Histórico do Computador

Transcrição

1 Engenharia Civil Histórico do Computador Introdução à Computação

2 Sumário Origens da Computação; A Computação Primitiva; As Calculadoras Manuais; Os Dispositivos Mecânicos; Os Dispositivos Eletromecânicos; Os Dispositivos Eletrônicos.

3 Observação Este Material: tentativa de ser abrangente o suficiente. Objetivo: apresentar a evolução dos computadores. Detalhe: Algumas datas não são exatas dependem da referência utilizada.

4 Origens da Computação A origem da computação se fundamenta na busca do homem por mecanismos para automatizar processos, em especial os matemáticos e repetitivos. Está intimamente ligada com a história da Matemática.

5 A Computação Primitiva Pré-história: Surgimento dos primeiros conceitos matemáticos relativos aos números naturais: Quantos homens tem a nossa tribo? Quantos homens tem a tribo adversária? Primeiras ferramentas auxiliares para contagem: as mãos: sistema decimal.

6 A Computação Primitiva Com o desenvolvimento da pecuária, o homem utilizou pedras para realizar a contagem dos rebanhos.

7 A Computação Primitiva Utilização de marcações simples feitas em ossos para efetuar e registrar cálculos.

8 As Calculadoras Manuais ±3000 a.c.: O ábaco de areia é inventado Babilônia: o ábaco era utilizado para contar valores, tornando possível aos comerciantes babilônicos registrar dados numéricos de suas colheitas. Roma: o ábaco era utilizado para efetuar cálculos aritméticos simples.

9 Calculadoras Manuais 1500: Leonardo da Vinci projetou uma calculadora mecânica. Foi a primeira máquina desenvolvida para efetuar operações matemáticas simples. De acordo com seus manuscritos, as somas seriam transportadas automaticamente a partir de um conjunto de rodas dentadas numeradas de 0 a 9, ligadas de tal maneira que uma volta completa de uma roda girava um dente da seguinte. A máquina seria capaz de fazer somas e subtrações com números que poderiam ter até 13 algarismos.

10 Calculadoras Manuais 1617: O inventor escocês John Napier, inventor dos logaritmos, cria os bastões de Napier, capazes de realizar as operações de multiplicação.

11 As Calculadoras Manuais 1622: William Oughtred desenvolve a Régua de Cálculo na Inglaterra.

12 Os Dispositivos Mecânicos 1624: Wilhelm Schickard constrói a primeira calculadora mecânica, na Universidade de Heidelberg; Tratava-se de uma calculadora mecânica baseada em rodas dentadas, que realizava soma, subtração e multiplicação (somas sucessivas); A existência desta calculadora somente se tornou conhecida em 1957.

13 Dispositivos Mecânicos: Pascaline

14 Os Dispositivos Mecânicos Em 1642, Blaise Pascal, matemático e filósofo francês, inventa a primeira máquina de calcular, em Paris; Fazia soma e subtração; as operações de multiplicação e divisão podiam ser feitas por repetição Esta máquina era baseada em 6 engrenagens. Cada engrenagem continha 10 dentes que, após efetuarem um giro completo avançavam um dente na segunda engrenagem. Acionava uma manivela e a operação era realizada. Recebeu o nome de Pascaline ou Pascalina.

15 Os Dispositivos Mecânicos 1673: Gotfried Leibnitz aprimorou a máquina de Pascal, criando a Calculadora Universal, que realizava as quatro operações aritméticas; multiplicação por somas sucessivas e divisão por subtrações sucessivas.

16 Os Dispositivos Mecânicos 1780: Detalhe: Benjamin Franklin (EUA) descobre a Eletricidade. 1801: Joseph Jacquard inventou o Tear Automático, com entrada de dados através de cartões perfurados; Os cartões eram usados para controlar a trama dos fios e os desenhos produzidos por ela. Teceu seu retrato com cartões.

17 Os Dispositivos Mecânicos Em 1823, Charles Babbage, matemático inglês e professor em Cambridge, projetou a Máquina de Diferenças e a Máquina Analítica. A Máquina de Diferenças, desenvolvida a partir de uma demanda da Marinha Inglesa, era um dispositivo mecânico baseado em rodas dentadas para calcular fórmulas através de adições e subtrações utilizando o processo de diferenças finitas; Previa um dispositivo de gravação (uma chapa de cobre e agulha) que preparava os resultados para serem posteriormente impressos em papel. Houve financiamento do governo e de Babbage, mas nunca funcionou.

18 A Era dos Dispositivos Mecânicos

19 Os Dispositivos Mecânicos Em 1833, Charles Babbage projetou a Máquina Analítica, um computador mecânico capaz de armazenar números de 20 algarismos e que possuía um programa que podia modificar o funcionamento da máquina (desvios condicionais e não condicionais. Objetivo: generalidade! Era um dispositivo com arquitetura semelhante à dos computadores atuais. Possuía: Memória: rodas dentadas Processador: unidade capaz de realizar as 4 operações aritméticas Saída: para uma impressora ou perfurador de cartões. Graças ao projeto desta máquina, Babbage é considerado como o Pai do Computador.

20 Dispositivos Mecânicos

21 Dispositivos Mecânicos Em 1835, Lady Ada Augusta Byron, Condessa de Lovelace, conhece Babbage e oferece-se para trabalhar com ele no projeto da Máquina Analítica.

22 Dispositivos Mecânicos Em 1842, Ada traduz do italiano para o inglês uma primeira descrição da máquina, acrescentando suas próprias observações. Dentre elas, encontram-se: Referências a ciclos de execução de operações; Uso repetido de cartões perfurados em estruturas semelhantes às subrotinas atuais; Referências à manipulação simbólica. Uma de suas anotações era uma descrição passo a passo para o cálculo de números de Bernoulli através da máquina Analítica; Esta descrição é considerado o Primeiro Programa de Computador da História ; Lady Ada é considerada O Primeiro Programador de Computadores da História.

23 Dispositivos Mecânicos Em 1854, George Boole, Matemático Irlandês, desenvolve a Análise Matemática da Lógica, usando um sistema binário, que hoje é conhecido como Álgebra de Boole ou Álgebra Booleana. Álgebra Booleana será retomada!! : -))

24 Dispositivos Mecânicos : George e Edvard Scheutz, em Estocolmo, constroem o primeiro computador mecânico prático, baseado nos trabalhos de Babbage.

25 Dispositivos Mecânicos : Herman Hollerit melhorou os cartões perfurados Inventou a Máquina Tabuladora, acionada por motor elétrico. Ela contava, classificava e ordenava informações armazenadas em cartões perfurados.

26 A Era dos Dispositivos Mecânicos 1886: William Burroughs desenvolve a primeira máquina de somar de sucesso comercial. 1890: A máquina tabuladora de Hollerit é usada no censo americano.

27 A Era dos Dispositivos Mecânicos 1895: Hollerit inclui na sua máquina tabuladora a operação de somar, a fim de utilizá-la na contabilidade das Ferrovias Centrais de New York; Esta foi a primeira tentativa da realização automática de uma aplicação comercial. 1896: Hollerith funda a Tabulating Machines Company, que passa a produzir as máquinas criadas por ele. Mais tarde esta se transformaria na IBM.

28 Dispositivos Eletromecânicos 1903: NikolaTesla, engenheiro iugoslavo que trabalhava com Thomas Edson, criou os circuitos elétricos chamados de Portas Lógicas (Logic Gates) ou Chaves (Switches). 1925: Vanevar Bush construiu uma calculadora analógica de larga escala, o Analisador Diferencial, no MIT.

29 Dispositivos Eletromecânicos 1931: Konrad Zuze, na Alemanha, constroi a Calculadora Eletromecânica Z1, que não funcionou direito; Esta calculadora foi seguida por mais dois modelos, a Z2 e finalmente a Z3, que funcionava adequadamente. Poderia ter sido melhor financiado pelo governo alemão. Grande parte de seus inventos foram perdidos na segunda guerra.

30 Dispositivos Eletromecânicos 1936: Alan Turing, na Universidade de Princeton, formaliza a noção de computabilidade e adapta a noção de algoritmo à computação de funções; Turing define a Máquina de Turing, um formalismo matemático para um dispositivo capaz de computar qualquer função computável.

31 Dispositivos Eletromecânicos Alan Turing: O modelo da Máquina de Turing é a base de todos os computadores atuais; Dos estudos de Turing teve início a Teoria da Computação, área da Ciência da Computação que estuda a resolução de problemas através de mecanismos computacionais.

32 Dispositivos Eletromecânicos 1937: George Stibitz constrói a primeira calculadora binária nos Laboratórios Bell.

33 Dispositivos Eletromecânicos 1939: John Atanasof e Clifford Berry constróem o ABC (Atanasof-Berry Computer) no Iowa State College; Somente em 1973 o ABC foi reconhecido como o primeiro computador digital automático.

34 Dispositivos Eletromecânicos 1941: Max Newman projeta o computador COLOSSUS, na Universidade de Manchester, o qual usava a teoria estatística de Turing para decodificar mensagens criptografadas das forças alemãs durante a 1ª guerra mundial. Sugestão de filme: O jogo da imitação

35 Dispositivos Eletromecânicos : Howard Aiken, da Universidade de Harvard, desenvolveu a ideia de Babbage junto com cientistas da IBM e projetou e construiu o primeiro computador eletro-mecânico baseado em relés e engrenagens, denominado Calculadora Automática de Sequência Controlada (Automatic Sequence Controlled Calculator ASCC), mais conhecido como Mark I.

36 Dispositivos Eletromecânicos: Mark I

37 Dispositivos Eletromecânicos O Mark I: Assim como a Máquina Analítica de Babbage, armazenava números em rodas dentadas; Utilizava cartões perfurados para entrada de dados; Possuia peças e 800 Km de fios; Era feito de aço e vidro; Media 2,5 m de altura x 18 m de comprimento; A principal diferença entre ele e o ABC é que o ABC era totalmente eletrônico (usava válvulas); Seu primeiro programador foi uma mulher: Grace Murray Hopper.

38 Cartão Perfurado

39 Dispositivos Eletromecânicos Grace Murray Hopper foi uma analista de sistemas da Marinha dos Estados Unidos nas décadas de 1940 e Era almirante. Foi uma das primeiras programadoras do Mark I em Criou a linguagem de programação Fow-Matic, hoje extinta. Esta linguagem serviu como base para a criação do COBOL.

40 : Dispositivos Eletrônicos John W. Mauchly e J. Presper Eckert Jr., junto com cientistas da Universidade da Pensilvânia, construiram o primeiro computador de grande porte totalmente eletrônico: o ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Calculator Calculador e Integrador Numérico Eletrônico).

41 Dispositivos Eletrônicos O ENIAC: Foi construído em completo segredo pelo Exército Americano para calcular tabelas para trajetórias de projéteis (trabalho realizado por aprox. 200 pessoas); Apesar do intenso esforço na sua construção, ele só ficou pronto em 1946, após o final da 2ª guerra mundial; Possuía , 800 km de cabos. Pesava 30 toneladas e consumida enorme quantidade de eletricidade. Era muito rápido: realizada operações por segundo. Possuía 20 registradores, cada um podendo armazenar um valor numérico de 10 dígitos: era uma máquina decimal. Máquina de propósito geral!!

42 ENIAC

43 ENIAC

44 ENIAC Programação no ENIAC

45 Dispositivos Eletrônicos : O matemático John Von Neumann desenvolve o modelo de computador com programa armazenado, conhecido como Modelo de Von Neumann; Todos os computadores modernos são construídos segundo o modelo de Von Neumann. 1946: John Tukey cria o termo BIT para designar o Dígito Binário (BInary digit).

46 Dispositivos Eletrônicos Modelo de John Von Neumann reúne os seguintes componentes: Uma memória Uma unidade aritmética e lógica Uma unidade central de processamento (CPU) Uma Unidade de Controle (UI): busca um programa na memória, instrução por instrução, e o executa sobre os dados de entrada.

47 A Era dos Dispositivos Eletrônicos : Maurice V. Wilkes constrói o EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Computer Computador Automático com Armazenamento por Delay Eletrônico); O EDSAC foi o primeiro computador eletrônico a utilizar o modelo de Von Neumann a ser terminado. Entrou em operação em 1949.

48 Dispositivos Eletrônicos EDSAC

49 Dispositivos Eletrônicos : John Von Neumann, o grupo do ENIAC e H. Goldstine começam a construção do EDVAC (Electronic DiscreteVariable and Automatic Computer Computador Automático Eletrônico de variáveis discretas); O EDVAC também foi construído segundo o Modelo de Von Neumann.

50 EDVAC Projetado para utilizar códigos binários e manter os programas armazenados na memória. EDVAC foi construído pela Ballistic Research Laboratory U. S. Universidade da Pensilvânia Uma das principais preocupações no projeto foi o de equilíbrio entre confiabilidade e custo. O EDVAC ocupava 45,5 m 2 de área e pesava kg. A equipe operacional era composta por trinta pessoas para cada turno de oito horas.

51 Dispositivos Eletrônicos EDVAC

52 Dispositivos Eletrônicos 1947: Alan Turing publica On Intelligent Machinery que lança a ideia primordial e os fundamentos da Inteligência Artificial. 1948: O transistor é inventado por William Bradford Shockley, John Bardeen e Walter Brattain.

53 1950: Dispositivos Eletrônicos Maurice Wilkes, na Universidade de Cambridge, introduziu o uso da linguagem Assembly (Symbolic Assembly Language) no EDSAC. 1951: Wilkes introduziu o conceito de microprogramação.

54 Dispositivos Eletrônicos 1951: Mauchly e Eckert, a partir do projeto do ENIAC desenvolveram o UNIVAC (Universal Automatic Computer Computador Automático Universal).

55 UNIVAC

56 Dispositivos Eletrônicos O UNIVAC foi instalado no Bureau do Censo Americano: Utilizava fitas magnéticas para armazenamento de dados; Foi o primeiro computador desenvolvido especificamente para aplicações comerciais; Foi o primeiro computador a utilizar um compilador de linguagem.

57 Dispositivos Eletrônicos 1954: A linguagem FORTRAN (Formula Translator Tradutor de Fórmulas) é criada por John Backus, na IBM; Gene Amdahl desenvolve o primeiro Sistema Operacional, usado no IBM : Tem lugar em Darthmouth a primeira conferência sobre Inteligência Artificial; O termo Inteligência Artificial é criado por John McCarthy.

58 Dispositivos Eletrônicos 1958: É criada a linguagem ALGOL (Algorithmic Language), criada por uma comissão internacional; Frank Rosenblat constrói a primeira rede neural artificial, o PERCEPTRON MARK I, usando um CRT como dispositivo de saída; John McCarthy desenvolve a linguagem LISP (List Processor Processador de Listas) para a IBM, no MIT.

59 Dispositivos Eletrônicos Seymour Cray constrói o primeiro supercomputador totalmente transistorizado para a CDC (Control Data Corp), o CDC 1604.

60 A Era dos Dispositivos Eletrônicos Jack Kilby da Texas Instruments, cria o primeiro Circuito Integrado.

61 1959: Dispositivos Eletrônicos A linguagem COBOL (Common Business Oriented Language Linguagem Comum Orientada a Negócios) é definida pelo CODASYL (Conference On Data Systems Languages), uma conferência convocada pelo Departamento de Defesa Americano para discutir problemas de desenvolvimento de uma nova linguagem comum para aplicações comerciais.

62 1960: Dispositivos Eletrônicos Benjamin Curley desenvolve o primeiro minicomputador, o PDP-1, na DEC (Digital Equipment Corporation); Surgem os primeiros discos removíveis.

63 Dispositivos Eletrônicos 1964: A IBM lança o System 360, a primeira família de computadores compatíveis.

64 Dispositivos Eletrônicos Tom Kurtz e John Kemeny criam a linguagem BASIC (Beginners Allpurpose Symbolic Instruction Code Código de Instrução Simbólica de Finalidade Geral para Iniciantes), em Darthmouth.

65 Dispositivos Eletrônicos 1965: O primeiro doutor em Ciência da Computação é conferido à Richard L. Wexelblat, na Universidade da Pensilvania; A IBM apresenta o primeiro System 370, seu primeiro computador baseado em circuitos integrados (microchip ou chip)

66 Dispositivos Eletrônicos 1968: Joshua Lederberg cria o DENDRAL, o primeiro Sistema Especialista para diagnóstico médico, na Universidade de Stanford; Gordon Moore e Robert Noyce fundam a INTEL (Integrated Electronic Corp.).

67 Dispositivos Eletrônicos 1969: A linguagem Pascal é criada por NicklausWirth. O primeiro compilador pascal foi instalado em um computador CDC 6400; O Sistema Operacional UNIX é criado.

68 A Era dos Dispositivos Eletrônicos 1971: A IBM introduz o 370/135 e o 370/195, os primeiros MAINFRAMES; Os discos flexíveis (Floppy discs) são introduzidos para carregar o micro-código dos IBM 370; A INTEL anuncia o primeiro microprocessador, o Intel 4004, desenvolvido pela equipe de Marcian Hoff;

69 Dispositivos Eletrônicos John Blankenbaker constrói o primeiro computador pessoal, o Kenbak I.

70 Dispositivos Eletrônicos 1972: Gary Kildall cria a PL/1, a primeira linguagem de programação para o Intel 4004; A Intel lança o 8008, o primeiro microprocessador de 8 bits; Smalltalk, a primeira linguagem de programação orientada a objetos é criada por Alan Kay para a Xerox.

71 Dispositivos Eletrônicos 1973: Alain Colmerauer, na Universidade de Marseille, cria a linguagem PROLOG (Programming in Logic Programação em Lógica); Os discos winchester são introduzidos pela IBM, que usou o termo como um código para o seu dispositivo de armazenamento de acesso direto modelo Desde então o nome Winchester passou a designar discos rígidos em geral.

72 Dispositivos Eletrônicos 1974: A Intel lança o 8080, um microprocessador de 8 bits que seria utilizado em vários computadores pessoais; Dennis Ritchie cria a linguagem C nos laboratórios Bell.

73 1975: Dispositivos Eletrônicos Seymour Cray constrói o supercomputador Cray-1.

74 A Era dos Dispositivos Eletrônicos 1975: Ed Roberts e Bill Yates construíram o Altair, um computador pessoal barato (US$397.00). Seus dispositivos de entrada e saída eram chaves e luzes. Usava um chip Intel 8088.

75 A Era dos Dispositivos Eletrônicos 1975: Bill Gates e Paul Allen fundam a Microsoft, produzindo um interpretador BASIC para o Altair.

76 Dispositivos Eletrônicos 1976: O primeiro computador tolerante à falhas, o T/16 foi construído pela Tandem; Tolerância a falha: propriedade que permite que sistemas, geralmente computacionais, continuem a operar adequadamente mesmo após falhas em alguns de seus componentes. Ex. de aplicação: medicina. Stephen Wozniac apresenta o computador pessoal Apple I.

77 Dispositivos Eletrônicos

78 Dispositivos Eletrônicos 1977: É fundada a Apple Computer por Steven Jobs e Steven Wozniak; A Apple lança o Apple II.

79 1980: Dispositivos Eletrônicos A Apple lança o computador pessoal Apple III; A Microsoft projeta o MS-DOS, um sistema operacional simples para o computador pessoal da IBM, o IBM-PC.

80 Dispositivos Eletrônicos 1981: O IBM-PC, baseado num processador Intel 8086 torna-se o padrão de fato para computadores pessoais. 1984: O PC-AT (AdvancedTechnology), baseado em um processador Intel 80286, é lançado pela IBM.

81 A Era dos Dispositivos Eletrônicos 1985: A Apple lança o Macintosh; A Intel lança o processador 80386, o primeiro microprocessador de 32 bits. 1986: A Hewlet-Packard lança o Spectrum, o primeiro computador RISC (Reduced Instruction Set Code). 1987: A Apple lança o Macintosh II.

82 Dispositivos Eletrônicos 1995: A linguagem de programação Java, revelada em maio, permite o desenvolvimento de aplicações independentes de plataformas. 1996: Cassiopéia (Brasil) foi o primeiro longa-metragem puramente virtual do mundo (discussão sobre Cassiopéia e Toy Store);

83 Dispositivos Eletrônicos 1997: A Intel lança o processador Pentium de 150, 166 e 200 MHz. Eles tem o equivalente a 3.3 milhões de transistores. O IBM Deep Blue, foi o primeiro computador a ganhar do campeão mundial de xadrez Gary Kasparov em um jogo.

84 Dispositivos Eletrônicos 1998: É lançado o processador Pentium II 333 MHz que é mais rápido que o antigo. 1999: O Linux é lançado. O número de pessoas que usam Linux é estimado em mais de 10 milhões.

85 Dispositivos Eletrônicos 2000: AMD lança o AMD de 1GHz. Intel lança uma quantidade limitada do Pentium III. No início da década de 2000, os transístores usados no processador já estavam muito pequenos, causando um aquecimento maior que o normal. Desta maneira, foi necessário dividir a CPU em vários núcleos Uma das principais tendências dos últimos anos do mercado de desktops é a chamada multi-core, que consiste em vários processadores trabalhando paralelamente.

86 Computação de Bolso A principal tendência é a união de muitas funcionalidades em um mesmo aparelho. Será comum que as pessoas tenham um único dispositivo portátil, que vai executar todas as tarefas desejadas. Entre esses dispositivos estão os smartphones, que cada vez mais executam funções existentes nos computadores, possuindo sistemas operacionais completos, além de palmtops, pendrives, câmeras fotográficas, TVs portáteis etc. Internet das Coisas IoT.

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88 Referências MONTEIRO, Mario A. Introdução à Organização de Computadores. 5ª ed. Rio de Janeiro: LTC, Sites específicos da Internet