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ANTES DOS CHIPS
, Um pouco de história .... Uma revolução silenciosa iniciou-se na Universidade da
Pensilvânia. Finalizado em 1946, o Eniac (Electronic Numerical Integrator and Computer) foi o
primeiro computador digital totalmente eletrônico. Pesava trinta toneladas e
tinha 18 mil
válvulas. Funcionários
trabalhavam ininterruptamente trocando válvulas que se queimavam. A
luz e o calor atraíam insetos, que acabavam morrendo em seu interior e
provocando defeitos no funcionamento, originando o termo “bug”
(inseto em inglês).
A
demanda por cálculos balísticos aumentava cada vez mais e alguma providência
deveria ser tomada. Três homens prontificaram-se a resolver
o problema: Herman H. Goldstine, capitão do exército, e John W. Mauchly e J. Presper Eckert Jr., da Escola de Engenharia Elétrica Moore da
Universidade da Pensilvânia.
Eles
propuseram a criação de uma máquina calculadora eletrônica batizada de Eniac. A
máquina utilizava válvulas montadas em blocos de dez unidades, cada bloco com
mais de um metro de comprimento. Havia 200 blocos, o que
dava ao Eniac uma memória capaz de armazenar 20
números de 10 dígitos cada . A esposa do capitão Goldstine, Adele, foi a primeira “programadora” do Eniac. Os programas eram
literalmente diagramas de conexão que ligavam os blocos de válvulas a
barramentos. Para “instalar” um
programa, um complicado diagrama feito à mão guiava Adele, e assim ela ligava
interruptores e cabos de conexão. O Eniac
podia calcular em 20 segundos a trajetória de um míssil que levaria 30
segundos para atingir seu alvo,(o mesmo cálculo
feito numa calculadora manual levaria 2 dias)
Durante a década de 40, outras iniciativas para a
construção de computadores eletrônicos surgiram e tomaram diversos caminhos. Mas foi um matemático,
John von Neumann, no Instituto de Estudos Avançados da Universidade de
Princeton, que deu o grande passo no projeto e construção de computadores. Ele percebeu que
enquanto uma máquina computacional não pudesse modificar seu próprio
processo, ela não teria a habilidade de realizar escolhas lógicas e
consequentemente mudar suas próprias instruções. Para responder
a essa questão, ele projetou o Edvac (Electronic Discrete Variable Automatic Computer)
que formalizou o conceito de programa armazenado. Essa foi a primeira vez em
que alguém propôs um máquina cujas instruções fossem
armazenadas como números numa memória eletrônica. Muitas das idéias e conceitos concebidos por Von Neumann são
empregados até hoje no campo da computação. O FIM DA ERA DAS VÁLVULAS... No
dia 16 de dezembro de 1947, nasceu a revolução digital. Foi em Murray Hill,
estado de New Jersey, EUA, quando dois cientistas do renomado Bell Laboratories construíram um estranho dispositivo com
alguns contatos de ouro, um pequeno pedaço de material semicondutor e um
clipe de metal dobrado. A invenção era capaz de amplificar uma corrente
elétrica ou ainda ligá-la e desligá-la, como um interruptor. Nascia assim o Sem
perceber, nossas vidas foram moldadas por esse estranho dispositivo que a
maioria de nós nem sabe como funciona. O transistor pode controlar a corrente elétrica num material
sólido como o sílicio.Daí
o nome de eletrônica "do estado sólido" para designar
a nova tecnologia que subtituía as válvulas(onde a
corrente elétrica era controlada no vácuo). Foi a partir de 1950 que ocorreu um significativo
progresso nas pesquisas na eletrônica de estado sólido,com a criação de novos processos de projeto
e fabricação de dispositivos semicondutores,que
culminou com a invenção do circuito integrado
por Jack Kilby da Texas Instruments, em 1958.
Jack
Kilby Os processos de difusão e
máscara de óxido e o processo planar tornaram-se a base de producão dos CIs.Essas técnicas
permitiram integrar circuitos no mesmo substrato,onde
as conexões elétricas entre os diversos elementos ou circuitos poderiam ser
internas ao chip,conforme reconheceu Robert Noyce da Fairchild,ao anunciar
a sua descoberta.Hoje, milhões de transistores
podem ser construídos minuciosamente em microcóspicas
pastilhas de silício.
Robert Noyce
Veja: Fabricando um microchip Nos microchips, toda a informação e entretenimento
do mundo podem ser armazenados em formato digital, processados e enviados a
qualquer canto deste mundo globalizado. Mas nem sempre
as coisas foram assim…
A velocidade das transformações Por
milhares de anos, os homens pré-históricos viveram da caça de animais
selvagens e da coleta de plantas e frutas fornecidas pela Natureza. Não eram
tempos fáceis e cada refeição se transformava numa grande empreitada atrás de
alimento. A troca de experiências (isto é, a velocidade de propagação de
conhecimentos) entre os diversos indivíduos ou entre grupos distintos era
incrivelmente lenta. Uma grande transformação veio mudar esse panorama
pré-histórico: a revolução agrícola. As mudanças resultantes desse processo foram profundas, e
dentre elas a domesticação de animais teve um significado essencialmente
importante: o deslocamento humano por longas distâncias foi enormemente
facilitado. A velocidade de propagação de conhecimentos começava a se
acelerar. Muitos
milhares de anos depois, uma nova revolução, iniciada em algumas poderosas
nações da época, assolou o mundo: a revolução industrial. O advento das
máquinas a vapor e um pouco mais tarde dos trens e em seguida dos automóveis
consolidaram o domínio dos homens sobre as máquinas. Um pouco mais tarde,
desvendado o eletromagnetismo, a velocidade de propagação de informações
atingiu níveis impressionantes, graças, sobretudo, ao telégrafo e ao
telefone. Mais
recentemente, o surgimento de computadores pessoais relativamente baratos e
de redes de comunicação globais como a Internet colocam a humanidade frente a
uma nova onda de transformações. As luzes que se acendem são de uma era em
que bits valem mais que átomos e que bens materiais não são mais garantia de
poder e riqueza. Hoje, expressões como “tempo real” e “sob demanda” nos dão idéia de quão rápido corre a informação através dos
canais de comunicação que envolvem o globo. Depois
da revolução agrícola e da revolução industrial, o homem vive a revolução do
conhecimento. Não há atividade humana que resista a esse período de
transição; o impacto das redes de computadores, da microeletrônica, da
nanotecnologia, das telecomunicações é total, pode ser sentido no trabalho,
na educação, no entretenimento, nas artes. O homem, inabalável, segue como
parte integrante e atuante neste cenário de singularidade e de intensas
mudanças tecnológicas. A sociedade é agora “pós-industrial” e vivemos o que é
chamado de “era da informação”. O microchip marcou , assim como a máquina a vapor, a eletricidade e a linha de montagem em outros tempos , um avanço singular no desenvolvimento tecnológico da humanidade. Na nova economia globalizada entram os websites, rápidos como a luz numa fibra óptica, provendo conteúdo especializado e customizável. É a informação em estado
puro, na forma de bits .
Nos
domínios da microeletrônica, nenhuma previsão ficou tão conhecida (e vem
perdurando tanto) como a “Lei de Moore”. Em meados da década de 60, Gordon Moore,
um dos fundadores da Intel, previu que o poder de processamento dos
microchips dobraria a cada 18 meses, enquanto que, ao mesmo tempo, seus
custos cairiam pela metade.
A Lei de Moore Em 1965, Gordon
Moore, um dos fundadores da Fairchild Semiconductor e mais tarde da Intel, publicou em uma
edição da revista Electronics um gráfico semi-log com o número de transistores em um chip de
silício em função da data de seu lançamento no mercado. O resultado foi uma
linha reta, indicando que o número de transistores dobrava a cada ano , o que corresponde a um crescimento exponencial. Nos
anos seguintes, o número passou a dobrar a cada dezoito meses, taxa que, de
certa maneira, é observada até hoje. Uma projeção
feita pela Semiconductor Industry
Association (SIA), baseada na Lei de Moore, indicou
que se alcançará alguns limites físicos por volta de 2005 -- quando o
transistor completará 60 anos. Naquele ano, os transistores terão dimensão da
ordem de 0,1 mícron e chips conterão sozinhos de 5 a 10 bilhões de transistores.
Os chips terão por volta de 10 centímetros quadrados de área e serão
fabricados em wafers de 12 a 16 centímetros de
diâmetro. O duradouro
progresso exponencial da microeletrônica, com chips dobrando de capacidade a
cada 18 meses, é um evento único no desenvolvimento tecnológico da
humanidade. A única outra tecnologia que vem se desenvolvendo com tamanha
velocidade é a comunicação por fibra óptica , a qual
dá-se o nome de fotônica. Essas duas tecnologias é que constituem os
alicerces da “era da informação”.
O sucesso
da “Lei de Moore” deve-se, em parte, às próprias características da microeletrônica , pelo menos em seu estágio atual. A
fabricação de microchips hoje, por mais complexos que venham se tornando, não
foge à receita simples do “wafer” (lâmina em forma
de disco que se assemelha a uma bolacha redonda) de silício coberto de
microcomponentes eletrônicos. Simplesmente ainda não se descobriu melhor
maneira de colocar tamanho número de componentes num espaço tão diminuto.
Mas o futuro do silício pode ter seus dias contados. Outros
materiais com propriedades dos semicondutores, capazes de desempenhar funções
de transistores, já estão sendo pesquisados: são polímeros condutores,
estruturas cristalinas orgânicas, materiais cerâmicos, entre outros. Cada
um desses materiais oferece uma determinada vantagem em relação ao silício
(como maior velocidade, menor consumo de energia, etc.). Essas novas técnicas
abrem novas perspectivas para a microeletrônica e para a computação, e podem
um dia vir a substituir o atual paradigma , baseado
na tecnologia CMOS VLSI , que tornou populares as arquiteturas Pentium, do
PowerPC.
Essas arquiteturas encontram suas raízes nas idéias do matemático John von Neumann, um dos pioneiros
no projeto de computadores durante as décadas de 40 e 50. O próprio
microprocessador é um exemplo do sucesso da arquitetura digital Von Neumman: uma seqüência de
operações acessa instruções e dados de uma memória central, processa-os e em
seguida retorna os resultados.
Outras abordagens para projeto e construção de circuitos
capazes de processar informação já estão em desenvolvimento. Uma dessas
abordagens é a utilização de sistemas analógicos como as redes neurais , inspiradas no modo como alguns sistemas
biológicos processam informação. Para alguns pesquisadores, sistemas
neurais/analógicos representam o futuro da computação. Independentemente
da arquitetura adotada, um passo certo em direção ao futuro é certamente a
flexibilidade dos microchips de amanhã. Chips configuráveis, customizáveis,
capazes de rodar os principais sistemas operacionais serão características
importantes num futuro próximo. Maiores informações,visite: The CHIP Collection
- STATE of THE ART Onde vamos parar ? Mas
existem limites para a computação? Até onde vai o sonho humano de computar? É
certo que, teoricamente, não existem limites. Tudo depende da tecnologia em
que se baseiam os sistemas computacionais. A computação baseada em chips de
silício certamente encontrará seus limites. Nada,
porém, parece ser capaz de frear a vontade do homem de construir máquinas
cada vez mais "poderosas". Embora os custos e dificuldades
tecnológicas tornem proibitivo construir “superchips” para
“supercomputadores”, a supercomputação tornou-se realidade de forma
engenhosa: utilizando dezenas ou até centenas de chips convencionais e
realizando o que ficou conhecido como “processamento paralelo distribuído”. A
computação de alto desempenho e o processamento paralelo é que permitem, por
exemplo, criar efeitos especiais para o cinema cada vez mais realistas . Além
disso, formas revolucionárias de computação vem
sendo pesquisadas, como a computação quântica e a computação biológica com
DNA. Embora experimentais, estas pesquisas vêm mostrando-se bastante
promissoras. Talvez possam substituir os chips de silício na próxima década.
No caso da computação quântica, os cientistas esperam conseguir manipular
átomos, moléculas e suas partículas sub-atômicas
para processar informações. A eletrônica molecular (“moletronics”,
como está ficando conhecida) promete construir superchips do tamanho de grãos
de areia cem bilhões de vezes mais rápidos que um processador Pentium. Com
a miniaturização cada vez mais acelerada dos microchips, será possível
embutir esses dispositivos em todo tipo de objeto ,
e também no corpo humano! Em agosto de 1998, o professor Kevin Warwick, da
Universidade de Reading, na Inglaterra, implantou cirurgicamente um microchip
em seu braço esquerdo. Ondas eletromagnéticas geravam corrente elétrica em
uma pequena bobina acoplada ao microchip. Warwick podia então andar pelo seu
laboratório e interagir com as coisas ao seu redor (portas eram abertas. O
próximo passo de Warwick é implantar um novo chip, mais sofisticado, que seja
capaz de “monitorar” seus impulsos nervosos. O pesquisador quer identificar
os impulsos nervosos correspondentes às diversas sensações e sentimentos
humanos. Em seguida, quer gerar esses impulsos em um computador e
introduzi-los em seu sistema nervoso por meio do microchip.
Em 1957, o
jovem András Gróf deixou
sua cidade natal, Budapeste, capital da Hungria, então sob o domínio
comunista e ocupada por tropas soviéticas. Primeiro foram os horrores da
Segunda Guerra Mundial (1939-1945). Agora era a ameaça de um governo
totalitário. Muitas pessoas desapareciam sem deixar rastro. O jovem sabia que
era hora de fugir: “Eu poderia ficar aqui sentado, e um dia, quando saísse
para comprar pão, nunca mais seria visto”. A Intel percorreu um longo caminho até tornar-se o que é hoje: líder no mercado de microprocessadores para PCs. Os microprocessadores são superchips contendo milhões de transistores que funcionam como cérebro dos computadores. Sem os chips, a chamada Revolução Digital seria impossível.
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