da informaÇÃo Á computaÇÃo introdução à computação - uepa
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DA INFORMAÇÃO Á
COMPUTAÇÃO
Introdução à Computação - UEPA
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Um pouco de HistóriaUm 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
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Um pouco de HistóriaUm pouco de História
Somando-se 72 com 28
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Um pouco de HistóriaUm pouco de História
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
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Um pouco de HistóriaUm 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
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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
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Um pouco de HistóriaUm 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.
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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.
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Um pouco de HistóriaUm 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.
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Um pouco de HistóriaUm 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.
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Um pouco de HistóriaUm pouco de História
1804 - O tear de Jacquard foi a primeira máquina a usar cartões perfurados para controlar processos mecânicos.
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Um pouco de HistóriaUm 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.
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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..
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Um pouco de HistóriaUm 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
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Um pouco de HistóriaUm 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
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Um pouco de HistóriaUm pouco de História1890 - 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.
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Um pouco de HistóriaUm 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).
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Um pouco de HistóriaUm pouco de História
Z1um 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
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Um pouco de HistóriaUm pouco de HistóriaProgresso 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
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Um pouco de HistóriaUm pouco de HistóriaMark I
15 metros de comprimento e 2,5 metros de altura, 750.000 partes, unidas por meio de aproximadamente 80.400 metros de fiosmanipular números de até 23 dígitossomar ou subtrair em 3/10 de segundo e multiplicar em três segundosefetuava cálculos de 6 meses em 1 dia
dados tomaram a forma de números decimais codificados
introduzidos nos cartões perfurados da IBM
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Um pouco de HistóriaUm pouco de História
MARK I
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Progresso em Tempo de Guerra: Computadores Progresso em Tempo de Guerra: Computadores para Fins Balísticospara 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)
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Um pouco de HistóriaUm pouco de História
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
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Um pouco de HistóriaUm 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)
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Um pouco de HistóriaUm 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
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Um pouco de HistóriaUm 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
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Um pouco de HistóriaUm pouco de História
ENIAC
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Um pouco de HistóriaUm pouco de História
ENIAC
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Um pouco de HistóriaUm 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
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Um pouco de HistóriaUm 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
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Um pouco de HistóriaUm pouco de História
EDVACComputador Eletrônico de Variáveis Discretas
Electronic Discrete Variable Computer
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Um pouco de HistóriaUm pouco de História
UNIVAC
1951
Universal Automatic Calculator
Primeiro computador a ser fabricado em série
Programa armazenado e sistemas de armazenamento em fitas magnéticas
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ResumoResumo• 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)
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ResumoResumo1000AC ÁBACO Tabuleta com peças móveis com a qual pode-se realizar algumas operações matemáticas1614 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
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ResumoResumo
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 básicas1802 CARTÕES PERFURADOS JOSEPH JACQUARD construiu um tear que memorizava os modelos em cartões perfurados1822 APARELHO DE DIFERENÇA A primeira calculadora matemática criada por CHARLES BABBAGE, para logaritmos
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ResumoResumo
1834 MÁQUINA ANALÍTICA BABBAGE formulou muitas idéias para o computador moderno.
Entrada
(cartões)saída
Unidade de controle
memória calculadora
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ResumoResumo
1835 PRIMEIRO PROGRAMA ADA LOVELAGE criou o primeiro programa para uma máquina que calculava valores de funções matemáticas1847 ÁLGEBRA BOOLEANA GEORGE BOOLE criou novos raciocínios matemáticos aplicáveis ao estudo da computação1890 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
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ResumoResumo
1905 VÁLVULA Componente eletrônico inventado por LEE de FOREST1936 MÁQUINA DE TURINGALAN 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 lógicas1941 CALCULADORA AUTOMÁTICA KONRAD ZUSE criou a primeira calculadora automática que realmente funcionava
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ResumoResumo
1943 COLOSSUS ALLAN TURING liderou a equipe inglesa que desenvolveu o COLOSSUS, que foi o primeiro computador eletromecânico do mundo1944 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
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ResumoResumo
1946 ENIAC (Eletronic Numeral Integrator Calculator) Desenvolvido na Universidade da Pensylvânia foi o primeiro computador que utilizava válvulas eletrônicas1947 PROGRAMA ARMAZENADO JOHN von NEWMANN formulou o conceito de programa armazenado com base em estudos feitos sobre o ENIAC
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ResumoResumo
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 magnéticas1957 FORTRAN A primeira linguagem de programação de alto nível criada (aplicações matemáticas)1957 IBM A IBM produziu seu primeiro computador1959 COBOL Primeira linguagem de alto nível para aplicações comerciais
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ResumoResumo
1962 DISCOS MAGNÉTICOS Usado pela primeira vez no computador ATLAS, em Manchester1963 CIs Início da utilização de circuitos integrados em computador1964 BASIC Primeira e mais popular linguagem de programação para microcomputadores. 1972 LSI Circuitos com alto nível de integração: ”chip”
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HistóricoHistórico
Evolução da EletrônicaDesde o Univac (1951) até dias atuais: eletrônicaavanços na física do estado sólido
válvula a vácuodiodo e transistor: redução no tamanho dos circuitos e aumento da confiabilidade dos equipamentoscircuitos capazes de realizar funções lógicas (portas)circuitos integrados (miniaturização)
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HistóricoHistórico
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
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HistóricoHistórico
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
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HistóricoHistórico
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
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HistóricoHistórico
2 GERAÇÃO1958Computador mais popular foi o IBM 1401Componente eletrônico - transistor (SSI e MSI)100 vezes menorNão precisava aquecer para funcionarConsumo menor de energiaMais rápido e confiável
Tempo de operação ; microsegundos (10-6 seg)
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HistóricoHistórico
2 GERAÇÃO Auxílio no controle de E/S (surgimento dos
discos magnéticos) Monoprogramável Linguagem assembler Surgimento do primeiro minicomputador :
PDP-5 ($ 120.000)
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HistóricoHistórico
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
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HistóricoHistórico
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
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HistóricoHistórico
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
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ExercicioExercicio
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 ?
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ExercícioExercício
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?