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Escola Secundária João de Barros

Trabalho de Investigação Evolução dos Computadores

SDAC Filipe Fernandes nº7 - 12ºG

Trabalho De Investigação

A Evolução do Computador

Ano Lectivo 2009/2010

Trabalho de Investigação Evolução do Computador

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Índice

Introdução ..................................................................................................................... 3

História do Computador ................................................................................................ 4

Pré-História ............................................................................................................... 4

Primeira Geração ...................................................................................................... 7

Segunda Geração ..................................................................................................... 8

Terceira Geração ...................................................................................................... 9

Quarta Geração ...................................................................................................... 10

Quinta Geração ....................................................................................................... 10

Próxima Geração .................................................................................................... 11

História das Memórias ................................................................................................ 12

Tipos de Memória ................................................................................................... 12

Evolução ................................................................................................................. 14

Interface Gráfica ......................................................................................................... 17

História .................................................................................................................... 17

Placa Gráfica ........................................................................................................... 19

História da Placa Gráfica ......................................................................................... 19

Bus (Barramento) ....................................................................................................... 21

História do Bus ........................................................................................................ 23

Evolução da Motherboard ........................................................................................... 24

Tipos de Motherboard ............................................................................................. 25

Conclusão ................................................................................................................... 27

Webografia ................................................................................................................. 28


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Introdução

O computador nem sempre foi como é hoje em dia. Actualmente os computadores

processam dados e resolvem problemas milhões de vezes mais depressa que os

sistemas electrónicos primordiais dos anos 40 e 50.

Em aproximadamente seis décadas, a indústria da informática evoluiu das máquinas

electromecânicas de cartões perfurados e calculadoras de válvulas até aos super

computadores actuais cujas velocidades são medidas em nanossegundos.

Este trabalho, desenvolvido no âmbito da disciplina de SDAC (Sistemas Digitais e

Arquitectónicos de Computadores) como base para a avalização do Módulo 7, tem

como principal objectivo dar a conhecer ao leitor a história da computação, ou seja, a

história daquilo que conhecemos como computador e alguns dos seus componentes

principais como a motherboard, as memórias, a interface gráfica e o barramento.

Pretende-se portanto mostrar em que aspectos os computadores têm evoluído, qual a

história por detrás das memórias e quais os seus tipos, o que é uma interface gráfica e

como surgiu, as características e tipos de barramentos e a evolução das

motherboards.


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História do Computador

Embora a primeira coisa a que podemos chamar “computador” tenho sido o ENIAC,

inventado por volta de 1946, aquilo que conhecemos como computação começou uns

bons anos antes.

O termo “computar” significa fazer cálculos, contar ou efectuar operações

aritméticas, e portanto “computador” será o mecanismo ou aparelho que auxilia essa

tarefa, com vantagens no tempo gasto e na precisão. No entanto os primeiros

computadores não eram objectos, eram pessoas! Comecemos então com a história

dos computadores…

Pré-História

O termo “computador” originalmente era nada mais nada menos que um título

profissional utilizado para descrever seres humanos cujo trabalho era repetir cálculos

necessários para “computar” coisas como tabelas de navegação ou posições

planetárias para compêndios astronómicos.

Visto se tratar de um trabalho bastante aborrecido e demorado era necessário um

objecto que pudesse facilitar este trabalho, tendo surgido então o ábaco, o auxílio

primordial em computações matemáticas. Embora a invenção do ábaco seja

erroneamente atribuída aos chineses, o ábaco mais antigo de que se tem registo

remonta a 300 a.C. da autoria dos babilónios.

Em 1617 um escocês excêntrico

chamado John Napier inventou

logaritmos, uma tecnologia que

permite a multiplicação via adição,

tendo posteriormente inventado

tabelas alternativas onde os

logaritmos era desenhados em

pequenas barras ou bastões de

madeira. Esta invenção de Napier

resultou também na invenção da

régua de cálculo na Inglaterra em 1632, que foi utilizada até 1960 pelos engenheiros

responsáveis pelos programas da NASA que colocaram o homem na Lua.

Em 1642, Blaise Pascal, aos 19 anos de idade, inventou o Pascaline como uma

ferramenta para o seu pai que era um colector de impostos. Pasacaline era na

Tábuas de Napier


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realidade um contador mecânico que utilizava engrenagens para somas e

multiplicações.

Em 1801, o francês Joseph

Marie Jacquard inventou uma

espécie de tear mecânico que

podia alterar o seu movimento, e

portanto o desenho do tecido,

através de um padrão

automaticamente “lido” de

cartões de madeira perfurados

estendidos num longa corda.

Estes cartões perfurados

passaram a ser utilizados desde

então.

Em 1822, o matemático inglês Charles Babbage propôs uma máquina de calcular a

vapor do tamanho de um quarto, ao qual chamou Difference Engine. Esta máquina era

capaz de computar tabelas de números, como por exemplo tabelas de logaritmos.

Visto que o Império Britânico se encontrava em expansão marítima, necessitava de

acertos em inúmeros cálculos marítimos, e portanto está máquina vinha em boa altura.

No entanto a sua construção mostrou-se difícil e dez anos depois o aparelho estava

longe de ser terminado, tendo sido o projecto posteriormente abandonado.

Contudo Babbage não desistiu, tendo-lhe então surgido outra ideia, ao qual lhe

chamou o Analytic Engine. Este dispositivo, do tamanha de uma casa e alimentado por

6 motores a vapor, seria de um propósito mais geral pois seria programável, devido à

tecnologia dos cartões perfurados de Jacquard. No entanto foi Babbage que deu um

importante salto intelectual relativamente aos cartões perfurados. No tear de Jacquard,

a presença ou a falta de cada buraco no cartão físico permitia que um fio colorido

passasse ou parasse, o que foi notado por Babbage, e conclui que esse padrão de

buracos podia ser utilizado para representar uma ideia abstracta como uma frase

problema ou os dados brutos necessários para resolver o problema. Tendo também

concluído que não havia necessidade de a matéria do problema passar pelos buracos

físicos. O que aconteceu foi que Babbage apercebeu-se que os cartões perfurados

podiam ser utilizados como um mecanismo de armazenamento, guardando números

computados para futuras referências. Devido à conexão ao tear de Jacquard, Babbage

denominou as duas partes principais do Analytic Engine, “armazém” (Store) e “fábrica”

Tear de Jacquard


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ou “moinho” (Mill), termos utilizados na indústria da tecelagem. O Store era onde os

números eram armazenados e o Mill era o que os convertia em resultados. Nos

computadores modernos estas partes são chamadas de unidade de memória e CPU.

O grande avanço tecnológico ocorreu nos EUA,

onde era necessário fazer um censo à população,

que, devido ao seu elevado número, necessitava de

um aparelho para auxílio. Foi nesse contexto que

Herman Hollerith inventou um mecanismo também

baseado nos cartões perfurados de Jacquard. Esta

invenção consistia num leitor de cartões que sentia

os buracos nos mesmos, um mecanismo que fazia

a contagem e uma grande superfície com

indicadores para mostrarem os resultados da

contagem.

A invenção e a técnica de Hollerith tiveram tanto

sucesso que este acabou por construir uma

empresa chamada Tabulating Machine Company, que, depois de várias aquisições,

acabou por se tornar na International Business Machines, conhecida actualmente

como IBM. A IBM rapidamente cresceu e os cartões perfurados começaram a ser

utilizados para “tudo”, como por exemplo as famosas máquina das fábricas nas quais

cada trabalhador perfurava o seu cartão para saber a hora de entrada e a hora de

saída.

Durante a Segunda Guerra Mundial, o exército dos EUA necessitava de algo que os

ajudasse a resolver complicadas equações que determinavam factores como o

arrastamento atmosférico, o vento, a

gravidade, entre outros, que influenciavam

os seus navios de combate. Esse desejo

foi respondido com o computador Harvard

Mark I, que foi construído pela pareceria

criada entre Harvard e a IBM, em 1944. O

Mark I foi o primeiro computador digital

programável construído nos EUA, não

sendo inteiramente electrónico. Um dos

programadores primários do Mark I foi uma Primeiro Bug

Fita de papel perfurada


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mulher de nome Grace Hopper. Foi ela quem encontrou o primeiro “bug”: uma traça

morta que tinha entrado dentro do Mark I e cujas asas estavam a bloquear a leitura

dos buracos na fita de papel. Em 1953, Grace Hopper inventou a primeira linguagem

de alto nível, a “Flow-matic”, que eventualmente se tornou COBOL, a linguagem mais

afectada pelo infame problema Y2K.

Uma das primeiras tentativas para construir um computador electrónico e digital foi

em 1937, por J.V. Atanasoff, um professor universitário de física e matemática. Em

1941 ele e um estudante seu construíram uma máquina que conseguia resolver 29

equações em simultâneo com 29 variáveis. No entanto não era programável sendo só

apropriada para um tipo de problema matemático, por isso o projecto foi abandonado.

No entanto, outro candidato a avô do computador actual foi o Colossus, construído

durante a Segunda Guerra Mundial pelos Ingleses para tentar decifrar os códigos

alemães. No entanto também não eram multi-propósitos, nem programável.

Estes três últimos computadores fizeram importantes contribuições para o

desenvolvimento da computação. E enquanto os americanos e os ingleses discutiam

sobre quem fez primeiro o quê, um alemão chamado Konrad Zuse criou uma

sequência de computadores de multi-propósitos na casa de seus pais, o primeiro ficou

conhecido como Z1. Em 1941, o Z3 era provavelmente o primeiro computador digital

operacional, de propósito múltiplo e programável. Zune reinventou o conceito de

programação de Babbage e decidiu, por si próprio, utilizar representação binária ao

invés da decimal utilizada por Babbage. Embora estas máquinas não fossem

conhecidas foram da Alemanha, não tendo portanto influenciado o desenvolvimento da

computação, a sua arquitectura era bastante idêntica à que é utilizada hoje, e para um

país que naquele tempo não tinha acesso a quase nenhuns materiais, Zuse conseguiu

uma obra impressionante para o pouco conhecimento que tinha de inventores de

máquinas calculadoras e para a escassez de materiais.

E assim acabamos a pré-história dos computadores…

Primeira Geração

O antepassado de todos os computadores actuais é, sem dúvida, o ENIAC

(Electronic Numerical Integrator and Calculator). Este computador foi construído por

dois professores universitários, John Mauchly e J. Presper Eckert, que foram

financiados pelo departamento de guerra dos EUA depois de dizerem que conseguiam

construir um máquina que substituiria a pessoas que calculavam as tabelas de disparo


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das armas de artilharia do exército. O ENIAC pesava 30 toneladas e utilizava mais de

18 000 válvulas electrónicas, utilizando também leitores de fitas de papel obtidos da

IBM. Este computador era mais rápido que qualquer máquina que já tinha sido

desenvolvida. Em 1945, por sugestão Von Neuman, o sistema binário foi adoptado em

todos os computadores e as instruções e dados compilados passaram a ser

armazenados internamente no computador. A partir daí, a álgebra de Boole passou a

ser introduzida nos computadores e, em 1952, Mauchly e Eckert construíram o

EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer), a primeira máquina

electrónica de processamento de dados.

Nos finais da década de 1950, os

computadores já não eram

dispositivos únicos de universidades

ou laboratórios de pesquisa do

governo. Eckert e Mauchly deixaram

a Universidade na qual trabalhavam

e decidiram montar a sua própria

empresa. O seu primeiro produto foi

o famoso UNIVAC (Universal

Automatic Computer), o primeiro

computador comercial produzido em massa. No entanto, visto Eckert e Mauchly não

terem direitos sob o ENIAC, começaram a perder dinheiro e eventualmente a sua

empresa faliu.

Entre 1945 e 1951, o WHIRLWIND, desenvolvido no MIT, foi o primeiro computador

a processar informações em tempo real, com entrada de dados a partir de fitas

perfuradas e saída em CRT. Em 1947 o transístor é inventado por Bardeen, Schockley

e Brattain, e em 1953, Jay Forrester desenvolve a memória magnética, dois eventos

que vieram revolucionar a computação e iniciar a era da informação.

Segunda Geração

Esta geração trouxe computadores como o IBM 1401 e o Burroughs B 200. O

primeiro computador composto com transístores foi o TRADIC DA Bell Laboratories.

Em 1957, Von Neumann colaborou na construção de um computador avançado

chamado MANIAC (Mathematical Analyser Numerator Integrator and Computer). Em

1958, o IBM TX-0 tinha um monitor de vídeo, sendo rápido e relativamente pequeno,

possuindo ainda um dispositivo de saída sonora. O PDP-1, construído por Olsen, foi

ENIAC


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um processador de dados programável, no qual corriam jogos, tendo sido um enorme

sucesso no MIT. Em 1959 a Texas Instruments criou o primeiro circuito integrado, o

Jack Kilby.

Esta segunda geração foi marcada pelo transístor, sendo que o que uma pessoa de

nível médio levaria cerca de cinco minutos para multiplicar dois números de dez

dígitos, o MARK I o fazia em cinco segundos, o ENIAC em dois milésimos de segundo,

um computador com transístores em cerca de quatro bilionésimos de segundo e um

computador a Terceira Geração em muito menos.

Terceira Geração

A Terceira Geração começou com algo desenvolvido pela Texas Instruments – o

circuito integrado. Toda esta geração ocorreu na década de 60, de onde saiu, por

exemplo, o Burroughs B-2500, que, ao contrário do ENIAC que podia armazenar até

vinte números de dez dígitos, podia armazenar milhões de números. Durante esta

geração surgiram conceitos como a “memória virtual”, “multiprogramação” e sistemas

operativos complexos. Foi também nesta altura que surgiu o termo “software”. O

primeiro mini computador comercial, o PDP-8, surgiu em 1965, tendo sido lançado

pela DEC (Digital Equipment

Corporation). Em 1970 a Intel introduziu

no mercado um novo tipo de circuito

integrado que viria a revolucionar mais

uma vez um mundo da computação – o

microprocessador. Desde então

começaram a surgir os

microcomputadores. Com a integração

dos chips VLSI (Very Large Scale

Integration), as coisas começaram a acontecer com uma maior rapidez e frequência. A

Terceira Geração atingira o seu ponto alto. Em 1972 Bushnell lança o videojogo Atari e

em 1974 Kildall lança o CP/M (Control Program for Microcomputers). E em 1975 surge

o primeiro kit microcomputador que iria iniciar uma das fases mais produtivas da

computação, o Altair 8800. No mesmo ano, Paul Allen e Bill Gates criam a Microsoft e

o primeiro software para microcomputadores: uma adaptação BASIC do Altair e, em

1977, Steve Jobs e Steve Wozniak criam o microcomputador Apple, a RadioShack cria

o TRS-80 e a Commodore desenvolve o PET. Em 1978 surge o primeiro programa

comercial, o Visicalc, da Software Arts e no ano seguinte Rubinstein começa a

comercializar o software Wordstar e Paul Lutus produz o Apple Writer. Três grandes

Apple 1


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computadores criados no seguimento destes eventos foram o Sinclair ZX81/ZX

Spectrum, o Osborne 1 e o IBM PC/XT.

Quarta Geração

Esta geração surgiu com o decorrer da tecnologia dos circuitos integrados LSI

(Large Scale Integration) e VLSI (Very Large Scale Integration). Durante este tempo

surgiu também o processamento distribuído, o disco óptico e o microcomputador

passou a ser grandemente difundido, que passou a ser utilizado para processamento

de texto, cálculos auxiliados, entre outras funções. Em 1982 surge o 286, que utilizava

memória de 30 pins e slots ISA de 16 bits, vindo já equipado como memória cache

para auxiliar o processador, utilizando também monitores CGA. Em 1985, o 386

também utilizava memória de 30 pins mas devido à sua velocidade de processamento

já podia correr softwares gráficos mais avançados, como o caso do Windows 3.1,

contando também com placas VGA que podiam atingir as 256 cores. Em 1989 surgiu o

486 DX, a partir do qual o coprocessador matemático vinha embutido no prórpio

processador, existindo também uma melhoria a nível da velocidade devido à memória

de 72 pins e às palcas PCI de 32 bits. Neste momento os equipamentos já tinham

capacidade para as placas SVGA que podiam atingir até 16 milhões de cores, sendo

esta função usada comercialmente com o surgimento do Windows 95.

Quinta Geração

As aplicações estão a exigir cada vez mais uma maior capacidade de

processamento e armazenamento de dados. Uma das principais características desta

geração é a simplificação e miniaturização do computador, além de melhor

desempenho e maior capacidade de armazenamento, e ainda os preços cada vez

mais acessíveis. A tecnologia VLSI está a ser substituída pela ULSI (Ultra Large Scale

Integration). O conceito de processamento está a partir para a execução de muitas

operações em simultaneo pelos computadores. A redução dos custos de produção e

do volume dos componentes permitiram a aplicação destes computadores nos

chamados sistemas embutidos, que controlam aviões, navios, automóveis e

computadores de pequeno porte. Os computadores que utilizam a linha de

processadores Pentium, da Intel, são exemplos desta geração. Em 1993 surge o

Pentium e as grandes mudanças neste período ficariam por conta das memórias

DIMM de 108 pinos, do aparecimento das placas gráficas AGP e de um melhoramento

da slot PCI, melhorando ainda mais seu desempenho. No ano de 1997 surge o

Pentium II, em 1999 o Pentium III e em 2001 o Pentium 4. Não houveram grandes


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novidades após 1997, sendo que as mudanças ficaram por conta dos cada vez mais

velozes processadores.

Próxima Geração

A IBM anunciou a construção do mais avançado computador quântico do mundo. A

novidade representa um grande passo em relação ao actual processo de fabricação

de chips com silício que supostamente deve atingir o máximo de sua limitação física

de processamento dentro 10 a 20 anos. O computador quântico utiliza, ao invés dos

tradicionais microprocessadores de chips de silício, um dispositivo baseado nas

propriedades físicas dos átomos, como por exemplo o sentido do seu movimento, para

contar números um e zero, chamados qubits (quantic + bits), em vez de cargas

eléctricas como nos computadores actuais. Outra característica é que os átomos

também podem se sobrepor, o que permite ao equipamento processar equações a

uma velocidade muito mais rápida. Isaac Chuang, pesquisador encarregue da equipa

de cientistas da IBM, e Universidades de Stanford e Calgary, afirma que os elementos

básicos dos computadores quânticos são os átomos e as moléculas. Segundo estes

pesquisadores, cada vez menores, os processadores quânticos começam onde os de

silício acabam. Chuang acrescentou ainda que a computação quântica começa onde a

lei de Moore termina, por volta de 2020, quando

os itens dos circuitos terão o tamanho de átomos

e moléculas. Esta lei de Moore diz que o número

de transístores colocados em um chip dobra a

cada 18 meses. Quanto maior a quantidade de

transístores nos chips, maior a velocidade de

processamento. Essa teoria tem se confirmando

desde a sua formulação. No entanto o

computador quântico da IBM é um instrumento

de pesquisa e não estará disponível nos

próximos anos. As possíveis aplicações para o

equipamento incluem a resolução de problemas

matemáticos, buscas avançadas e criptografia, o

que já despertou o interesse do Departamento

de Defesa dos Estados Unidos, como seria de

esperar…

Computador Quântico


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História das Memórias

Ora bem, antes de mais nada vejamos o que

é a “memória” do computador. O termo

memória (quanto aplicado no âmbito de

Informática ou Computação) refere-se aos

dispositivos utilizados para armazenar dados ou

sequências de instruções temporária ou

permanentemente para utilização num

computador. Estes por sua vez representam a

informação em binário, ou seja, nas famosas

sequências de 0s e 1s. Cada dígito binário, ou bit, pode ser armazenado por qualquer

sistema físico que possa estar em dois estados, isto para representar o 0 e o 1.

Exemplos de sistemas desse género são interruptores (on/off), condensadores

eléctricos que podem armazenar ou soltar carga ou um íman com a polaridade para

cima ou para baixo. Actualmente, condensadores e transístores, funcionando como

pequenos interruptores eléctricos, são utilizados para armazenamento temporário, e

discos ou “fitas” com revestimento magnético, ou discos de plástico com padrões

específicos são utilizados para armazenamento a longo prazo. Portanto, “memória de

computador” refere-se à tecnologia semicondutora que é usada para armazenar

informação em dispositivos electrónicos. A memória primária actual é constituída por

circuitos integrados compostos por transístores à base de silício. Por fim resta dizer

que existem dois tipo de memória: a volátil e a não volátil.

Tipos de Memória

A memória volátil necessita de energia para manter a informação armazenada,

sendo também conhecida como memória temporária. Os modelos actuais de RAM são

armazenadores voláteis, incluindo a DRAM (Dynamic Random Access Memory),

tecnologia semicondutora de memória volátil dinâmica, e a SRAM (Static Random

Access Memory), tecnologia semicondutora de memória volátil estática. Embora exiba

alguns remanescentes de dados, a SRAM é mesmo assim considerada volátil, visto

que todos os dados são perdidos quando não é alimentada. Quanto à DRAM, permite

que os dados desapareçam automaticamente sem um refrescamento. Memórias como

a CAM (Content Addressable Memory) e a dual-ported RAM são geralmente

implementadas utilizando armazenamento volátil. Novas tecnologias de memórias

voláteis, que tencionam substituir ou competir com a SRAM e DRAM, estão em

desenvolvimento, como a Z-RAM (zero capacitator RAM, baseada na tecnologia

DRAM


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floating body effect de um processamento de silicon on insulator (SOI)), TTRAM (Twin

Transistor RAM, é semelhante à DRAM mas também utiliza a tecnologia de

processamento floating body effect inerente num processo SOI) e a A-RAM

(Advanced-Random Access Memory, compatível com SOI).

Quanto à memória não volátil,

não necessita de energia para

reter a informação armazenada.

Exemplos desta memória são as

memórias ROM, memórias Flash,

a maioria dos dispositivos de

armazenamento magnéticos

(como por exemplo os discos

rígidos), discos ópticos, e os

arcaicos métodos de

armazenamento como a fita de

papel ou os cartões esburacados. As memórias não voláteis são geralmente utilizadas

para armazenamento a longo prazo. O armazenamento não volátil de dados pode ser

categorizado em sistemas de endereçamento eléctrico, como a memória flash, e em

sistemas de endereçamento mecânico, como discos rígidos. Os sistemas eléctricos

são caros mas rápidos enquanto que os mecânicos são mais baratos mas mais lentos,

sendo claro que o ultimo tem uma maior capacidade de armazenamento que o

primeiro. As memórias não voláteis poderão eventualmente dispensar o uso de formas

lentas de sistemas de armazenamento secundários (sendo a forma de

armazenamento primário a memórias voláteis, como a RAM) como os discos rígidos, e

uma prova disso são os SSD (Solid-State Drive), que basicamente são discos rígidos

de memória flash, utilizando uma pequena percentagem de DRAM como cache.

Mas para ser mais específico, consideremos os tipos de memória por tópicos,

recapitulando alguns pontos já mencionados:

RAM – Random Access Memory, esta memória é essencial para o computador,

armazenado dados ou instruções de programas. Visto ser uma memória volátil,

o seu conteúdo é perdido assim que o computador é desligado. Existem dois

tipos básicos de memória RAM, a DRAM e a SRAM;

o DRAM – Dynamic Random Access Memory, esta memória baseia-se na

tecnologia de condensadores e necessita actualizações periódicas do

conteúdo de cada célula do chip, consumindo assim menos energia.

Memória ROM


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Embora tenha um acesso lento aos dados, tem uma grande

capacidade de armazenamento;

o SRAM – Static Random Access Memory, esta memória é baseada na

tecnologia de transístores, não necessitando de actualizações de

dados. Embora consuma mais energia, a sua velocidade é superior à

DRAM, sendo frequentemente utilizada em computadores rápidos. Em

contrapartida possui uma menor capacidade de armazenamento.

RAM Gráfica (ou de Video) – É uma área especializada da RAM onde a CPU

compõe detalhadamente a imagem a mostrar no ecrã, sendo especialmente

organizada para manipular tanto a qualidade como a cor da apresentação;

ROM – Read-Only Memory, é um tipo de memória que contém instruções

inalteráveis, contendo instruções e rotinas que iniciam o computador quando

este é ligado. Sendo não volátil, os seus dados não são perdidos na ausência

de energia. Alguns tipos desta memória são os EPROMs e os EEPROMs;

o EPROM – Erasable Programmable Read-Only Memory, é um tipo de

ROM especial que pode ser programado pelo utilizador cujo conteúdo é

apneas apagado pela exposição a raios ultravioletas;

o EEPROM – Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory, é

um tipo especial de ROM, muito semelhante à EPROM, sendo diferente

apenas no modo em como o seu conteúdo é apagado – por se aplicar

uma voltagem específica num dos pins de entreda.

Cache – É uma memória de alta velocidade que faz a interface entre o CPU e a

RAM. Para poder utilizar uma DRAM lenta com o CPU rápido, é necessário um

hardware extra que fique entre o CPU e a RAM estabelecendo a comunicação

entre os dois – a memória cache. O sistema de cache inicia tentando ler tantos

dados da RAM quanto possível e armazená-los na sua memória estática de

alta velocidade, a cache. Quando requisições do CPU chegam, a cache

confere se os endereços são os mesmo que já foram lidos da memória e,

nesse caso, os dados são directamente enviados da cache para o

processador, caso contrário permite ao CPU aceder à RAM directamente, o

que é muito mais lento.

Evolução

Passemos então à história propriamente dita da memória. Em 1834, as memórias

ROM eram em forma de “cartões com buraquinhos”, usadas pelo precursor do

computador Analytical Engine, que começou a ser desenvolvido nesse ano por


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Charles Babbage. Quase 100 anos depois, em 1932, Gustav Tauschek inventa a

memória drum (uma forma primária de memória que usava um cilindro metálico

revestido com fita de material ferromagnético regravável, o drum) na Austria. Em 1936,

Konrad Zuse candidata-se a uma patente para uma memória mecânica a ser utilizada

no seu computador, baseada no deslizamento de partes metálicas.

Nos meados de 1940 a tecnologia das memórias dos computadores tinha

capacidade máxima para apenas alguns bytes. Um exemplo disso é o ENIAC, o

primeiro computador programável, que, utilizando milhares de válvulas rádio de base

octal, conseguia apenas efectuar cálculos simples envolvendo 20 números de dez

dígitos decimais, que eram armazenados nos acumuladores das válvulas.

O grande avanço tecnológico seguinte da memória computorizada foi com a

memória de linha retardada (delay line memory) acústica desenvolvida por J.Presper

Eckert durante 1940. Pela construção de um tubo de vidro cheio com mercúrio e ligado

em cada ponta com um cristal de quartzo, linhas de retardo (delay lines) podiam

armazenar bits da informação no cristal e transferi-los através de ondas sonoras

propagadas através do mercúrio. No entanto, esta memória era limitada a uma

capacidade de até umas centenas de milhar de bits para permanecer eficiente.

Em 1946 foram desenvolvidas duas alternativas para as memórias de delay line, o

tubo Williams e o tubo Selectron, ambos utilizando feixes de electrões no tubo de vidro

como meio de armazenamento. Fred Williams inventou o tubo Williams por utilizar um

tubo de raios catódicos, o que resultou na primeira random access computer memory,

mais conhecida como RAM. O tubo Williams acabou por superar o tubo Selectron

devido ao seu custo inferior e, especialmente, à sua maior capacidade, pois enquanto

o Selectron estava limitado a 256 bits, o Williams podia armazenar milhares. Contudo

o tubo Williams acabou por demonstrar ser bastante sensível ao distúrbio no ambiente,

o que era muito frustrante.

Nos finais da década de 1940, esforços começaram a ser feitos para “encontrar”

uma memória não volátil. Jay Forrester, Jan A. Rajchman e Na Wang seriam então

creditados pelo desenvolvimento da mamória de núcleo magnético, que permitia

aceder à memória mesmo com perda de energia. O núcleo magnético viria a tornar-se

a forma dominante de memória até ao desenvolvimento da memória baseada em

transístores nos finais de 1960.

Em 1966, a HP lança o HP2116A, um computador a tempo real com 8 KB de

memória e a recentemente formada Intel começa com as vendas de um chip

semicondutor com 2000 bits de memória. Dois anos depois, em 1968, a USPTO

concede a patente a Robert Dennard da IBM pela célula DRAM de um transístor, que


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se viria a tornar o chip de memória padrão para computadores pessoais, substituindo a

memória de núcleo magnético. Após isto, em 1969, a Intel, que se inicia a desenvolver

chips, produz um chio RAM de 1KB, o maior até aquele momento. No entanto, pouco

tempo depois, a Intel torna-se conhecida por desenvolver microprocessadores para

computadores. Em 1970, lança o chip 1103, o primeiro chip de memória DRAM

disponível para “todos”. Um ano depois lança o chip 1101, uma memória programável

de 256 bits, e o chip 1701, um EROM de 256 bytes.

Em 1975, o Altair, computador pessoal de consumidor, é lançado, usando um

processador 8080 de 8 bits da Intel que incluía 1KB de memória. Mais tarde, no

mesmo ano, Bob Marsh cria a primeira placa de 4KB de memória da Processor

Technology para o Altair.

Nove anos depois, em 1984,a Apple Computers lança o computador pessoal

Macintosh, o primeiro computador que veio com 128KB de memória, sendo o chip de

memória de 1MB desenvolvido no mesmo ano.


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Interface Gráfica

A Interface Gráfica, ou GUI

(Graphical User Interface), é um tipo de

interface de utilizador que permite a

uma pessoa interagir com programas

em várias formas para além do habitual

escrever. Uma GUI oferece ícones

gráficos e indicadores visuais para

representar a informação e acções

disponíveis ao utilizador, ao contrário

das interfaces à base de texto. Essas

acções são geralmente efectuadas através da manipulação directa de elementos

gráficos.

História

Consideremos um pouco da sua história. Um precursor das interfaces gráficas foi

inventado pelos pesquisadores no Standford Research Institute, sob a direcção de

Douglas Engelbart (o criador do rato). Estes pesquisadores desenvolveram a utilização

de hiperligações à base de texto manipuladas através do rato para o On-Line System.

O conceito das hiperligações foi posteriormente “refinado” e estendido a gráficos pelos

pesquisadores na Xerox PARC, que foram para além das hiperligações à base de

texto e utilizaram uma interface gráfica como interface primária para o computador

Xerox Alto. Em resultado disso, muitas pessoas passaram a chamar a esta classe de

interface PARC User Interface, ou PUI.

A PARC User Interface consistia em elementos gráficos como janelas, menus,

botões de opções, caixas de “tiques” e ícones. Esta interface empregava um

dispositivo de navegação para além do teclado – o rato. Estes aspectos podem ser

resumidos a um acrónimo alternativo a PUI – WIMP, que significa Windows, Icons,

Menus e Pointing device.

Depois do PUI, o primeiro modelo operático de um computador com interface

gráfico centrado foi o Xerox 8010 Star Information System em 1981, seguido do

famoso Apple Lisa em 1983, que apresentava o conceito da barra de menu bem como

os controlos de janela, do Apple Macintosh 128K em 1984 e o Atari ST e o

Commodore Amiga em 1985.

Interface Gráfica


18

Actualmente as interfaces gráficas mais

conhecidas são o Microsoft Windows, o

Mac OS X, e as interfaces X Window

System. Tanto a Apple, a IBM como a

Microsoft utilizaram várias das ideias da

Xero para desenvolverem os seus

productos, e as especificações do

Common User Access da IBM foram

formadas à base da interface encontrada

no toolkit e controlador de janela do

Microsoft Windows, IBM OS/2 Presentation

Manager e Unix Motif. Todas estas ideias resultaram na criação da interface

encontrada nas versões actuais do Microsoft Windows, bem como no Mac OS X e

vários ambientes de trabalho dos sistemas operativos do tipo Unix, como o Linux.

Concentremo-nos agora no design de interacção. Uma importante parte na

programação de aplicações software é o design da composição visual e do

comportamento temporal da interface gráfica. O seu objectivo principal é melhorar a

eficácia e minimizar a utilização de um design underlyed lógico num programa

guardado, uma técnica de design conhecida como usabilidade. Técnicas de design

centradas no utilizador são utilizadas para garantir que a linguagem visual introduzida

no design é bem elaborada para as tarefas que tem de efectuar.

De modo geral, o utilizador

interage com a informação por

manipular widgets visuais que

permitem interacções apropriadas

para o tipo de dados que contêm. Os

widgets de uma interface bem

estruturada são seleccionados para

auxiliarem as acções necessárias

para alcançar os objectivos do

utilizador. Já um “modelo de

controlador de vista” permite a flexibilidade da estrutura no qual a interface é

independente e indirectamente ligada à funcionalidade da aplicação, o que significa

que a GUI pode ser facilmente personalizada.

Por fim, um GUI pode também ser desenhado para os requerimentos rigorosos de

um mercado vertical. Isto é conhecido como uma “aplicação de interface gráfico de

Exemplo de um GUI

GUI com vários temas


19

utilizador específica”, sendo o Point of Sale touchscreen GUI de 1986 da Gene

Mosher’s, uma das primeiras aplicações GUI especificas. Outros exemplos de

aplicações de GUI específica são: as caixas de hipermercados automáticas, o

multibanco (ATM), quiosques de informação (computorizados) em espaços públicos,

entre outros.

Placa Gráfica

A placa gráfica é uma placa de expansão cuja função é gerar e transmitir imagens

para display, como por exemplo para um monitor. Muitas placas gráficas oferecem

funções adicionais como interpretação avançada de cenas 3D e gráficos 2D, captura

de vídeo, adaptador sintonizador de TV, descodificador de MPEG-2 e MPEG-4,

FireWire, light pen, saída para TV, ou a capacidade de ligar vários monitores,

enquanto que outras placas modernas de alto performance são utilizadas para

propósitos mais exigentes como jogos de computador.

História da Placa Gráfica

Quanto à sua história… A primeira

placa gráfica do IBM PC era a MDA

(Monochrome Display Adapter),

desenvolvida pela IBM em 1981, e

podia apenas funcionar no modo

texto, apresentando 80 colunas e 25

linhas no ecrã, tendo 4KB de

memória de vídeo e apenas uma cor.

Após esta foram lançadas muitas

outras, como a CGA e a HGC entre

muitas outras até à VGA.

A VGA (Video Graphics Array) foi vastamente aceite, o que levou a empresas

como a ATI, Cirrus Logic e S3 trabalharem com essa placa gráfica, melhorando a sua

resolução e o número de cores que utilizava, o que culminou na SVGA (Super VGA)

standard, que alcançou os 2 MB de memória de vídeo e uma resolução de 1024x768

num modo de 256 cores.

Em 1995, as primeiras placas gráficas 2D/3D para consumidores foram lançadas,

desenvolvidas pela Matrox, Creative, S3, ATI e outras. Estas placas surgiram no

seguimento da SVGA standard e incorporavam funções 3D. Em 1997, a 3DFX lançou

o chip de gráficos Voodoo, que era mais potente face às outras placas gráficas,

Placa Gráfica da NVIDIA


20

introduzindo gráficos 3D como mip mapping, Z-buffering e anti-aliasing no mercado de

consmidores. Depois desta placa, uma série de placas gráficas 3D foram lançadas,

como a Voodoo2 da 3DFX, TNT e TNT2 da NVIDIA. Como a largura de banda estava

se aproximando dos limites da capacidade do barramento PCI, a Intel desenvolveu a

AGP (Accelerated Graphics Port) que resolveu o “engarrafamento” entre o

microprocessador e a placa de gráfica. De 1992 até 2002, a NVIDIA controlou o

mercado das placas gráficas com a “familia” GeForce, sendo todos os melhoramentos

feitos durante este tempo todos concentrados nos algoritmos 3D e na taxa de

velocidade do processador de gráficos. A memória de vídeo também foi melhorada

para aumentar a sua taxa de dados, tendo sido a tecnologia DDR incorporada nas

placas, melhorando a capacidade da memória de vídeo de 32MB com a GeForce para

128MB com a GeForce4.

De 2002 em frente, o mercado das placas gráficas passou a ser basicamente

dominado pela competição entre a ATI e a NVIDIA, com as suas linhas Radeon e

GeForce respectivamente, tomando conta de aproximandamente 90% do mercado de

placas gráficas independente entre elas, enquanto que outros produtores foram

forçados a se concentrarem em mercados mais pequenos e de menos importância.


21

Bus (Barramento)

Barramento (ou bus), na arquitectura de computadores, é um subsistema que

transfere dados entre vários componentes do computador, ou seja, um conjunto de

ligações físicas (cabos, circuitos integrados, etc.) que podem ser partilhadas por vários

componentes de hardware para assim comunicarem entre si.

O objectivo principal dos barramentos é reduzir o número de “caminhos”

necessários para a comunicação entre os componentes, isto por estabelecer todas as

comunicações por um único canal de dados, como que uma “auto-estrada de dados”.

Um barramento é caracterizado pela quantidade de informação que consegue

transmitir de uma só vez. Essa quantidade, expressa em bits, corresponde ao número

de linhas físicas nas quais os dados são enviados simultaneamente. O termo banda

(ou width) é utilizado para indicar o número de bits que um barramento pode transmitir

de cada vez.

Quanto à velocidade do barramento,

é definida pela sua frequência e

expressa em Hertz, isto é, o número de

pacotes de dados enviados ou recebidos

por segundo.

Tendo estas duas especificações do

barramento é possível calcular a sua

velocidade de transferência máxima, ou

seja, a quantidade de dados que

consegue transportar por unidade de

tempo, isto por multiplicar a banda pela frequência.

Relativamente ao tipo de dados que neles circulam, existem três tipos de

barramentos:

Barramentos de dados. São os barramentos por onde circulam os dados que a

CPU vai buscar à RAM ou aos periféricos;

Barramentos de endereços. O acesso aos dados que a CPU necessita é feito

pelo envio dos endereços das posições de memória ou de periféricos onde eles

se encontram;

Barramento de controlo. Por onde os sinais eléctricos que controlam os

dispositivos eléctricos que o sistema utiliza para ler ou escrever os dados

viajam;

Os barramentos mais conhecidos são:

Esquematização de dos barramentos


22

Barramento Local – estabelece a ligação entre a CPU e a RAM;

Barramento ISA – utilizado pelos slots de 8 e 16 pins e alguns intefaces da

motherboard;

Barramento PCI – utilizado pelos slots PCI, interfaces IDE e USB;

Barramento AGP – utilizado para placas gráficas 3D de alto desempenho.

A seguinte tabela mostra a largura de banda, a velocidade e a taxa de transferência

dos principais barramentos utilizados:

Standard Bus width (bits) Bus speed (MHz) Bandwidth (MB/sec)

ISA 8-bit 8 8.3 7.9

ISA 16-bit 16 8.3 15.9

EISA 32 8.3 31.8

VLB 32 33 127.2

PCI 32-bit 32 33 127.2

PCI 64-bit 2.1 64 66 508.6

AGP 32 66 254.3

AGP (x2 Mode) 32 66x2 528

AGP (x4 Mode) 32 66x4 1056

AGP (x8 Mode) 32 66x8 2112

ATA33 16 33 33

ATA100 16 50 100

ATA133 16 66 133

Serial ATA (S-ATA) 1 180

Serial ATA II (S-ATA2) 2 380

USB 1 1.5

USB 2.0 1 60

FireWire 1 100

FireWire 2 1 200

SCSI-1 8 4.77 5

SCSI-2 - Fast 8 10 10

SCSI-2 - Wide 16 10 20

SCSI-2 - Fast Wide 32 bits 32 10 40

SCSI-3 - Ultra 8 20 20

SCSI-3 - Ultra Wide 16 20 40


23

SCSI-3 - Ultra 2 8 40 40

SCSI-3 - Ultra 2 Wide 16 40 80

SCSI-3 - Ultra 160 (Ultra 3) 16 80 160

SCSI-3 - Ultra 320 (Ultra 4) 16 80 DDR 320

SCSI-3 - Ultra 640 (Ultra 5) 16 80 QDR 640

História do Bus

Consideremos um pouco da história destes barramentos…

O barramento ISA (Industry Standard Architecture) foi desenvolvido pela IBM no

inicio da década de 1980. O ISA surgiu no computador IBM PC, em 1981, na versão

de 8 bits, tendo, em 1984, “evoluído” para 16 bits integrado no IBM PC-AT. Embora

seja já bastante antiga, alguns componentes ou dispositivos actuais ainda utilizam este

barramento, como por exemplo alguns modems. Como este barramento estava

limitado a 16 bits, permitindo apenas uma taxa de transferência de 8 MB/s, a IBM

decidiu, por volta de 1985, substituir o barramento ISA por algo “maior e melhor” – o

barramento MCA (Micro Channel Architecture). Este barramento é uma versão de 32

bits do ISA, oferecendo também um significativo melhoramento em relação ao mesmo.

O primeiro barramento a ganhar “popularidade” foi o VESA Local Bus (Video

Electronics Standards Association), apresentado e 1992. Este barramento tinha como

objectivo resolver os problemas de vídeo nos computadores pessoais. No entanto a

sua popularidade “acabou” com o aparecimento do Pentium e do barramento PCI.

O PCI (Peripheral Component Interconnect) começou a ser desenvolvido em 1992

pela Intel, tendo nesse ano surgido o PCI 1.0 e no ano seguinte o PCI 2.0. O PCI

rapidamente substituiu o MCA em servidores topo de gama tornando-se o barramento

de “eleição” para servidores. Só a partir de 1994 é que começou a ter impacto nos

computadores pessoais substituindo o VESA.

Como o tráfego no PCI estava a chegar a um limite e a tornar-se pesado em

computadores com vídeo, disco rígido e outros periféricos que “competiam” todos pela

mesma largura de banda, um novo protocolo foi posto em prática, projectado

especificamente para o subsistema de vídeo e combater a saturação do PCI – o AGP

(Accelerated Graphics Port). Este barramento foi desenvolvido para responder às

exigências do mercado que exigia um maior e melhor desempenho das placas

gráficas.


24

Evolução da Motherboard

Antes da invenção dos microprocessadores, os computadores eram geralmente

construídos em mainframes com os componentes, que eram ligados por um sistema

blackplane que tinha incontáveis slots para ligar os vários cabos. Nos designs antigos

eram necessários cabos para ligar os pins do conector do cartão (ou placa), no

entanto isso tornou-se algo do passado com a invenção das placas de circuito

impresso. Quanto à CPU, memória e periféricos, eram acondicionados em placas de

circuito impresso individuais que eram ligadas ao blackplane.

Durante os finais de 1980 e 1990, tornou-se mais económico passar um crescente

número de funções periféricas para as placas de circuito impresso. Portanto, circuitos

integrados individuais, capazes de suportar periféricos de baixa velocidade como

portas de série, rato, teclado e outras, foram integrados nas motherboards. Nos finais

de 1990 começaram a possuir uma vasta gama funções de áudio, vídeo,

armazenamento e rede incorporadas. Mais tarde foram incluídos sistemas para placas

gráficas 3D.

Embora empresas como a

Micronics, Mylex, AMI, DTK, Orchid

Technology, Elitegroup e outras

tenham sido das poucas empresas

pioneiras no desenvolvimento e

fabricação de motherboards,

empresas como a Apple e a IBM

acabaram por prevalecer e “tomar

conta do mercado” pois ofereciam

motherboards sofisticadas de topo de

gama com novas e melhoradas funções e maior performance, isto face às outras

motherboards que se encontravam no mercado. Os populares computadores pessoais

como o Apple II e IBM PC vinham com uma espécie de “manual de instruções” e

outras documentações que permitiam “engenharia reversa” (processo de análise de

um “artefacto” e dos detalhes de seu funcionamento, geralmente com a intenção de

construir um novo com mesma funcionalidade, sem realmente copiar algo do original –

p.e. desmontar uma máquina para descobrir como funciona) e reposição de

motherboards por terceiros. Muitas motherboards ofereciam performance adicional ou

outras funções, e usadas para melhorar o equipamento original do fabricante,

geralmente com a intenção de se construir novos computadores compatíveis com os

exemplares. Actualmente a maior empresa produtora de motherboards é a Asus Tek.

Motherboard AT


25

A primeira motherboard (à qual se pode chamar mesmo de “motherboard”) surgiu

numa computador da IBM em 1982, o IBM PC, sendo o design desta similar ao das

actuais, tendo um número especifico de portas e slots para diferentes tipos de

hardware. O mesmo design foi também utilizado pela Apple no Apple II, que inovou a

instalação de novos periféricos no computador, tornando esse processo muito mais

fácil, tendo portanto aberto as portas para o mercado de periféricos, o que nos veio

trazer toda a variedade de acessórios e afins que podemos encontrar hoje em dia.

Desde a invenção nos finais de 1970, as motherboards revolucionaram a forma

como os computadores são desenhados e reduziram o tamanho em que são

apresentados, tanto é que apenas a motherboard em si tem milhões de transístores.

Pesquisas e desenvolvimentos ainda estão em progresso, e sem dúvida haverá uma

altura em que teremos laptops ao mesmo nível que os actuais super computadores…

tudo isso devido à motherboards.

Tipos de Motherboard

À medida que a motherboard foi evoluindo, foi mudando fisicamente, dando origem

a vários modelos como AT, ATX e ITX. Consideremos esses e mais alguns…

As motherboards AT (Advanced Technology) são bastante antigas, tendo sido

largamente utilizadas entre 1983 e 1996. Estas motherboards já não são utilizadas,

isto porque o seu espaço interno era reduzido, o que, com todos os periféricos e cabos

devidamente instalados, dificultava a circulação do ar, o que poderia trazer danos

permanentes ao computador devido ao sobre aquecimento. Esse e outros problemas,

como a limitação das fontes de alimentação AT, levaram à criação do tipo de

motherboards ATX.

As ATX (Advanced

Technology Extended) são,

como o próprio nome indica, um

modelo aperfeiçoado do modelo

AT desenvolvido principalmente

pela Intel, entre outros. Como

era de esperar, o principal

objectivo do modelo ATX foi

solucionar os problemas do AT,

apresentando bastantes

melhorias em relação a este

último. O modelo ATX apresenta

Motherboard ATX


26

maior espaço interno e portas (ou conectores) com melhores ligações à motherboard,

entre outros aspectos. Hoje em dia, a maioria dos computadores é baseado neste

modelo de motherboard.

Quanto às BTX (Balanced Technology Extended), é um modelo de motherboards

desenvolvido pela Intel e lançado em 2003 para substituir o ATX. Este modelo foi

desenvolvido por duas razões básicas: primeiro, para melhorar a dissipação térmica

do computador na ventilação interna; segundo, para tentar estandardizar os modelos

de pequeno formato das motherboards, usad sobretudo em PCs de pequenas

dimensões como o XPC da Shuttle. No entanto, de momento o desenvolvimento desse

modelo está parado.

As LPX (Low-Profile Extended) são tipos de motherboards utilizados

essencialmente em computadores como os Compaq. A diferença principal deste

modelo para a AT é o facto de não ter slots, estes encontram-se numa placa separada

também chamada de blackplane, que por sua vez é ligada à motherboard por um

conector especial. Este tipo de motherboard foi criado para permitir a criação de PCs

mais estreitos, tanto é que as placas de expansão estão paralelas à motherboard ao

invés de perpendiculares como é habitual. Com o surgimento do modelo ATX foi

também lançada uma versão melhorada do LPX, o NLX (New Low-profile Extended).

Por fim, o modelo ITX é destinado especialmente a computadores altamente

integrados e compactados, não para oferecer um computador muito rápido, mas sim

barato e acessível, sobretudo para pessoas que utilizam o computador especialmente

para navegar na Internet e escrever. A grande “inovação” deste modelo é ter tudo “on-

board”, isto é, os sistemas de vídeo, áudio, rede e outros estão integrados na

motherboard. Além do mais, como possui menos periféricos, necessita de menos

energia, o que significa uma fonte de alimentação fisicamente menor, o que é bastante

útil se se pretende montar um computador mais compacto.


27

Conclusão

Tentei orientar a minha pesquisa para a linguagem cuja nacionalidade teve um

maior impacto na computação – o inglês. No entanto, por mais estranho que pareça

tive de recorrer a algumas fontes em português, tendo tentado me afastar ao máximo

das fontes em português brasileiro. Embora a pesquisa não tenha sido muito

aprofundada, julgo que consegui reunir a informação pretendida, embora algumas

fontes tenham causado algumas complicações, fosse por má estruturação, fosse por

detalhes a mais.

O objectivo principal foi sem dúvida alcançado – finalizar o trabalho antes das 23:59

do dia 31 de Janeiro de 2010, mesmo que fosse a 5 minutos do prazo de entrega.

Além disso, e como já mencionei, julgo que a informação foi reunida e trabalhada de

um modo mais que satisfatório, tendo assim possibilidades de alcançar uma nota

classificativa de, no mínimo, 18 valores.

Durante este trabalho não existiram colaborações de terceiros, e nem sequer existiu

uma tentativa para obter tal colaboração, fosse de colegas, fosse de empresas ou

instituições.

Por fim, devo acrescentar que adquiri muito conhecimento na área da informática

com este trabalho, mais concretamente nos aspectos menos conhecidos da

computação, como o barramento, a interface gráfica e os primórdios da computação

em si. Pude também obter conhecimento adicional no que diz respeito ao tema das

motherboards e das memórias.


28

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Trabalho De Investigação€¦ · 7 mulher de nome Grace ... O PDP-1, construído por Olsen, foi...

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