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segunda-feira, 7 de novembro de 2016

Mainframe History : Especial VIII A — Tommy Flowers: O Pai Esquecido da Computação Eletrônica

 

Bellacosa Mainframe e outro computador z especial complemento parte viii a

☕ Um Café no Bellacosa Mainframe

Muito Antes do IBM Z Existia Outro "Z"

Especial VIII A — Tommy Flowers: O Pai Esquecido da Computação Eletrônica

O Homem que Acendeu 2.500 Válvulas, Encurtou a Segunda Guerra Mundial e Depois Voltou para Casa Como um Anônimo

"A História costuma celebrar quem aparece nos jornais. A Engenharia costuma ser construída por aqueles que permanecem escondidos nos laboratórios."

Se você perguntar a um grupo de profissionais de TI quem foi Konrad Zuse, alguns responderão corretamente.

Se perguntar quem foi John von Neumann, muitos lembrarão da famosa arquitetura que domina praticamente todos os computadores modernos.

Se mencionar Alan Turing, provavelmente ouvirá referências à Enigma, à inteligência artificial e ao famoso Teste de Turing.

Agora faça outra pergunta.

Quem foi Tommy Flowers?

É bem provável que boa parte das pessoas permaneça em silêncio.

E isso é profundamente injusto.

Porque, sem Tommy Flowers, talvez a computação eletrônica tivesse demorado muito mais para conquistar a confiança da comunidade científica e da indústria.

Hoje vamos conhecer um engenheiro que nunca buscou fama.

Nunca escreveu autobiografias.

Nunca apareceu em campanhas publicitárias.

Nunca recebeu o reconhecimento proporcional ao tamanho de sua contribuição.

Mesmo assim, ajudou a mudar o destino da Segunda Guerra Mundial e da própria computação.


Um Engenheiro dos Correios

Thomas Harold Flowers nasceu em Londres, em 1905.

Sua formação não aconteceu em uma universidade famosa de matemática.

Nem em um laboratório de física.

Flowers era engenheiro de telecomunicações.

Trabalhava no General Post Office (GPO), o serviço postal britânico, que também era responsável pela infraestrutura telefônica do país.

Hoje isso pode parecer estranho.

Mas, naquela época, telefonia e telecomunicações estavam entre as áreas mais avançadas da engenharia.

Ali, Flowers aprendeu algo que mudaria sua vida.

Como construir equipamentos eletrônicos capazes de funcionar continuamente.


O Mundo das Centrais Telefônicas

Imagine uma central telefônica da década de 1930.

Milhares de ligações.

Relés abrindo e fechando contatos.

Operadoras conectando chamadas manualmente.

Depois, sistemas automáticos assumindo essa função.

A confiabilidade era essencial.

Uma falha interrompia centenas de comunicações.

Flowers especializou-se justamente em tornar esses sistemas mais rápidos e mais confiáveis.

Enquanto muitos engenheiros ainda confiavam apenas em mecanismos eletromecânicos, ele acreditava que o futuro estava nas válvulas eletrônicas.

Essa convicção seria colocada à prova poucos anos depois.


☕ Café com Naftalina

Quando hoje falamos em "alta disponibilidade", pensamos em clusters, replicação síncrona, Parallel Sysplex ou GDPS.

Na década de 1930, alta disponibilidade significava manter milhares de chamadas telefônicas funcionando sem interrupção.

Os princípios são os mesmos.

Mudaram apenas as tecnologias.


Um Convite para Bletchley Park

Com o início da Segunda Guerra Mundial, o governo britânico reuniu cientistas, matemáticos e engenheiros em um lugar que permaneceria secreto por décadas.

Seu nome era Bletchley Park.

Ali trabalhavam alguns dos maiores talentos da época.

Entre eles estava Alan Turing.

O objetivo era simples de explicar e extremamente difícil de executar:

Ler mensagens inimigas sem que o inimigo percebesse.

No início, os esforços concentraram-se na famosa máquina Enigma.

Mas havia um desafio ainda maior.

O sistema criptográfico Lorenz SZ40/42, utilizado para comunicações do alto comando alemão.

Era muito mais complexo que a Enigma.

Resolver esse problema manualmente era praticamente impossível.

Era necessário construir uma máquina.


"Isso Nunca Vai Funcionar"

Quando Tommy Flowers apresentou sua proposta, muitos colegas foram céticos.

Sua ideia era utilizar cerca de 2.500 válvulas eletrônicas.

Na época, isso parecia absurdo.

O argumento era sempre o mesmo.

"As válvulas queimam o tempo todo."

"Uma máquina com milhares delas jamais será confiável."

Flowers discordava.

Com base em sua experiência nas centrais telefônicas, sabia que a maior parte das falhas ocorria justamente durante o aquecimento e o resfriamento dos componentes.

Sua solução era surpreendentemente simples.

Nunca desligar a máquina.

As válvulas permaneceriam energizadas continuamente.

Hoje essa estratégia parece familiar.

Datacenters modernos evitam ciclos desnecessários de desligamento justamente para reduzir estresse térmico em diversos componentes.

Mais uma vez, uma boa ideia atravessou décadas.


🔧 Oficina do Engenheiro

Uma válvula termiônica controla o fluxo de elétrons em um ambiente de vácuo. Ela cumpre funções de amplificação e chaveamento semelhantes às que mais tarde seriam desempenhadas pelos transistores.

Embora fossem grandes, consumissem muita energia e gerassem calor, as válvulas permitiam operações muito mais rápidas que os relés eletromecânicos.

O Colossus demonstrou, na prática, que sistemas eletrônicos complexos podiam operar continuamente com alta confiabilidade quando bem projetados.


Nasce o Colossus

Em dezembro de 1943, o primeiro Colossus começou a operar.

Era uma máquina impressionante.

  • Cerca de 2.400 válvulas eletrônicas (na primeira versão).

  • Leitura óptica de fita perfurada em alta velocidade.

  • Processamento eletrônico.

  • Configuração por chaves e painéis.

  • Operação praticamente contínua.

Poucos meses depois surgiu o Colossus Mark II, ainda mais rápido e sofisticado.

Ao final da guerra, havia várias unidades em operação.


Enigma? Não.

Existe um dos maiores equívocos da história da computação.

Muita gente acredita que o Colossus foi construído para quebrar a Enigma.

Na realidade, sua principal missão era analisar mensagens produzidas pela máquina Lorenz, utilizada pelo alto comando alemão.

A Enigma era extremamente importante.

Mas o Lorenz protegia comunicações estratégicas entre Hitler e seus principais comandantes.

Quebrar esse sistema fornecia informações de enorme valor militar.


O Computador Invisível

O Colossus funcionou.

E funcionou muito bem.

Contribuiu para acelerar significativamente o trabalho dos criptanalistas britânicos.

Entretanto, quando a guerra terminou, aconteceu algo extraordinário.

As máquinas foram desmontadas.

Projetos destruídos.

Documentos classificados.

Os engenheiros assinaram compromissos de confidencialidade.

Durante décadas, praticamente ninguém podia comentar sua existência.

Enquanto isso, livros de história apresentavam o ENIAC como a grande revolução eletrônica.

Não porque o ENIAC não fosse extraordinário.

Mas porque quase ninguém sabia que o Colossus havia existido.


📦 Baú do Sysprog

Imagine participar do desenvolvimento de um sistema revolucionário e passar quase trinta anos proibido de mencionar esse trabalho, até mesmo para amigos ou familiares.

Foi exatamente isso que aconteceu com Tommy Flowers e muitos integrantes da equipe de Bletchley Park.


O Que um Sysprog IBM Z Aprende com Tommy Flowers?

Mais do que velocidade, Tommy Flowers nos ensina sobre confiabilidade.

Ele enfrentou um problema que qualquer Sysprog reconhece imediatamente:

Como manter um sistema complexo funcionando continuamente?

Sua resposta foi engenharia.

Testes.

Redundância.

Conhecimento profundo dos componentes.

Operação disciplinada.

É exatamente essa cultura que encontramos hoje nos ambientes IBM Z.

Não basta processar milhões de transações por segundo.

É preciso fazer isso todos os dias, durante anos, com disponibilidade próxima de 100%.


Um Herói Silencioso

Tommy Flowers não buscou reconhecimento.

Depois da guerra voltou ao trabalho em telecomunicações.

Não ficou rico.

Não fundou uma grande empresa de computadores.

Não se tornou uma celebridade.

Mas deixou uma herança extraordinária.

Demonstrou que computadores eletrônicos podiam ser rápidos, robustos e confiáveis.

Essa certeza influenciou toda a evolução posterior da computação.


O Legado

Konrad Zuse mostrou que computadores programáveis eram possíveis.

Tommy Flowers provou que computadores eletrônicos eram viáveis em larga escala.

Eckert e Mauchly levaram essa tecnologia ao conhecimento do público.

Von Neumann organizou seus princípios arquiteturais.

A IBM transformou tudo isso em plataformas comerciais confiáveis.

Quando um IBM Z processa bilhões de transações por dia, há um pouco de cada um desses pioneiros trabalhando silenciosamente dentro dele.

Inclusive de um engenheiro dos Correios britânicos que acreditou em 2.500 válvulas quando quase ninguém acreditava.

Talvez essa seja a maior lição de Tommy Flowers.

A inovação nem sempre nasce do consenso.

Às vezes, ela nasce da coragem de um engenheiro que insiste em provar que todos os outros estavam errados.

E, de vez em quando...

Ele realmente consegue.

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Viaje pelas origens da computação, conhecendo Konrad Zuse, Herman Hollerith, Tommy Flowers, John von Neumann, o Colossus, o EDVAC, o IBM System/360 e os pioneiros que construíram o caminho até o IBM Z.

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Bellacosa Mainframe — tecnologia, história, COBOL, IBM Z e memória.

segunda-feira, 5 de setembro de 2016

Mainframe History : Parte VIII b — EDVAC e John von Neumann: A Ideia que

 

Bellacosa Mainframe e o outro computador z parte viii b

☕ Um Café no Bellacosa Mainframe

Muito Antes do IBM Z Existia Outro "Z"

Parte VIII b — EDVAC e John von Neumann: A Ideia que Mudou Todos os Computadores

"Algumas revoluções não acontecem porque uma máquina é mais rápida. Elas acontecem porque alguém muda a maneira de pensar."

Na parte anterior conhecemos o ENIAC, uma máquina colossal que demonstrou ao mundo que computadores eletrônicos eram viáveis. Entretanto, por mais impressionante que fosse, havia um enorme inconveniente.

Programar o ENIAC era quase reconstruir o computador.

Cada novo problema exigia alterar cabos, chaves e conexões elétricas. Dependendo da aplicação, essa tarefa podia levar dias.

Imagine um Sysprog que precisasse abrir o processador do IBM Z e trocar fios toda vez que um novo programa COBOL entrasse em produção.

Era exatamente esse o cenário.

Ficava evidente que a computação precisava evoluir.

Foi então que surgiu uma das ideias mais influentes da História.


John von Neumann

John von Neumann era matemático, físico e um dos maiores cientistas do século XX.

Ao participar das discussões sobre o sucessor do ENIAC, conhecido como EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer), percebeu que o maior problema não era a velocidade do hardware.

Era a forma como os programas eram executados.

Sua proposta era elegante.

Em vez de modificar fisicamente a máquina, por que não armazenar o programa na própria memória?

Assim, dados e instruções passariam a ocupar o mesmo espaço lógico.

Trocar de programa significaria apenas carregar outro conjunto de instruções.

Essa ideia parece trivial hoje.

Na década de 1940, foi revolucionária.


O Conceito de Programa Armazenado

O EDVAC introduziu o conceito que dominaria praticamente toda a computação moderna.

Uma memória única armazenaria:

  • instruções;

  • dados;

  • resultados intermediários.

A CPU buscaria uma instrução.

Interpretaria seu significado.

Executaria a operação.

Avançaria para a próxima instrução.

Esse ciclo ficou conhecido como Fetch – Decode – Execute.

Mais de oitenta anos depois, ele continua presente em praticamente todos os processadores modernos, inclusive nos IBM Z.


🔧 Oficina do Engenheiro

O ciclo básico de execução permanece o mesmo:

  1. Buscar a instrução na memória (Fetch).

  2. Decodificar a operação (Decode).

  3. Executar a instrução (Execute).

  4. Atualizar o contador de instruções.

  5. Repetir o processo.

O que mudou foi a velocidade.

O EDVAC executava poucas operações por segundo.

Um IBM z17 executa bilhões.


A Arquitetura de Von Neumann

Embora muitos pesquisadores tenham contribuído para o projeto do EDVAC, o relatório publicado por John von Neumann tornou-se extremamente influente.

Ele descrevia uma arquitetura composta por cinco grandes elementos:

  • Unidade de Controle;

  • Unidade Lógica e Aritmética (ALU);

  • Memória;

  • Entrada;

  • Saída.

Esses blocos continuam presentes, de formas muito mais sofisticadas, em praticamente todos os computadores atuais.

É por isso que tantos livros utilizam a expressão Arquitetura de Von Neumann.


Nem Tudo Foi Perfeito

A arquitetura possuía uma limitação importante.

CPU e memória compartilhavam o mesmo caminho para transferência de dados e instruções.

Quando o processador precisava acessar muitas informações, esse caminho tornava-se um gargalo.

Esse fenômeno ficou conhecido como Gargalo de Von Neumann.

Décadas depois surgiriam caches, pipelines, execução fora de ordem, prefetch, múltiplos barramentos e outras técnicas para reduzir esse problema.

Os modernos processadores IBM Z utilizam diversas dessas soluções para manter dezenas de núcleos alimentados com dados sem interrupção.


☕ Café com Naftalina

Quando um Sysprog ajusta parâmetros de desempenho, analisa cache misses ou acompanha estatísticas de memória, está combatendo exatamente um problema identificado ainda na década de 1940.

A tecnologia mudou.

O desafio continua o mesmo.

Levar dados até a CPU com rapidez suficiente.


O Caminho para a IBM

Enquanto universidades e laboratórios aperfeiçoavam essas ideias, a IBM observava atentamente a evolução da computação eletrônica.

Nos anos seguintes surgiriam máquinas como o IBM 701, IBM 704 e IBM 650.

Esses sistemas incorporariam muitos conceitos discutidos no projeto EDVAC.

A grande consolidação aconteceria em 1964.

O lançamento do IBM System/360 unificaria diversas linhas de computadores em uma única arquitetura compatível, um marco que influenciaria diretamente todos os mainframes posteriores.

Décadas depois, essa evolução chegaria ao IBM Z.


📦 Baú do Sysprog

Sempre que um programa COBOL é carregado pelo z/OS, suas instruções são copiadas para memória e executadas pela CPU.

Esse procedimento parece absolutamente natural.

Mas ele existe porque, na década de 1940, alguém teve a ousadia de perguntar:

"E se o programa também fosse um dado?"

Essa simples pergunta transformou a computação para sempre.


O Legado

Konrad Zuse mostrou que computadores programáveis eram possíveis.

O ENIAC provou que computadores eletrônicos eram viáveis.

O EDVAC apresentou uma forma muito mais elegante de programá-los.

John von Neumann ajudou a organizar essas ideias em um modelo que serviria de referência para gerações de arquitetos.

A computação moderna nasceu da soma dessas contribuições.

Nenhum desses pioneiros trabalhou sozinho.

Cada um acrescentou uma peça ao grande quebra-cabeça que hoje chamamos de informática.

Para um Sysprog IBM Mainframe, compreender essa evolução é perceber que, por trás de um IPL, de uma LPAR ou de um programa COBOL, existe quase um século de engenharia refinando os mesmos princípios fundamentais.


No Próximo Café...

Na próxima parada conheceremos o Manchester Baby, o EDSAC e o UNIVAC.

Veremos como as ideias do EDVAC saíram do papel, chegaram às universidades, conquistaram empresas e abriram definitivamente o caminho para os computadores comerciais que culminariam no IBM System/360 e, muitos anos depois, no IBM Z.

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