Prof. Daniel Gondim
danielgondimm@gmail.com
Contextualização e Introdução
Histórico
Fundamentos
Há um século, riqueza
e sucesso vinham para
aqueles que produziam
e distribuíam mercadorias
manufaturadas.
Hoje, riqueza e sucesso
vêm para aqueles que
utilizam computadores
para criar, reunir, aplicar
e disseminar informações.
O que é Computação?
◦ Processamento de Dados (Fatos isolados).
◦ Fornecem informações como saída.
Dados significativos, úteis
Dados
Processamento
Informação
O que é Informática?
INFORmação
autoMÁTICA
INFOR + MÁTICA
O que é COMPUTADOR?
◦ Máquina constituída por uma série de componentes e circuitos eletrônicos
◦ Capaz de receber, armazenar, processar e transmitir informações
◦ Máquina programável
O que é COMPUTADOR?
◦ Realiza uma grande variedade de tarefas.
◦ Segue uma sequência de comandos especificados.
◦ O computador não faz absolutamente nada sem que lhe seja ordenado fazer.
Os computadores atuais são dispositivos
eletrônicos que, sob direção e controle de
um programa, executam quatro operações
fundamentais:
◦ Entrada (Input) ◦ Processamento (Processing) ◦ Saída (Output) ◦ Armazenamento (Storage) 8
Primeira forma de cálculo
O Ábaco
Bastões de Napier
Régua de Cálculos
Telégrafo de Chappe
Máquina de Pascal
Máquina de Leibnitz
Cartões de Jacquard
Máquina Diferencial/ Analítica
Código Morse
Álgebra de Boole
Máquina de Tabulação de Dados
Primeiro ser humano a CALCULAR: pastor
Técnica utilizada: empilhamento de pedras
para controle da quantidade de ovelhas do
rebanho
Calculus – lat. pedrinha
Forma ancestral dos seres humanos para
indicar quantidades:
gestos com os dedos da
mão
Digitus– lat. dedo
Sistema de numeração egípcio
Sistema de numeração romano
Primeira máquina de contar: Ábaco (China,
cerca de 2500 a.C.)
Abacus– lat. tábua de argila
Ábaco
◦ Como funcionava?
https://www.youtube.com/watch?v=UN6Noo
C-288
1614 - Bastões de Napier - criados como
auxílio à multiplicação (matemático John
Napier, inventor dos logaritmos).
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.
Bastões de Napier
◦ Como funcionava?
https://www.youtube.com/watch?v=dlOA1PO
QY18
Multiplicação de
7
por
326
com
Bastões de
Napier
Réguas de Cálculo
◦ Representação dos logaritmos de Napier em escalas de madeira, marfim ou outro material (1633):
círculos de proporção.
◦ Primeiro computador analógico
Máquina de Pascal
◦ Primeiro instrumento moderno de calcular – uma somadora – construído por Blaise Pascal em 1642;
◦ Permitia somar até 3 parcelas de cada vez, desde que o total não ultrapassasse 999 999;
◦ Tratava-se de um dispositivo inteiramente
mecânico, usava várias engrenagens e era acionado por uma alavanca.
Máquina de Pascal
◦ Como funcionava?
https://www.youtube.com/watch?v=CJ7o-ir4R_E
Máquina de Leibniz
◦ Projeto (1671) da primeira máquina de
multiplicação e divisão, além de soma e subtração por Leibnitz, filósofo e um dos formuladores do cálculo integral (ela só foi construída em 1694);
◦ Equivalente às calculadoras de bolso que efetuam as quatro operações.
Cartões de Jacquard
◦ Jacquard inventou um tear mecânico capaz de produzir tecidos com desenhos bonitos e
intrincados (1802);
◦ O tear mecânico era controlado por grandes cartões perfurados → entrada de dados.
Máquina Diferencial
◦ Máquina construída por Charles Babbage que permite calcular tabelas de funções
trigonométricas, logaritmos, etc., utilizando os cartões de Jacquard (1823);
Máquina Diferencial
◦ Visão Geral
https://www.youtube.com/watch?v=jiRgdakn
JCg
Máquina Analítica
◦ Precursora dos computadores digitais de hoje, projetada por Babbage (1842);
◦ Usava o sistema decimal, máquina “mecânica”, trabalhava a vapor;
◦ Por seu trabalho na máquina analítica, Babbage é considerado um dos pioneiros dos computadores.
Máquina Analítica
◦ Anteviu os passos que até hoje são a base do funcionamento de um computador.
Unidade de entrada - alimentação de dados, através de cartões perfurados;
Unidade de saída – saída impressa e perfurada em cartões;
Unidade de memória – 1000 palavras de 50 dígitos decimais, capaz de armazenar variáveis e resultados; Unidade de computação – aceitava operandos da
memória, operações – soma, subtração,
multiplicação e divisão e enviava o resultado para a memória.
Álgebra de Boole
◦ Concepção dos fundamentos lógicos para a criação de programas: lógica matemática/álgebra
booleana (matemático George Boole, 1854);
◦ Estabelecimento de uma forma de armazenamento e processamento de dados utilizando relações
binárias: as leis do pensamento.
Máquina de Tabulação de Dados
◦ Cartões de Jacquard + conceito de impulsos
elétricos para transmissão de dados – por Herman Hollerith em 1890;
◦ Construção de um tabulador que utiliza os cartões e torna mais rápido o processamento de
estatísticas.
Máquina de Tabulação de Dados
◦ Sistema reconhecido no recenseamento americano de 1890 – eliminou o trabalho braçal de tabular os milhões de dados que foram coletados
Os resultados ficaram prontos em um tempo muito menor que normalmente levaria (redução de 8 para 3 anos);
◦ Em 1896, Hollerith fundou a "Tabulating Machine Company" para explorar suas invenções
Depois de seu computador mecânico vencer uma
concorrência do governo Americano em1924 tornou-se a International Business Machines Corp (IBM).
Década de 30
◦ Tentativas de substituir as partes mecânicas dos computadores por partes elétricas;
◦ O uso de relés era uma forma de fazer essas
substituições, mas o alto custo, tamanho físico e baixo desempenho eram as desvantagens desses tipos de máquinas.
Máquinas de Turing
◦ Alan Turing, em 1936;
◦ Máquinas capazes de resolver todos os tipos de problema;
◦ Preocupação de Turing - saber o que efetivamente a computação poderia fazer.
◦ Teste de Turing
Sua intenção era de descobrir se podíamos atribuir à máquina a noção de inteligência.
1944 – Mark 1
◦ Primeiro computador eletromecânico
◦ Dimensões: 18 metros de comprimento, 2 metros de largura e pesava 70 toneladas
◦ Composição: 7 milhões de peças móveis e mais de 800 Km de fiação
800km
1945 - O primeiro BUG de computador é
relatado pela Oficial Naval e matemática
Grace Murray Hopper, o BUG era um inseto
(“bug”) dentro do computador.
O termo "bug" passou a referir todo o tipo de
erro de computação.
1946 – Eniac
◦ Primeiro computador eletrônico
◦ Possuía 18 mil válvulas, pesava 30 toneladas e consumia 150 KW
◦ Chegava a realizar 5 mil operações por segundo
◦ Programação por chaveamento (6000 chaves)
◦ 9m x 30 m
Arquitetura de von Neumann
◦ Utilizada em todos os computadores atuais
◦ Programa armazenado em memória
◦ Aritmética binária inteira
◦ Componentes: Memória, Unidade Lógica
Aritmética,Unidade de Controle, Dispositivos de Entrada e Saída
Arquitetura de von Neumann
Sistema de computação
◦ Integração de componentes atuando como uma
entidade, com o propósito de processar dados, i.e. realizar algum tipo de operação aritmética/ lógica envolvendo os dados, de modo a produzir
diferentes níveis de informações
Grande diversidade de computadores atuais:
◦ Dimensões, custos, propósitos e funcionalidades
◦ Necessidade de agrupamento em categorias
Quanto às Características de construção:
◦ 1ª geração (anos 50)
◦ 2ª geração (1ª metade dos anos 60)
◦ 3ª geração (meados dos anos 60 a meados dos anos 70)
◦ 4ª geração (meados dos anos 70 ao início dos anos 90)
◦ 5ª geração (início dos anos 90 aos dias atuais) (?)
Computação Quântica
Atualmente existe uma grande diversidade de
computadores, com diferentes
tamanhos,custos, propósitos e
funcionalidades. Por essa razão, tornou-se
necessário o seu agrupamento em categorias.
Como podemos classificá-las?
Quanto à característica de construção
◦ Primeira Geração ◦ Segunda Geração ◦ Terceira Geração ◦ Quarta Geração ◦ Quinta Geração 49
Quanto Princípio de construção (quanto à
Natureza do processamento)
◦ Analógicos
◦ Digitais
Quanto ao Âmbito de ação
◦ Propósito Geral
◦ Propósito Específico
Quanto ao Porte (dimensões, custos,
desempenho e propósito)
◦ Supercomputadores ◦ Mainframes ◦ Minicomputadores ◦ Estações de trabalho ◦ Computadores pessoais 52
1ª GERAÇÃO (anos 50)
◦ Componente básico: válvula
Grandes dimensões / Aquecimento relevante LP – linguagem de máquina
Dispêndio significativo de energia elétrica E/S – cartões perfurados , fita magnética
Operações internas executadas em milissegundos (3 a 10 ms)
2ª GERAÇÃO (1ª metade dos anos 60)
◦ Componente básico: transistor
Dimensão reduzida / Menor aquecimento LP – linguagem simbólica
Dispêndio significativo de energia elétrica
E/S – cartões perfurados , tambores magnética
Operações internas executadas em microssegundos (10-6 µs)
3ª GERAÇÃO (meados dos anos 60 a meados
dos anos 70)
◦ Componente básico: circuitos integrados (VLSI)
Redução das dimensões x Elevação do desempenho Pastilha de silício de 1cm² contendo milhares de
transistores
Evolução dos Sistemas Operacionais (SO)
Advento da multiprogramação, do processamento em tempo real e do modo interativo. LP estruturadas.
E/S – monitores, teclados e mouse
Operações internas medidas em nanosegundos (10-9 ns)
4ª GERAÇÃO (meados dos anos 70 ao início
dos anos 90)
◦ Marco inicial: surgem os microprocessadores (ULSI)
Miniaturização dos computadores
Advento dos Computadores Pessoais (PC)
(LP de alto nível). Telas sensível a toque, interfaces gráficas
Nascimento da Teleinformática, transmissão de dados via redes de computadores
Operações internas medidas em picosegundos (10-12 ps)
5ª GERAÇÃO (início dos anos 90 aos dias
atuais)
◦ Popularização da internet
◦ Características: aplicações de linguagem natural, processamento paralelo, inteligência artificial
◦ Nanotecnologia
Vale a pena lembrar da Computação
Quântica!!!
◦ Pode abrir portas para a definição de mais uma nova geração de computadores.
Mais rápidos Mais eficientes Mais complexos
Aumento da velocidade de processamento...
Segundo
1
Milisegundos
1000
Microsegundos
1000000
Nanosegundos
1000000000
Picosegundos
1000000000000
63
Analógicos
◦ Representa variáveis por meio de analogias físicas
◦ Processamento contínuo da informação recebida – análogo ao mundo real
◦ Categoria de computadores destinada à resolução de problemas referentes à condições físicas, por meio de quantidades mecânicas ou elétricas.
◦ A informação pode ser um conjunto de valores e.g. de corrente elétrica, de temperatura ou de
velocidade
Digital
◦ Processamento da informação representada por combinações de dados discretos ou descontínuos
◦ Mais especificamente: trata-se de um dispositivo projetado para executar sequencias de operações lógicas e aritméticas.
“O computador
analógico
mede.
O computador
digital
conta.”
Específico
◦ Computadores concebidos para desempenhar um
conjunto reduzido e específico de tarefas
◦ Exemplo: Uso no controle de mecanismos industriais e em cálculos científicos
Geral
◦ Computadores capazes de desempenhar uma
grande variedade de tarefas, através da execução de um grande número de programas
◦ Uso bastante difundido em escritórios, escolas e residências
O computador também pode ser classificado
quanto à utilização
◦ Científico
◦ Comercial
A maioria dos fabricantes dispõe atualmente
de produtos ditos de uso geral, os quais
comportam o uso tanto na em nível científico
quanto comercial.
Computador Científico
◦ Utilização para propósito de cálculo e pesquisa
científica, em áreas nas quais se requer resultados mais precisos e volume reduzido de entrada e saída de dados
Computador Comercial
◦ Uso em situações que requerem o tratamento rápido e seguro de problemas que comportam grande volume de entrada e saída de dados (maioria das máquinas usadas nas empresas)
Quanto ao Porte
◦ Supercomputadores
◦ Mainframes
◦ Minicomputadores
◦ Estações de trabalho
◦ Computadores pessoais (Microcomputadores)
Desktop Notebook Palmtop
Supercomputadores
◦ Grande poder de processamento
◦ Principal uso no campo científico, notadamente no âmbito de simulações
◦ Exemplos de aplicação:
Previsão de tempo
Modelagem tridimensional
◦ Computadores de âmbito usualmente específico (execução de um grupo reduzido de tarefas)
Supercomputadores
◦ Custo muito elevado
◦ Grande porte e requisitos especiais de funcionamento (e.g. refrigeração)
◦ Exemplos: SX-9, BLUE GENE/P
Mainframes
◦ Computador de grande porte, dedicado
normalmente ao processamento de um volume grande de informações.
◦ Os mainframes são capazes de oferecer serviços de processamento a milhares de usuários através de milhares de terminais conectados diretamente ou através de uma rede
Minicomputadores
◦ Resultante do processo de redução das dimensões dos sistemas computacionais
◦ Capacidade de processamento elevada
◦ Com o aparecimento e evolução dos
microcomputadores, a distinção entre minis e micros é cada vez menos nítida
Estações de trabalho
◦ Situam-se logo abaixo dos minicomputadores
◦ Geralmente possuem arquitetura RISC e sistema operacional UNIX
◦ As estações são dirigidas por um único usuário
(monousuário), ao contrario dos minicomputadores
◦ É essencialmente um microcomputador projetado para realizar tarefas “pesadas”, em geral na área científica ou industrial.
◦ Exemplos: Desktop/RackMount Ultra 10 Solaris Workstations/Servers
Microcomputador
◦
Também conhecidos como: Micro e PC (
Personal
Computer
).
◦
Diversas formas e modelos
◦
Fácil atualização (upgrade) de hardware
◦
Capacidade de processamento evolui
rapidamente.
◦
Presente em todos os tipos de empresas
Há no mercado várias categorias de
microcomputadores, cuja classificação está
muito relacionada ao tamanho físico do
equipamento e seu grau de portabilidade
Tipos:
◦ Desktop
◦ Notebook
◦ Palmtop
Desktop
◦ Computador de Mesa. O mais comum dos micros.
Macintosh
◦ Computador pessoal da empresa
Apple
◦ Muito utilizado em trabalhos gráficos, dada a sua capacidade nesse ramo, simplicidade e facilidade de uso
◦ Os MACs estão sendo utilizados por profissionais da área gráfica, arquitetura, vídeo e tudo
relacionado à multimídia principalmente
Notebook
◦ Computador portátil
◦ Energizados por corrente elétrica ou por bateria
◦ Mais caro
◦ Capacidade de processamento similar ao Desktop
Palmtop
◦ Computador portátil
◦ Alimentado por bateria
◦ Capacidade de processamento menor
◦ Conhecido também por PDA (Personal Digital Assistants)
◦ Hoje em dia não são tão utilizados, foram substituídos pelos smartphones
