Introdução à Ciência da Computação Evolução dos Computadores · 2012-02-10 · Modelo de...

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Prof. Raphael [email protected]

Introdução à Ciência da Computação

Evolução dos Computadores

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Agenda

1) Reflexão

2) Histórico da Computação

3) Evolução dos Computadores

4) Sugestões para profissionais de T.I.

ICC

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Reflexão

Qual(is) o(s) motivo(s) que levou(ram) o ser humano a construir computadores?

Existe alguma semelhança de funcionamento entre o homem e o computador?

Qual o limite para a evolução dos computadores?

Afinal, é o homem que controla o computador ou o computador que controla o homem?

● Como o ser humano pode ser auxiliado pelos computadores?

ICC

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CalculusCalculus – lat. – lat. pedrinhapedrinhaCalculusCalculus – lat. – lat. pedrinhapedrinha

Primeiro ser humano a CALCULAR: pastor

Técnica utilizada: empilhamento de pedras para controle da quantidade de ovelhas do rebanho

Histórico da Computação - Cálculo

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Forma ancestral dos seres humanos para indicar quantidades: gestos com os dedos da mão

DigitusDigitus – lat. – lat. dedodedoDigitusDigitus – lat. – lat. dedodedo

Histórico da Computação - Dígito

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Sistema de numeração egípcio

10000001000000100000100000100001000010001000100100101011 10000001000000100000100000100001000010001000100100101011

Sistema de numeração romano

10001000500500100100505010105511

MMDDCCLLXXVVII

10001000500500100100505010105511

MMDDCCLLXXVVII

Histórico da Computação

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Primeira tentativa bem sucedida de criação de uma máquina de contar: ábaco (China, cerca de 2500 a.C.)

AbacusAbacus – lat. – lat. tábua de argilatábua de argilaAbacusAbacus – lat. – lat. tábua de argilatábua de argila

Histórico da Computação - Ábaco

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Histórico da Computação - Ábaco

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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 palavraOrigem da palavra ContarContarOrigem da palavraOrigem da palavra ContarContar

Histórico da Computação - Contagem

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Advento dos algarismos arábicos (cerca de 1.000 anos)

Razão pela qual os algarismos arábicos se tornaram o padrão numérico mundial: poderio militar dos árabes na Idade Média

AlgarismoAlgarismo - corruptela do árabe - corruptela do árabe al-Khowarizmial-Khowarizmi AlgarismoAlgarismo - corruptela do árabe - corruptela do árabe al-Khowarizmial-Khowarizmi

Abū ‘Abd Allāh Muhammad ibn Mūsā al-Khwārizmī ( بن محمد الله عبد أبوالخوارزمي foi Encarregado de (Khwārizm,c. 780 -Bagdad, c. 850) (موسسى

traduzir para o árabe os livros de matemática vindos da Índia. Numa dessas traduções o matemático se deparou com aquilo ainda hoje é considerado, a maior descoberta no campo da matemática: O Sistema de Numeração Decimal. Ele ficou tão impressionado com a utilidade daqueles dez símbolos, que hoje são conhecidos como 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 e 9, que escreveu um livro explicando como funciona esse sistema. Este importante trabalho (825) foi preservado numa tradução latina Algoritmi de numero Indorum (975), um texto sobre a arte hindu de calcular, obra que divulgou os símbolos e o sistema numérico indo-arábico.

Histórico da Computação - Algarismo

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Sacerdote inglês William Oughtred – Inglaterra - 1633: círculos de proporção (considerado como o 1° computador analógico da história)

Círculos de proporção dão origem à régua de cálculo: logaritmos representados por traços e sua divisão e produto obtidos pela adição e subtração de comprimentos

Histórico da Computação - Régua

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Régua de Cálculo - o primeiro computador analógico

Histórico da Computação

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??? a. C. - 1880

Época dos dispositivos mecânicos

● Evolução do Ábaco

● Blaise Pascal construiu um contador mecânico que realizada soma e subtração

Histórico da Computação - Épocas

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Primeiro instrumento moderno de calcular: Máquina de Pascal – somadora construída por Blaise Pascal (físico, matemático e filósofo – França, 1642)

Histórico da Computação

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Máquina de Pascal

Vida útil: cerca de 200 anos (aperfeiçoamento progressivo por diversos inventores)

Máquina com 6 rodas dentadas, cada uma contendo algarismos de 0 a 9

Permitia somar até 3 parcelas de cada vez, desde que o total não ultrapassasse 999 999

A multiplicação, de 26 por 16 era feita somando-se 16 vezes o número 26.

Histórico da Computação

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Primeira máquina de multiplicação e divisão: Máquina de Leibnitz (filósofo e matemático Gottfried Wilhelm von Leibnitz – Alemanha, 1671) (execução das operações através de somas e subtrações sucessivas)

Histórico da Computação

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Histórico da Computação

Máquina de Leibnitz

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Revolução Francesa (1790): necessidade de comunicação rápida e confiável.

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)

Histórico da Computação

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Sistema para comando automático de operações repetitivas e sequenciais em teares: cartões metálicos perfurados (mecânico de teares Joseph Marie Jacquard – França, 1802)

Cartão

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Aplicação dos cartões de Jacquard ao cálculo de funções trigonométricas e logaritmos: concepção da máquina diferencial (matemático Charles Babbage - Inglaterra, 1882)

Máquina Diferencial

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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.

Máquina Diferencial

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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)

Uso da base 10

Máquina Analítica

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Base do funcionamento de um computador

Alimentação de dados

• Via cartões perfurados•

Armazenamento e reuso de números

•Numa unidade de memória

Programação sequencial de operações

•Conceito de sistema operacional

Máquina Analítica

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Compreensão do funcionamento da máquina analítica e redação dos relatos mais acurados sobre o processo: primeiro texto explicativo do processo computacional (matemática Augusta Ada Byron King, condessa de Lovelace – Inglaterra, 1815-1852)

O Primeiro “Manual”

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Colega de Babbage, iniciou o ambicioso projeto de construção da máquina analítica

Ada é uma das poucas mulheres a figurar na história do processamento de dados

Criou programas para a máquina - 1ª programadora de computador

ADA – A programadora

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Uso da energia elétrica na transmissão de sinais à distância: telégrafo de Morse (Samuel F. B. Morse - EUA, 1837)

O código Morse continua a ser utilizado

Célebre mensagem enviada pelo operador telegráfico do Titanic antes do afundamento

... --- ... SOS - Save Our Souls (salvai nossas almas)

Códigos e Sinais

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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)

Lógica

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1888 – 1930

Época dos dispositivos eletromecânicos

● Máquinas auxiliadas pelos motores elétricos com base nos princípios de funcionamento da máquina de Pascal

● 1889 - Surge o cartão perfurado para guardar dados– Uma máquina tabuladora classificava e ordenava

informações contidas no cartão– O cartão permaneceu em uso até 1980

● Cálculo da população dos Estados Unidos

● 1888 – No Brasil, criação da Lei Áurea● 1914 - Nos Estados Unidos, criação da IBM

Evolução dos Computadores - Épocas

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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)

Máquina Elétrica

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Funcionamento do Cartão Perfurado

A informação perfurada no cartão era lida numa tabuladora que dispunha de uma estação de leitura equipada com uma espécie de pente metálico em que cada dente estava conectado a um circuito eléctrico.

Quando o pente era colocado sobre o cartão, os dentes que atravessavam as perfurações fechavam o circuito elétrico que acionava os contadores respectivos.

O contador visualizava o resultado da acumulação pelo deslocamento de um ponteiro sobre um mostrador.

Evolução dos Computadores - Épocas

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Cartão Perfurado

Evolução dos Computadores - Épocas

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Em 1896, o sucesso de Hollerith era tanto que ele fundou a Tabulation Machine Company,

que fundiu-se com duas empresas e formou a Computing Tabulation Recording Company.

Histórico da Computação

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Depois da morte dele, a CTRC mudou de nome e virou IBM -

Internacional Business Machine.

Histórico da Computação

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1930 – 1945

Época dos componentes eletrônicos

● Primeiras invenções eletrônicas

● Baixa velocidade de processamento

● Falta de confiabilidade nos resultados

Histórico da Computação - Épocas

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1943 - Em parceria com a marinha Norte-Americana, a IBM construiu o Mark I, totalmente eletromecânico, com 17 m de

comprimento, 2,5 m de altura e 5 toneladas.

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Usado para fins bélicos, o primeiro computador automáticocontinha 750.000 partes unidas por 80 km de fios.

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1945 - Primeira Geração: Computadores à Válvula

ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer)

● Projetado de 1943 a 1946● Funcionou até 1955● Possuía 18.000 válvulas e 8000 Km de cabos● Pesava 30 toneladas● Consumia grande quantidade de energia e válvulas que

queimavam frequentemente● 10.000 operações por segundo = 10 KHz● 20 registradores que guardavam valor numérico de 10

dígitos● Programação feita através da recolocação dos fios● Surgimento do termo BUG

Histórico da Computação - Épocas

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ENIAC

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Válvula

Histórico da Computação – Válvula x Transistor

Transistor

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Em 1948, Claude Shannon, desenvolveu uma teoria baseada em numeração binária e introduziu o conceito de Bit – Binary digit

Histórico da Computação - BIT

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Modelo de Von Neumman – IAS - O fundamento para Arquitetura de Computadores

Era constituído de quatro unidades principais: a memória, a UCP, a UC e dispositivos de entrada e saída

Memória de 1.000 posições, chamadas de palavras, cada uma podendo armazenar 40 dígitos binários (bits)

Tantos dados como instruções eram representados na forma binária e armazenados na mesma memória

IAS - Institute for Advanced Study – Hoje, a computação avançou, mas a arquitetura é ainda baseada no IAS de Von Neumman

Histórico da Computação

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Modelo de Von Neumman

Histórico da Computação – IAS

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O sucesso do modelo de Von Neumman

Tantos os programas quanto os dados ficavam armazenados na mesma memória

Manipulação dos programas na memória

Histórico da Computação – IAS

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Histórico da Computação

Segunda Geração: Computadores Transistorizados

Transistor como chaveador: o fato de que se pode ligar e desligar a corrente elétrica em um dispositivo é a base de toda a lógica digital

Redução de custo, tamanho e melhores desempenhos que os dispositivos a válvula

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Histórico da Computação

Transistor

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1954IBM 650

As mulheres participavam das mudanças, trabalhando...

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Disco rígido em 1956 – 5 MB

Armazenamento

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Histórico da Computação - Épocas

Terceira Geração: Circuitos Integrados (CIs)

Integração de vários circuitos numa só pastilha de silício

Em 1964, a IBM lançou a série 360

CI com germânio

CI com silício

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Histórico da Computação - Épocas

Quarta Geração: VLSI – Integração em Grande Escala

Dispositivos eletrônicos capazes de armazenar, em um único invólucro, milhares e milhares de diminutos componentes

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Histórico da Computação - Épocas

Geração dos Computadores Pessoais

Em 1971, a Intel Corporation, produziu uma CPU em uma só pastilha de circuito integrado, denominado INTEL-4004, que possuía palavra de 4 bits e tinha cerca de 2.300 transistores na pastilha

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Histórico da Computação - Épocas

Número de transistores nos processadores4004 (1971) – 2.300

8088 (1979) - 29.000

286 (1982) - 134.000

386 (1985) - 275.000

486 (1989) - 1.200.000

Pentium (1993) - 3.100.000

Pentium MMX (1997) - 4.300.000

Pentium II (1998) - 9.500.000

Pentium III (Coppermine) – 21.000.000

Athlon (Thunderbird) – 35.000.000

Pentium 4 – 42.000.000

Intel Core i7 – 731.000.000

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Histórico da Computação - Épocas

Tamanho dos transistores nos processadores

O Primeiro transístor (década de 50) : 5 centímetros

Intel 4004 (1971) - 15.00 mícron

8088 (1979) - 3.00 mícron

486 - 1.00 mícron

Pentium 100 MHz - 0.60 mícron

Pentium III 350 - 0.25 mícron

Pentium 4 - 0.18 mícron

Cores iX e Athlon – X nanômetros!

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Histórico da Computação - Épocas

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Histórico da Computação - Épocas

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A era dos PC – Personal Computer

Fita cassete para guardar dados.

Disco de 8 polegadas.Armazenava 79,7 KB.

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1969Em plena “guerra fria”, entre USA e União Soviética, a ARPA, Advanced Research

Projects Agency, subdivisão do Departamento de Defesa dos Estados Unidos, cria uma rede com os dados do governo espalhados em vários lugares, aoinvés de guardá-los em apenas um servidor, e gera o embrião da Internet.

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Disco rígido em 1980 – 1 GB – 250 kg

Preço: $ 81.000

Histórico da Computação

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1981

Em Janeiro de 1983, a ARPANET mudou seu protocolo de NCP para TCP/IP e, em 1985 surge o FTP.

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O CERN, Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire, pegou a ideia e criou a World Wide Web, interligando sistemas de pesquisas

a Universidades, e a rede ganhou o público a partir dos anos 90.

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1981 disquete de 5”1/4

360 KB

1985 disquete de 3” ½

1.44 MB

1986 640 MB

200332 GB

Em 20 anos mudamos para um novo tipo de armazenamento de dados

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e, em 50 anos, migramos do ENIAC para desktops e Laptops.

Histórico da Computação

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E a evolução continua.....

ICC

iPad

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E a evolução continua.....

ICC

LG-GD910

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E a evolução continua.....

ICC

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Sugestões para profissionais de T.I.

Filmes: ● Piratas do Vale do Silício (Pirates of Silicon Valley,

1999)● Hackers, Piratas de Computador (Hackers, 1995)● Jogos de Guerra (War Games, 1983)● Improprietário – O mundo do Software Livre● A Rede Social (The Social Network, 2010)

Sites: ● www.olhardigital.com.br● http://idgnow.uol.com.br/● http://www.linux-magazine.com.br/● http://info.abril.com.br/● http://computerworld.uol.com.br/

ICC

http://www.olhardigital.com.br/
http://idgnow.uol.com.br/
http://www.linux-magazine.com.br/
http://info.abril.com.br/
http://computerworld.uol.com.br/

38 IAS 38 final 2004

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35 IAS 34 final 2004

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Organização de computadores Professora Marcela Santos marcela@edu.estacio.br Aula 7 – A arquitetura de von Neumann.

Organização de computadores Professora Marcela Santos [email protected] Aula 7 – A arquitetura de von Neumann.

A máquina de Von Neumann - geocities.ws · Estrutura Geral do IAS ... Estrutura geral de von Neumann Memória principal Unidade lógica e aritmética Unidade de controle Equipamento

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12 IAS 7 final 2004

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ias 38_bv2008_144

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IAS 5th Sem

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