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Hardware
Hardware
História da Computação
Qual a lógica que está por detrás
dos números árabes?
O número
de ÂNGULOS!!!
• O número um tem um
ângulo.
• O número dois tem dois
ângulos.
• ...
• O número zero não
tem ângulos.
Dedos das mãos usados para
representar quantidades.
Digitus – do Latim, dedos.
Pastores empilhavam pedras para
Pastores empilhavam pedras para
controle do n
controle do n
ú
ú
mero de cabe
mero de cabe
ç
ç
as do
as do
rebanho. Uma pedra correspondia a
rebanho. Uma pedra correspondia a
uma ovelha.
uma ovelha.
Calculus: do latim, pedra
Calculus: do latim, pedra
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 palavra
Contar
Origem da palavra
Origem da palavra
Contar
Contar
História da Computação
História da Computação
A história do computador, ao contrário do
que muitos podem imaginar, tem seu início
há muito tempo atrás, desde quando o
homem descobriu que somente com os
dedos, ou com pedras e gravetos, não dava
mais para fazer cálculos...
Hist
Hist
ó
ó
ria da Inform
ria da Inform
á
á
tica
tica
Ábaco (
Primeiro dispositivo manual de cálculo
)
◦ Maquinas capazes de efetuar cálculos. Essas máquinas eramtetra-tetra-tetra avós dos computadores modernos e eram chamadas de calculadoras. Eram na verdade réguas de calcular, também chamadas de ábacos. Eram muito usadas pelos árabes e chineses.
O ábaco é um antigo instrumento de cálculo, formado por uma moldura com bastões ou arames paralelos, cada um representa uma posição digital (unidades, dezenas,...) e nos quais estão os elementos de contagem (fichas, bolas, contas,...) que podem fazer-se deslizar livremente. Teve origem provavelmente na Mesopotâmia, há mais de 3.500 anos. Ele é utilizado ainda hoje para ensinar às crianças as operações de somar e subtrair.
Ábaco (
Primeiro dispositivo manual de cálculo
)
◦ Maquinas capazes de efetuar cálculos. Essas máquinas eramtetra-tetra-tetra avós dos computadores modernos e eram chamadas de calculadoras. Eram na verdade réguas de calcular, também chamadas de ábacos. Eram muito usadas pelos árabes e chineses.
O ábaco é um antigo instrumento de cálculo, formado por uma moldura com bastões ou arames paralelos, cada um representa uma posição digital (unidades, dezenas,...) e nos quais estão os elementos de contagem (fichas, bolas, contas,...) que podem fazer-se deslizar livremente. Teve origem provavelmente na Mesopotâmia, há mais de 3.500 anos. Ele é utilizado ainda hoje para ensinar às crianças as operações de somar e subtrair.
Ábaco (
Primeiro dispositivo manual de cálculo
)
◦ Maquinas capazes de efetuar cálculos. Essas máquinas eramtetra-tetra-tetra avós dos computadores modernos e eram chamadas de calculadoras. Eram na verdade réguas de calcular, também chamadas de ábacos. Eram muito usadas pelos árabes e chineses.
O ábaco é um antigo instrumento de cálculo, formado por uma moldura com bastões ou arames paralelos, cada um representa uma posição digital (unidades, dezenas,...) e nos quais estão os elementos de contagem (fichas, bolas, contas,...) que podem fazer-se deslizar livremente. Teve origem provavelmente na Mesopotâmia, há mais de 3.500 anos. Ele é utilizado ainda hoje para ensinar às crianças as operações de somar e subtrair.
• um aparelho muito
simples formado por
uma placa de argila
onde se escreviam
algarismos que
auxiliavam nos
cálculos.
• Cerca de 200 a.C., o
Ábaco era constituído
por uma moldura
retangular de madeira
com varetas paralelas e
pedras deslizantes.
ÁBACO (latim) – tábua de argila palavra de origem Fenícia.
Ábaco (≈ 3500 a.C.)
http://www.youtube.com/watch?v=EueFhYZ4HxI&feature=
player_embedded
Bastões de
Bastões de
Napier
Napier
• criados como auxílio à
multiplicação.
• Os bastões de Napier eram
um conjunto de 9 bastões,
um para cada dígito, que
transformavam a
multiplicação de dois
números numa soma das
tabuadas de cada dígito.
Matemático John Napier, inventor dos logaritmos (1614).
Histórico
• Bastões de Napier (1610 - 1614)
– Em 1617 um matemático escocês chamado John Napier inventou um dispositivo chamado Ossos de Napier. Tratava-se de uma série de bastões que combinados permitiam um cálculo automático de multiplicação e divisão.
• Exemplo de operação : 3768 x 4
• Alinham-se os bastões "3", "7", "6" e "8" ao lado do bastão base e faz a leitura na linha correspondente ao número 4 do bastão base, somando-se os números na diagonal, da direita para esquerda.
• O último número da resposta é o 2 (sozinho) — 2 Depois, o penúltimo (3+4) — 7
Depois (2+8) — 0
Depois (2+2) +1 que veio do 10 — 5 Depois, o primeiro (sozinho) — 1 A resposta da multiplicação é — 15.072
9 8 7 6 5 4 3 2
1
2 7 2 4 2 1 1 8 1 5 1 2 9 63
7 2 6 4 5 6 4 8 4 0 3 2 2 4 1 68
3 6 3 2 2 8 2 4 2 0 1 6 1 2 84
x
=
3.456
6 5 4 3Simulação da multiplicação de 9por 384com Bastões de Napier
Réguas de Cálculo
• Sua criação foi feita pelo padre inglês William Oughtred, em 1638, basendo-se na tábua de logaritmos
• É tida como um computador mecânico analógico que permite a realização de cálculos por meio de guias graduadas deslizantes.
• Apesar da semelhança com uma régua a régua de cálculos é um dispositivo que não tem nada a ver com medição de pequenas distâncias ou traçagem de retas. • A régua de cálculo é o pai das calculadoras eletrônicas
modernas (até mesmo porque os engenheiros que criaram as calculadoras eletrônicas provavelmente fizeram isso usando réguas de cálculo),
• Juntamente com as calculadoras mecânicas foram utilizadas até 1970 – quando surgiram as calculadoras eletrônicas
Pascaline ou Máquina Aritmética de
Pascal (Blaise Pascal) - 1642
1642: -> 1ª máquina automática de calcular (soma e subtração) que simulava o funcionamento do ábaco. Máquina com 6 rodas dentadas, cada
uma contendo algarismos de 0 a 9 Ex: a multiplicação, e.g. de 26 por 16
era feita somando-se 16 vezes o número 26.
• A 1ª máquina calculadora foi construída por Pascal para ajudar o pai nos cálculos da sua repartição de impostos (este sistema é aplicado nos conta-quilómetros dos automóveis actuais). Nos dias de hoje temos os computadores
•
Primeira máquina de multiplicação e
divisão: Máquina de Leibnitz (filósofo e
matemático
Gottfried
Wilhelm
–
Alemanha, 1671) (execução das
operações
através
de
somas
e
subtrações sucessivas)
Máquina de Leibnitz
Revolução Francesa (1790): necessidade de
comunicação rápida, fiável e cifrável.
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)
Revolução Francesa (1790): necessidade de
comunicação rápida, fiável e cifrável.
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)
http://people.deas.harvard.edu/~jones/cscie129/images/history/chappe.html
História da Computação
História da Computação
• sistema de torres encimadas por um dispositivo de
madeira manejado por roldanas (como nas imagens
abaixo), que fossem construídas em locais elevados e a
distâncias que estivessem ao alcance visual de outras
duas para que, encadeadas de uma origem até um
destino, e através de posições distintas, se pudessem
enviar mensagens à distância em períodos de tempo que
seriam, para aquela época, estonteantes.
15 torres (estações) espalhadas ao longo
dos 230 km que separam Paris de Lille.
Telégrafo de Chappe e mapa de postos do sistema Paris-Lille
História da Computação
História da Computação
Sistema para comando automático de operações
repetitivas e seqüenciais em teares: cartões
metálicos perfurados (mecânico de teares
Joseph Marie Jacquard – França, 1802)
http://piano.dsi.uminho.pt/museuv/1622tjacquard.html
História da Computação
História da Computação
Invenção de uma máquina para cálculos
complexos por usuários pouco experientes:
aritmômetro (banqueiro Charles-Xavier Thomas
de Colmar – França, 1818)
Aritmômetro - baseado nas Máquina de Pascal e
de Leibnitz, podia efetuar as 4 operações
aritméticas: adição, subtração, multiplicação e
divisão.
Aritmômetro de Thomas
História da Computação
História da Computação
Aplicação dos cartões de Jacquard ao cálculo de
funções
trigonométricas
e
logaritmos:
concepção da máquina diferencial (matemático
Charles Babbage - Inglaterra, 1882)
http://ei.cs.vt.edu/~history/Babbage.html
História da Computação
História da Computação
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.
História da Computação
História da Computação
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)
História da Computação
Máquina analítica
Antevisão de etapas que servem de base do funcionamento de um computador
Alimentação de dados, via cartões perfurados
Armazenamento e reuso de números, em uma
unidade de memória
Programação
seqüencial
de
operações,
procedimento atualmente denominado sistema
operacional
As máquinas de Babbage nunca foram construídas no seu tempo…
As máquinas de Babbage nunca foram construídas no seu tempo…
História da Computação
História da Computação
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)
História da Computação
História da Computação
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)
http://www.maxmon.com/1890ad.htm
Tabuladora Hollerith
Tabuladora Hollerith
Sistema elétrico de tabulação
Sistema reconhecido no recenseamento
americano de 1890 - eliminação do trabalho
braçal de tabulação do enorme volume de
dados coletados
A máquina de Hollerith era tão veloz que mesmo
com a população em cerca de 13 milhões de
pessoas os resultados ficaram prontos em um
tempo muito menor que havia levado o censo
anterior, gerando enorme economia (redução
de 8 para 2,5 anos)
História da Computação
História da Computação
O sucesso
• Hollerith ganhou premios, elogios e um doutorado na
Universidade de Colúmbia pela sua invenção. Instalou
também a Companhia de Máquinas Tabuladoras para
vender sua invenção às companhias de estradas de
ferro, órgãos do governo e até mesmo à Rússia
czarista, que havia decidido se modernizar em matéria
de censo.
•
A companhia de Hollerith tornou-se de imediato, e
permanentemente, bem-sucedida; ao longo dos anos,
passou por várias fusões e mudanças de nome. A
última dessas mudanças ocorreu em 1924, cinco anos
antes da morte de Herman Hollerith, e o nome por ele
criado foi International Business Machines Corporation,
ou IBM.
Desde então, o computador sempre foi
um aperfeiçoamento constante de
idéias.
História da Computação
História da Computação
Próximos passos
Tentativas de substituição das partes
mecânicas dos computadores por partes
elétricas
História da Computação
Hist
Hist
ória da Computa
ó
ria da Computaç
ção
ão
Exercícios
1.
A que fatos, esta relacionada a origem da palavra:
– a) calculo – b) contar – c) digito
2.
O que foi o ábaco
3.
Para que serviam os Bastoes de Napier
4.
Qual o nome da máquina que foi construída em 1642
e simulava o funcionamento do ábaco? Quem foi seu
inventor?
5.
O que foi o
Telégrafo de Chappe.
6.
Porque a máquina diferencial de Babbage não foi
construída?
7.
Qual a relação de Hollerith com a IBM
Hist
Hist
ó
ó
ria da Computa
ria da Computa
ç
ç
ão
ão
Calculadoras mecânicas e elétricas
◦ Assim, no início do século 20 já eram comuns as calculadoras mecânicas e elétricas.
◦ As calculadoras elétricas eram baseadas em um pequeno dispositivo elétrico, chamado de relé que tinha aproximadamente o tamanho de uma caixa de fósforos, (bem maiores que os relés modernos, como os da figura abaixo) e as Calculadoras daquela época eram muito grandes, pois para construí-las eram necessários centenas de relés.
Os Tipos de calculadora até 1930 resumiam-se em:
◦ Mecânicas: Lentas, apresentavam muitos defeitos◦ Elétricas: Um pouco mais rápidas, e apresentavam defeitos, mas menos que as mecânicas.
Hist
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ó
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ria da Computa
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ç
ç
ão
ão
Anos 30 – As válvulas eletrônicas
◦Foram muito usadas em rádios (antigos rádios possuíam mais ou menos uma dúzia de válvulas eletrônicas.)
◦As válvulas funcionavam como relés mais sofisticados e eram muito mais rápidas que os relés
◦tinham o inconveniente de durarem pouco tempo pois após cerca de 1000 horas de uso, as válvulas “queimavam”, assim como ocorre com as lâmpadas.
◦Se enormes rádios antigos tinham uma dúzia de válvulas, imagine o tamanho que deveria ter um computador eletrônico, com milhares de válvulas.
Nos anos 30 e 40 foram construídos vários
computadores, ainda experimentais, utilizando as
válvulas.
eram caríssimos e usados para aplicações militares
como por exemplo cálculos da balística para
lançamentos de projéteis.
Cada modelo era normalmente um “filho único” da sua
categoria.
Eram grandes geringonças eletrônicas.
Alguns eram tão grandes que mediam do tamanho de
um ginásio de esportes.
Hist
Dentro da equipe de pessoas que trabalhavam
com esses computadores, havia sempre um
sujeito que carregava um carrinho cheio de
válvulas e passava o dia inteiro procurando e
trocando válvulas queimadas.
até o início dos anos 50 os computadores
eram chamados de “calculadoras”.
Um dos famosos computadores da época era
chamado de ENIAC (Electronic Numeric
Integrator and Calculator).
Hist
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ó
ó
ria da Inform
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á
á
tica
tica
Hist
Hist
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á
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tica
tica
primeiro computador digital eletrônico de grande escala.
Criado em fevereiro de 1946 (John Eckert, John Mauchly e Von Newmann, da Electronic Control Company).
O ENIAC 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.
Foto que mostra uma parte do computador ENIAC (Electronic Numeric Integrator and Calculator).
O computador pesava 30 toneladas e ocupava 180 m² de área construída. Foi construído sobre estruturas metálicas e contava com 70 mil resistores e entre 17.468 e 18.000 válvulas a vácuo ocupando a área de um ginásio desportivo. Segundo Tom Forester, quando acionado pela primeira vez, o ENIAC consumiu tanta energia que as luzes de Filadélfia piscaram.
Colossus
• Colossus foi um computador inglês projetado em
Bletchley Park durante a Segunda Guerra Mundial
pela equipe liderada por Alan Turing. Seu principal
objetivo era fazer a criptoanálise de códigos
ultra-secretos utilizados pelos nazistas, criados com a
máquina Lorenz SZ 40/42.
• Criptoanálise é o ramo da criptologia que estuda
formas de descodificar ou decifrar uma mensagem
sem conhecer a chave secreta.
Hist
Hist
ó
ó
ria da inform
ria da inform
á
á
tica
tica
Computadores transistorizados
◦Uma grande melhoria em todos os aparelhos eletrônicos ocorreu após a invenção do transistor.
◦Pequenos componentes que serviam para substituir as válvulas, mas com muitas vantagens.
◦muito menores,
◦consumiam menos corrente elétrica ◦duravam muitos anos. ◦Portanto:
◦construção de computadores de menor tamanho, ◦mais rápidos,
◦mais confiáveis e mais baratos.
◦Já no final dos anos 50, todos os computadores eram construídos com transistores.
Circuitos integrados
Circuitos integrados
Em plena corrida espacial (americanos x sovieticos) a NASA
(Agência Espacial Norte-Americana) gastou bilhões de dólares e contratou empresas fabricantes de transistores para que realizassem uma miniaturização ainda maior dos componentes com objetivo de utilizar computadores dentro de foguetes. Uma dessas empresas, virou uma líder mundial em microeletrônica, é a Texas Instruments. Foram então criados os primeiros circuitos integrados, também chamados de chips.
Um circuito integrado é um pequeno componente eletrônico que
possui em seu interior, centenas, ou até milhares de transistores. N a figura podemos ver a comparação de tamanhos entre uma válvula, um transistor e um chip dos mais rudimentares. Enquanto um transistor é equivalente a uma válvula e em um tamanho muito menor, um chip dos mais simples tem aproximadamente o mesmo tamanho que um transistor comum, mas em seu interior existem, na verdade, centenas de transistores.
