Introdução a Ciência da Computação

Introdução a Ciência da Computação
Professoras Lucia Giraffa & Ana Paula Turmas 128/138 FACIN-PUCRS Histórico da Computação

ICC - 2006 Giraffa & Ana Paula
O ábaco dos romanos consistia de bolinhas de mármore que deslizavam numa placa de bronze cheia de sulcos. Isso gerou alguns termos matemáticos: em latim "Calx" significa mármore, assim "Calculus" era uma bolinha do ábaco, e fazer calculos aritméticos era "Calculare". ICC Giraffa & Ana Paula

Na medida em que os cálculos foram se complicando e aumentando de tamanho, sentiu-se a necessidade de um instrumento que viesse em auxílio, surgindo assim há cerca de anos o ÁBACO. Este era formado por fios paralelos e contas ou arruelas deslizantes, que de acôrdo com a sua posição, representava a quantidade a ser trabalhada. O ábaco russo era o mais simples: continham 10 contas, bastando contá-las para obtermos suas quantidades numéricas. O ábaco chinês possuia 2 conjuntos por fio, contendo 5 contas no conjunto das unidades e 2 contas que representavam 5 unidades. A variante do ábaco mais conhecida é o SOROBAN, ábaco japones simplificado (com 5 contas por fio, agrupadas 4x1), ainda hoje utilizado, sendo que em uso de mãos treinadas continuam eficientes e rápidos para trabalhos mais simples. ICC Giraffa & Ana Paula

Ábaco Chinês: aproximadamente d.C. Soroban: o Ábaco Japonês ICC Giraffa & Ana Paula

Máquinas de calcular ICC Giraffa & Ana Paula

John Napier ( ) inventou a "Tábua de Napier", que era similar a uma tabela de multiplicações. A tábua reduzia multiplicações e divisões a adições e subtrações. Usando esse princípio, em 1620 foram criadas as réguas de cálculo, usadas até 1970, antes das calculadoras de bolso. ICC Giraffa & Ana Paula

John Napier, o inventor dos logaritmos, também inventou uma calculadora conhecida como 'Napier's Bones' em 1617 ICC Giraffa & Ana Paula

Máquina de Calcular de Gottfried Wilhelm von Leibniz ( ) ICC Giraffa & Ana Paula

Wilhelm Schickard ( ) construiu a primeira máquina de verdade. Esta fazia multiplicação e divisão, mas foi perdida durante a Guerra dos Trinta Anos, sem que seu inventor pudesse defender sua primazia. ICC Giraffa & Ana Paula

Blaise Pascal ( ), filósofo e matemático francês, é conhecido como o inventor da primeira calculadora que fazia somas e subtrações. A calculadora usava engrenagens que funcionavam de maneira similar a um odômetro. A máquina não fez muito sucesso, pois era cara e requeria prática de uso. ICC Giraffa & Ana Paula

O filósofo e matemático alemão Gottfried Wilhelm Leibniz ( ) aprimorou um bocado o projeto de Pascal e sonhava que um dia todo o raciocínio pudesse ser substituído pelo girar de uma alavanca. A máquina de Leibniz fazia multiplicações e divisões. ICC Giraffa & Ana Paula

A revolução industrial ICC Giraffa & Ana Paula

Em 1801, na França, durante a revolução industrial, Joseph Marie Jacquard ( ) inventou um tear mecânico controlado por grandes cartões perfurados. Sua máquina era capaz de produzir tecidos com desenhos bonitos e intrincados. Foi tamanho o sucesso que Jacquard foi quase morto quando levou o tear para Lyons: as pessoas tinham medo que o tear lhes fizesse perder o emprego. Em 7 anos, já haviam 11 mil teares desse tipo operando na França ICC Giraffa & Ana Paula

Leonardo da Vinci ICC Giraffa & Ana Paula

Babbage e Ada ICC Giraffa & Ana Paula

Charles Babbage nascido em Walworth, Surrey, on 26 December 1791. Residiu em Devonshire Street em London até 1828 e depois em 1 Dorset Street, Manchester Square, London, até sua morte. Eleito membro da Royal Society in 1816 e catedrático de Matemática em Cambridge University de 1828 até 1839 ICC Giraffa & Ana Paula

Ada Byron, Lady Lovelace, uma das mais importantes figuras da História da Ciência da Computação Augusta Ada Byron nasceu em 10/12/1815 filha do famoso poeta Lord Byron. Matemática e primeira programadora. ICC Giraffa & Ana Paula

Ada Augusta ( ), Lady Lovelace, filha do poeta Lord Byron, era matemática amadora entusiasta. Ada tornou-se a primeira programadora, escrevendo séries de instruções para o engenho analítico. Ada inventou o conceito de subrotina: uma seqüência de instruções que pode ser usada várias vezes em diferentes contextos. Ela descobriu o valor das repetições - os laços (loops): deveria haver uma instrução que retornasse a leitora de cartões a um cartão específico, de modo que a seqüência pudesse ter sua execução repetida. Ela sonhava com o desvio condicional: a leitora de cartões desviaria para outro cartão "se" alguma condição fosse satisfeita. . ICC Giraffa & Ana Paula

1a geração 3a geração 2a geração ICC Giraffa & Ana Paula

O projeto, totalmente mecânico, era composto de uma memória, um engenho central, engrenagens e alavancas usadas para a transferência de dados da memória para o engenho central e dispositivos para entrada e saída de dados. O calculador utilizaria cartões perfurados e seria automático. Por algum tempo, o governo britânico financiou Babbage para construir a sua invenção. ICC Giraffa & Ana Paula

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A lógica booleana As máquinas do século XIX usavam base 10.
A dificuldade de implementar um dígito decimal (um número inteiro entre 0 e 9) em componentes elétricos determinaram o uso da base 2 em computadores. A lógica booleana foi usada na implementação dos circuitos elétricos internos a partir do século XX. ICC Giraffa & Ana Paula

O matemático inglês George Boole ( ) publicou em 1854 os princípios da lógica booleana, onde as variáveis assumem apenas valores 0 e 1 (verdadeiro e falso). ICC Giraffa & Ana Paula

Hollerith e sua máquina de perfurar cartões Por volta de 1890, um outro nome entrou na história do computador: Dr. Herman Hollerith ( ), responsável por uma grande mudança na maneira de se processar os dados dos censos da época. ICC Giraffa & Ana Paula

Os dados do censo de 1880, manualmente processados, levaram 7 anos e meio para serem compilados. Os do censo de 1890 foram processados em 2 anos e meio, com a ajuda de uma máquina de perfurar cartões e máquinas de tabular e ordenar, criadas por Hollerith e sua equipe. As informações sobre os indivíduos eram armazenadas por meio de perfurações em locais específicos do cartão. Nas máquinas de tabular, um pino passava pelo furo e chegava a uma jarra de mercúrio, fechando um circuito elétrico e causando um incremento de 1 em um contador mecânico. ICC Giraffa & Ana Paula

Mais tarde, Hollerith fundou uma companhia para produzir máquinas de tabulação . Anos depois, em 1924, essa companhia veio a se chamar IBM. International Business Machinery ICC Giraffa & Ana Paula

CARTÃO PERFURADO ICC Giraffa & Ana Paula

O primeiro computador O primeiro computador eletromecânico, o chamado Z-1, usava relês e foi construído pelo alemão Konrad Zuse ( ) em 1936. Zuze tentou vendê-lo ao governo para uso militar, mas foi subestimado pelos nazistas, que não se interessaram pela máquina. ICC Giraffa & Ana Paula

A guerra e os computadores Com a II Guerra Mundial, as pesquisas aumentaram nessa área. Nos Estados Unidos, a Marinha, em conjunto com a Universidade de Harvard e a IBM, construiu em 1944 o Mark I, um gigante eletromagnético. Em um certo sentido, essa máquina era a realização do projeto de Babbage. Mark I ocupava 120 m3, tinha milhares de relês e fazia um barulho infernal. Uma multiplicação de números de 10 dígitos levava 3 segundos para ser efetuada. ICC Giraffa & Ana Paula

Os engenheiros John Presper Eckert ( ) e John Mauchly ( ) projetaram o ENIAC: Eletronic Numeric Integrator And Calculator. Com válvulas, o ENIAC conseguia fazer 500 multiplicações por segundo, porém só ficou pronto em 1946, vários meses após o final da guerra. ICC Giraffa & Ana Paula

Von Neumann O matemático húngaro John von Neumann ( ) formalizou o projeto lógico de um computador. ICC Giraffa & Ana Paula

Em sua proposta, von Neumann sugeriu que as instruções fossem armazenadas na memória do computador. Até então elas eram lidas de cartões perfurados e executadas, uma a uma. Armazená-las na memória, para então executá-las, tornaria o computador mais rápido, já que, no momento da execução, as instruções seriam obtidas com rapidez eletrônica. A maioria dos computadores de hoje em dia segue ainda o modelo proposto por von Neumann. Esse modelo define um computador seqüencial digital em que o processamento das informações é feito passo a passo, caracterizando um comportamento determinístico (ou seja, os mesmos dados de entrada produzem sempre a mesma resposta). ICC Giraffa & Ana Paula

Transistores e circuitos integrados Em 1947, um grupo de Standford inventou o transistor. Usando semicondutores, os transistores poderiam substituir as válvulas, sendo menores, mais rápidos e mais duradouros, além de não esquentarem tanto nem consumirem tanta energia. Surgiram assim os primeiros computadores transistorizados. ICC Giraffa & Ana Paula

Nos anos 60, sob a influência do programa espacial americano, o desenvolvimento da microeletrônica levou a construção de circuitos transistorizados integrados em uma única pastilha de silício (chip) de dimensões reduzidas. Dezenas de milhares de transistores são integrados em um chip de alguns milímetros quadrados, dando origem aos circuitos integrados microminiaturizados. Isso possibilitou o surgimento de minicomputadores: computadores poderosos do tamanho de uma escrivaninha. ICC Giraffa & Ana Paula

Em 1970, a Intel, empresa norte-americana, produziu o primeiro microprocessador. Um microprocessador é um circuito integrado do tipo LSI (large scale integration) que contém todo circuito lógico de uma unidade central de processamento em um chip do tamanho de uma unha. Os microprocessadores foram usados na construção de mini e microcomputadores. Os avanços nessa direção prosseguem até hoje, com os circuitos VLSI (very large scale integration) e os circuitos ULSI (ultra large scale integration). ICC Giraffa & Ana Paula

Também nos anos 70 surgiram grandes computadores, conhecidos como mainframes, imensamente poderosos. Hoje em dia, temos os chamados supercomputadores, como o Deep Blue, com velocidade superior a 500 MIPS (milhões de instruções por segundo). ICC Giraffa & Ana Paula

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Garry Kasparov Eu, robô: o lado obscuro do duelo Kasparov x Deep Blue As suspeitas em relação ao match que Garry Kasparov perdeu em 1997 para Deep Blue da IBM ICC Giraffa & Ana Paula

Gerações de computadores A arquitetura de um computador depende do seu projeto lógico, enquanto que a sua implementação depende da tecnologia disponível. As três primeiras gerações de computadores refletiam a evolução dos componentes básicos do computador (hardware) e um aprimoramento dos programas (software) existentes. ICC Giraffa & Ana Paula

Os computadores de primeira geração ( ) Circuitos eletrônicos e válvulas Uso restrito Precisava ser reprogramado a cada tarefa Grande consumo de energia Problemas devido à muito aquecimento As válvulas foram utilizadas em computadores eletrônicos, como por exemplo no ENIAC, já citado anteriormente. Normalmente quebrava após algumas horas de uso e tinha o processamento bastante lento. Nesta geração os computadores calculavam com uma velocidade de milésimos de segundo e eram programados em linguagem de máquina. ICC Giraffa & Ana Paula

A segunda geração ( ) Início do uso comercial Tamanho gigantesco Capacidade de processamento muito pequena Uso de transistores em substituição às válvulas A válvula foi substituída pelo transistor. Seu tamanho era 100 vezes menor que o da válvula, não precisava de tempo para aquecimento, consumia menos energia, era mais rápido e confiável. Os computadores desta geração já calculavam em microssegundos (milionésimos) e eram programados em linguagem montadora. ICC Giraffa & Ana Paula

A terceira geração de computadores ( ) Surgem os circuitos integrados Diminuição do tamanho Maior capacidade de processamento Início da utilização dos computadores pessoais Os transistores foram substituídos pela tecnologia de circuitos integrados (associação de transistores em pequena placa de silício). Além deles, outros componentes eletrônicos foram miniaturizados e montados num único CHIP, que já calculavam em nanossegundos (bilionésimos). Os computadores com o CI (Circuito Integrado) são muito mais confiáveis, bem menores, tornando os equipamentos mais compactos e rápidos, pela proximidade dos circuitos; possuem baixíssimo consumo de energia e menor custo. Nesta geração surge a linguagem de alto nível, orientada para os procedimentos. ICC Giraffa & Ana Paula

A quarta geração, de 1970 até hoje….. Surgem os softwares integrados Processadores de Texto Planilhas Eletrônicas Gerenciadores de Banco de Dados Gráficos Gerenciadores de Comunicação Em 1975/77, ocorreram avanços significativos, surgindo os microprocessadores, os microcomputadores e os supercomputadores. Em 1977 houve uma explosão no mercado de microcomputadores, sendo fabricados em escala comercial e a partir daí a evolução foi sendo cada vez maior, até chegar aos micros atuais. O processo de miniaturização continuou e foram denominados por escalas de integração dos circuitos integrados: LSI (Large Scale of Integration), VLSI (Very Large Scale of Integration) e ULSI (Ultra Large Scale of Integration), utilizado a partir de 1980. Nesta geração começa a utilização das linguagens de altíssimo nível, orientadas para um problema. ICC Giraffa & Ana Paula

19?? - 19?? - As principais características da quinta geração: Supercomputadores Automação de escritórios Automação comercial e industrial CAD/CAM e CAE Robótica Imagem virtual Multimídia Era on-line (comunicação através da Internet) O primeiro supercomputador, de fato, surgiu no final de As aplicações para eles são muito especiais e incluem laboratórios e centro de pesquisa aeroespacial como a NASA, empresas de altíssima tecnologia, produção de efeitos e imagens computadorizadas de alta qualidade, entre outros. Eles são os mais poderosos, mais rápidos e de maior custo. ICC Giraffa & Ana Paula

Fontes de Consulta para elaboração desta aula Meyers, Jeremy, "A Short History of the Computer" [Online] Available ICC Giraffa & Ana Paula

Livro: Gonick, Larry, Introdução Ilustrada a Computação - com muito humor. Trad: Votre, V.P. e Barbieri, E.L. Ed. Harper & Row do Brasil Ltda. S. Paulo, 1984 The Virtual Museum of Computing Sicence Museum – Londres Enciclopédia Virtual de Matemática ICC Giraffa & Ana Paula

Museu tecnológico de Berlin IBM Pagina da Universidade de Bufallo História da Burros ICC Giraffa & Ana Paula

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