Introdução à Computação - UEPA

Um 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

Um pouco de História Somando-se 72 com 28

Um pouco de História trabalho de cálculo complexo 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

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

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

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

Um 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.

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.

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.

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

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

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

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

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

Um pouco de História 1890 - 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.

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). 

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

Um pouco de História 1943 - Segunda Guerra Mundial Progresso 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

Um pouco de História Mark I 15 metros de comprimento e 2,5 metros de altura, 750.000 partes, unidas por meio de aproximadamente 80.400 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

Um pouco de História MARK I

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)

Um pouco de História Colossus 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

Um pouco de História Cálculos balísticos ENIAC Progresso em Tempo de Guerra: Computadores para Fins Balísticos Cálculos balísticos ENIAC Computador e Integrador Numérico Eletrônico (Electronic Numerical Integrator and Computer)

Um 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

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

Um pouco de História ENIAC

Um pouco de História ENIAC

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

Um pouco de História EDVAC (Johann) John von Neuman substituir ENIAC 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

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

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

Resumo 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)  

Resumo 1000AC ÁBACO Tabuleta com peças móveis com a qual pode-se realizar algumas operações matemáticas 1614 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

Resumo 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 básicas 1802 CARTÕES PERFURADOS JOSEPH JACQUARD construiu um tear que memorizava os modelos em cartões perfurados 1822 APARELHO DE DIFERENÇA A primeira calculadora matemática criada por CHARLES BABBAGE, para logaritmos

Resumo 1834 MÁQUINA ANALÍTICA BABBAGE formulou muitas idéias para o computador moderno. Entrada (cartões) memória calculadora saída Unidade de controle

Resumo 1835 PRIMEIRO PROGRAMA ADA LOVELAGE criou o primeiro programa para uma máquina que calculava valores de funções matemáticas 1847 ÁLGEBRA BOOLEANA GEORGE BOOLE criou novos raciocínios matemáticos aplicáveis ao estudo da computação 1890 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

Resumo 1905 VÁLVULA Componente eletrônico inventado por LEE de FOREST 1936 MÁQUINA DE TURING ALAN 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 lógicas 1941 CALCULADORA AUTOMÁTICA KONRAD ZUSE criou a primeira calculadora automática que realmente funcionava

Resumo 1943 COLOSSUS ALLAN 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

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

Resumo 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 magnéticas 1957 FORTRAN A primeira linguagem de programação de alto nível criada (aplicações matemáticas) 1957 IBM A IBM produziu seu primeiro computador 1959 COBOL Primeira linguagem de alto nível para aplicações comerciais

Resumo 1962 DISCOS MAGNÉTICOS Usado pela primeira vez no computador ATLAS, em Manchester 1963 CIs Início da utilização de circuitos integrados em computador 1964 BASIC Primeira e mais popular linguagem de programação para microcomputadores. 1972 LSI Circuitos com alto nível de integração: ”chip”

Histórico válvula a vácuo 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)

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 10000 portas em uma pastilha

Histórico 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

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

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)

Histórico 2 GERAÇÃO Auxílio no controle de E/S (surgimento dos discos magnéticos) Monoprogramável Linguagem assembler Surgimento do primeiro minicomputador : PDP-5 ($ 120.000)

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 360 - vendeu 30.000 unidades

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

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

Exercicio O computador surgiu em um dia ou foi um processo? Qual processo? Qual a diferença do ENIAC com o EDVAC? Qual o primeiro computador a ser fabricado em série? Qual principal desvantagem do ENIAC? Quais as características do cartão perfurado? Quem descreveu o funcionamento da máquina Analítica ?

Exercício Qual era o problema da Máquina de Pascal? Qual a diferença da 1º geração e a 2º geração? Quais as caracteristicas do Ábaco?