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Prof. Raphael [email protected]
Introdução à Ciência da Computação
Evolução dos Computadores
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Agenda
1) Reflexão
2) Histórico da Computação
3) Evolução dos Computadores
4) Sugestões para profissionais de T.I.
ICC
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Reflexão
Qual(is) o(s) motivo(s) que levou(ram) o ser humano a construir computadores?
Existe alguma semelhança de funcionamento entre o homem e o computador?
Qual o limite para a evolução dos computadores?
Afinal, é o homem que controla o computador ou o computador que controla o homem?
● Como o ser humano pode ser auxiliado pelos computadores?
ICC
CalculusCalculus – lat. – lat. pedrinhapedrinhaCalculusCalculus – lat. – lat. pedrinhapedrinha
Primeiro ser humano a CALCULAR: pastor
Técnica utilizada: empilhamento de pedras para controle da quantidade de ovelhas do rebanho
Histórico da Computação - Cálculo
Forma ancestral dos seres humanos para indicar quantidades: gestos com os dedos da mão
DigitusDigitus – lat. – lat. dedodedoDigitusDigitus – lat. – lat. dedodedo
Histórico da Computação - Dígito
Sistema de numeração egípcio
10000001000000100000100000100001000010001000100100101011 10000001000000100000100000100001000010001000100100101011
Sistema de numeração romano
10001000500500100100505010105511
MMDDCCLLXXVVII
10001000500500100100505010105511
MMDDCCLLXXVVII
Histórico da Computação
Primeira tentativa bem sucedida de criação de uma máquina de contar: ábaco (China, cerca de 2500 a.C.)
AbacusAbacus – lat. – lat. tábua de argilatábua de argilaAbacusAbacus – lat. – lat. tábua de argilatábua de argila
Histórico da Computação - Ábaco
Primeiro sistema científico para contar e acumular grandes quantias: mercadores (Mesopotâmia, cerca de 4.000 anos)
Técnica utilizada: Abertura de um sulco na areia e inserção de
sementes secas (ou contas) até chegar a dez
Abertura de um novo sulco, inserção de uma única conta equivalente a 10 e esvaziamento do primeiro sulco
Repetição da operação até o final da contagem
Origem da palavraOrigem da palavra ContarContarOrigem da palavraOrigem da palavra ContarContar
Histórico da Computação - Contagem
Advento dos algarismos arábicos (cerca de 1.000 anos)
Razão pela qual os algarismos arábicos se tornaram o padrão numérico mundial: poderio militar dos árabes na Idade Média
AlgarismoAlgarismo - corruptela do árabe - corruptela do árabe al-Khowarizmial-Khowarizmi AlgarismoAlgarismo - corruptela do árabe - corruptela do árabe al-Khowarizmial-Khowarizmi
Abū ‘Abd Allāh Muhammad ibn Mūsā al-Khwārizmī ( بن محمد الله عبد أبوالخوارزمي foi Encarregado de (Khwārizm,c. 780 -Bagdad, c. 850) (موسسى
traduzir para o árabe os livros de matemática vindos da Índia. Numa dessas traduções o matemático se deparou com aquilo ainda hoje é considerado, a maior descoberta no campo da matemática: O Sistema de Numeração Decimal. Ele ficou tão impressionado com a utilidade daqueles dez símbolos, que hoje são conhecidos como 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 e 9, que escreveu um livro explicando como funciona esse sistema. Este importante trabalho (825) foi preservado numa tradução latina Algoritmi de numero Indorum (975), um texto sobre a arte hindu de calcular, obra que divulgou os símbolos e o sistema numérico indo-arábico.
Histórico da Computação - Algarismo
Sacerdote inglês William Oughtred – Inglaterra - 1633: círculos de proporção (considerado como o 1° computador analógico da história)
Círculos de proporção dão origem à régua de cálculo: logaritmos representados por traços e sua divisão e produto obtidos pela adição e subtração de comprimentos
Histórico da Computação - Régua
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??? a. C. - 1880
Época dos dispositivos mecânicos
● Evolução do Ábaco
● Blaise Pascal construiu um contador mecânico que realizada soma e subtração
Histórico da Computação - Épocas
Primeiro instrumento moderno de calcular: Máquina de Pascal – somadora construída por Blaise Pascal (físico, matemático e filósofo – França, 1642)
Histórico da Computação
Máquina de Pascal
Vida útil: cerca de 200 anos (aperfeiçoamento progressivo por diversos inventores)
Máquina com 6 rodas dentadas, cada uma contendo algarismos de 0 a 9
Permitia somar até 3 parcelas de cada vez, desde que o total não ultrapassasse 999 999
A multiplicação, de 26 por 16 era feita somando-se 16 vezes o número 26.
Histórico da Computação
Primeira máquina de multiplicação e divisão: Máquina de Leibnitz (filósofo e matemático Gottfried Wilhelm von Leibnitz – Alemanha, 1671) (execução das operações através de somas e subtrações sucessivas)
Histórico da Computação
Revolução Francesa (1790): necessidade de comunicação rápida e confiável.
Experimentos dos irmãos Claude e Ignace Chappe (França, 1791-1793): telégrafo síncrono
Construção de postos de transmissão via sinalização óptica entre Lille e Paris (“percurso” de 230 Km em 2 minutos)
Histórico da Computação
Sistema para comando automático de operações repetitivas e sequenciais em teares: cartões metálicos perfurados (mecânico de teares Joseph Marie Jacquard – França, 1802)
Cartão
Aplicação dos cartões de Jacquard ao cálculo de funções trigonométricas e logaritmos: concepção da máquina diferencial (matemático Charles Babbage - Inglaterra, 1882)
Máquina Diferencial
A máquina diferencial não foi construída: Babbage não dispunha de recursos, nem encontrou investidores dispostos a financiá-la
Os projetos e idéias de Babbage serviriam de base para outros projetos no futuro da computação
Em 1991, o Science Museum de Londres desenvolveu o Engenho Diferencial utilizando os planos de Babbage e funcionou perfeitamente.
Em 1991, o Science Museum de Londres desenvolveu o Engenho Diferencial utilizando os planos de Babbage e funcionou perfeitamente.
Máquina Diferencial
Precursora dos computadores digitais atuais: concepção da máquina analítica (Charles Babbage – Inglaterra, 1834)
Máquina analítica - concepção mecânica (a vapor) destinada a cálculos matemáticos, tinha memória para 1000 números de 50 dígitos e somava dois números em 1 s
Instruções dadas via cartões perfurados (inspiração no tear de Jacquard)
Uso da base 10
Máquina Analítica
Base do funcionamento de um computador
Alimentação de dados
• Via cartões perfurados•
Armazenamento e reuso de números
•Numa unidade de memória
Programação sequencial de operações
•Conceito de sistema operacional
Máquina Analítica
Compreensão do funcionamento da máquina analítica e redação dos relatos mais acurados sobre o processo: primeiro texto explicativo do processo computacional (matemática Augusta Ada Byron King, condessa de Lovelace – Inglaterra, 1815-1852)
O Primeiro “Manual”
Colega de Babbage, iniciou o ambicioso projeto de construção da máquina analítica
Ada é uma das poucas mulheres a figurar na história do processamento de dados
Criou programas para a máquina - 1ª programadora de computador
ADA – A programadora
Uso da energia elétrica na transmissão de sinais à distância: telégrafo de Morse (Samuel F. B. Morse - EUA, 1837)
O código Morse continua a ser utilizado
Célebre mensagem enviada pelo operador telegráfico do Titanic antes do afundamento
... --- ... SOS - Save Our Souls (salvai nossas almas)
Códigos e Sinais
Concepção dos fundamentos lógicos para a criação de programas: lógica matemática / álgebra booleana (matemático George Boole, Inglaterra, 1854)
Estabelecimento de uma forma de armazenamento e processamento de dados utilizando relações binárias: As leis do pensamento (matemático George Boole, Inglaterra, 1854)
Lógica
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1888 – 1930
Época dos dispositivos eletromecânicos
● Máquinas auxiliadas pelos motores elétricos com base nos princípios de funcionamento da máquina de Pascal
● 1889 - Surge o cartão perfurado para guardar dados– Uma máquina tabuladora classificava e ordenava
informações contidas no cartão– O cartão permaneceu em uso até 1980
● Cálculo da população dos Estados Unidos
● 1888 – No Brasil, criação da Lei Áurea● 1914 - Nos Estados Unidos, criação da IBM
Evolução dos Computadores - Épocas
Integração da idéia dos cartões de Jacquard e do conceito de impulsos elétricos para a transmissão de dados (conversão de dados em impulsos magnéticos nos cartões perfurados): máquina elétrica de tabulação (engenheiro estatístico Herman Hollerith – EUA, 1890)
Máquina Elétrica
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Funcionamento do Cartão Perfurado
A informação perfurada no cartão era lida numa tabuladora que dispunha de uma estação de leitura equipada com uma espécie de pente metálico em que cada dente estava conectado a um circuito eléctrico.
Quando o pente era colocado sobre o cartão, os dentes que atravessavam as perfurações fechavam o circuito elétrico que acionava os contadores respectivos.
O contador visualizava o resultado da acumulação pelo deslocamento de um ponteiro sobre um mostrador.
Evolução dos Computadores - Épocas
Em 1896, o sucesso de Hollerith era tanto que ele fundou a Tabulation Machine Company,
que fundiu-se com duas empresas e formou a Computing Tabulation Recording Company.
Histórico da Computação
Depois da morte dele, a CTRC mudou de nome e virou IBM -
Internacional Business Machine.
Histórico da Computação
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1930 – 1945
Época dos componentes eletrônicos
● Primeiras invenções eletrônicas
● Baixa velocidade de processamento
● Falta de confiabilidade nos resultados
Histórico da Computação - Épocas
1943 - Em parceria com a marinha Norte-Americana, a IBM construiu o Mark I, totalmente eletromecânico, com 17 m de
comprimento, 2,5 m de altura e 5 toneladas.
Usado para fins bélicos, o primeiro computador automáticocontinha 750.000 partes unidas por 80 km de fios.
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1945 - Primeira Geração: Computadores à Válvula
ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer)
● Projetado de 1943 a 1946● Funcionou até 1955● Possuía 18.000 válvulas e 8000 Km de cabos● Pesava 30 toneladas● Consumia grande quantidade de energia e válvulas que
queimavam frequentemente● 10.000 operações por segundo = 10 KHz● 20 registradores que guardavam valor numérico de 10
dígitos● Programação feita através da recolocação dos fios● Surgimento do termo BUG
Histórico da Computação - Épocas
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Em 1948, Claude Shannon, desenvolveu uma teoria baseada em numeração binária e introduziu o conceito de Bit – Binary digit
Histórico da Computação - BIT
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Modelo de Von Neumman – IAS - O fundamento para Arquitetura de Computadores
Era constituído de quatro unidades principais: a memória, a UCP, a UC e dispositivos de entrada e saída
Memória de 1.000 posições, chamadas de palavras, cada uma podendo armazenar 40 dígitos binários (bits)
Tantos dados como instruções eram representados na forma binária e armazenados na mesma memória
IAS - Institute for Advanced Study – Hoje, a computação avançou, mas a arquitetura é ainda baseada no IAS de Von Neumman
Histórico da Computação
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O sucesso do modelo de Von Neumman
Tantos os programas quanto os dados ficavam armazenados na mesma memória
Manipulação dos programas na memória
Histórico da Computação – IAS
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Histórico da Computação
Segunda Geração: Computadores Transistorizados
Transistor como chaveador: o fato de que se pode ligar e desligar a corrente elétrica em um dispositivo é a base de toda a lógica digital
Redução de custo, tamanho e melhores desempenhos que os dispositivos a válvula
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Histórico da Computação - Épocas
Terceira Geração: Circuitos Integrados (CIs)
Integração de vários circuitos numa só pastilha de silício
Em 1964, a IBM lançou a série 360
CI com germânio
CI com silício
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Histórico da Computação - Épocas
Quarta Geração: VLSI – Integração em Grande Escala
Dispositivos eletrônicos capazes de armazenar, em um único invólucro, milhares e milhares de diminutos componentes
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Histórico da Computação - Épocas
Geração dos Computadores Pessoais
Em 1971, a Intel Corporation, produziu uma CPU em uma só pastilha de circuito integrado, denominado INTEL-4004, que possuía palavra de 4 bits e tinha cerca de 2.300 transistores na pastilha
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Histórico da Computação - Épocas
Número de transistores nos processadores4004 (1971) – 2.300
8088 (1979) - 29.000
286 (1982) - 134.000
386 (1985) - 275.000
486 (1989) - 1.200.000
Pentium (1993) - 3.100.000
Pentium MMX (1997) - 4.300.000
Pentium II (1998) - 9.500.000
Pentium III (Coppermine) – 21.000.000
Athlon (Thunderbird) – 35.000.000
Pentium 4 – 42.000.000
Intel Core i7 – 731.000.000
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Histórico da Computação - Épocas
Tamanho dos transistores nos processadores
O Primeiro transístor (década de 50) : 5 centímetros
Intel 4004 (1971) - 15.00 mícron
8088 (1979) - 3.00 mícron
486 - 1.00 mícron
Pentium 100 MHz - 0.60 mícron
Pentium III 350 - 0.25 mícron
Pentium 4 - 0.18 mícron
Cores iX e Athlon – X nanômetros!
A era dos PC – Personal Computer
Fita cassete para guardar dados.
Disco de 8 polegadas.Armazenava 79,7 KB.
1969Em plena “guerra fria”, entre USA e União Soviética, a ARPA, Advanced Research
Projects Agency, subdivisão do Departamento de Defesa dos Estados Unidos, cria uma rede com os dados do governo espalhados em vários lugares, aoinvés de guardá-los em apenas um servidor, e gera o embrião da Internet.
O CERN, Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire, pegou a ideia e criou a World Wide Web, interligando sistemas de pesquisas
a Universidades, e a rede ganhou o público a partir dos anos 90.
1981 disquete de 5”1/4
360 KB
1985 disquete de 3” ½
1.44 MB
1986 640 MB
200332 GB
Em 20 anos mudamos para um novo tipo de armazenamento de dados
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Sugestões para profissionais de T.I.
Filmes: ● Piratas do Vale do Silício (Pirates of Silicon Valley,
1999)● Hackers, Piratas de Computador (Hackers, 1995)● Jogos de Guerra (War Games, 1983)● Improprietário – O mundo do Software Livre● A Rede Social (The Social Network, 2010)
Sites: ● www.olhardigital.com.br● http://idgnow.uol.com.br/● http://www.linux-magazine.com.br/● http://info.abril.com.br/● http://computerworld.uol.com.br/
ICC