Unidades de Lógica Aritmética (UAL): Uma Introdução

A ideia de computação ser composta a partir de subsistemas discretos trabalhando em conjunto para criar comportamentos complexos não é uma ideia do século XX. De facto, as máquinas de programas armazenados estavam a ser conceptualizadas por Charles Babbage mais de 100 anos antes da famosa formalização de Alan Turing de uma ‘Máquina Universal de Turing’ na década de 1930.

Um livro pouco conhecido ‘Fast than Thought’ (1953) de B.V.Bowden descreve lindamente a conceptualização de cálculo de Babbage que inclui a noção de uma unidade de controlo, uma unidade de memória e uma unidade aritmética! Num agradável aceno ao contexto mecânico de uma unidade aritmética na altura, Babbage referiu-se a este subsistema como ‘The Mill’.

'An excerpt from the book 'Faster than Thought', B.V.Bowden, 1953
‘Um excerto do livro ‘Faster than Thought’, B.V.Bowden, 1953.

Os fundamentos teóricos da computação viram a luz do dia através da construção dos primeiros computadores digitais. Máquinas como o computador MOSAIC, que executou o seu primeiro programa em (cerca de) 1953, composto por mais de 6.480 válvulas electrónicas e ocupou o espaço de quatro salas! A imagem abaixo mostra uma imagem do seu ‘Rack Aritmético’, que foi uma das primeiras unidades aritméticas. Funcionou no núcleo do computador até a máquina ser desactivada no início da década de 1960. (Note aqui também o suporte de controlo. A ‘loja’ de memória estava alojada numa sala separada).

O Rack Aritmético do computador MOSAIC
Uma imagem do MOSAIC ‘Rack Aritmético’ de ‘Early British Computers’, S.Lavington, 1980.

Na exploração dos primeiros computadores digitais vale também a pena mencionar o EDSAC 2 (operacional em 1958), que foi o primeiro computador a ter uma unidade de controlo microprogramada. Para os experientes observadores da ALU vale a pena visitar o ‘Centre for Computing History’ em Cambridge, que alberga uma parte da Unidade de Lógica Aritmética desta máquina:

Unidade de Lógica Aritmética da EDSAC 2
Unidade de Lógica Aritmética da EDSAC 2: Alojada no Centre for Computing History, Cambridge.

Desde os anos 60 que os computadores estavam a diminuir consideravelmente de tamanho graças à invenção de circuitos integrados que substituíram a tecnologia de tubos de vácuo utilizada nos primeiros computadores. Em 1970 a Texas Instruments introduziu o seminal 74181 TTL IC – uma ALU de 4 bits – que simplificou o design dos minicomputadores. Realizou operações aritméticas (adição e subtracção) e operações lógicas (AND, OR, XOR). Foi para se tornar fundamental na história da concepção e tecnologia informática da ALU, sendo utilizada em computadores famosos como o PDP-11.

A 74181 ALU IC
Image do clássico 74181 ALU IC. Por 74s181 na Wikipedia inglesa – Transferido do en.wikipedia para o Commons por audriusa., Public Domain, Link

Muito considera o 74181 TTL IC como um chip clássico – mesmo que já não seja fabricado. O seu desaparecimento, contudo, assinala a ascensão das CPUs, onde os subsistemas dos computadores são miniaturizados e incluídos nas fatias de silício da moderna tecnologia de microprocessadores.

Aprenda mais:

Hoje em dia já não pode ver ou segurar uma ALU moderna na sua mão. E os mecanismos simples que conduzem à computação quotidiana estão agora a ser perdidos e esquecidos pela marcha da miniaturização!

É por isso que, embora a nossa Unidade Aritmética de Bricolage 4-bit, ARITH-MATIC visa reavivar as ligações físicas e visíveis que outrora tínhamos com os antecessores há muito perdidos da computação digital moderna.

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