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:

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:

Algu­mas partes são fáceis de resolver:

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:

Agora com­pare:

e

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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