Figura 1: Ábaco: considerado a primeira ferramenta em computação.

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1 Introdução à ciência da computação Aula 1: A maioria dos autores considera que, a primeira ferramenta para a computação foi o ábaco. Este instrumento, que hoje conhecemos como pedras polidas enfileiradas que correm por linhas (figura 1), era constituído, na época de sua invenção, por pedras postas sobre linhas desenhadas no chão. Figura 1: Ábaco: considerado a primeira ferramenta em computação. Um dos fatos que contribuiu para a que a humanidade pudesse chegar às maquinas mais elaboradas em computação foi a difusão do sistema de numeração decimal pela Europa e Oriente Médio. Obviamente, no dia a dia, não paramos para pensar sobre o assunto, mas o nosso atual sistema de numeração é extremamente lógico, onde, para efetuar operações matemáticas, seria necessário apenas seguir um conjunto de regras bem definidas. Para cada operação, você tinha então, uma seqüência de passos, como uma receita, na qual seguir para se chegar ao resultado. O matemático responsável pela difusão deste sistema para a Europa e Oriente médio se chamava al-khwārizmī, e daí, mais tarde essa sequencia de passos foi denominada Algorítimo. Em 1642, o sistema decimal e os algorítimos para se realizar as operações matemáticas já eram bastante difundidos por toda a Europa. Neste ano, a partir destas idéias, Blaise Pascal notou que era possível que uma máquina fizesse estas funções repetitivas, e construiu La Pascaline, uma máquina de calcular que funcionava através do sistema de rodas dentadas (figura 2).

2 Figura 2: A maquina de Pascal Máquina de Pascal apenas somava e subtraída números, e fazia a multiplicação se executasse somas em repetições, mas era uma máquina criada para trabalhar a informação (o número) de acordo com a vontade do usuário. Conta-se que, esta máquina, apesa de eficiente, ainda não obtia o resultado mais confiável possível. Esta passividade de erros também continuo quando Leibniz aprimorou a máquina para efeturar multiplicações, e Thomas, quando foi introduzida a divisão. Por volta de 1800, em meio a revolução industrial, as máquinas de tear ganhavam grande espaço na industria, pela eficiencia com que produziam os tecidos. Havia uma grande procura pela insersão do tear mecânico nas fábricas, mas a sua limitação era a de que, cada máquina era constituida para fazer um unico tipo de tecido, assim, para satisfazer uma demanda de diferentes materiais era necessário ter várias maquinas, o que nem sempre era economicamente viável. Nesta época, o mecânico francês Jacquard, desenvolveu um tear que era capaz de tecer os tecidos de acordo com os furos de um cartão perfurado. Se a ordem dos furos no cartão mudasse, a máquina fazia outro tipo de tecido. A idéia era simples: cada região do cartão (a área de um furo) era furada ou não; a presença ou não do furo correspondia à uma entre duas posições de uma lançadeira que trabalhava no tear. Como havia uma quantidade muito grande de furos, a possibilidade de posições da lançadeira era muito grande. Assim, a máquina recebia instruções do usuário através dos cartões perfurados.

3 Figura 3: O tear de Jacquard, controlado por cartôes perfurados Conta-se que quando Jacquard levou a máquina a lyon, quase foi morto pelos operários, que temiam perder o emprego para a máquina. Com a idéia de uma entre duas posições, Jacquard, sem perceber, usou uma lógica já existente nesta época, mas sem, até então, muita aplicação prática. Conhecida como lógica binária, seria muito útil mais tarde, para o avanço da computação. A idéia de uma máquina que fosse capaz de receber instruções ficou conhecida por toda a Europa, e, um professor de matemática da Inglaterra, Charles Babbage, pensou em construir uma máquina de calcular que recebesse as instruções para o calculo através de um cartão perfurado. A idéia inicial, era construir uma máquina de calcular que conseguisse resolver polinômios, mas a máquina de Jacquard, inspirou Babbage a imaginar uma máquina mais complexa, que em muita coisa se assemelha com o computador atual.

4 Esta máquina era totalmente mecânica, e teria um dispositivo usado como memória numérica (rodas dentadas), um núcleo onde seriam realizadas as operações matemáticas, constituida por uma máquina de calcular com alta precisão, que pode ser considerado o processador do computador, e dispositivos de entrada e saída de dados e de instruções. Durante a construção desta máquina, a matemárica Ada Lovelace foi a responsável por pensar nos primeiros cartões com instruções que seria usados. Graças a isso, Lovelace é considera a primeira programadora da história. O projeto de Babbage era financiado pelo governo inglês, mas ele não foi terminado dentro do prazo estabelecido, e Babbage ficou sem verbas para terminar o projeto, deixando-o pela metade. Atualmente, o museu britânico construiu, replica terminada desta máquina. A máquina de Babbage tinha muitos problemas com a execução mecânica de suas tarefas, problemas, que em menor escala, acompanhavam as máquinas mecânicas de calcular. Para calculo de números muito grandes, principalmente em multiplicações, as rodas dentadas precisavam ser extremamente precisas, e não os era. O matemático George Boole formalizou, na metade do século XIX a lógica booleana para que os números também assumissem valores que pudessem ser representados com apenas dois símbolos, 0 e 1; ou no caso dos cartões perfurados, com ou sem furo. Este princípio foi fundamental para que as máquinas que trabalham com valores pudessem ter uma maior precisão durante o seu funcionamento. No começo do século XX, começavam a tentar construir computadores a partir de sistemas eletromecânicos. O primeiro computador eletro-mecânico, o Z1, foi construído por Konrad Zuze. A partir de relés, que executavam os cálculos e dados lidos em fitas perfuradas. A formalização realizada por Boole também foi importante para que a representação mecânica dos números, usados nas máquinas do século XIX pudessem se transformar na representação elétrica do começo do século XX. A possível associação de dois valores lógicos à propriedades eletrônicas foi percebida por Shannon na década de 30. Antes disso, engenheiros podiam construir circuitos eletrônicos para resolver operações matemáticas sem nenhum formalismo, e ainda passiveis das mesmas falhas das calculadoras de rodas dentadas. Sem perceber, estava criando as condições para a criação da eletrônica moderna. A partir de então uma série de computadores usando relés e válvulas para representar os números de forma booleana, assim com processá-los. Muito do financiamento destes computadores foi incentivado pela segunda guerra mundial, pois os cálculos com balísticas, armamentos, e até mesmo decodificações de informações inimigas eram mais eficientes na presença de uma máquina de computar. A máquina de computar do início do século tomou a forma de um computador moderno quando Alan Turing descreveu a sua máquina fictícia, formalizando o conceito de algoritmo, e conceituando as funções básicas de um computador (projeto primário do computador moderno)

5 Von Neumann fez o projeto lógico para o computador moderno, conceituando a memória interna do computador, de forma eletrônica, e não com cartões perfurados, como era pensada até o momento. Este projeto realiza as tarefas de forma seqüencial, passo a passo, compatível com a definição de algorítimo descrita por Turing Aos poucos começaram-se a construir os mainframes, computadores enormes, que necessitavam sistemas eficientes de refrigeração e eram manipulados por pessoas altamente qualificadas. Figura 4: Exemplo de mainframe da década de 70 O primeiro computador pessoal, surgiu na década de 70, foi vendido comercialmente por 400 dólares é tinha o nome de Altair. Seu display era constituído de luzes que acendiam ou apagavam. O número de vendas chegou a unidades de milhar. Um de seus primeiros usuários foi o então calouro de Havard, Bill Gates. No meio da década de 70, é fundada a APPLE, por Steve Jobs e Steve Wozniak. A idéia era trabalhar no projeto de computador pessoal de Wozniak, o Apple I. Os primeiros Aple s foram fabricados na garagem de Jobs e vendidos a 500 reais cada um. Interessado no projeto, a Intel investiu mais de 200 mil dólares para que fosse construído o Apple II. O Apple II é semelhante ao computador atual, vem integrado a um monitor e tem um teclado externo. Tinha gráficos coloridos, sons e slotes de expansão, e uma linguagem de programação feita pela Microsoft, empresa criada por Bill Gates.

6 Figura 5: Aple II 1. IFRAH, Georges. The Universal History of Computing (em inglês). Nova York: John Wiley & Sons, Knuth, Donald. Algorithms in Modern Mathematics and Computer Science. [S.l.]: Springer-Verlag, História da Computação - O caminho do pensamento e da tecnologia - Cléuzio Fonseca Filho - EDIPUCRS - PUCRS

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