Introdução à Computação: Conceitos Básicos e Evolução Histórica dos Computadores

59 ye e nformatica 5 Carosas alunosas Nesta primeira aula faremos uma introdugao geral a disciplina elencando os conceitos basicos sobre a Informatica a definicio de um computador e passatemos a estudar a evolucio histérica das arquiteturas de computador conhecendo assim a sua evolucgao no contexto historico Mosttando todas as geragdes de sua evolugao até os dias atuais Vamos fazer dos momentos destinados a esta primeira aula os mais prazerosos e instigantes possiveis se ocorrerem algumas duvidas sobre a aula voces podero sanélas através das ferramentas forum ou quadro de avisos a Bons estudos ee Sp Objetivos de aprendizagem Ao término desta aula vocés serao capazes de compreender os conceitos informatica e a definicao de um computador conhecer a evolucao historica dos computadotres até os dias atuais observar e reconhecer as geracdes dos computadores na sua evolucao Introdução a Computação 6 Seções de estudo 1 Conceitos de informática 2 Computador 1 Conceitos de informática 2 Computador A informática é a ciência que tem como objetivo o tratamento lógico e automático das informações Muito mais que visar simplesmente à programação de computadores para executar tarefas específicas a informática estuda a estrutura e o tratamento das informações sob suas mais variadas formas números textos gráficos imagens sons etc Essas informações presentes no dia a dia de qualquer área do conhecimento são levadas ao computador que pode armazenálas e tratálas O armazenamento corresponde à nossa memorização e o tratamento diz respeito ao processamento Os dados são as informações e na forma em que estarão representadas no computador e qualquer tratamento feito por meio informatizado é o Processamento de Dados Os resultados do Processamento de Dados devem ser informações que atendam às requisições dos pedidos feitos pelos usuários normalmente apresentada do seguinte modo O profissional de Informática vai atuar basicamente no desenvolvimento do que se pode chamar de um Sistema Computacional os quais abrangem a combinação de hardware circuitos software programas e outros elementos essenciais A crescente evolução na área de informática particularmente no que diz respeito ao desenvolvimento de equipamentos de informática processadores cada vez mais velozes novas tecnologias de armazenamento de dados e novos periféricos aliada as constantes quedas nos preços do hardware possibilitou um avanço das atividades relacionadas à informática na quase totalidade das atividades humanas iniciando pelos diversos ramos da Engenharia e atingindo as mais variadas áreas como a Medicina as Artes o Entretenimento a Economia etc Muitos de nós utilizamos nossos computadores mas muitas vezes não sabemos exatamente como eles funcionam Você poderia perguntar Por que devo saber como um computador funciona A resposta é muito simples para que possamos nos utilizar de uma ferramenta é bom que tenhamos o máximo possível de conhecimento sobre ela Assim podemos utilizála da melhor forma O que é então um computador O computador nada mais é do que uma máquina de uso geral capaz de executar tarefas repetitivas através do armazenamento e Processamento de Dados Como principais características desse processamento de dados há a grande velocidade na manipulação das informações a grande capacidade de armazenamento dos dados e a confiabilidade pois o computador enquanto máquina é bastante preciso Em função dessas características o uso do computador propicia o aumento da produtividade na empresa a redução de custos e o auxílio na tomada de decisões pois o uso de computadores aliado à tecnologia de comunicação dá acesso à grande quantidade de informações de uma maneira mais rápida Curiosidade A quantidade de computadores em uso no Brasil saltou de 99 milhões em 2012 para 118 milhões em 2013 aponta pesquisa do Centro de Tecnologia de Informação Aplicada da Fundação Getúlio Vargas FGV Isso significa que existem no País três computadores para cada habitante Os números incluem usuários domésticos e comerciais Até 2016 o país terá 200 milhões de computadores o equivalente a um PC por pessoa pessoa 21 Modelo de Von Neumann A grande maioria dos computadores existentes atualmente segue um modelo proposto pelo matemático americano Von Neumann por volta de 1940 Nesse modelo um elemento processador segue as instruções armazenadas em uma memória de programas para ler canais de entrada enviar comandos sobre canais de saída e alterar as informações contidas em uma memória de dados Fonte wwwgooglecombr Modelo de Von Neuman Fonte wwwgooglecombr 60 7 61 Esse modelo inicial evoluiu para uma estrutura em L cemimi barramento que é a base dos computadores modernos Nessa agen aac BS a6a 5 Ge estrutura as memorias de dados e de programa sao fundidas mre r ra em uma memoria Unica e as comunicagdes entre elementos pan ae ane 25 om sao efetuadas através de uma via comum de alta velocidade H L fe Estrutura em Barramento Fonte wwwgooglecombr wena all 222 Arégua de calculo 16101621 it it it Por volta do século XVI pensadores do mundo todo se empenhavam em desenvolver sistemas cada vez mais complexos e eficientes de calcular Um dos métodos mais eficazes descobertos na época foi criado pelo escocés John Fonte wwwgooglecombr Napier que introduziu em 1614 na comunidade cientifica o calculo logaritmico Os principais elementos do computador sao A propria palavra logaritmo foi escrita pela primeira O processador ou microprocessador é responsavel vez por Napier a partir do grego Jogos que significa razao pelo tratamento de informagdes armazenadas em e aritmos que quer dizer numeros A jungao das duas em memoria programas em cddigo de maquina e dos portugues seria algo como raz4o dos numeros dados As tabelas de Napier influenciaram diretamente a A memoria é responsavel pela armazenagem dos invengao da regua de calculo em 1621 concretizada pelo programas e dos dados matematico inglés William Oughtred com uma forma circular Periféricos si0 os dispositivos responsaveis pelas considerada como um dos primeiros dispositivos analégicos entradas e saidas de dados do computador ou seja de computacao A régua de calculo eas calculadoras mecanicas pelas interacdes entre o computador e 0 mundo foram largamente utilizadas até 1970 quando surgiram as externo Exemplos de periféricos séo monitor calculadoras cletronicas teclados mouses impressoras etc Zi SP Barramento que liga todos esses componentes é eee bg a pegs iit uma via de comunicacao de alto desempenho pot bpeirtyiny Roan fe toad 4 onde circulam os dados tratados pelo computador peared fst ait i hi i us a eS 22 Evolugdo historica das arquiteturas Mata ab 12 laf Fe de computador Fonte wwwgooglecombr A histéria dos computadores comegou no momento 223A Maquin a de Pascal 1 642 em que o homem sentiu a necessidade de efetuar calculos complexos de maneira automatica O primeiro elemento com Blaise Pascal desenvolveu em 1642 uma maquina de que o homem contou para fazer seus célculos foi o conjunto calcular totalmente mecanica A Pascaline como foi apelidada de dedos de suas mios daf veio 4 palavra digital vindo de a primeira calculadora mecanica foi criada quando Pascal tinha digito que significa dedo A evolucio da humanidade exigiu PS dezoito anos Cada casa decimal eta representada por novas invencées para auxiliar os cAlculos uma toda diferente isto é uma era a unidade outra a dezena a seguinte a centena e assim por diante Embora capaz de 2210 Aba CO realizar apenas adicOes e subtragdes outras operagdes como multiplicagdes e divis6es podiam ser realizadas através da A palavra Calculo do termo latino Cakulus ha milhares combinagao das primeiras de anos servia para denominar pequenas pedras que eram Comercialmente a Pascaline foi um fracasso pois nao usadas para contar deslizandose por sulcos cavados no chao foram produzidas mais de cinquenta unidades e seu prego era Essa espécie de abaco foi descoberta em recentes escavacoes excessivamente alto O modelo foi evoluindo até o surgimento do primeiro instrumento composto de varetas pedacos de madeira dispostos paralelamente e pequenas bolas macias Todavia somente muito tempo depois surgia um modelo mais evoluido Haba ee ek a e que é usado até hoje no oriente o Abaco chinés Existem o re Es diversos modelos de abaco como o russo ou 0 japonés mas a versao chinesa tornouse a mais conhecida mundialmente O abaco mosttouse tao eficiente e simples de usar que nada melhor que ele surgiu até o século XVI Fonte wwwgooglecombr Introdução a Computação 8 224 A Calculadora de Leibnitz 1672 Com uma evolução da Pascaline o alemão Gottfried Leibnitz na ânsia de agilizar os intermináveis cálculos astronômicos se empenhou em aprimorar o modelo de Pascal Sua calculadora mecânica era capaz de fazer facilmente cálculos envolvendo as quatro operações fundamentais e ainda extrair a raiz quadrada O modelo era muito parecido com o de Pascal mas com componentes extras que agilizavam os cálculos e se moviam dentro da máquina otimizando os cálculos repetitivos 225 O Arithmometer 1820 Em 1820 Charles Xavier Thomas projetou e construiu uma máquina capaz de efetuar as quatro operações aritméticas básicas a Arithmometer Essa foi a primeira calculadora realmente comercializada com sucesso até 1850 foram vendidas cerca de 1500 Arithmometers Ela fazia multiplicações com o mesmo princípio da calculadora de Leibnitz e com a assistência do usuário efetuava as divisões 226 As Máquinas de Babbage 1823 Charles Babbage era um matemático inglês que sempre buscou a precisão matemática até os limites da perfeição Numa publicação científica em 1822 Babbage escreveu sobre uma novíssima máquina capaz de calcular e imprimir longas tabelas científicas A máquina que construiu portanto se empenhava em calcular funções logarítmicas trigonométricas sem o auxílio de um operador Entretanto Babbage não conseguiu construir a máquina que ambicionava ficando o protótipo muito abaixo do esperado pelo matemático Em 1833 Babbage projetou uma máquina bastante aperfeiçoada com o auxílio de Ada Lovelace que chamou de Máquina Analítica Ada é uma das poucas mulheres a figurar na história do computador Ela criou programas para a máquina tornandose a primeira programadora de computador do mundo Sua operação era governada por conjunto de cartões perfurados de modo que de acordo com os resultados dos cálculos intermediários a máquina poderia saltar os cartões modificando dessa forma o curso dos cálculos 227 A Máquina de Hollerith 1886 Aproximadamente em 1885 Herman Hellerith funcionário do Departamento de Recenseamento dos EUA percebeu que a realização do censo anual demorava cerca de 10 anos para ser concluído e que a maioria das perguntas tinha como resposta sim ou não Em 1886 idealizou um cartão perfurado que guardaria as informações coletadas no censo e uma máquina capaz de tabular essas informações Construiu então a Máquina de Recenseamento ou Máquina Tabuladora que perfurava cerca de 56 milhões de cartões Com essa solução Hollerith conseguiu que o tempo de processamento dos dados do censo baixasse de dez para três anos A tecnologia de cartões perfurados foi adotada rapidamente por diversos países da Europa difundindo a utilização das máquinas Hollerith em nível mundial e por bastante tempo Fonte wwwgooglecombr Fonte wwwgooglecombr Fonte wwwgooglecombr Fonte wwwgooglecombr 62 9 Curiosidade Hollerith fundou uma companhia a Tabulating Machine Company Em 1924 a firma mudou de nome tornandose a International Business Machines Corporation hoje mais conhecida como IBM uma das empresas mais valiosas do mundo 228 1º Geração Tecnologia de válvulas 19301958 A partir do momento que surgiram os primeiros computadores na acepção popular da palavra dividese a história dos computadores em cinco gerações distintas O pulo para a geração seguinte se dá com o advento de uma nova tecnologia que possibilita grandes avanços do poder de cálculo ou descobertas que modificam a base de um computador Já no século XX um grande número de projetos foi baseado na utilização de relés e válvulas eletrônicas para a realização de cálculos automaticamente eram os computadores de primeira geração Relés são eletroímãs cuja função é abrir ou fechar contatos elétricos com o intuito de interromper ou estabelecer circuitos Válvula é um dispositivo que conduz a corrente elétrica num só sentido Uma das grandes vantagens das máquinas a relé sobre as máquinas de calcular mecânica era sem dúvida a maior velocidade de processamento Um outro aspecto positivo era a possibilidade de funcionamento contínuo apresentando poucos erros de cálculo e pequeno tempo de manutenção Os computadores da primeira geração são todos baseados em tecnologias de válvulas eletrônicas Normalmente quebravam após não muitas horas de uso Tinham dispositivos de entradasaída primitivos e calculavam com uma velocidade de milissegundos milésimos de segundo Os cartões perfurados foram o principal meio usado para armazenar os arquivos de dados e para ingressálos ao computador A grande utilidade dessas máquinas era no processamento de dados No entanto tinham uma série de desvantagens como custo elevado relativa lentidão pouca confiabilidade grande quantidade de energia consumida além de necessitarem de grandes instalações de ar condicionado para dissipar o calor gerado por um grande número de válvulas cerca de 20 mil 23 Alguns Computadores dessa Geração 231 MARK I Numa parceria da IBM com a marinha NorteAmericana o Mark I era totalmente eletromecânico ele tinha cerca de 17 metros de comprimento por 2 metros e meio de altura e uma massa de cerca de 5 toneladas O barulho do computador em funcionamento segundo relatos da época se assemelhava a várias pessoas tricotando dentro de uma sala Mark I continha nada menos que 750000 partes unidas por aproximadamente 80 km de fios Ele foi o primeiro computador totalmente automático a ser usado para fins bélicos 232 ENIAC Criado entre 1943 e 1946 foi considerado o primeiro grande computador digital Não usava um programa de armazenamento interno Os programas eram introduzidos por meio de cabos o que fazia sua preparação para cálculos demorar semanas Ocupava 170 m² pesava 30 toneladas funcionava com 18 mil válvulas e 10 mil capacitores além de milhares de resistores a relé consumindo uma potência de 150 Kwatts Como tinha vários componentes discretos não funcionava por muitos minutos seguidos sem que um deles quebrasse Outra contribuição importante dessa época foi o conceito de programa armazenado introduzida por John Von Neuman Von Neuman tinha sido consultor no projeto ENIAC e conhecia os problemas da programação dessas máquinas Os programas para os computadores da época eram feitos através de modificações nos circuitos o que correspondia a um trabalho de dias para um programa relativamente simples Fonte wwwgooglecombr Fonte wwwgooglecombr Fonte wwwgooglecombr 63 Introdução a Computação 10 A proposta de Von Neuman foi inspirada na tecnologia de entrada de dados utilizada na época fazendo com que os programas fossem introduzidos através de cartões perfurados como se fazia com os dados John Von Neuman assim desenvolveu a lógica dos circuitos os conceitos de programa e as operações com números binários Esses conceitos adotados nos computadores atuais revolucionou o conceito de programação de computadores da época tornando muito mais flexíveis e versáteis O novo conceito de programação introduzido deu origem a muitos outros projetos nos quais ele próprio esteve envolvido EDVAC Electronic Discrete Variable Automatic Computer UNIVAC Universal Automatic Computer e IBM 650 Em 1961 chegou o primeiro computador no Brasil um UNIVAC 1105 ainda com válvulas para o IBGE 233 IBM 650 O computador IBM 650 foi disponibilizado publicamente nos USA pela IBM em dezembro de 1954 A empresa projetou a venda de 50 exemplares do computador mais do que todos os computadores do mundo juntos o que foi considerado um exagero Apesar do pessimismo em 1958 duas mil unidades do IBM 650 estavam espalhadas pelo mundo O IBM 650 era capaz de fazer em um segundo 1300 somas e 100 multiplicações de números de dez dígitos 234 2º Geração Utilização do transistor 19551964 Foi em 1947 que surgiu o primeiro transistor produzido pela BellTelephone Laboratories Essa descoberta revolucionou a eletrônica pois os circuitos passaram a consumir muitíssimo menos energia e a ocupar menos espaço isto a um custo bem satisfatório Os transistores eram e são muito mais confiáveis que as válvulas É feito de cristal de silício o elemento mais abundante na Terra A partir desse momento devido à maior facilidade e praticidade do transistor muitos modelos de computador surgiram O primeiro modelo de computador 100 transistorizado foi o TRADIC da Bell Laboratories Esses computadores além de menores eram mais rápidos e eliminavam quase que por completo o problema do desprendimento de calor característico da geração anterior Exemplos de computadores dessa geração são o IBM 1401 e o Honeywell 800 O IBM 1401 apareceu na década de 60 e com ele a IBM assumiu uma posição dominante na indústria de computadores 235 3º Geração os circuitos integrados 19651980 Essa geração é marcada pela substituição dos transistores pela tecnologia dos circuitos integrados transistores e outros componentes eletrônicos miniaturizados e montados numa única pastilha de silício o chip Entrou no mercado em 1961 pela Fairchild Semiconductor e pela Texas Instruments localizadas no Vale do Silício na região de Palo Alto e Stanford na Califórnia A tecnologia dos circuitos integrados que permitiu a substituição de dezenas de transistores numa única peça de silício admitiu o surgimento de computadores de menores dimensões mais rápidos e menos caros Com esses circuitos integrados o tempo passou a ser medido em nanossegundos bilionésimos de segundos O exemplo típico dessa geração foi o IBM 360 série que introduziu o conceito de família de computadores compatíveis facilitando a migração dos sistemas quando é necessário mudar para um computador mais potente 236 4º Geração circuitos de larga escala 19801990 Durante a década de 70 com a tecnologia da alta escala de integração LSI Large Scale of Integration pôdese combinar Fonte wwwgooglecombr Fonte wwwgooglecombr Fonte wwwgooglecombr Fonte wwwgooglecombr 64 até 65 mil componentes em uma so pastilha de silicio chip Nos anos 80 com o grande desenvolvimento da tecnologia Retomando a aula de circuitos integrados o numero de transistores podendo ser integrados numa pastilha de silicio atingiu a faixa dos milhares e logo em seguida dos milhdes Foi assim que surgiram os hy DITVTTT TTT computadorss ands MENOFES Mais velozes mais Chegamos assim ao final da primeira aula Espera po Ee 108 BM Seragao anterior do dem se que agora tenha ficado claro 0 entendimento de m a Entrou no mercacto de MICTOS vocés sobre a histdria e os conceitos da informatica introduzindo o PC Personal Computer Computador Pessoal Vamos recordar em portugués um microcomputador com tecnologia de 16 ey bits Intel 8088 que em pouco tempo se tornou um padrio sendo os principais o PCXT PCAT PC386 PC486 1 Informatica ry HALE a Vimos nessa secao que a Informatica é a ciéncia que od i my z eeu tem como objetivo o tratamento logico e automatico das hh oll Hite informacoes il ie ie OE 2 Computador PC Completo PCXxT PC386 Na segunda seao verificamos e conhecemos a definicao Fonte wwwgooglecombr de um computador a sua evolucio histdrica que inicio no Abaco régua de calculo Maquina de Pascal Calculadora 5 ma oe 237 2 Ger ageo tra La ee S cale de Leibnitz Arithmometer Maquina de Babbage e a ntegration NOJE Maquina de Holerith Vimos também o inicio das geracdes Basicamente so os computadores modernos Ampliou de computadores que se comecaram com Surgimento cla valvula e relé em 1930 logo em seguida surgiram os transistor se drasticamente a capacidade de processamento de dados ae os em 1955 que revolucionou a eletronica onde seus citcuitos armazenamento e taxas de transferéncia Também é nessa ee consumiam menos energia e ocupavam menos espaco O época que os processos de miniaturizacio sao iniciados 2 oe Se surgimento dos citcuitos integrados em 1961 permitiu a diminuindo o tamanho e aumentando a velocidade dos ae DO substituigao de dezenas de transistores em uma Unica pega agota populares PCs O conceito de processamento esta ae le i de silicio em 1980 tem inicio a utilizagao dos circuitos de partindo para os processadores paralelos ou seja a execucdo a larga escala comecaram a ser utilizados nos computadotres de muitas operagoes simultaneamente pelas maquinas Surge 0 Lo surgindo assim o PC Personarl Computer Computador ptimeiro processador Pentium em 1993 dotado de memérias Pessoal de 108 pinos ou DIMM Em seguida surgiu o Pentium II essoal TI IV V sem contar os modelos similares da concorrente OBS Se ao final dessa aula surgirem dtividas vocés AMD Nesse melo tempo 1am surgindo o slot AGP de 64 bits poderio sanélas através das ferramentas forum ou quadro memirias com mais pinos e maior velocidade HDs cada vez de avisos Ou ainda poderio enviar para o emailcamara mais rapidos e com maior capacidade etc Na realidade as unigranbr maiores novidades dessa época sao os novos processadores cada vez mais velozes Evolucio dos Computadores Valea pena ZeSsaQGBhes GG DG 1960 197 t980 1990 2000 2019 2815 d v Fonte wwwgooglecombr Vale a pena ler oo Enfim a informatica evolui cada vez mais tapidamente NORTON Ratto Tradutot Introducio a informética eas velocidades processamento jobrm cm periods cada SP Pearson Education do Brasil 2011 vez mais cuttos arse c uma noi sso basta observar WHITE Ron PALUMBO Sandra Regina Garcia que entre os modelos de computa or mals antigos Os Como funciona 0 computador Sao Paulo Quark Books 1993 espagamentos entre uma novidade e outra eram de dezenas CAPRON H L JOHNSON J A SANTOS José A 9 J de anos sendo que hoje nao chega a durar nem un Mes Carlos Barbosa dos Introdugao a informatica 8 ed Sao Paulo Isso nos leva a concluir que o avango cientifico e do poder Pearson Prentice Hall 2012 c cea evolui manele que nao se cacontit paralelo na BERENGUER Xavier COROMINAS Albert istoria humana arateando os custos tornando acessiveis GARRIGA Josef et al Os computadores Rio de Janeiro os computadores as pessoas de baixa renda Quem sabe uma we Marité Salvat 1979 nova geracao de computadotres nao esta por vir Introdução a Computação 12 Disponível em httpsptwikipediaorgwikiCompu tador Disponível em httpwwwtechtudocombrnoticias noticia201408diadainformaticaconfirahistoriadocom putadoresuaevolucaohtml Vale a pena acessar Disponível em httpswwwyoutubecom watchvSx1ZMGwDS8 Disponível em httpswwwyoutubecom watchvmFdUqqwzbVs Vale a pena assistir Minhas anotações 66