Gerações de computadores: fases e características - Ciência - 2023

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As gerações de computadores Do início de seu uso até o presente são seis, embora alguns autores as estimem em apenas cinco. A história dessas máquinas de computação começou na década de 1940, enquanto a última ainda está em desenvolvimento.

Antes dos anos 1940, quando o ENIAC, o primeiro computador eletrônico digital, foi desenvolvido, houve algumas tentativas de criar máquinas semelhantes. Assim, em 1936, foi lançado o Z1, que para muitos é o primeiro computador programável da história.

Na terminologia do computador, a mudança de geração ocorre quando diferenças significativas aparecem nos computadores que estavam sendo usados até aquele momento. No início, o termo era usado apenas para distinguir diferenças de hardware, mas agora também se refere a software.

A história dos computadores vai desde aqueles que ocupavam uma sala inteira e não tinham sistema operacional até os estudos que estão sendo feitos para aplicar a tecnologia quântica. Desde sua invenção, essas máquinas vêm reduzindo seu tamanho, incorporando processadores e aumentando muito suas capacidades.

Primeira geração

A primeira geração de computadores, a inicial, espalhou-se entre 1940 e 1952, no contexto da Segunda Guerra Mundial e do início da Guerra Fria. Nessa época surgiram as primeiras máquinas de cálculo automáticas, baseadas em tubos de vácuo e válvulas eletrônicas.

Os especialistas da época não confiavam muito na extensão do uso dos computadores. De acordo com seus estudos, apenas 20 deles saturariam o mercado dos Estados Unidos na área de processamento de dados.

História

Embora o primeiro computador tenha sido o alemão Z1, ENIAC, abreviatura de Electronic Numerical Integrator and Computer, é geralmente considerado o que marcou o início da primeira geração deste tipo de máquina.

O ENIAC era um computador totalmente digital, portanto todos os seus processos e operações eram executados em linguagem de máquina. Foi apresentado ao público em 15 de fevereiro de 1946, após três anos de trabalho.

Naquela época, a Segunda Guerra Mundial já havia terminado, então o objetivo da pesquisa em informática deixou de ser totalmente voltado para o aspecto militar. A partir daquele momento, buscou-se que os computadores atendessem às necessidades de empresas privadas.

As investigações subsequentes resultaram no sucessor do ENIAC, EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer).

O primeiro computador a chegar ao mercado geral foi Saly em 1951. No ano seguinte, o UNIVAC foi usado na contagem de votos nas eleições presidenciais dos Estados Unidos: foram necessários apenas 45 minutos para obter os resultados.

Caracteristicas

Os primeiros computadores usavam tubos de vácuo para circuitos, bem como tambores magnéticos para memória. As equipes eram enormes, a ponto de ocupar salas inteiras.

Essa primeira geração precisava de uma grande quantidade de eletricidade para funcionar. Isso não apenas tornou seu uso mais caro, mas também causou uma enorme geração de calor que causou falhas específicas.

A programação desses computadores era feita em linguagem de máquina e eles só conseguiam resolver um programa por vez. Nessas ocasiões, cada novo programa precisava de dias ou semanas para ser instalado. Os dados, por sua vez, foram inseridos com cartões perfurados e fitas de papel.

Modelos principais

Conforme observado, o ENIAC (1946) foi o primeiro computador eletrônico digital. Era, de fato, uma máquina experimental que não poderia ser um programa como é entendida hoje.

Seus criadores foram engenheiros e cientistas da Universidade da Pensilvânia (EUA), liderados por John Mauchly e J. Presper Eckert. A máquina ocupava todo o porão da universidade e pesava várias toneladas. Em operação total, ele poderia fazer 5.000 adições em um minuto.

O EDVA (1949) já era um computador programável. Apesar de ser um protótipo de laboratório, esta máquina teve um design com algumas ideias presentes nos computadores atuais.

O primeiro computador comercial foi o UNIVAC I (1951). Mauchly e Eckert criaram a Universal Computer, uma empresa que apresentou o computador como seu primeiro produto.

Embora a IBM já tivesse introduzido alguns modelos antes, o IBM 701 (1953) foi o primeiro a se tornar um sucesso. No ano seguinte, a empresa lançou novos modelos que adicionaram um tambor magnético, um mecanismo de armazenamento em massa.

Segunda geração

A segunda geração, que teve início em 1956 e durou até 1964, caracterizou-se pela incorporação de transistores em substituição às válvulas de vácuo. Com isso, os computadores reduziram seu tamanho e seu consumo elétrico.

História

A invenção do transistor foi fundamental para a mudança de geração em computadores. Com esse elemento, as máquinas poderiam ser menores, além de exigir menos ventilação. Apesar disso, o custo de produção ainda era muito alto.

Os transistores ofereciam desempenho muito melhor do que as válvulas, algo que também tornava os computadores menos defeituosos.

Outro grande avanço ocorrido nessa época foi o aprimoramento da programação. Nesta geração surgiu o COBOL, linguagem de computador que, quando comercializada, representou um dos avanços mais importantes em termos de portabilidade de programas. Isso significa que cada programa pode ser usado em vários computadores.

A IBM apresentou o primeiro sistema de disco magnético, denominado RAMAC. Sua capacidade era de 5 megabytes de dados.

Um dos maiores clientes desses computadores de segunda geração foi a Marinha dos Estados Unidos. Como exemplo, eles foram usados para criar o primeiro simulador de vôo.

Caracteristicas

Além do avanço que os transistores representaram, novos computadores também incorporaram redes de núcleos magnéticos para armazenamento.
Pela primeira vez, os computadores puderam armazenar instruções em sua memória.

Essas equipes permitiram que a linguagem de máquina fosse deixada para trás para começar a usar linguagem assembly ou simbólica. Assim surgiram as primeiras versões do FORTRAN e COBOL.

A invenção da microprogramação por Maurice Wilkes em 1951 significou que o desenvolvimento de CPUs foi simplificado.

Modelos principais

Dentre os modelos que surgiram nesta geração, o IBM 1041 Mainframe se destacou. Embora caro e volumoso para os padrões atuais, a empresa conseguiu vender 12.000 unidades deste computador.

Em 1964, a IBM lançou sua série 360, os primeiros computadores cujo software podia ser configurado para diferentes combinações de capacidade, velocidade e preço.

O System / 360, também projetado pela IBM, foi outro best-seller em 1968. Projetado para uso individual, cerca de 14.000 unidades foram vendidas. Seu predecessor, o System / 350, já incluía multiprogramação, novos idiomas e dispositivos de entrada e saída.

Terceira geração

A invenção do chip ou circuito fechado pelos americanos Jack S. Kilby e Robert Noyce revolucionou o desenvolvimento dos computadores. Assim começou a terceira geração dessas máquinas, que funcionou de 1964 a 1971.

História

O surgimento dos circuitos integrados foi uma revolução no campo dos computadores. A capacidade de processamento aumentou e, além disso, os custos de fabricação foram reduzidos.

Esses circuitos ou chips foram impressos em placas de silício às quais pequenos transistores foram adicionados. Sua implementação representou o primeiro passo para a miniaturização dos computadores.

Além disso, esses chips permitem que o uso de computadores seja mais abrangente. Até então, essas máquinas eram projetadas para aplicações matemáticas ou para negócios, mas não para os dois campos. Os chips possibilitaram a flexibilização dos programas e a padronização dos modelos.

Foi a IBM que lançou o computador que deu início a esta terceira geração. Assim, em 7 de abril de 1964, apresentou o IBM 360, com tecnologia SLT.

Caracteristicas

A partir dessa geração, os componentes eletrônicos dos computadores foram integrados em uma única peça, os chips. Dentro desses capacitores foram colocados deuses e transistores que permitiram aumentar a velocidade de carga e reduzir o consumo de energia.

Além disso, os novos computadores ganharam em confiabilidade e flexibilidade, bem como em multiprogramação. Os periféricos foram modernizados e os minicomputadores surgiram com um custo muito mais acessível.

Modelos principais

O lançamento do IBM 360 por aquela empresa foi o evento que deu início à terceira geração. Seu impacto foi tão grande que mais de 30.000 unidades foram fabricadas.

Outro modelo proeminente dessa geração foi o CDC 6600, construído pela Control Data Corporation. Na época, este computador era considerado o mais poderoso fabricado, pois estava configurado para executar 3.000.000 de instruções por segundo.

Por fim, entre os minicomputadores, destacam-se o PDP-8 e o PDP-11, ambos dotados de grande capacidade de processamento.

Quarta geração

A próxima geração de computadores, entre 1971 e 1981, apresentou computadores pessoais. Aos poucos, essas máquinas começaram a chegar às casas.

História

Os milhares de circuitos integrados dentro de um único chip de silício permitiram que surgissem os microprocessadores, os principais protagonistas da quarta geração de computadores. As máquinas que enchiam uma sala na década de 1940 foram reduzidas em tamanho até precisarem apenas de uma pequena mesa.

Em um único chip, como no caso do Intel 4004 (1971), cabem todos os componentes fundamentais, desde a unidade de memória e processamento central até os controles de entrada e saída.

Esse grande avanço tecnológico deu como fruto principal o surgimento dos computadores pessoais ou PCs.

Nessa fase, nasceu uma das empresas mais importantes da área de computação: a APPLE. Seu nascimento veio depois que Steve Wozniak e Steve Jobs inventaram o primeiro microcomputador de uso em massa em 1976.

A IBM lançou seu primeiro computador para uso doméstico em 1981 e a APPLE lançou o Macintosh três anos depois. O poder de processamento e outros avanços tecnológicos foram fundamentais para que essas máquinas começassem a se conectar entre si, o que acabaria por levar à Internet.

Outros elementos importantes que apareceram nesta fase foram a GUI, o mouse e os dispositivos portáteis.

Caracteristicas

Nesta quarta geração, as memórias com núcleos magnéticos foram substituídas pelas de chips de silício. Além disso, a miniaturização dos componentes permitiu que muitos mais fossem integrados nesses chips.

Além dos PCs, também foram desenvolvidos nesta fase os chamados supercomputadores, capazes de realizar muito mais operações por segundo.

Outra característica dessa geração foi a padronização de computadores, principalmente PCs. Além disso, começaram a ser fabricados os chamados clones, que tinham um custo menor sem perder funcionalidade.

Conforme observado, o downsizing era a característica mais importante da quarta geração de computadores. Em grande parte, isso foi conseguido com o uso de microprocessadores VLSI.

Os preços dos computadores começaram a cair, permitindo que chegassem a mais residências. Elementos como o mouse ou a interface gráfica do usuário tornaram as máquinas mais fáceis de usar.

O poder de processamento também teve um grande aumento, enquanto o consumo de energia caiu ainda mais.

Modelos principais

Esta geração de computadores se distinguiu pelo aparecimento de vários modelos, tanto PC quanto clones.

Por outro lado, também apareceu o primeiro supercomputador que usava um microprocessador de acesso comercial, o CRAY-1. A primeira unidade foi instalada no Laboratório Nacional de Los Álamos. Mais tarde, outros 80 foram vendidos.

Entre os minicomputadores, o PDP-11 se destacou pela permanência no mercado. Este modelo havia surgido durante a geração anterior, anterior aos microprocessadores, mas sua aceitação fez com que fosse adaptado para que esses componentes fossem instalados.

O Altair 8800 foi comercializado em 1975 e conhecido por incorporar a linguagem Basic fora da caixa. Este computador apresentava o Intel 8080, o primeiro microprocessador de 17 bits. Seu ônibus, o S-1000, se tornou o padrão nos anos seguintes.

Parte do sucesso deste último modelo deve-se ao fato de ter sido comercializado em conjunto com teclado e mouse.

Em 1977 surgiu o Apple II, que foi vendido com grande sucesso durante sete anos. O modelo original tinha um processador 6502, 4 KiB de RAM e uma arquitetura de 8 bits. Mais tarde, em 1979, a empresa lançou o Apple II Plus, com memória RAM aumentada.

Quinta geração

Para alguns autores, a quinta geração de computadores começou em 1983 e continua até os dias atuais. Outros, por outro lado, mantêm a data de início, mas afirmam que ela terminou em 1999.

História

A quinta geração de computadores começou no Japão. Em 1981, aquele país asiático comunicou seus planos de desenvolver computadores inteligentes que pudessem se comunicar com seres humanos e reconhecer imagens.

O plano apresentado incluiu a atualização do hardware e adição de sistemas operacionais com inteligência artificial.

O projeto japonês durou onze anos, mas sem obter os resultados desejados. Em última análise, os computadores só evoluíram dentro dos parâmetros existentes, sem que a inteligência artificial pudesse ser incorporada.

Apesar disso, outras empresas continuam tentando fazer com que a inteligência artificial seja incorporada aos computadores. Entre os projetos em andamento estão os da Amazon, Google, Apple ou Tesla.

O primeiro passo foi dado em dispositivos domésticos inteligentes que buscam integrar todas as atividades em residências ou carros autônomos.

Além disso, outro passo que se pretende dar é dar às máquinas a possibilidade de autoaprendizagem a partir da experiência adquirida.

Além desses projetos, durante a quinta geração o uso de laptops ou laptops se generalizou. Com eles, o computador não fica mais fixo em uma sala, mas pode acompanhar o usuário para ser utilizado em todos os momentos.

Caracteristicas

O projeto japonês de construir computadores mais avançados e a fabricação do primeiro supercomputador que funcionasse com processos paralelos marcaram o início da quinta geração.

A partir de então, os computadores passaram a realizar novas tarefas, como a tradução automática de idiomas. Da mesma forma, o armazenamento de informações passou a ser medido em gigabytes e surgiram os DVDs.

Em relação à estrutura, os computadores de quinta geração integraram em seus microprocessadores parte das características que antes estavam nas CPUs.

O resultado foi o surgimento de computadores altamente complexos. Além disso, o usuário não precisa ter nenhum tipo de conhecimento de programação para utilizá-los: para resolver problemas de alta complexidade, bastam algumas funções.

Apesar dessa complexidade, a inteligência artificial ainda não está embutida na maioria dos computadores. Houve alguns avanços na comunicação por meio da linguagem humana, mas a autoaprendizagem e a auto-organização das máquinas é algo que ainda está em desenvolvimento.

Por outro lado, o uso de supercondutores e processamento paralelo permite que todas as operações sejam realizadas com muito mais rapidez. Além disso, o número de tarefas simultâneas que a máquina pode realizar cresceu muito.

Modelos principais

A derrota do campeão mundial de xadrez Gary Kasparov para um computador em 1997 parecia confirmar o avanço dessas máquinas em direção à inteligência humana. Seus 32 processadores com processamento paralelo podem analisar 200 milhões de jogadas de xadrez por segundo.

IBM Deep Blue, o nome desse computador, também havia sido programado para realizar cálculos sobre novos medicamentos, pesquisar grandes bancos de dados e ser capaz de fazer os cálculos complexos e massivos que são necessários em muitos campos da ciência.

Outro computador que enfrentou humanos foi o Watson da IBM.Nesse caso, a máquina derrotou dois campeões do programa de televisão americano Jeopardy.

O Watson estava equipado com vários processadores de alta potência que funcionavam em paralelo. Isso permitiu que ele pesquisasse em um enorme banco de dados autônomo, sem estar conectado à internet.

Para entregar esse resultado, o Watson precisava processar a linguagem natural, executar o aprendizado de máquina, raciocinar sobre o conhecimento e executar uma análise profunda. Segundo especialistas, esse computador provou que era possível desenvolver uma nova geração que interagisse com os humanos.

Sexta geração

Conforme observado acima, nem todos os especialistas concordam com a existência de uma sexta geração de computadores. Para este grupo, a quinta geração ainda está em uso hoje.

Outros, por outro lado, apontam que os avanços que estão sendo feitos são importantes o suficiente para fazerem parte de uma nova geração. Dentre essas investigações, destaca-se a desenvolvida sobre o que se considera o futuro da computação: a computação quântica.

História e características

A pesquisa em tecnologia tem sido imparável nos últimos anos. No domínio dos computadores, a tendência atual é tentar incorporar circuitos de aprendizagem neural, uma espécie de "cérebro" artificial. Isso envolve a fabricação dos primeiros computadores inteligentes.

Uma das chaves para conseguir isso é o uso de supercondutores. Isso permitiria uma grande redução no consumo de eletricidade e, portanto, menor geração de calor. Os sistemas seriam assim quase 30 vezes mais potentes e eficientes do que os atuais.

Novos computadores estão sendo construídos com arquitetura vetorial e computadores, bem como chips processadores especializados para executar certas tarefas. A isso deve ser adicionado a implementação de sistemas de inteligência artificial.

No entanto, os especialistas acreditam que muito mais pesquisas ainda precisam ser feitas para atingir os objetivos. O futuro, de acordo com muitos desses especialistas, será o desenvolvimento da computação quântica. Essa tecnologia marcaria definitivamente a entrada de uma nova geração de computadores.

Computação quântica

As mais importantes empresas de tecnologia, como Google, Intel, IBM ou Microsoft, vêm tentando desenvolver sistemas de computação quântica há alguns anos.

Este tipo de computação possui características diferentes da computação clássica. Para começar, ele se baseia no uso de qubits, que combina zeros e uns em vez de bits. Os últimos também usam esses números, mas eles não podem ser apresentados ao mesmo tempo.

A potência oferecida por esta nova tecnologia permitirá responder a problemas até então insolúveis.

Modelos Apresentados

A empresa D-Wave System lançou em 2013 seu computador quântico D-Wave Two 2013, consideravelmente mais rápido que os convencionais e com uma potência computacional de 439 qubits.

Apesar desse avanço, não foi até 2019 que o primeiro computador quântico comercial apareceu. Era o IBM Q System One, que combina computação quântica e tradicional. Isso permitiu oferecer um sistema de 20 qubit, destinado a ser usado em pesquisas e grandes cálculos.

Em 18 de setembro do mesmo ano, a IBM anunciou que planejava lançar um novo computador quântico em breve, com 53 qubits. Quando comercializado, esse modelo se tornaria o mais poderoso da linha comercial.

Referências

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