DA INFORMAÇÃO Á COMPUTAÇÃO Introdução à Computação - UEPA

DA INFORMAÇÃO Á

COMPUTAÇÃO

Introdução à Computação - UEPA

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Um pouco de HistóriaUm pouco de História

Ábaco: 1.500 anos, provavelmente no mundo mediterrâneo

instrumento composto de varetas ou barras e pequenas bolas, utilizado pelos mercadores para contar e calcular.

barras atuam como colunas que posicionam casas decimais: cada bola na barra das unidades vale um, na barra das dezenas vale 10, e assim por diante.

Eficiente, em alguns países é usado até hoje.

século XVII

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Um pouco de HistóriaUm pouco de História

Somando-se 72 com 28

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Um pouco de HistóriaUm pouco de História

Descobrir meios que ajudassem a calcular

John Napier, teólogo escocês, matemático e descoberta dos logarítmos, publicada em 1614

100 é 102 e 23 é 101,36173

trabalho de cálculo complexo

Dispositivo manual para cálculos rápidos: régua de cálculo, desenvolvida no fim da década de 1620, por William Oughtred

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Um pouco de HistóriaUm pouco de História

Blaise Pascal - matemático, físico, escritor e filósofo

Máquina de Pascal (Pascaline) 1642 (Aparelho mecânico)caixa com rodas e engrenagens (mais de cinqüenta versões ao longo de uma década)

operador introduzia os algarismos a serem somados "discando-os" numa série de rodas dentadas, com algarismos de zero a nove impressos (mostrador)

cada roda representava uma determinada coluna decimal - unidades, dezenas, centenas, e assim por diante

Uma roda, ao completar um giro, avançava em um dígito a roda à sua esquerda, de ordem decimal mais alta

outras operações: adições repetitivas

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1642 - A Máquina de Somar de Blaise Pascal adiciona ou subtrai quando as rodas dentadas se engrenam, ao serem giradas. Um giro leva um total superior a 9 para a coluna à esquerda. O resultado aparece no mostrador: os números da extrema direita para a adição e os da direita para a subtração

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Um pouco de HistóriaUm pouco de História

Problema da Pascaline: executar quaisquer outros tipos de cálculo além da simples adição

Primeira máquina que efetuava facilmente subtração, multiplicação e divisão:Gottfried Wilheim

Leibniz

1673 - Na calculadora de Leibiniz uma manivela girava uma roda para acelerar as operações de multiplicação e de divisão.

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Um pouco de HistóriaUm pouco de História

Álgebra de Boole: George Boole -1841

três operações mais fundamentais da álgebra chamam-se AND, OR e NOT.

essas três são as únicas necessárias para somar, subtrair, multiplicar e dividir, ou, ainda, executar ações tais como comparar símbolos ou números.

Para tanto, Boole introduziu o conceito de portas lógicas que só processam dois tipos de entidades - verdade ou falsidade, sim ou não, aberto ou fechado, um ou zero.

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Um pouco de HistóriaUm pouco de História

Tear de Jacquard

Durante o século XVIII, os tecelões de seda franceses testaram métodos para guiar seus teares por meio de fitas perfuradas, cartões perfurados ou tambores de madeira.

Em 1804, Joseph Marie Jacquard construiu um tear inteiramente automatizado, que podia fazer desenhos muito complicados. Esse tear era programado por uma série de cartões perfurados, cada um deles controlando um único movimento da lançadeira.

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Um pouco de HistóriaUm pouco de História

Tear de Jacquard

Para produzir um novo padrão, o operador simplesmente substituía um conjunto de cartões por outro. O tear de Jacquard revolucionou a indústria da tecelagem e, em suas características essenciais, é ainda usado atualmente. Os cartões perfurados, no entanto, estavam destinados a produzir seu

maior impacto na programação de computadores.

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Um pouco de HistóriaUm pouco de História

1804 - O tear  de Jacquard foi a primeira máquina a usar cartões perfurados para controlar processos mecânicos.

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Um pouco de HistóriaUm pouco de História

A máquina Diferencial

Charles Babbage, 1822

Máquina que poderia computar e imprimir extensas tabelas científicas.

Rodas dentadas fixadas em eixos que uma manivela fazia girar.

1822 - A Máquina de Diferenças  de Charles Babbage foi projetada para produzir tabelas matemáticas.

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Um pouco de HistóriaUm pouco de História

A máquina Analítica

Charles Babbage, 1834

executar uma ampla gama de tarefas de cálculo, de acordo com instruções fornecidas por seu operador

"uma máquina de natureza a mais geral possível"

1834 - A  Máquina Analítica de  Charles Babbage teria a função de executar  grande  número de  tarefas computacionais  a  partir de  uma seqüência de instruções..

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Um pouco de HistóriaUm pouco de História

A Máquina Analítica

Base do funcionamento de um computador

alimentação de dados por cartões perfurados

unidade de memória, onde os números poderiam ser armazenados e reutilizados

programação seqüencial de operações, um procedimento que hoje chamamos de sistemas operacional

Precisão de 31 casas depois da vírgula

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Um pouco de HistóriaUm pouco de História

ADA LOVELACE:  Descreveu o funcionamento da Máquina Analítica, se tornando  a primeira programadora.

Hollerith:

Tabulador estatístico construído pelo norte-americano Herman Hollerith para acelerar o processamento das estatísticas para o censo dos Estados Unidos de 1890

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Um pouco de HistóriaUm pouco de História1890 - O  tabulador de Hollerith consistia de quatro partes: um furador que perfurava os cartões em pontos pre-determinados; um leitor de cartões para conferir a posição dos furos; um contador de cartões que exibia o número de cada furo à medida que as rodas de contagem giravam; e  um classificador para separar  os cartões de acordo com os furos.

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Um pouco de HistóriaUm pouco de História

Cartão Perfurado

O modelo IBM - O cartão tem 80 colunas e 12 alturas (níveis). Em cada coluna só pode ser representado um  símbolo (letra, dígito ou caracter especial). 

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Um pouco de HistóriaUm pouco de História

Z1um teclado para introduzir problemas no computador

No fim de um cálculo, o resultado faiscava num quadro com muitas lâmpadas pequenas.

Teclado grosseiro e vagaroso

codificar as instruções perfurando uma série de orifícios em filmes de 35 milímetros, usado

destruída em bombardeios 1944

Z2

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Um pouco de HistóriaUm pouco de HistóriaProgresso em Tempo de Guerra: Computadores para

Fins Balísticos

1943 - Segunda Guerra Mundial

lnternational Business Machines Corporation (IBM) & Harvard

MarkI

Obsoleto: 2 anos antes Z3

Z4 - problemas de engenharia de aeronaves e de projetos de mísseis

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Um pouco de HistóriaUm pouco de HistóriaMark I

15 metros de comprimento e 2,5 metros de altura, 750.000 partes, unidas por meio de aproximadamente 80.400 metros de fiosmanipular números de até 23 dígitossomar ou subtrair em 3/10 de segundo e multiplicar em três segundosefetuava cálculos de 6 meses em 1 dia

dados tomaram a forma de números decimais codificados

introduzidos nos cartões perfurados da IBM

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Um pouco de HistóriaUm pouco de História

MARK I

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Progresso em Tempo de Guerra: Computadores Progresso em Tempo de Guerra: Computadores para Fins Balísticospara Fins Balísticos

Como quebrar códigos de comunicação

Os alemães e a Enigma

Gerar novos códigos a cada mensagem

Decifrar o código: cientistas ingleses

1943: Alan Turing

Máquina Hipotética de Turing: capaz de imitar o cérebro humano para explorar, como num jogo de xadrez, todas as alternativas possíveis a partir de uma variável (idéia divulgada anos depois)

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Um pouco de HistóriaUm pouco de História

Progresso em Tempo de Guerra: Computadores para Fins Balísticos

Colossus

2.000 válvulas eletrônicas

dados perfurados fita

5000 caracters/s

10 unidades, desmontadas em 1946

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Um pouco de HistóriaUm pouco de História

Progresso em Tempo de Guerra: Computadores para Fins Balísticos

Cálculos balísticos

ENIAC

Computador e Integrador Numérico Eletrônico (Electronic Numerical Integrator and Computer)

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Um pouco de HistóriaUm pouco de História

ENIAC 17480 válvulas de rádio

4 toneladas

30 metros de comprimento x 3 de altura

área 180m

5 mil somas/segundo

Universidade da Pensylvania

Forças armadas

U$$20 milhões

operação manual: botões, fios, ...

Primeira operação trajetória de bala de canhão

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Um pouco de HistóriaUm pouco de História

ENIAC 1,7 bilhão de chances a cada segundo de uma válvula falhar

números manipulados na forma decimal

5,5 metros de altura

25 metros de comprimento

mais de duas vezes maior que o Mark

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Um pouco de HistóriaUm pouco de História

ENIAC

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Um pouco de HistóriaUm pouco de História

ENIAC

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Um pouco de HistóriaUm pouco de História

Principal desvantagem do ENIAC: dificuldade para mudar suas instruções ou programas

A máquina só continha memória interna suficiente para manipular os números envolvidos na computação que estava executando

Os programas tinham de ser instalados com fios dentro do complexo conjunto de circuitos

Alguém que quisesse passar do cálculo de tabelas de tiro para o planejamento de um túnel de vento teria de correr de um lado para outro da sala, desligando e religando centenas de fios

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Um pouco de HistóriaUm pouco de História

EDVAC Computador Eletrônico de Variáveis Discretas

Electronic Discrete Variable Computer

(Johann) John von Neuman

substituir ENIAC

1944

armazenando tanto programas quanto dados em sua expansão de memória interna.

Codificar informações em forma binária

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Um pouco de HistóriaUm pouco de História

EDVACComputador Eletrônico de Variáveis Discretas

Electronic Discrete Variable Computer

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Um pouco de HistóriaUm pouco de História

UNIVAC

1951

Universal Automatic Calculator

Primeiro computador a ser fabricado em série

Programa armazenado e sistemas de armazenamento em fitas magnéticas

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ResumoResumo• Pré-História                         (2000 a.C. - 1800 d.C.) • Idade da Engrenagem           (1800 d.C. - 1930 d.C.)

• Idade do Relé e da Válvula   (1930 d.C. - 1947 d.C)

• Idade do Transistor              (1947 d.C - 1960 d.C)

• Idade do Circuito Integrado     (1960 d.C - 1970 d.C)

• Idade do Chip                      (1970 d.C - 1979 d.C)

• Idade do Micro                    (1979 d.C - 1989 d.C)

• Idade da Rede                     (1989  d.C - Até os dias atuais)  

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ResumoResumo1000AC ÁBACO Tabuleta com peças móveis com a qual pode-se realizar algumas operações matemáticas1614 LOGARITMOS JOHN NAPIER criou este recurso que reduz a divisão em subtração, e a multiplicação em adição

1623 SISTEMA BINÁRIO FRANCIS BANCON utilizou pela primeira vez o sistema binário,

(sistema de base 2)

1642 MÁQUINA DE SOMA BLAISE PASCAL inventou a máquina de somar chamada Máquina Aritmética de Pascal

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ResumoResumo

1650 RÉGUA DE CÁLCULO PATRIDGE criou uma régua deslizante sobre uma base fixa para a realização de operações (utilizado até anos 70) 1671 CALCULADORA GOTTFIED von LIEBNITZ criou a primeira máquina que realizava as 4 operações básicas1802 CARTÕES PERFURADOS JOSEPH JACQUARD construiu um tear que memorizava os modelos em cartões perfurados1822 APARELHO DE DIFERENÇA A primeira calculadora matemática criada por CHARLES BABBAGE, para logaritmos

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ResumoResumo

1834 MÁQUINA ANALÍTICA BABBAGE formulou muitas idéias para o computador moderno.

Entrada

(cartões)saída

Unidade de controle

memória calculadora

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ResumoResumo

1835 PRIMEIRO PROGRAMA ADA LOVELAGE criou o primeiro programa para uma máquina que calculava valores de funções matemáticas1847 ÁLGEBRA BOOLEANA GEORGE BOOLE criou novos raciocínios matemáticos aplicáveis ao estudo da computação1890 PROCTO. E INFORMAÇÕES HERMANN HOLLERITH usou cartões perfurados no censo

(EUA) para processar informações

1900 MEMÓRIA MAGNÉTICA Os primeiros registros magnéticos forma feitos por VALDEMAR POULSEN

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ResumoResumo

1905 VÁLVULA Componente eletrônico inventado por LEE de FOREST1936 MÁQUINA DE TURINGALAN TURING criou fundamentações teóricas para os computadores (algoritmo como representação formal de um processo e que nem todos os processos são representáveis)1938 CIRCUITOS ELETRÔNICOS CLAUDE SHANNON demonstrou que circuitos de interruptores eletrônicos podiam realizar operações lógicas1941 CALCULADORA AUTOMÁTICA KONRAD ZUSE criou a primeira calculadora automática que realmente funcionava

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ResumoResumo

1943 COLOSSUS ALLAN TURING liderou a equipe inglesa que desenvolveu o COLOSSUS, que foi o primeiro computador eletromecânico do mundo1944 JOHN von NEWMANN desenvolveu a idéia de programa interno e fundamento teórico para a construção de um computador eletrônico Modelo de von Newmann

Existência simultânea de dados e instruções no computador e a possibilidade do computador ser programado, ou seja, as instruções não eram prefixadas

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ResumoResumo

1946 ENIAC (Eletronic Numeral Integrator Calculator) Desenvolvido na Universidade da Pensylvânia foi o primeiro computador que utilizava válvulas eletrônicas1947 PROGRAMA ARMAZENADO JOHN von NEWMANN formulou o conceito de programa armazenado com base em estudos feitos sobre o ENIAC

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ResumoResumo

1951 UNIVAC (Universal Automatic Calculator) Foi o primeiro computador a ser fabricado em série. Usava o conceito de programa armazenado e sistemas de armazenamento em fitas magnéticas1957 FORTRAN A primeira linguagem de programação de alto nível criada (aplicações matemáticas)1957 IBM A IBM produziu seu primeiro computador1959 COBOL Primeira linguagem de alto nível para aplicações comerciais

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ResumoResumo

1962 DISCOS MAGNÉTICOS Usado pela primeira vez no computador ATLAS, em Manchester1963 CIs Início da utilização de circuitos integrados em computador1964 BASIC Primeira e mais popular linguagem de programação para microcomputadores. 1972 LSI Circuitos com alto nível de integração: ”chip”

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HistóricoHistórico

Evolução da EletrônicaDesde o Univac (1951) até dias atuais: eletrônicaavanços na física do estado sólido

válvula a vácuodiodo e transistor: redução no tamanho dos circuitos e aumento da confiabilidade dos equipamentoscircuitos capazes de realizar funções lógicas (portas)circuitos integrados (miniaturização)

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HistóricoHistórico

circuitos integrados (miniaturização)• tratamentos físico-químicos sobre uma

película de silício • baixa escala de integração (SSI)

integração em média escala - MSI• integrar em uma única pastilha entre 100 a

1000 portas lógicas

integração em larga escala - LSI• 100 e 10000 portas em uma pastilha

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HistóricoHistórico

integração em altíssima escala - VLSI• mais de 10000 portas por circuito

microprocessador - 1971• implementar toda a CPU de um computador

em um único elemento integrado

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HistóricoHistórico

1 GERAÇÃO 1945, com o UNIVAC I Componente eletrônico - válvulas Tempo de Operação : milisegundos (seg) Tamanho : grande Pouco confiáveis Poucas horas de funcionamento Monoprogramáveis Programados em linguagem de máquina

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HistóricoHistórico

2 GERAÇÃO1958Computador mais popular foi o IBM 1401Componente eletrônico - transistor (SSI e MSI)100 vezes menorNão precisava aquecer para funcionarConsumo menor de energiaMais rápido e confiável

Tempo de operação ; microsegundos (10-6 seg)

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HistóricoHistórico

2 GERAÇÃO Auxílio no controle de E/S (surgimento dos

discos magnéticos) Monoprogramável Linguagem assembler Surgimento do primeiro minicomputador :

PDP-5 ($ 120.000)

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HistóricoHistórico

3 GERAÇÃO Surgiu em 1965 : IBM 360 Componente eletrónico : Circuito Integrado

(LSI) Mais confiáveis Miniaturização dos componentes Baixíssimo consumo de energia Custo muito mais baixo Menor tamanho Multiprogramação• IBM 360 - vendeu 30.000 unidades

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HistóricoHistórico

4 GERAÇÃO Surgiu em 1975 Componentes eletrônicos - Circuitos

Integrados (LSI e VLSI) - microprocessadores Tempo de operação - 0,5 nanosegundos (10-

9 seg) Popularização no uso

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HistóricoHistórico

5 GERAÇÃO Em fase de estudo (dúvidas quanto a

existência) Componentes eletrônicos : Circuito

integrado (VLSI) Inteligência artificial O hardware é construído visando o software Multiprocessamento Tempo de operação : pico-segundo (10-12) Memória principal - Gigabytes Memória auxiliar - Terabytes

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ExercicioExercicio

1. O computador surgiu em um dia ou foi um processo? Qual processo?

2. Qual a diferença do ENIAC com o EDVAC?3. Qual o primeiro computador a ser

fabricado em série?4. Qual principal desvantagem do ENIAC? 5. Quais as características do cartão

perfurado?6. Quem descreveu o funcionamento da

máquina Analítica ?

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ExercícioExercício

7. Qual era o problema da Máquina de Pascal?

8. Qual a diferença da 1º geração e a 2º geração?

9. Quais as caracteristicas do Ábaco?