Por Rodrigo Siqueira*
Andrew Tanenbaum é um dos pesquisadores em ciência da computação mais conhecidos da atualidade, além de ter escrito diversos livros que auxiliaram na formação de milhares de engenheiros e cientistas no mundo inteiro. Em seu livro"Organização estruturada de computadores", o autor aborda aspectos relacionados aos computadores antigos e modernos. Logo nos primeiros capítulos do livro, Tanenbaum convida o leitor a uma reflexão sobre a evolução do hardware e do software como as duas peças fundamentais e indissociáveis da computação, numa comparação sobre a evolução de ambos que se assemelha à fábula da corrida entre a tartaruga e a lebre. Por vezes, o software progride rapidamente, distanciando-se do desenvolvimento do hardware, até chegar a um ponto em que sua evolução decai e ocorre uma troca de posição, na qual o hardware passa a evoluir mais rápido. Andrew apresenta o tema com base em uma análise histórica da evolução da computação.
De forma geral, vivemos em um momento em que ambas as áreas estão evoluindo fortemente, com uma leve vantagem para o software. Contudo, é possível observar uma mudança entre a lebre e a tartaruga na qual é o hardware que está evoluindo cada vez mais rápido: o hardware está promovendo grandes mudanças de paradigma, isto é, os dispositivos estão cada vez mais diversificados em termos de funcionalidade. Nesse contexto, vale a pena comentar sobre as chamadas FPGAs (Field Programmable Gate Array, ou Matriz de Portas Programável em Campo) e a sua relação com o universo do software livre.
A característica principal de um processador de uso geral, como o do seu celular ou computador, é a versatilidade: ele é capaz de executar um grande número de operações diferentes, o que possibilita que os programadores o utilizem para desenvolver as mais diversas aplicações. A desvantagem disso é que esse processador precisa de um grande número de componentes internos para ter toda essa funcionalidade que muitas vezes não são utilizados. Ao mesmo tempo, o número de componentes dedicados a cada uma dessas funcionalidades é pequeno. O resultado é que, em alguns casos, o processador acaba sendo muito lento para executar algumas operações.
Em linhas gerais, uma FPGA permite que um único chip assuma diferentes características de forma rápida e confiável. Imagine, por exemplo, uma ação complexa, como fazer o seu computador processar as imagens advindas da sua webcam para desenhar um chapéu sobre a sua cabeça. Essa ação pode ser lenta e demorada, uma vez que o seu processador precisa trabalhar muito para fazer o que foi solicitado. Agora imagine que você tenha um único chip que tem por função apenas fazer o processamento da imagem e adicionar o chapéu de forma que isso ocorra suavemente e você não perceba qualquer lentidão. Imagine ainda que tudo isso é feito no mesmo chip que antes continha a sua CPU, isto é, o seu processador de propósito geral passa a se comportar como um processador totalmente novo com a única habilidade de processar a imagem. O exemplo é um pouco exagerado e simplista, mas a ideia importante aqui é entender que o processador de propósito geral mudou para outro processador totalmente diferente no nível do hardware.
Uma pergunta relevante a se fazer é: quais benefícios as FPGAs poderiam trazer para a sociedade como um todo? Para responder essa pergunta, analisamos a perspectiva do engenheiro e do usuário. Para o primeiro, FPGAs permitem que o projetista de circuito consiga prototipar e testar novos chips sem precisar de um laboratório; ele pode fazê-lo na casa dele. Além disso, empresas menores podem conseguir entrar em um mercado dominado por grande empresas. Do ponto de vista do usuário, FPGAs podem permitir o surgimento de produtos mais baratos com melhor desempenho e flexibilidade.
Uma característica importante das FPGAs é que seus circuitos geralmente são projetados usando linguagens de descrição de hardware (HDLs - Hardware Description Languages) que, grosso modo, se assemelham às linguagens de programação e que, portanto, dependem de software. Isto nos faz refletir sobre o ecossistema de software relacionado a esse tipo de dispositivo e, infelizmente, temos notícias ruins: boa parte do desenvolvimento para FPGAs é feito e suportado por ferramentas fechadas que ainda utilizam modelos de licenciamento que tiram toda a liberdade do desenvolvedor. Contudo, existem noticias boas também: o software livre está chegando a essa área. Vários pesquisadores mundialmente reconhecidos, como David Patterson, defendem a importância de se adotar uma posição mais firme rumo à liberdade tanto quanto ao hardware quanto ao software que habitam esse ecossistema.
No início do movimento pelo software livre, muitos acreditavam que ferramentas como editores de texto ou compiladores poderiam ser livres, mas que nunca seria possível criar um sistema operacional completo livre. Com o surgimento do GNU/Linux, muitos defendiam que ambientes desktop voltados para o usuário final estariam além do alcance do software livre. Após projetos como KDE e Gnome atingirem a maturidade, especulava-se que dispositivos como celulares nunca poderiam ser baseados em software livre. Com a predominância do Android e projetos derivados, além do Ubuntu Touch, a mais nova fronteira a ser cruzada é a do hardware livre. Este é o momento ideal para aqueles que têm interesse no tema e querem contribuir, uma vez que várias pessoas no mundo estão começando a trabalhar no assunto e incentivando o ingresso de contribuidores.
* Rodrigo Siqueira é mestrando em Ciência da Computação e criador do software livre kuniri
