Primeira geração de computadores: história, características, software, hardware - Ciência - 2023

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o primeira geração de computadores foi a fase inicial em que essas máquinas eletrônicas foram utilizadas, durante o período de 1940 a 1956. Os computadores utilizavam a tecnologia de tubo a vácuo para fins de cálculo e armazenamento e controle.

Nos primeiros computadores da primeira geração, o conceito de tubos de vácuo foi usado. Eles eram feitos de vidro e continham um filamento dentro. A evolução do computador começou no século 16 até a forma como ele pode ser visto hoje. No entanto, o computador de hoje também passou por mudanças rápidas nos últimos cinquenta anos.

Este período, durante o qual ocorreu a evolução do computador, pode ser dividido em várias fases distintas, dependendo do tipo de circuitos de comutação, conhecidos como gerações de computadores.

Portanto, as gerações de computadores são os diferentes estágios na evolução de circuitos eletrônicos, hardware, software, linguagens de programação e outros desenvolvimentos tecnológicos.

Situação inicial

Os primeiros computadores eletrônicos foram feitos durante a década de 1940. Desde então, houve uma série de avanços radicais na eletrônica.

Esses computadores eram tão grandes que ocupavam salas inteiras. Para realizar as operações, eles contavam com o uso da linguagem de máquina, que era a linguagem de programação de nível mais baixo que os computadores entendiam, e eles só podiam resolver um problema por vez.

O tubo de vácuo era um componente eletrônico que tinha uma eficiência de funcionamento muito menor. Portanto, ele não poderia funcionar corretamente sem um ótimo sistema de resfriamento para que não fosse danificado.

O meio de entrada para computadores de primeira geração era baseado em cartões perfurados e a saída era exibida em impressões. Os operadores levavam dias e até semanas para organizar a fiação e resolver um novo problema.

Origem e história da primeira geração

Computador Atanasoff-Berry

O matemático e físico John Atanasoff, procurando maneiras de resolver equações automaticamente, começou a esclarecer seus pensamentos em 1937, escrevendo as características básicas de uma máquina de computação eletrônica.

Esta máquina resolveu equações, embora não pudesse ser programada. Foi produzido com o apoio de Clifford Berry.

A computação se torna eletrônica

A Segunda Guerra Mundial atuou como parteira do nascimento do computador eletrônico moderno. As demandas militares por cálculos e também altos orçamentos de guerra estimularam a inovação.

Os primeiros computadores eletrônicos foram máquinas construídas para tarefas específicas. Configurá-los foi complicado e demorado.

O primeiro computador eletrônico, denominado ENIAC, foi desclassificado no final da Segunda Guerra Mundial, gerando indagações de engenheiros de todo o mundo sobre como poderiam construir um igual ou melhor.

A equipe que trabalhou no ENIAC foi a primeira a reconhecer a importância do conceito de ter o programa armazenado dentro do computador.

Essas primeiras máquinas eram geralmente controladas por uma fiação conectada à placa-mãe ou por uma série de endereços codificados em fita de papel.

Assim, embora essas máquinas fossem claramente programáveis, seus programas não eram armazenados internamente no computador.

John von Neumann

Este matemático escreveu um relatório estabelecendo a estrutura conceitual para computadores com programas armazenados.

Ele encorajou o IAS (Institute for Advanced Study) a não fazer apenas estudos teóricos, mas que ele poderia ser colocado em prática fazendo um computador real.

Escola Moore

Esta escola respondeu em 1946 com uma série de palestras. Os participantes aprenderam sobre o ENIAC, técnicas gerais de construção de computadores e também a nova ideia de armazenar programas na memória, que ninguém ainda havia feito.

Um dos assistentes, Maurice Wilkes, liderou a equipe britânica que construiu o EDSAC em Cambridge em 1949.

Por outro lado, Richard Snyder liderou a equipe americana que concluiu o EDVAC na Escola Moore.

O programa de computador armazenado desenvolvido por von Neumann tornou-se operacional em 1951. O IAS tornou seu projeto disponível gratuitamente. Isso espalhou máquinas semelhantes pelo mundo.

Características da primeira geração de computadores

Resolva apenas um problema de cada vez

Os computadores de primeira geração foram definidos pelo fato de que as instruções de operação foram feitas especificamente para executar a tarefa para a qual o computador deveria ser usado.

Tecnologia usada

Esses computadores usavam tubos de vácuo para circuitos de CPU e tambores magnéticos para armazenamento de dados, bem como dispositivos elétricos de comutação.

Como memória principal foi usada uma memória de núcleo magnético. Os dispositivos de entrada eram fitas de papel ou cartões perfurados.

Velocidade de processamento

As velocidades da CPU eram extremamente baixas. Eles tinham processamento lento, ineficiente e não confiável devido à baixa precisão. Apenas cálculos numéricos simples e diretos podem ser realizados.

custo

Os computadores eram muito caros para operar. Os computadores desta geração eram muito grandes, ocupando um espaço do tamanho de uma sala.

Além disso, eles usavam uma grande quantidade de eletricidade, gerando muito calor, o que muitas vezes os fazia quebrar.

Linguagem de programação

Os computadores de primeira geração recebiam instruções em linguagem de máquina (0 e 1) ou por meio de sinais elétricos liga / desliga. Não havia linguagens de programação.

Mais tarde, a linguagem assembly foi desenvolvida para uso em computadores de primeira geração.

Assim que o mundo viu que um programa de computador estava armazenado internamente, as vantagens eram óbvias. Cada universidade, instituto de pesquisa e laboratório queria um para si.

No entanto, não havia fabricantes comerciais de computadores eletrônicos com programas armazenados. Se você quisesse um, você teria que construí-lo.

Muitas dessas primeiras máquinas foram baseadas em projetos publicados. Outros se desenvolveram de forma independente.

Programas

Para programar os primeiros computadores eletrônicos, as instruções eram dadas em uma linguagem de fácil compreensão. Isso era máquina ou linguagem binária.

Qualquer instrução neste idioma é dada na forma de sequências de 1 e 0. O símbolo 1 representa a presença de um pulso elétrico e o 0 representa a ausência de um pulso elétrico.

Uma string de 1s e 0s, como 11101101, tem um significado específico para o computador, embora pareça um número binário.

Escrever programas em linguagem de máquina era muito complicado, então só era feito por especialistas. Todas as instruções e dados foram enviados ao computador na forma numérica binária.

Programação de baixo nível

Essas máquinas foram projetadas para operações de baixo nível. Os sistemas só podiam resolver um problema de cada vez. Não havia linguagem assembly e nenhum software de sistema operacional.

Portanto, a interface com os computadores de primeira geração era por meio de patch panels e linguagem de máquina. Os técnicos instalaram circuitos elétricos conectando vários fios a tomadas.

Em seguida, eram colocados em cartões perfurados específicos e algum tipo de cálculo era aguardado por horas e também confiado que cada um dos milhares de tubos de vácuo não seria danificado durante esse processo, para não ter que passar por esse procedimento novamente.

O trabalho do computador era feito em lotes, então, na década de 1950, o sistema operacional era chamado de sistema de processamento em lote.

Programa armazenado internamente

Os primeiros computadores combinavam cálculos com grande velocidade, mas somente após um cuidadoso processo de configuração dos programas.

Ninguém sabe quem surgiu com a solução inovadora de armazenar instruções que dizem o que fazer na memória do seu computador. Foi o nascimento do software, utilizado desde então por todos os computadores.

A máquina experimental Manchester foi o primeiro computador a executar um programa a partir da memória.

Cinqüenta e dois minutos foi o tempo que este computador usou para executar um programa de 17 instruções. Assim, em 1948, o computador com programa armazenado nasceu.

Hardware

Além de ter milhares de resistores e capacitores, os computadores de primeira geração usavam até mais de 18.000 tubos de vácuo, o que significava que as instalações de computação cobriam salas inteiras.

Tubos vazios

A principal peça de tecnologia para computadores de primeira geração eram os tubos de vácuo. De 1940 a 1956, os tubos de vácuo foram amplamente utilizados em computadores, resultando na primeira geração de computadores.

Esses computadores usavam tubos de vácuo para amplificação de sinal e fins de comutação. Os tubos eram feitos de recipientes de vidro lacrados, do tamanho de lâmpadas.

O vidro selado permitiu que a corrente fluísse sem fio dos filamentos para as placas de metal.

O tubo de vácuo foi inventado em 1906 por Lee De Forest. Essa tecnologia foi essencial durante a primeira metade do século 20, pois foi usada para fazer televisores, radares, máquinas de raio X e uma grande variedade de outros dispositivos eletrônicos.

Os tubos de vácuo iniciaram e encerraram os circuitos ligando e desligando quando conectados ou desconectados.

Meios de entrada e saída

A entrada e a saída eram feitas com cartões perfurados, tambores magnéticos, máquinas de escrever e leitores de cartões perfurados. Inicialmente, os técnicos perfuravam manualmente os cartões com orifícios. Isso foi feito mais tarde usando computadores.

Máquinas de escrever eletrônicas, programadas para escrever em uma fita de papel ou em um leitor de cartão perfurado, foram usadas para imprimir os relatórios.

Computadores desta geração em destaque

ENIAC

O primeiro computador eletrônico operacional de uso geral, denominado ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer), foi construído entre 1943 e 1945. Ele usava 18.000 tubos de vácuo e 70.000 resistores.

Foi o primeiro computador de grande porte a funcionar eletronicamente, sem ser freado por nenhum componente mecânico.

Seu peso era de 30 toneladas. Tinha cerca de 30 metros de comprimento e exigia um grande espaço para instalá-lo. Ele poderia calcular à taxa de 1.900 somas por segundo. Ele foi programado com uma fiação conectada à placa-mãe.

Era 1.000 vezes mais rápido do que os computadores eletromecânicos anteriores, embora fosse um pouco lento ao tentar reprogramá-lo.

Ele foi projetado e construído na Moore School of Engineering da University of Pennsylvania pelos engenheiros John Mauchly e Presper Eckert.

O ENIAC foi usado para realizar cálculos relacionados com a guerra, como cálculos para auxiliar na construção da bomba atômica. Também para previsões do tempo.

EDSAC

Este computador foi desenvolvido na Grã-Bretanha. Ele se tornou o primeiro computador com programa armazenado não experimental em 1949.

Ele usava uma memória de linhas de atraso de mercúrio, que fornecia memória para muitos computadores de primeira geração.

Modelo piloto ACE

Esta máquina foi concluída por Alan Turing na Grã-Bretanha em 1950. Embora tenha sido construída como um computador de teste, esteve em operação normal por cinco anos.

UNIVAC

UNIVAC (Computador Automático Universal) foi o primeiro computador projetado para uso comercial não militar. Emitido em 1951 para um cliente comercial, o United States Census Bureau, para contar a população em geral.

Ele poderia executar dez vezes mais somas por segundo do que o ENIAC. Em dólares correntes, o UNIVAC foi avaliado em $ 4.996.000.

Posteriormente, foi usado para gerenciar a folha de pagamento, registros e até mesmo para prever os resultados das eleições presidenciais de 1952.

Ao contrário dos 18.000 tubos de vácuo da ENIAC, o UNIVAC I usou apenas um pouco mais de 5.000 tubos de vácuo. Ele também tinha metade do tamanho de seu antecessor, vendendo quase 50 unidades.

Vantagens e desvantagens

Vantagem

- A vantagem da tecnologia de tubo de vácuo é que ela possibilitou a fabricação de computadores eletrônicos digitais. Os tubos de vácuo eram os únicos aparelhos eletrônicos disponíveis naquela época, o que tornava a computação possível.

- Esses computadores foram os dispositivos de computação mais rápidos de sua época. Eles tinham a capacidade de calcular dados em milissegundos.

- Eles poderiam executar problemas matemáticos complexos de forma eficiente.

Desvantagens

- Os computadores eram muito grandes. Seu peso era de cerca de 30 toneladas. Portanto, eles não eram portáteis.

- Eram baseados em tubos de vácuo, que rapidamente se danificaram. O computador estava superaquecendo muito rapidamente devido aos milhares de tubos de vácuo. Portanto, um grande sistema de resfriamento era necessário. O metal emissor de elétrons queimava facilmente em tubos de vácuo.

- Eles podem armazenar uma pequena quantidade de informações. Tambores magnéticos foram usados, o que fornecia muito pouco armazenamento de dados.

-Tinham uso comercial limitado, pois sua produção comercial era muito cara.

- A eficiência do trabalho era baixa. Os cálculos foram realizados a uma velocidade muito baixa.

- Cartões perfurados foram usados para a entrada.

- Eles tinham recursos de programação muito limitados. Apenas linguagem de máquina pode ser usada.

- Eles exigiam uma grande quantidade de consumo de energia.

- Eles não eram muito confiáveis. Era necessária uma manutenção constante e funcionavam muito mal.

Referências

Benjamin Musungu (2018). As gerações de computadores desde 1940 até o presente. Kenyaplex. Retirado de: kenyaplex.com.
Enciclopédia (2019). Gerações, computadores. Retirado de: encyclopedia.com.
História do computador (2019). A primeira geração. Retirado de: computerhistory.org.
Wikieducator (2019). História do Desenvolvimento e Geração de Computadores. Retirado de: wikieducator.org.
Prerana Jain (2018). Gerações de computadores. Incluir ajuda. Retirado de: includehelp.com.
Kullabs (2019). Geração do Computador e seus Recursos. Retirado de: kullabs.com.
Byte-Notes (2019). Cinco gerações de computadores. Retirado de: byte-notes.com.
Alfred Amuno (2019). História da Computação: Classificação das Gerações de Computadores. Turbo Future. Retirado de: turbofuture.com.