ENIAC: o primeiro computador

Se lhe per­gun­ta­rem um dia qual o com­pu­ta­dor mais famoso do mundo, pro­va­vel­mente a res­posta será “HAL 9000” ou algum outro dis­po­si­tivo fic­tí­cio, mas, com cer­teza, se lhe dis­se­ram o nome ENIAC você saberá do que se trata ou terá cer­teza de já ter escu­tado essa pala­vra em algum lugar. Você pode nem per­ce­ber, mas o ENIAC é um des­ses raros casos em que um evento torna-se tão impor­tante que passa a fazer parte do sub-consciente cole­tivo. A impres­são latente aqui, tra­zida pela pala­vra ENIAC, é de algo assom­bro­sa­mente moderno e pode­roso, nunca antes visto e revo­lu­ci­o­ná­rio. De fato, foi assim, mas já se pas­sa­ram 63 anos desde que ele, o pri­meiro com­pu­ta­dor do mundo, entrou em operação.

Nos anos 1940 o mundo estava em plena II Guerra Mun­dial e sabia-se que o exér­cito melhor pre­pa­rado ven­ce­ria. Cal­cu­lar tra­je­tó­rias balís­ti­cas era uma tarefa com­pli­cada que exi­gia conhe­ci­men­tos de física e mate­má­tica, além de cál­cu­los demo­ra­dos fei­tos à mão. Era comum que hou­ves­sem equi­pes de mate­má­ti­cos tra­ba­lhando nos cál­cu­los 24 horas por dia na ten­ta­tiva de oti­mi­zar a pon­ta­ria durante os ataques.

O pro­jeto de criar uma máquina que fosse capaz de rea­li­zar os cál­cu­los de arti­lha­ria cen­te­nas de vezes mais rápido que as cal­cu­la­do­ras eletro-mecânicas da época foi assi­nado, em segredo, pelo exér­cito com a Escola de Enge­nha­ria Elé­trica Moore da Uni­ver­si­dade da Pen­sil­vã­nia em 5 de junho de 1943 e cha­mado de “Pro­jeto PX”, o desen­vol­vi­mento fica­ria a cargo de John Mau­chly (físico) e J. Pres­per Eckert (enge­nheiro elé­trico), que che­fi­a­ram a equipe de enge­nha­ria encar­re­gada de tor­nar a máquina em rea­li­dade. Quase 3 anos mais tarde e depois de mais de US$ 500.000, em 14 de feve­reiro de 1946, o pro­jeto, bati­zado ENIAC (Elec­tro­nic Nume­ri­cal Inte­gra­tor And Com­pu­ter), foi entre­gue, con­si­de­rado pronto e fun­ci­o­nal na Uni­ver­si­dade da Pen­sil­vâ­nia. A guerra, é claro, já havia terminado.

O Hard­ware envolvido

Na época a imprensa fez um grande estar­da­lhaço diante da mara­vi­lha tec­no­ló­gica con­ce­bida pelo gênio humano e repre­sen­ta­vam o ENIAC como um cére­bro gigante, capaz de supe­rar o cére­bro humano em velo­ci­dade e inteligência.

O com­pu­ta­dor, dife­rente dos nos­sos atu­ais, tra­ba­lhava no sis­tema deci­mal em vez do biná­rio, pesava 27 tone­la­das, media 5,50 m de altura e 25 m de com­pri­mento, ocu­pava 180 m² de área cons­truída e per­ma­ne­cia mon­tado sobre estru­tu­ras metá­li­cas com 2,75 m de altura. Era impres­si­o­nante em todas as medi­das: 17.468 vál­vu­las à vácuo, 7.200 dio­dos de cris­tal, 1.500 relés, 70.000 resis­to­res, 10.000 capa­ci­to­res e apro­xi­ma­da­mente 5 milhões de pon­tos de solda, devo­rando 175 KW de ener­gia. Dizem que quando o ENIAC era ligado as luzes da Fila­dél­fia piscavam.

Os dis­po­si­ti­vos de entrada em nada se pare­ciam com os nos­sos con­for­tá­veis tecla­dos e mou­ses de hoje em dia: usa­vam car­tões per­fu­ra­dos da IBM, com capa­ci­dade de arma­ze­nar 8 núme­ros de 10 dígi­tos numa velo­ci­dade de até 125 cartões/min. Os resul­ta­dos dos cál­cu­los eram escri­tos em car­tões per­fu­ra­dos por uma gra­va­dora IBM 405 e fre­quen­te­mente a sala onde o ENIAC ope­rava atin­gia mais que 50°C, mesmo com os con­di­ci­o­na­do­res de ar sem­pre ligados.

Para atin­gir maior velo­ci­dade, a máquina fun­ci­o­nava em sis­tema modu­lar. O ENIAC, como um todo, era divi­dido em 20 uni­da­des que podiam tra­ba­lhar inde­pen­den­te­mente, des­mem­brando um pro­blema com­plexo em par­tes meno­res e pas­sando as solu­ções para o outro módulo ao fim da operação.

“Toda vez que o ENIAC era ligado, pis­ca­vam as luzes da Filadélfia”

As velo­ci­da­des médias de ope­ra­ções com dois núme­ros acima de dez dígi­tos eram essas:

• 5.000 somas ou subtrações
• 357 mul­ti­pli­ca­ções por segundo
• 35 divi­sões ou raí­zes qua­dra­das por segundo

Como o ENIAC pensava?

E é inte­res­sante apon­tar que o ENIAC só tra­ba­lhava com somas (por isso tinha “Inte­gra­tor” no nome). Essa curi­o­si­dade é, de fato, ape­nas uma pro­pri­e­dade mate­má­tica usada pelos pro­gra­ma­do­res para per­mi­tir ao ENIAC com­pu­tar sub­tra­ções, mul­ti­pli­ca­ções, divi­sões e raízes.

Não é muito difí­cil de entender:

Ele sabia somar:

2+2 = 4

Essa foi sim­ples, não?

Ele não sabia sub­trair, mas… :

4 – 2 = 4 + (-2)

Uma sub­tra­ção nada mais é do que a soma de um número negativo.

Ele não sabia mul­ti­pli­car, mas… :

4 x 2 = 2 + 2 + 2 + 2

Uma mul­ti­pli­ca­ção nada mais é que somar o número uma quan­ti­dade X de vezes.

Ele não sabia cal­cu­lar raí­zes qua­dra­das, mas… :

Bem, essa é meio com­pli­cada. Existe um teo­rema mate­má­tico que diz o seguinte:

$\frac{a-1}{2}\leq\sqrt{m}\leq\frac{a+1}{2}$

m é o número do qual que­re­mos achar a raiz quadrada

a é a sima de todos os núme­ros ímpa­res que che­gam mais pró­xi­mos de

O que essa fór­mula quer dizer é o seguinte: a raiz qua­drada de um número m está entre a soma de todos os núme­ros ímpa­res até che­gar mais perto de m, mais ou menos 1, divi­dido por 2.

Não sacou? Com o exem­plo fica mais fácil: Vamos cal­cu­lar a raiz qua­drada de um número maluco qual­quer. Vou esco­lher o 1003.

Come­ça­mos a somar todos os núme­ros ímpa­res até che­gar ou pas­sar um pouco de 1003:

1+3+5+7+…+59+61=961 —- Ainda falta 42 para 1003 <== Esse valor ainda não serve.

1+3+5+7+…+63=1024 —- Pas­sou 21 de 1003 <== esse pas­sou, um pouco. Vai servir.

Somando e somando e somando os núme­ros ímpa­res, vamos cada vez mais perto do nosso número (1003), mas deve­mos lem­brar que o valor tem que ser exato, ou pas­sar um pouco. Somando até 61 o valor ainda falta e, final­mente, no 63 o valor passa um pouco. 63 é nosso número mágico, logo, que­re­mos achar a raiz qua­drada de 1003, por isso sabe­mos que, na fór­mula de cima m = 1003 e aca­ba­mos de des­co­brir que a = 63. Por­tanto, só para não esquecer:

$\frac{63?1}{2}\leq\sqrt{1003}\leq\frac{63+1}{2}$

Algu­mas par­tes são fáceis de resolver:

$31\leq\sqrt{1003}\leq32$

Des­co­bri­mos que nossa raiz está entre 31 e 32. Já é uma boa coisa, mas, é neces­sá­rio ser mais pre­ciso. Pense nos pobres sol­da­dos dis­pa­rando mor­tei­ros nos pró­prios ali­a­dos por falta de pre­ci­são nas con­tas… Pra achar mais algu­mas casas deci­mais, se você olhar um pouco antes, vai se lem­brar daquele valor que tes­ta­mos, mas que ainda ficou fal­tando 42 uni­da­des para che­gar ao 1003. Lembra-se?

1+3+5+7+…+59+61=961 —- Ainda falta 42 para 1003

O valor que usa­mos até agora foi o 63. Se você pegar essas uni­da­des que fica­ram fal­tando para 1003 (e que pen­sa­mos que não iam ser­vir para nada) e divi­dir­mos pelo valor que ser­viu (63), teremos:

$\frac{42}{63}=0.6667$

Agora com­pare:

$31+0.6667=31.6667$

e

$32+0.6667=32.6667$

Nossa raiz qua­drada está entre 31 e 32. Vamos usar essas casas deci­mais que aca­ba­mos de achar pra fazer um teste:

Qual des­ses dois núme­ros está entre 31 e 32?

Bem, o 32,6667 pas­sou de 32, então, é claro, não é ele. Vamos ati­rar nos­sas bom­bas con­fi­ando que a raiz qua­drada de 1003 é 31,6667. Se você pegar sua cal­cu­la­dora e ver o valor exato vai achar o seguinte: 31,670175244

Nada mal, heim?

Pro­gra­mando para o gigante

Um dos mai­o­res avan­ços tra­zi­dos pelo ENIAC, além da espan­tosa velo­ci­dade nos cál­cu­los era a pos­si­bi­li­dade de programá-lo de forma que exe­cu­tasse uma grande vari­e­dade de ope­ra­ções com­ple­xas. Ele era capaz de loops, sub-rotinas e rami­fi­ca­ções, mas o pro­cesso de “pro­gra­ma­ção” era bas­tante com­plexo e con­sis­tia em tro­car cen­te­nas de fios de posi­ção e mudar diver­sas cha­ves. A pri­meira tarefa para programá-lo era con­se­guir o pro­blema a ser com­pu­tado (escrito em lin­gua­gem humana) e transcrevê-lo, arte­sa­nal­mente, na lin­gua­gem deci­mal, que era inter­pre­tada pelo ENIAC. Ape­nas esta fase demo­rava diver­sas sema­nas. Depois do pro­blema trans­crito, 6 pro­gra­ma­do­ras leva­vam dias mudando os cabos e as cha­ves que regu­la­vam a cor­rente elé­trica (lembre-se que um com­pu­ta­dor “pensa” atra­vés de pul­sos elé­tri­cos, mas, anti­ga­mente, era pre­ciso ajus­tar, manu­al­mente, como esses pul­sos seriam) e depois disso che­gava a fase de “debug­ging” a pro­cura de erros no código deci­mal ou no ajuste do equi­pa­mento. Ufa!

Infe­liz­mente para os pro­gra­ma­do­res, O ENIAC não pos­suía uma memó­ria capaz de arma­ze­nar os pro­gra­mas, embora essa memó­ria fizesse parte dos pla­nos ori­gi­nais aca­bou não sendo imple­men­tada no pro­jeto. A não imple­men­ta­ção do recurso sig­ni­fi­cava que, depois de exe­cu­ta­dos, os pro­gra­mas não podiam ser sal­vos e teriam que ser refei­tos nova­mente caso hou­vesse neces­si­dade no futuro.

Con­fi­a­bi­li­dade do hard­ware e do software

O ENIAC era pro­je­tado para che­car duas vezes todas os cál­cu­los que exe­cu­tava e lan­çava mão de inú­me­ros recur­sos mate­má­ti­cos e esta­tís­ti­cos para obter resul­ta­dos mais pre­ci­sos. Ainda hoje, com com­pu­ta­do­res incom­pa­ra­vel­mente mais pos­san­tes a mar­gem de erro existe e pre­cisa ser levada em conta, por exem­plo, nos cál­cu­los mete­o­ro­ló­gi­cos, na pre­di­ção de movi­men­tos de galá­xias e simu­la­ções esta­tís­ti­cas complexas.

O hard­ware, por outro lado, era fonte de gran­des pre­o­cu­pa­ções, mesmo antes do iní­cio do fun­ci­o­na­mento ofi­cial do com­pu­ta­dor. Espe­ci­a­lis­tas em ele­trô­nica haviam pre­visto que as vál­vu­las à vácuo quei­ma­riam com tanta frequên­cia que o fun­ci­o­na­mento da máquina seria impra­ti­cá­vel: uma vál­vula pre­ci­sa­ria ser tro­cada a cada 17 segundos.

Isso estava par­ci­al­mente cor­reto, já que os enge­nhei­ros res­pon­sá­veis pela manu­ten­ção do ENIAC per­ce­be­ram que a queima de vál­vu­las ocor­ria, geral­mente, durante o aque­ci­mento (momen­tos logo após ser ligada) e durante o des­li­ga­mento. A solu­ção, sim­ples, era mantê-la ligada a maior quan­ti­dade de tempo pos­sí­vel. Embora fosse cor­rente a his­tó­ria de que tro­car as vál­vu­las no ENIAC era uma tarefa infin­dá­vel, Eckert, numa entre­vista con­ce­dida em 1989 disse que a média era de que fosse neces­sá­rio tro­car uma vál­vula a cada 2 dias e que esse pro­cesso não demo­rava mais que 15 minu­tos. O maior período de fun­ci­o­na­mento con­tí­nuo da máquina foi de 116 horas.

Encer­rando as ati­vi­da­des e aposentadoria

Os tra­ba­lhos do pri­meiro com­pu­ta­dor do mundo con­ti­nu­a­ram até as 23h e 45 min do dia 2 de outu­bro de 1955, quando ele foi, ofi­ci­al­mente, apo­sen­tado. Sofreu, nesse meio tempo, diver­sos upgra­des que poten­ci­a­li­za­ram suas capa­ci­da­des de cál­culo, mul­ti­pli­cando por 5 a velo­ci­dade de pro­ces­sa­mento, mas é um fato que, mesmo antes de entrar em ati­vi­dade, o ENIAC já era con­si­de­rado obso­leto mesmo por seus cri­a­do­res, mas o tempo era curto e a pressa em ter van­ta­gem durante a guerra impe­dia que melho­rias fos­sem fei­tas no pro­jeto ori­gi­nal de 1943. Mesmo antes do lan­ça­mento ofi­cial do ENIAC, seus cri­a­do­res já esta­vam tra­ba­lhando em seu suces­sor, cha­mado EDVAC (Elec­tro­nic Dis­crete Vari­a­ble Auto­ma­tic Com­pu­ter) que tra­ba­lha­ria com o código biná­rio e teria, enfim, memó­ria com capa­ci­dade de arma­ze­nar dados e programas.

Curi­o­sa­mente, diver­sas empre­sas dis­pu­ta­ram na jus­tiça a patente sobre a inven­ção do ENIAC, mas em 1973 uma deci­são fede­ral colo­cou a inven­ção do com­pu­ta­dor ele­trô­nico digi­tal em domí­nio público.

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