente muito maior devido a operação em paralelo. 

Foi possível realizar com um fio de um acumulador para outro acumulador para executar aritmética de precisão dupla, mas o acumulador levava muito tempo e exigio que existisse fiação de circuito de três ou mais para maior precisão. O ENIAC usava quatro dos acumuladores, controlado por uma unidade especial do multiplicador, para realizar até 385 operações de multiplicação por segundo. O ENIAC também utilizados cinco dos acumuladores, controlado por uma unidade especial Divider Square-Rooter, para executar operações de divisão até quarenta por segundo ou três operações por segundo de raiz quadrada. 

As outras nove unidades no ENIAC foi a Unidade de Iniciação (que começava e parava a máquina), a Unidade de Ciclismo (usado para sincronizar as outras unidades), o mestre programador (que controlava "loop" de seqüenciamento), o leitor (que controlava um IBM leitor de cartões perfurados), a impressora (que controlava  cartões perfurados da IBM), o transmissor Constant, e três quadros de função.

As referências de Rojas e Hashagen ou (Wilkes 1956) dá mais detalhes sobre os horários de operação, que diferem um pouco dos apresentados acima. O ciclo de máquina básica foi de 200 microssegundos (20 ciclos de clock de 100 kHz na unidade), ou 5000 ciclos por segundo para as operações sobre os números de 10 dígitos. Em um desses ciclos, o ENIAC podia escrever um número de registro, ler um número em um registro, ou adicionar / subtrair dois números. A multiplicação de um número de 10 dígitos de um número de dígitos (por até 10 d) d teve quatro ciclos, de modo a 10 - através da multiplicação de 10 dígitos levou 14 ciclos, ou 2.800 microsegundos, uma taxa de 357 por segundo . Se um dos números tinham menos de 10 dígitos, a operação era rápida. Divisão de raízes quadradas e levou 13 (d +1) ciclos, onde d é o número de dígitos no resultado (quociente ou raiz quadrada). Assim, uma divisão ou raiz quadrada pegou a 143 ciclos, ou 28.600 microssegundos, uma taxa de 35 por segundo. (1956:20 Wilkes afirma que uma divisão com um quociente de 10 dígitos era necessários seis milésimos de segundo.) Se o resultado tinha menos de dez dígitos, obtinha-se mais rápido.

O Primeiro computador do mundo e sua confiaça

O ENIAC utilizava tubos de rádio-base octal, os acumuladores decimal eram feitas de 6SN7 flip-flops, enquanto 6L7s, 6SJ7s, 6SA7s e 6AC7s foram usados em funções lógicas. 6L6s Numerosos e 6V6s serviu como linha de drivers para conduzir impulsos através de cabos entre os módulos rack.

Tubos de vácuo Detalhe da parte traseira do ENIAC.

Alguns especialistas em eletrônica previu que as falhas no tubo iria ocorrer tão freqüentemente que a máquina não seria útil. Esta previsão acabou por ser parcialmente correta: vários tubos eram queimados quase todos os dias, deixando o primeiro computador do mundo não funcional quaze metade do tempo. Tubos especiais de alta confiabilidade, não estavam disponíveis até 1948. A maioria dessas falhas, entretanto, ocorreu durante o warm-up e períodos de esfriamento, quando o aquecimento do tubo e cátodos estavam sob estresse térmico . Pelo simples fato de  nunca desligar a máquina, os engenheiros reduziram falhas no ENIAC e os tubo passaram para a taxa mais aceitável de um tubo a cada dois dias. De acordo com uma entrevista de 1989 com Eckert continuamente a história não foi bem assim, principalmente sobre os tubos ele dizia ser um mito: "Tivemos um tubo queimado a cada dois dias e poderíamos localizar o problema dentro de 15 minutos." Em 1954, o maior período contínuo de funcionamento do primeiro computador sem uma falha foi de 116 horas (cerca de cinco dias).

Programação do primeiro compuatdor do mundo

Embora o Ballistic Research Laboratory foi o patrocinador do ENIAC, um ano em três anos de projeto John von Neumann, um matemático que estava trabalhando na bomba de hidrogênio, em Los Alamos, tornou-se consciente do computador.  Los Alamos posteriormente tornou-se tão envolvido com ENIAC que a execução do teste foi o primeiro problema de cálculos para a bomba de hidrogênio, e não tabelas de artilharia. A entrada / saída para este teste foi um milhão de cartões.


O ENIAC poderia ser programado para executar sequências complexas de operações, que podem incluir loops, ramificações e sub-rotinas. A tarefa de levar um problema e mapeá-lo para a máquina era bastante complexa e, normalmente, demorava semanas. Depois que o programa foi descoberto em papel, o processo de obtenção do programa "dentro" do ENIAC, manipulando seus interruptores e cabos levou dias adicionais. Este foi seguido por um período de verificação e depuração, auxiliado pela capacidade de "passo único" da máquina.

As seis mulheres que fizeram a maior parte da programação do ENIAC foi em 1997, o Women in Technology International Hall of Fame, como eram chamados por si em 1946, foram Kay McNulty, Betty Jennings, Betty Snyder, Marlyn Wescoff, Fran Bilas e Ruth Lichterman. Jennifer S. Luz "s", documentos descrevem o papel das mulheres sobre o ENIAC, as mulhere também tiverão um papel muito importante sobre a história do primeiro computador do mundo.

Programadores Betty Jean Jennings (esquerda) e Francisco Bilas (à direita) (Foto E.U. Exército dos arquivos da Biblioteca Técnica ARL)

ENIAC era um projeto unico e nunca mais foi repetido. O congelamento de design em 1943 significava que o projeto do computador seria por falta de algumas inovações que logo tornou-se bem desenvolvida, nomeadamente a incapacidade de armazenar um programa. Eckert e Mauchly começaram a trabalhar em um novo projeto, para ser posteriormente chamado EDVAC, o que seria mais simples e mais poderoso. Em particular, em 1944 Eckert escreveu uma descrição de uma unidade de memória (a linha de retardo de mercúrio), que possue tanto os dados como o programa. John von Neumann, que foi consultado pela Escola Moore sobre o EDVAC participou em reuniões no Moore School onde o conceito de programa armazenado foi elaborado, escreveu-se um conjunto incompleto de notas (Primeiro esboço de um relatório sobre o EDVAC) destinado a ser usado como um memorando interno que descreve, elaborando e expressando em linguagem lógica formal as idéias desenvolvidas nas reuniões. Herman Goldstine distribuiu cópias do primeiro projecto para uma série de governos e instituições educacionais, estimulando um interesse generalizado na construção de uma nova geração de máquinas de computação eletrônica, incluindo EDSAC e SEAC.


Uma série de melhorias também foram feitas para o ENIAC em 1948, incluindo uma primitiva read-only mecanismo para armazenar programação, utilizando as tabelas de função como a ROM do programa, uma idéia incluído na patente ENIAC e proposta de forma independente pelo Dr. Richard Clippinger do BRL . Dick Clippinger foi consultado por John von Neumann sobre o conjunto de instruções para a execução. Clippinger tinha pensado em uma arquitetura de três endereços, enquanto von Neumann propôs uma arquitetura de um endereço, porque era mais simples de implementar. Três dígitos de um acumulador foram utilizados como o contador do programa, um outro acumulador foi utilizado como acumulador principal, um acumulador de terceiros foi utilizado como o ponteiro de endereço para leitura dos dados das tabelas de função, e a maioria dos acumuladores outros (1-5, 7, 9-14, 17-19) foram usados para a memória de dados. A programação do programa armazenado para ENIAC foi feito por Betty Jennings, Clippinger Dick e Goldstine Adele. Foi demonstrado pela primeira vez como um computador de programa armazenado em 16 de setembro de 1948, executando um programa de Adele Goldstine por John von Neumann. Esta alteração reduziu a velocidade do ENIAC por um fator de seis e eliminou a capacidade de computação paralela, mas como também reduziu o tempo de reprogramação de horas em vez de dias, considerou-se ótima essa perda de performance. Também a análise mostrou que devido às diferenças entre a velocidade eletrônica de cálculo e a velocidade electromecânica de entrada / saída, a quase qualquer problema do mundo prático real foi totalmente I / O bound mesmo sem fazer uso do paralelismo da máquina original e mais ainda seria  / O bound mesmo após a redução de velocidade a partir desta modificação. No início de 1952, um passador de alta velocidade foi adicionada, o que melhorou a velocidade de deslocamento por um fator de cinco. Em julho de 1953, uma memória de 100 palavras-core uma expansão foi adicionado ao sistema, usando o código binário decimal, a representação número excessivo-3. Para suportar esta expansão de memória, o ENIAC foi equipado com um novo seletor de tabela de funções, um seletor de endereços de memória, o pulso de elaboração dos circuitos, e três novas ferramentas foram adicionadas ao mecanismo de programação.