Conceitos de Computação

Hoje em dia, os computadores estão presentes em nossa vida de uma forma  nunca vista anteriormente. Sejam em casa, na escola, na faculdade, na empresa, ou em qualquer outro lugar, eles estão sempre entre nós. Ao contrário do que parece, a computação não surgiu nos últimos anos ou décadas, mas sim há mais de 7 mil anos atrás.

Por este motivo, desenvolvemos este artigo, que conta a história e a evolução da computação e dos computadores em geral, desde a antiguidade até os dias de hoje. Desta maneira, você poderá ficar por dentro das principais formas de computação utilizadas pela humanidade. O texto está dividido em 4 partes e irá abordar temas diversos como ábaco: máquina de pascal, lógica de Boole, computadores mainframes, Steve Jobs, Bill Gates, entre vários outros.

Para começar, vamos falar sobre uma forma de calcular muito simples mas que também foi muito útil nas culturas antigas: o ábaco.

Ábaco, a primeira calculadora da história

Muitos povos da antiguidade utilizavam o ábaco para a realização de cálculos do dia-a-dia, principalmente nas áreas de comercio de mercadorias e desenvolvimento de construções civis. Ele pode ser considerado como a primeira máquina desenvolvida para cálculo, pois utilizava um sistema bastante simples, mas também muito eficiente na resolução de problemas matemáticos. É basicamente um conjunto de varetas de forma paralela, que contém pequenas bolas que realizam a contagem.

Seu primeiro registro é datado no ano de 5500 a.c., pelos povos que constituíam a Mesopotâmia. Contudo, o ábaco também foi usado posteriormente por muitas outras culturas: Babilônia, Egito, Grécia, Roma, Índia, China, Japão, etc. Cada um destes povos possui uma versão de específica desta máquina, entretanto, preservando a sua essência original. Seu nome roma antiga era "Calculus", termo de onde a palavra cálcuo foi derivada.

O fato deste instrumento ter sido difundido entre todas estas culturas se deve principalmente a dois fatores. O contato entre povos distintos é o primeiro deles, o que fez com que o ábaco fosse copiado de um lugar para vários outros no mundo. Por outro lado, a necessidade da representação matemática fez com os sistemas de contagens utilizados no cotidiano fossem implementados de forma mais prática.

Sobre as operações matemáticas, ele é bastante útil para a soma e subtração. Já a multiplicação e divisão, o ábaco comum não é muito recomendado, somente algumas versões mais complexas que padrão.

Régua de Cálculo

Durante vários séculos, o ábaco foi sendo desenvolvido e aperfeiçoado, sendo a principal ferramenta de cálculo por muito tempo. Entretanto, os principais intelectuais da época do renascimento necessitavam descobrir maneiras mais eficientes de efetuar cálculos. Logo, em 1638, depois de Cristo, um padre inglês chamado William Oughtred , criou uma tabela muito interessante para a realização de multiplicações muito grandes. A base de sua invenção foram as pesquisas sobre logaritmos, realizadas pelo escocês John Napier.

Até este momento, a multiplicação de números muito grandes era algo muito trabalhoso e demorado de ser realizado. Porém, Napier descobriu várias propriedades matemáticas interessantes e as deu o nome de logaritmos.  Após, disso, multiplicar valores se tornou uma tarefa mais simples.

O mecanismo do William era consistido de um régua que já possuía uma boa quantidade de valores pré-calculados, organizados em forma que os resultados fossem acessados automaticamente. Uma espécie de ponteiro indicava o resultado do valor desejado.

Máquina de Pascal

Apesar da régua de cálculo de William Oughtred ser útil, os valores presentes nela ainda eram pre-definidos, o que não funcionaria  para calcular números que não estivessem presentes na tábua. Pouco tempo depois, em 1642, o matemático francês Bleise Pascal desenvolveu o que pode ser chamado da primeira calculadora mecânica da história, a máquina de Pascal.

Seu funcionamento era baseado no uso de rodas interligadas, que giravam na realização dos cálculos. A ideia inicial de Pascal era desenvolver uma máquina que realizasse as quatro operações matemáticas básicas, o que não aconteceu na prática, pois ela era capaz apenas de somar e subtrair. Por esse motivo, ela não foi muito bem acolhida na época.

Alguns anos após a Máquina de Pascal, em 1672, o alemão Gottfried Leibnitz conseguiu o que pascal não tinha conseguido, criar uma calculadora que efetuava a soma e a divisão, além da raiz quadrada.

O Advento da programação funcional

Em todas as máquinas e mecanismos mostrados na parte 1, as operações já estavam previamente programadas, não sendo possível inserir novas funções. Contudo, no ano de 1801, o costureiro Joseph Marie Jacquard desenvolveu um sistema muito interessante nesta área.

A indústria de Jaquard atuava no ramo de desenhos em tecidos, tarefa que ocupava muito tempo de trabalho manual. Vendo este problema, Joseph construiu a primeira máquina realmente programável, com o objetivo de recortar os tecidos de forma automática.

Tal mecanismo foi chamado como Tear Programável, pois aceitava cartões perfuráveis com entrada do sistema. Desta maneira, Jaquard perfurava o cartão com a desenho desejado, e a máquina o reproduzia no tecido. A partir desse momento, muitos esquemas foram influenciados pelo Tear, incluindo o que vamos explicar logo abaixo.

A Máquina de Diferenças e o Engenho Analítico

No ano de 1822, foi publicado um artigo científico que prometia revolucionar tudo o que existia até o exato momento, no ramo do cálculo eletrônico. O seu autor, Charles Babbage, afirmou que sua máquina era capaz de calcular funções de diversas naturezas (trigonometria, logaritmos), de forma muito simples. Este projeto possuía o nome de Máquina de Diferenças.

Houve um grande boom na época por causa disso, pois as ideias aplicadas no projeto estavam muito a frente do seu tempo. Por causa de limitações técnicas e financeiras, a Máquina de Diferenças só pôde ser implementada muitos anos depois.

Após um período, no ano de 1837, Babbage lançou uma nova máquina, chamado de Engenho Analítico (Máquina Analítica). Ela aproveitava todos os conceitos do Tear Programável, como o uso dos cartões.  Além disso, instruções e comandos também poderiam ser informados pelos cartões, fazendo uso de registradores primitivos. A precisão chegava a 50 casas decimais.

Novamente, ela não pôde ser implementada naquela época, pelo mesmo motivo de limitações técnicas e financeiras. Simplesmente a tecnologia existente não era avançada o suficiente   para a execução do projeto. Contudo, a contribuição teórica de Babbage foi tão grande, que muitas de suas idéias são usadas até hoje.

A Teoria de Boole

Se Babbage é o avô da computador do ponto de vista de arquitetura de hardware, o matemático George Boole pode ser considerado o pai da lógica moderna. Boole desenvolveu, em 1847, um sistema lógico que reduzia a representação de valores através de dois algarismos: 0 ou 1.

Em sua teoria, o número “1” tem significados como: ativo, ligado, existente, verdadeiro. Por outro lado, o “O” representava o inverso: não ativo, desligado, não existente, falso.  Para representar valores intermediários, como “mais ou menos” ativo, é possível usar dois ou mais algarismos(bits) para a representação. Por exemplo:

• 00 – desligado
• 01 – carga baixa
• 10 – carga moderada
• 11 – carga alta

Todo o sistema lógico dos computadores atuais, inclusive o do qual você está usando, usa a teoria de Boole de forma prática.

Máquina de Hollerith

O conceito de cartões desenvolvidos na máquina de Tear Programável também foi muito útil para a realização do censo de 1890, nos estados unidos. Nessa ocasião, Hermann Hollerith desenvolveu uma máquina que acelerava todo o processo de computação dos dados computados.

Ao invés da clássica caneta para marcar X em “sim” e “não” para perguntas como sexo, idade, os agentes do censo perfuravam estas opções nos cartões. Uma vez os dados coletados, o processo de computação da informação demorou aproximadamente 1/3 do comum.  Foi praticamente uma revolução na maneira de se coletar dados.

Aproveitando todo o sucesso ocasionado por sua máquina, Hollerith fundou sua própria empresa, a Tabulation Machine Company, no ano de 1896. Após algumas fusões com outras empresas e anos no comando do empreendimento, Hoolerith veio a falecer. Quando um substituto assumiu o seu lugar, em 1916,  o nome da empresa foi alterado para Internacional Business Machine, a mundialmente famosa IBM.