Aula 01 - Desenvolvimento dos computadores

INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO

Heleno Pontes Bezerra Neto

(

helenopontes@lccv.ufal.br

)

Aula 1

1. Introdução

1.1. Motivação

1.2 Histórico e Desenvolvimento dos Computadores

1.3. Organização dos Computadores

O Computador

1. INTRODUÇÃO

O COMPUTADOR É UMA MÁQUINA ESPANTOSA...

- Acompanhar um investimento

- Ler ou Publicar uma notícia

- Interagir em redes sociais

-Assumir a identidade do Indiana Jones e explorar cavernas

- Escrever uma carta ou poema

- Criar uma etiqueta de identificação de um livro

-Auxiliar nas atividades de projetos...

O Computador

1. INTRODUÇÃO

O COMPUTADOR É UMA MÁQUINA ESPANTOSA...

- Acompanhar um investimento

- Ler ou Publicar uma notícia

- Interagir em redes sociais

-Assumir a identidade do Indiana Jones e explorar cavernas

- Escrever uma carta ou poema

- Criar uma etiqueta de identificação de um livro

-Auxiliar nas atividades de projetos...

Revista Time elegeu o IBM PC/AT como “Homem do Ano” (1982)

CONCEITO

COMPUTADORES SÃO MÁQUINAS QUE EXECUTAM

TAREFAS OU CÁLCULOS DE ACORDO COM UM CONJUNTO

DE INSTRUÇÕES.

O Computador

1. INTRODUÇÃO

O COMPUTADOR É UMA MÁQUINA ESPANTOSA...

- Acompanhar um investimento

- Ler ou Publicar uma notícia

- Interagir em redes sociais

-Assumir a identidade do Indiana Jones e explorar cavernas

- Escrever uma carta ou poema

- Criar uma etiqueta de identificação de um livro

-Auxiliar nas atividades de projetos...

Revista Time elegeu o IBM PC/AT como “Homem do Ano” (1982)

PROBLEMA TÍPICO:

Um engenheiro de petróleo necessita projetar um

sistema de riser para um poço submarino. Como

otimizar o projeto em um prazo curto?

2. MOTIVAÇÃO

1ª OPÇÃO: USUÁRIO

Comprar ou obter um software pronto que atenda as suas

necessidades

2. MOTIVAÇÃO

Interação com o Computador

1ª OPÇÃO: USUÁRIO

Comprar ou obter um software pronto que atenda as suas

necessidades

2ª OPÇÃO: DESENVOLVEDOR

Desenvolver um programa próprio, que atenda exatamente

às suas necessidades específicas

Vantagens:

. Conhecer o programa

. Dominar seus pontos fortes e fragilidades

3.HISTÓRICO DOS COMPUTADORES

Tipos e Evolução

1. Computadores Analógicos: Trabalham com base no princípio da analogia, medindo grandezas físicas contínuas.

Ex: Termômetro (a dilatação do mercúrio é análoga à mudança de temperatura);

Régua de cálculo (Operações de multiplicação e divisão são executadas simplesmente

somando-se ou subtraindo-se a distância medida na régua externa àquela marcada na régua interna deslizante).

3.HISTÓRICO DOS COMPUTADORES

Tipos e Evolução

1. Computadores Analógicos: Trabalham com base no princípio da analogia, medindo grandezas físicas contínuas.

Ex: Termômetro (a dilatação do mercúrio é análoga à mudança de temperatura);

Régua de cálculo (Operações de multiplicação e divisão são executadas simplesmente

somando-se ou subtraindo-se a distância medida na régua externa àquela marcada na régua interna deslizante).

2. Computadores Digitais: Trabalham com base em pulsações elétricas, representadas pelos dígitos 0 e 1.

3.HISTÓRICO DOS COMPUTADORES

Histórico

1946/1959 - 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

3.HISTÓRICO DOS COMPUTADORES

Histórico

As

válvulas

normalmente

quebravam após algumas horas

de uso e tinha o processamento

bastante lento.

Válvula

Nesta

geração,

os

computadores calculavam com

uma velocidade de milésimos

de segundo.

3.HISTÓRICO DOS COMPUTADORES

Histórico

ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer)

Foi criado em fevereiro de 1946 pelos cientistas

norte-americanosJohn Eckert e John Mauchly, da Electronic Control

Company.

começou a ser desenvolvido em 1943 durante a II Guerra Mundial para computar trajetórias táticas que exigissem conhecimento substancial em matemática, mas só se tornou operacional após o final da guerra.

3.HISTÓRICO DOS COMPUTADORES

Histórico

• Início do uso comercial

• Redução do tamanho

• Capacidade de processamento

muito pequena

• Uso de transistores em

substituição às válvulas

1959/1965 - Computadores de segunda geração

3.HISTÓRICO DOS COMPUTADORES

Histórico

No ENIAC, o programa era feito rearranjando a

fiação em um painel. Nesse ponto John Von

Neumann propôs a idéia que transformou os

calculadores eletrônicos em “cérebros eletrônicos”:

modelar a arquitetura do computador segundo o

sistema nervoso central. Para isso, eles teriam que

ter três características:

3.HISTÓRICO DOS COMPUTADORES

Histórico

1. Codificar as instruções de uma forma possível de ser

armazenada na memória do computador. Von

Neumann sugeriu que fossem usados um e zero.

2. Armazenar as instruções na memória, bem como toda

e qualquer informação necessária a execução da tarefa,

e

3. Quando processar o programa, buscar as instruções

diretamente na memória, ao invés de lerem um novo

cartão perfurado a cada passo.

3.HISTÓRICO DOS COMPUTADORES

Histórico

Transistores: 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).

3.HISTÓRICO DOS COMPUTADORES

Histórico

1965/1975 - Computadores de terceira geração

PDP – 8: Primeiro computador com preço acessível

Chip

• Surgem os circuitos integrados

(associação de transistores em pequena

placa de silício)

• Diminuição do tamanho

• Maior capacidade de processamento

• Início da utilização dos computadores

pessoais

3.HISTÓRICO DOS COMPUTADORES

Histórico

Além dos Circuitos Integrados, outros componentes eletrônicos foram reduzidos 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.

3.HISTÓRICO DOS COMPUTADORES

Histórico

•Surgem os softwares integrados

•Processadores de Texto

•Planilhas Eletrônicas

•Gerenciadores de Banco de Dados

•Gráficos

•Gerenciadores de Comunicação

3.HISTÓRICO DOS COMPUTADORES

Histórico

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.

3.HISTÓRICO DOS COMPUTADORES

Histórico

•Supercomputadores

•Automação de escritórios

•Automação comercial e industrial

•CAD/CAM e CAE

•Robótica

•Imagem virtual

•Multimídia

•Era on-line (comunicação através da

Internet)

21

19??/2??? - As principais características da quinta

geração:

Columbia Supercomputer - NASA Advanced Supercomputing

3.HISTÓRICO DOS COMPUTADORES

Histórico

ENTRADA

PROCESSADOR CPU

SAÍDA

MEMÓRIA

ARMAZENAMENTO

4. ORGANIZAÇÃO DOS COMPUTADORES

Arquitetura

SOFTWARE

4. ORGANIZAÇÃO DOS COMPUTADORES

Traduz informação de uma grande variedade de dispositivos em um código que a unidade central de processamento (CPU) é capaz de entender. Em outras palavras, ela é capaz de traduzir números, letras e imagens em pulsos elétricos que são compreensíveis ao computador.

Arquitetura

ENTRADA

4. ORGANIZAÇÃO DOS COMPUTADORES

Traduz informação de uma grande variedade de dispositivos em um código que a unidade central de processamento (CPU) é capaz de entender. Em outras palavras, ela é capaz de traduzir números, letras e imagens em pulsos elétricos que são compreensíveis ao computador.

É o local físico capaz de armazenar os dados e também os programas que irão manipulá-los. Também conhecida como memória RAM (Randon Access Memory). É utilizada para armazenar, temporariamente, dados e programas que estão sendo processados. Chamada de memória principal

MEMÓRIA

4. ORGANIZAÇÃO DOS COMPUTADORES

Responsável pelo processamento, ou seja, a transformação de dados brutos em informações úteis. É dividido em duas partes:

Arquitetura

PROCESSADOR (CPU)

Unidade lógica ou aritmética. Nesta unidade são realizados todos os

cálculos aritméticos (adição, subtração, multiplicação e divisão) e qualquer manipulação de dados (sejam eles numéricos ou não).

Unidade de Controle. É a unidade responsável pelo “tráfico” de dados. Ela obtém dados armazenados na memória e interpreta-os. Controla a transferência de dados da memória para a unidade lógica e aritmética, da unidade de entrada para a memória e da memória para a unidade de saída.

4. ORGANIZAÇÃO DOS COMPUTADORES

Arquitetura

ARMAZENAMENTO

a memória e os dispositivos de entrada e saída. Mas, para ser realmente útil, precisa de um lugar para guardar os dados que não estão sendo processados no momento.

4. ORGANIZAÇÃO DOS COMPUTADORES

Arquitetura

SAÍDA

ARMAZENAMENTO

a memória e os dispositivos de entrada e saída. Mas, para ser realmente útil, precisa de um lugar para guardar os dados que não estão sendo processados no momento.

SOFTWARE

4. ORGANIZAÇÃO DOS COMPUTADORES

Arquitetura

O software “dá vida” à máquina. Sem ele, o computador não tem função.

Consiste de instruções eletrônicas que estabelecem que tarefa específica o computador deve executar. Divide-se em:

Sistemas Operacionais. Diz ao computador como interagir com o

usuário e como utilizar seus componentes de hardware. Windows®, Unix®, etc.

Software Aplicativo. Diz ao computador como realizar as tarefas

exigidas pelo usuário. Office®, etc.

4. ORGANIZAÇÃO DOS COMPUTADORES

Representação de Dados

Nos computadores digitais, a informação é representada sob a forma de variações de voltagem, com uso de um sistema binário

SISTEMA DE

NUMERAÇÃO BINÁRIO

0,1

SISTEMA DE

NUMERAÇÃO DECIMAL

0,1,2,3,...,9

4. ORGANIZAÇÃO DOS COMPUTADORES

Representação de Dados

Nos computadores digitais, a informação é representada sob a forma de variações de voltagem, com uso de um sistema binário

A unidade de informação binária usada pelo computador é o bit. Este tem atribuições lógicas 0 ou 1.

Os bits são agrupados de modo a possibilitar ao usuário representar os dados e programas que deseje. Denomina-se byte a um conjunto de 8 bits.

Um byte pode ter até 28 _{= 256 configurações diferentes.}

Um caractere precisa de 1 byte de memória para ser representado. A palavra “casa” precisa, portanto, de 4 bytes de memória.

SISTEMA DE

NUMERAÇÃO BINÁRIO

0,1

SISTEMA DE

NUMERAÇÃO DECIMAL

0,1,2,3,...,9

Normalmente, um valor numérico precisa de 8 bytes de memória para ser representado. O número 10.25 precisa, portanto, de 8 bytes de memória.

A capacidade de um computador normalmente é medida pelo tamanho da sua memória.

1024 bytes = 1 kbyte (quilobyte) 1024 kbytes = 1 Mbyte (megabyte) 1024 Mbytes = 1Gbyte (gigabyte)

Memória - Exemplo:

Página de um livro: • 50 linhas

• 80 caracteres por linha Livro de 1000 páginas

• 4.000.000 caracteres Memória

• aproximadamente 4 Mb