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DA INFORMAÇÃO Á COMPUTAÇÃO Introdução à Computação - UEPA.

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1 DA INFORMAÇÃO Á COMPUTAÇÃO Introdução à Computação - UEPA

2 2 Um pouco de História Ábaco: 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

3 3 Um pouco de História Somando-se 72 com 28

4 4 Um pouco de História Descobrir meios que ajudassem a calcular John Napier, teólogo escocês, matemático e descoberta dos logarítmos, publicada em é 10 2 e 23 é 10 1, t rabalho de cálculo complexo Dispositivo manual para cálculos rápidos: régua de cálculo, desenvolvida no fim da década de 1620, por William Oughtred

5 5 Um 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

6 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

7 7 Um 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 Na calculadora de Leibiniz uma manivela girava uma roda para acelerar as operações de multiplicação e de divisão.

8 8 Um pouco de História Álgebra de Boole: George Boole 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.

9 9 Um 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.

10 10 Um 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.

11 11 Um pouco de História O tear de Jacquard foi a primeira máquina a usar cartões perfurados para controlar processos mecânicos.

12 12 Um 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 A Máquina de Diferenças de Charles Babbage foi projetada para produzir tabelas matemáticas.

13 13 Um 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" A Máquina Analítica de Charles Babbage teria a função de executar grande número de tarefas computacionais a partir de uma seqüência de instruções..

14 14 Um 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

15 15 Um 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

16 16 Um pouco de História 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.

17 17 Um 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).

18 18 Um pouco de História Z1 um 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

19 19 Um pouco de História Progresso em Tempo de Guerra: Computadores para Fins Balísticos 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

20 20 Um pouco de História Mark I 15 metros de comprimento e 2,5 metros de altura, partes, unidas por meio de aproximadamente metros de fios manipular números de até 23 dígitos somar ou subtrair em 3/10 de segundo e multiplicar em três segundos efetuava cálculos de 6 meses em 1 dia dados tomaram a forma de números decimais codificados introduzidos nos cartões perfurados da IBM

21 21 Um pouco de História MARK I

22 22 Progresso em Tempo de Guerra: Computadores para 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)

23 23 Um pouco de História Progresso em Tempo de Guerra: Computadores para Fins Balísticos Colossus válvulas eletrônicas dados perfurados fita 5000 caracters/s 10 unidades, desmontadas em 1946

24 24 Um 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)

25 25 Um pouco de História ENIAC 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

26 26 Um 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

27 27 Um pouco de História ENIAC

28 28 Um pouco de História ENIAC

29 29 Um 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

30 30 Um 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

31 31 Um pouco de História EDVAC Computador Eletrônico de Variáveis Discretas Electronic Discrete Variable Computer

32 32 Um pouco de História UNIVAC 1951 Universal Automatic Calculator Primeiro computador a ser fabricado em série Programa armazenado e sistemas de armazenamento em fitas magnéticas

33 33 Resumo Pré-História (2000 a.C d.C.) Idade da Engrenagem (1800 d.C d.C.) Idade do Relé e da Válvula (1930 d.C d.C) Idade do Transistor (1947 d.C d.C) Idade do Circuito Integrado (1960 d.C d.C) Idade do Chip (1970 d.C d.C) Idade do Micro (1979 d.C d.C) Idade da Rede (1989 d.C - Até os dias atuais)

34 34 Resumo 1000ACÁBACOTabuleta com peças móveis com a qual pode-se realizar algumas operações matemáticas 1614LOGARITMOSJOHN NAPIER criou este recurso que reduz a divisão em subtração, e a multiplicação em adição 1623SISTEMA BINÁRIOFRANCIS BANCON utilizou pela primeira vez o sistema binário, (sistema de base 2) 1642MÁQUINA DE SOMABLAISE PASCAL inventou a máquina de somar chamada Máquina Aritmética de Pascal

35 35 Resumo 1650RÉGUA DE CÁLCULOPATRIDGE criou uma régua deslizante sobre uma base fixa para a realização de operações (utilizado até anos 70) 1671CALCULADORAGOTTFIED von LIEBNITZ criou a primeira máquina que realizava as 4 operações básicas 1802CARTÕES PERFURADOSJOSEPH JACQUARD construiu um tear que memorizava os modelos em cartões perfurados 1822APARELHO DE DIFERENÇAA primeira calculadora matemática criada por CHARLES BABBAGE, para logaritmos

36 36 Resumo 1834MÁQUINA ANALÍTICABABBAGE formulou muitas idéias para o computador moderno. Entrada (cartões) saída Unidade de controle memóriacalculadora

37 37 Resumo 1835PRIMEIRO PROGRAMAADA LOVELAGE criou o primeiro programa para uma máquina que calculava valores de funções matemáticas 1847ÁLGEBRA BOOLEANAGEORGE BOOLE criou novos raciocínios matemáticos aplicáveis ao estudo da computação 1890PROCTO. E INFORMAÇÕESHERMANN HOLLERITH usou cartões perfurados no censo (EUA) para processar informações 1900MEMÓRIA MAGNÉTICAOs primeiros registros magnéticos forma feitos por VALDEMAR POULSEN

38 38 Resumo 1905VÁLVULAComponente eletrônico inventado por LEE de FOREST 1936MÁQUINA DE TURINGALAN TURING criou fundamentações teóricas para os computadores (algoritmo como representação formal de um processo e que nem todos os processos são representáveis) 1938CIRCUITOS ELETRÔNICOSCLAUDE SHANNON demonstrou que circuitos de interruptores eletrônicos podiam realizar operações lógicas 1941CALCULADORA AUTOMÁTICAKONRAD ZUSE criou a primeira calculadora automática que realmente funcionava

39 39 Resumo 1943COLOSSUSALLAN TURING liderou a equipe inglesa que desenvolveu o COLOSSUS, que foi o primeiro computador eletromecânico do mundo 1944 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

40 40 Resumo 1946ENIAC(Eletronic Numeral Integrator Calculator) Desenvolvido na Universidade da Pensylvânia foi o primeiro computador que utilizava válvulas eletrônicas 1947PROGRAMA ARMAZENADOJOHN von NEWMANN formulou o conceito de programa armazenado com base em estudos feitos sobre o ENIAC

41 41 Resumo 1951UNIVAC(Universal Automatic Calculator) Foi o primeiro computador a ser fabricado em série. Usava o conceito de programa armazenado e sistemas de armazenamento em fitas magnéticas 1957FORTRANA primeira linguagem de programação de alto nível criada (aplicações matemáticas) 1957 IBMA IBM produziu seu primeiro computador 1959COBOLPrimeira linguagem de alto nível para aplicações comerciais

42 42 Resumo 1962DISCOS MAGNÉTICOSUsado pela primeira vez no computador ATLAS, em Manchester 1963CIsInício da utilização de circuitos integrados em computador 1964BASICPrimeira e mais popular linguagem de programação para microcomputadores. 1972LSICircuitos com alto nível de integração: ”chip”

43 43 Histórico Evolução da Eletrônica Desde o Univac (1951) até dias atuais: eletrônica avanços na física do estado sólido válvula a vácuo diodo e transistor: redução no tamanho dos circuitos e aumento da confiabilidade dos equipamentos circuitos capazes de realizar funções lógicas (portas) circuitos integrados (miniaturização)

44 44 Histórico 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 portas em uma pastilha

45 45 Histórico integração em altíssima escala - VLSI mais de portas por circuito microprocessador implementar toda a CPU de um computador em um único elemento integrado

46 46 Histórico 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

47 47 Histórico 2  GERAÇÃO 1958 Computador mais popular foi o IBM 1401 Componente eletrônico - transistor (SSI e MSI) 100 vezes menor Não precisava aquecer para funcionar Consumo menor de energia Mais rápido e confiável Tempo de operação ; microsegundos (10-6 seg )

48 48 Histórico 2  GERAÇÃO  Auxílio no controle de E/S (surgimento dos discos magnéticos)  Monoprogramável  Linguagem assembler  Surgimento do primeiro minicomputador : PDP-5 ($ )

49 49 Histórico 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 vendeu unidades

50 50 Histórico 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

51 51 Histórico 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

52 52 Exercicio 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 ?

53 53 Exercício 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?


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