Como os computadores reduziram de tamanho?
Ao longo das décadas, os computadores reduziram exponencialmente em tamanho e custo, de modo que agora são acessíveis para a computação pessoal.Isso se deve em grande parte à miniaturização da tecnologia de transistores, circuitos integrados de silício super eficientes e ao efeito da Lei de Moore.
Como os computadores reduziram de tamanho?
Os computadores ocupam um lugar vital na sociedade moderna e desempenharam um papel fundamental no desenvolvimento da humanidade nas últimas décadas. Essa tribo de caçadores-coletores chegou à lua e pode se tornar uma espécie multi-planetária em um futuro próximo, graças, em grande parte, à nossa capacidade de mecanizar procedimentos repetitivos enquanto armazena e processa dados com base nas instruções fornecidas.
Dê uma olhada ao redor e você os encontrará em todos os lugares. Eles alimentam os smartphones no seu bolso, o relógio no seu pulso, os marcapassos que controlam o coração defeituoso das pessoas, os motores dos seus carros, os elevadores do seu prédio, o sinal de trânsito na passagem de quatro vias, os implantes cocleares da sua avó e até assentos sanitários especiais … claramente, os computadores se tornaram onipresentes.
Os computadores estão por toda parte. (Crédito da foto: metamorworks / Shutterstock)
No entanto, esse nem sempre foi o caso. Os computadores antigos eram enormes – geralmente do tamanho de uma sala inteira! No entanto, essas máquinas enormes mal conseguiam atingir o poder de processamento do dispositivo que agora cabe facilmente em seus bolsos; levaria horas para produzir os resultados que seu smartphone produz em meros segundos. Considerando que essa quantidade de progresso levou apenas algumas décadas para ser alcançada, é realmente uma façanha. Descolar as cortinas desse avanço tecnológico nos ajudará a entender melhor o salto na computação que veio definir este século – e a humanidade como um todo.
Por que os computadores antigos eram tão grandes?
No nível mais fundamental, o objetivo de umcomputadoré pegar a entrada externa (fornecida por humanos e, nos casos atuais, ambientes externos e outros programas) e processá-la para produzir uma saída significativa.
Os computadores existiram em formas rudimentares antes daeletricidade. Estes eram dispositivos de correspondência individual que usavam dedos para fazer cálculos aritméticos e simples (por exemplo, o ábaco). Esses dispositivos foram iterados ainda mais para fazer cálculos mais rápidos e mais complexos.
Ábaco (Crédito da foto: Patty Chan / Shutterstock)
Invenção de cartões perfurados
Um grande salto foi dado porJoseph-Marie Jacquardem 1804, quando ele desenvolveu um sistema em que cartões perfurados eram usados como entrada para teares. Esses cartões perfurados podem ser substituídos para alimentar uma nova entrada, enquanto permitem que a máquina principal permaneça como está. No entanto, não foi até 1833, quandoCharles Babbage– considerado “o pai do computador” – inventou o primeiro computador de uso geral. Seu computador viu o uso do revolucionário mecanismo analítico que usava cartões perfurados como entrada e uma impressora como saída.
Tear Jacquard (Crédito da foto: Mariusz S. Jurgielewicz / Shutterstock)
Após a ampla distribuição da eletricidade, relés eletromecânicos foram usados como interruptores para interagir com os computadores. Para computadores analógicos, uma quantidade física continuamente variável era vital. Para isso, foram utilizados os fenômenos físicos de grandezas elétricas, mecânicas e hidráulicas para modelar o problema que precisava ser resolvido. Esses computadores foram amplamente utilizados na Primeira Guerra Mundial.
Computador analógico (Crédito da foto: NASA Headquarters / Wikimedia Commons)
Amanhecer dos computadores digitais
Pelo contrário, os computadores digitais atribuíram diferentes quantidades através de símbolos, o que foi sua principal vantagem, pois os processos nos computadores digitais podiam ser reproduzidos com mais confiabilidade.
Computador digital baseado em tubo de vácuo (Crédito da foto: emkaplin / Shutterstock)
Descoberta de transistores
Estes eram os computadores de primeira geração que dependiam de circuitos lógicos de tubos de vácuo para programação. Estes foram colocados em quartos maiores do que uma casa comum e desmoronavam com muita frequência. Eles viram seu auge na década de 1950, mas foram substituídos portransistores; isso ajudou a ganhar o interesse principal, pois eles eram muito mais rápidos, menores e mais confiáveis. Para comparação, um bit em um tubo de vácuo era quase do tamanho de umpolegar, enquanto outro em transistores era do tamanho de umaunha.
Computador digital com transistor (Crédito da foto: domínio público / Wikimedia Commons)
Idade dos circuitos integrados
O próximo salto foi visto quando os transistores foram substituídos por circuitos integrados na década de 1960. Isso representa o advento da terceira geração da computação e surgiu através do uso de minúsculos transistores MOS (transistor de efeito de campo semicondutor de óxido metálico), também chamado MOSFET. O grande tamanho do transistor diminuiu para fazer circuitos eletrônicos em uma peça plana de material (o silício é o material mais utilizado para o IC). Isso impulsionou o poder de processamento e reduziu simultaneamente o tamanho do computador. Um circuito integrado pode caber milhares de bits em um espaço do tamanho de umamão!
Transistores super pequenos (Crédito da foto: Andrei Kuzmik / Shutterstock)
Esse desenvolvimento colocou o poder de computação disponível em uma curva exponencial, resultando no presente em que vivemos hoje.
Lei de Moore e o advento dos computadores pessoais
O chip de computador de silício se tornou a porta de entrada para desbloquear o potencial de poder de processamento exponencial. O tamanho dos transistores estava se tornando cada vez menor e, a cada iteração, mais poder de computação poderia ser acumulado na mesma quantidade de espaço; os transistores usados hoje têm apenas7 nanômetrosde comprimento!
Gordon E. Moore, co-fundador da Intel, publicou um artigo na Electronics Magazine em 19 de abril de 1965, descrevendo uma lei que agora se tornou bastante famosa. Ele afirmou o incrível impacto da miniaturização da tecnologia e estimou que levaria 18 meses para os computadores dobrarem o poder de processamento. Isso resultaria em computadores hoje milhões de vezes mais rápidos do que aqueles usados apenas meio século atrás.
O crescimento exponencial resulta em ganhos tremendos (Crédito da foto: Jurgis Mankauskas / Shutterstock)
Isso também significou uma redução exponencial do custo da mesma potência de processamento a cada 18 meses. Assim, um chip que embalaria 2000 transistores em1970custaria US $ 1000; o mesmo custaria US $ 500 em 1972, US $ 250 em 1974 e cerca de US $ 0,97 em 1990. O custo desse chip hoje seria de apenas US $ 0,02, mostrando claramente o poder do crescimento exponencial. Foi isso que permitiu que os computadores se tornassem um fenômeno doméstico, viajando de nossas mesas para nossas malas, para nossos bolsos e pontas dos dedos!
Conclusão
O encolhimento dos tubos de vácuo volumosos, seguidos pelos transistores cada vez menores, reduziu significativamente o tamanho de um computador. Combinada com os avanços na tecnologia de armazenamento, uma melhor fonte de alimentação e métodos de refrigeração, essa rápida tradição de aprimoramento nos proporcionou os poderosos computadores pessoais que vemos hoje.
A Lei de Moore tem sido surpreendentemente precisa em termos de previsão do tamanho e poder de computação dos computadores modernos no último meio século, mas está se aproximando de um limite físico, já que os transistores não podem mais ser menores. Dito isto, o avanço poderia vir de outras maneiras engenhosas de usar materiais melhores que o silício ou criar circuitos 3D. Um grande salto na computação pode liberar energia sem precedentes, uma vez que desvendamos o mistério quântico do computador. De qualquer forma, será emocionante ver como os futuros avanços no hardware de computadores mudam ainda mais a maneira como vivemos e nos comunicamos. Na verdade, é um bom momento para estar vivo!
Referências:
- A Universidade de Rhode Island
- Universidade do Missouri-St.Louis
- Instituto de Tecnologia de Massachusetts
- Georgia Highlands College
