Arquitetura de Computadores é uma das diversas áreas das Ciências da Computação. Nela, são estudadas e definidas algumas métricas para organizar os componentes internos de um computador de forma a atender melhor as necessidades de hardware e software do mesmo. O desenvolvimento da mesma está diretamente relacionado com o desenvolvimento de todas as outras tecnologias. Como distribuir os componentes internos pela placa mãe do computador? Como fazer com que eles "conversem" entre si? Essas são algumas das questões que trata a Arquitetura de Computadores de forma bastante simplificada.
Ao longo da história da computação a Arquitetura de Computadores foi responsável por avanços significativos em relação ao poder de processamento, redução de tamanho de componentes eletrônicos e diversas outras inovações que tornaram possível a criação de toda a tecnologia computacional presente nos dias de hoje. O desenvolvimento desse ramo da tecnologia demonstra um crescimento de caráter exponencial, muito desse desenvolvimento tem interferência nos gráficos que podemos encontrar na internet relacionando os avanços da tecnologia ao longo do tempo.
Se nos últimos 100 anos desenvolvemos mais tecnologia que nos 2 mil anos anteriores devemos isso em grande parte ao surgimento e desenvolvimento da Arquitetura de Computadores.
A seguir listaremos 3 vezes em que a arquitetura de computadores revolucionou o mundo. É importante ressaltar que apesar de estarem apresentados em ordem cronológica, é bastante difícil estimar qual acontecimento tenha tido maior impacto para o desenvolvimento tecnológico que temos hoje. Entretanto, é possível afirmar que todos os acontecimentos citados de fato revolucionaram nosso mundo.
1ª - Computação Digitalizada
Nos primórdios do que se considera a computação moderna, surgiram computadores com componentes digitais. Anteriormente à esse período o processamento dos dados era feito de forma mecânica a partir da leitura de cartões metálicos cravados com furos de modo a guardarem uma determinada quantidade de informação dentro deles. Para fazer a leitura e interpretação desse tipo de cartão eram utilizados dispositivos mecânicos que deslizavam sobre esse cartão e conseguiam perceber onde cada furo estava e a partir disso interpretar isso como algum tipo de informação.
Esse método de armazenamento e interpretação de dados era extremamente problemático, imagine que caso um dos furos na placa metálica fosse feito de maneira equivocada era necessário descartar a mesma e iniciar tudo do zero novamente.
Além desse problema, a leitura e gravação de dados a partir dessas placas era bastante demorada visto a rusticidade de todo o processo.
Ainda com forte incentivo governamental por conta dos diversos benefícios bélicos relacionados aos computadores no ano de 1946 foi criado o primeiro computador mecânico-analógico ao qual foi dado o nome de ENIAC ( Electrical Numerical Integrator and Calculator ). Estima-se que na época em que foi lançado o ENIAC tinha a capacidade de processamento de dados até mil vezes a capacidade dos outros computadores 100% mecânicos.
A revolução promovida pelo ENIAC foi no sentido de substituir componentes que necessitavam de movimento ( componentes mecânicos ) para desempenhar suas funções por componentes digitais. As válvulas que passaram a ser dotadas nesse projeto permitiam que a inserção de dados nessa máquina pudesse ser feita sem a necessidade de movimentar peças manualmente, o que era um dos principais problemas do método mecânico utilizado anteriormente.
Nessa época era comum que para utilizar um computador fosse necessário que mais de 20 pessoas trabalhassem nisso ao mesmo tempo por conta da imensa quantidade de movimentos necessários para fazer a mais simples das tarefas. Nessa época ainda o uso de computadores era mais associado a fins militares ou em algumas poucas grandes empresas da época, o conceito de computador pessoas não era nem pensado como algo possível.
Outra curiosidade interessante sobre o ENIAC é em relação ao seu tamanho. Com cerca de 25m de comprimento e 5.5m de altura, o ENIAC pesava 30 toneladas, imagine você tendo que executar um script de soma de 100 números entre si em uma máquina de 30 toneladas, o que hoje parece algo absurdo era a última tecnologia dessa época.
2ª - Adoção dos Transístores
Apenas alguma décadas depois do lançamento do ENIAC a empresa mundialmente conhecida até hoje IBM lançou no mercado um computador com o nome de IBM 7030. Essa máquina ao contrário de todas as criadas até o momento passou a utilizar os transistores ao invés de válvulas e isso ocasionou uma gigantesca revolução relacionada ao tamanho dos computadores, como descrito anteriormente no caso do ENIAC ter uma máquina de 30 toneladas para fazer cálculos não era algo muito prático, deste modo, graças a IBM a humanidade pode começar a vislumbrar um futuro em que computadores fosse algo mais acessível a população de modo geral.
Graças a adoção dos transístores na composição dos processadores hoje em dia temos computadores portáteis que muitas vezes mede menos de 2cm de grossura, e além disso, conforme puderam ser desenvolvidos transístores cada vez menores além do espaço ocupado diminuir o poder de processamento desses processadores crescia na proporção inversa.
Ainda bastante relacionado a investimentos governamentais o IBM 7030 possibilitou que computadores pudessem ser instalados em salas convencionais e, além disso, pudessem ser movimentados com uma maior facilidade em caso de ataques militares e outras dificuldades vividas na época.
Um dos principais problemas dessas máquinas na época em que foram lançadas era o preço das mesmas. Por ocupar uma área muito menor essas máquinas eram muito requisitadas, fazendo assim com que um único exemplar chegasse a custar mais de 13 milhões de dólares na época. Além da praticidade de ter um tamanho bem reduzido, o IBM 7030 foi o primeiro computador capaz de realizar cálculos em microssegundos, ou seja, executar 1 milhão de cálculos em um segundo.
3ª - Microprocessadores
Algumas décadas depois da revoluções anteriores, por volta da década de 1970 os microprocessadores se tornaram o "novo normal" da arquitetura de computadores. Com o passar dos anos após a adoção dos transístores a tendência era que cada vez mais com o passar do tempo o tamanho desses transístores diminuísse, aumentando assim a eficiência energética e também a capacidade e velocidade de processamento de dados.
Esse tamanho reduzido dos processadores possibilitou a existência por exemplos de telefones celulares e computadores portáteis. Para tentar dar uma ideia do nível de engenharia relacionada a Arquitetura de Computadores que já temos nos dias atuais, os novos processadores da Apple com o nome de M1 lançados recentemente possuem transístores na dimensão de 5 nanômetros. Um nanômetro corresponde a um metro dividido em 1 bilhão de partes iguais. Para fazer uma comparação, estudos recentes indicam que o diâmetro vírus que causa a COVID-19 é de 25 a 50 nanômetros em média. Ou seja, transístores 5 vezes menores que um vírus.
Expectativas para o futuro:
Uma das apostas mais fortes relacionadas a Arquitetura de Computadores para os próximos anos é a computação quântica e, de fato, se atingido todo o potencial previsto para essa tecnologia, podemos dizer que a revolução provocada será até maior do que as citadas anteriormente se pensarmos na capacidade de processamento e velocidade de processamento de dados.
