INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO

Transcrição

1 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Heleno Pontes Bezerra Neto 1. Introdução 1.1. Motivação 1.2 Histórico e Desenvolvimento dos Computadores 1.3. Organização dos Computadores

2 1. INTRODUÇÃO O Computador O COMPUTADOR É UMA MÁQUINA ESPANTOSA... - Acompanhar um investimento - Ler ou Publicar uma notícia - Interagir em redes sociais - Explorar cavernas - Escrever uma carta ou poema - Criar uma etiqueta de identificação de um livro - Auxiliar nas atividades de projetos... Revista Time elegeu o IBM PC/AT como Homem do Ano (1982)

3 1. INTRODUÇÃO O Computador O COMPUTADOR É UMA MÁQUINA ESPANTOSA... - Acompanhar um investimento - Ler ou Publicar uma notícia - Interagir em redes sociais - Explorar cavernas - Escrever uma carta ou poema - Criar uma etiqueta de identificação de um livro - Auxiliar nas atividades de projetos... Revista Time elegeu o IBM PC/AT como Homem do Ano (1982) CONCEITO COMPUTADORES SÃO MÁQUINAS QUE EXECUTAM TAREFAS OU CÁLCULOS DE ACORDO COM UM CONJUNTO DE INSTRUÇÕES.

4 1. INTRODUÇÃO O Computador O COMPUTADOR É UMA MÁQUINA ESPANTOSA... - Acompanhar um investimento - Ler ou Publicar uma notícia - Interagir em redes sociais - Explorar cavernas - Escrever uma carta ou poema - Criar uma etiqueta de identificação de um livro - Auxiliar nas atividades de projetos... Revista Time elegeu o IBM PC/AT como Homem do Ano (1982) PROBLEMA TÍPICO: Um engenheiro de petróleo necessita projetar um sistema de riser para um poço submarino. Como otimizar o projeto em um prazo curto?

5 2. MOTIVAÇÃO Interação com o Computador 1ª OPÇÃO: USUÁRIO Comprar ou obter um software pronto que atenda as suas necessidades

6 2. MOTIVAÇÃO Interação com o Computador 1ª OPÇÃO: USUÁRIO Comprar ou obter um software pronto que atenda as suas necessidades 2ª OPÇÃO: DESENVOLVEDOR Desenvolver um programa próprio, que atenda exatamente às suas necessidades específicas Vantagens:. Conhecer o programa. Dominar seus pontos fortes e fragilidades. Possibilidade de adaptá-lo a casos específicos

7 2. MOTIVAÇÃO Interação com o Computador

8 3.HISTÓRICO DOS COMPUTADORES Tipos e Evolução 1. Computadores Analógicos: Trabalham com base no princípio da analogia, medindo grandezas físicas contínuas. Ex: Termômetro (a dilatação do mercúrio é análoga à mudança de temperatura); Régua de cálculo (Operações de multiplicação e divisão são executadas simplesmente somando-se ou subtraindo-se a distância medida na régua externa àquela marcada na régua interna deslizante).

9 3.HISTÓRICO DOS COMPUTADORES Tipos e Evolução 1. Computadores Analógicos: Trabalham com base no princípio da analogia, medindo grandezas físicas contínuas. Ex: Termômetro (a dilatação do mercúrio é análoga à mudança de temperatura); Régua de cálculo (Operações de multiplicação e divisão são executadas simplesmente somando-se ou subtraindo-se a distância medida na régua externa àquela marcada na régua interna deslizante). 2. Computadores Digitais: Trabalham com base em pulsações elétricas, representadas pelos dígitos 0 e 1.

10 3.HISTÓRICO DOS COMPUTADORES Histórico 1946/ Computadores de primeira geração Circuitos eletrônicos e válvulas Uso restrito Precisava ser reprogramado a cada tarefa Grande consumo de energia Problemas devido à muito aquecimento Válvula

11 3.HISTÓRICO DOS COMPUTADORES Histórico As válvulas normalmente quebravam após algumas horas de uso e tinha o processamento bastante lento. Nesta geração, os computadores calculavam com uma velocidade de milésimos de segundo. Válvula

12 3.HISTÓRICO DOS COMPUTADORES Histórico Foi criado em fevereiro de 1946 pelos cientistas norteamericanos John Eckert e John Mauchly, da Electronic Control Company. ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) começou a ser desenvolvido em 1943 durante a II Guerra Mundial para computar trajetórias táticas que exigissem conhecimento substancial em matemática, mas só se tornou operacional após o final da guerra.

13 3.HISTÓRICO DOS COMPUTADORES Histórico 1959/ Computadores de segunda geração Início do uso comercial Redução do tamanho Capacidade de processamento muito pequena Uso de transistores em substituição às válvulas Transistor

14 3.HISTÓRICO DOS COMPUTADORES Histórico Computadores Digitais No ENIAC, o programa era feito rearranjando a fiação em um painel. Nesse ponto John Von Neumann propôs a idéia que transformou os calculadores eletrônicos em cérebros eletrônicos : modelar a arquitetura do computador segundo o sistema nervoso central. Para isso, eles teriam que ter três características:

15 3.HISTÓRICO DOS COMPUTADORES Histórico 1. Codificar as instruções de uma forma possível de ser armazenada na memória do computador. Von Neumann sugeriu que fossem usados um e zero. 2. Armazenar as instruções na memória, bem como toda e qualquer informação necessária a execução da tarefa, e 3. Quando processar o programa, buscar as instruções diretamente na memória, ao invés de lerem um novo cartão perfurado a cada passo. X

16 3.HISTÓRICO DOS COMPUTADORES Histórico Transistores: tamanho era 100 vezes menor que o da válvula, não precisava de tempo para aquecimento, consumia menos energia, era mais rápido e confiável. Transistor Os computadores desta geração já calculavam em microssegundos (milionésimos).

17 3.HISTÓRICO DOS COMPUTADORES Histórico 1965/ Computadores de terceira geração Surgem os circuitos integrados (associação de transistores em pequena placa de silício) Diminuição do tamanho Maior capacidade de processamento Início da utilização dos computadores pessoais PDP 8: Primeiro computador com preço acessível Chip

18 3.HISTÓRICO DOS COMPUTADORES Histórico Além dos Circuitos Integrados, outros componentes eletrônicos foram reduzidos e montados num único CHIP, que já calculavam em nanossegundos (bilionésimos). Os computadores com o CI (Circuito Integrado) são muito mais confiáveis, bem menores, tornando os equipamentos mais compactos e rápidos, pela proximidade dos circuitos; possuem baixíssimo consumo de energia e menor custo. Chip

19 3.HISTÓRICO DOS COMPUTADORES Histórico 1975/19?? - Aparecimento dos aplicativos: Surgem os softwares integrados Processadores de Texto Planilhas Eletrônicas Gerenciadores de Banco de Dados Gráficos Gerenciadores de Comunicação

20 3.HISTÓRICO DOS COMPUTADORES Histórico Em 1975/77, ocorreram avanços significativos, surgindo os microprocessadores, os microcomputadores e os supercomputadores. Em 1977 houve uma explosão no mercado de microcomputadores, sendo fabricados em escala comercial e a partir daí a evolução foi sendo cada vez maior, até chegar aos micros atuais.

21 3.HISTÓRICO DOS COMPUTADORES Histórico 19??/2??? - As principais características da quinta geração: Supercomputadores Automação de escritórios Automação comercial e industrial CAD/CAM e CAE Robótica Imagem virtual Multimídia Era on-line (comunicação através da Internet) Columbia Supercomputer - NASA Advanced Supercomputing 21

22 3.HISTÓRICO DOS COMPUTADORES Histórico 2???- Computadores ultraportáteis

23 4. ORGANIZAÇÃO DOS COMPUTADORES Arquitetura MEMÓRIA ENTRADA PROCESSADOR CPU SAÍDA ARMAZENAMENTO HARDWARE SOFTWARE

24 4. ORGANIZAÇÃO DOS COMPUTADORES Arquitetura ENTRADA Traduz informação de uma grande variedade de dispositivos em um código que a unidade central de processamento (CPU) é capaz de entender. Em outras palavras, ela é capaz de traduzir números, letras e imagens em pulsos elétricos que são compreensíveis ao computador.

25 4. ORGANIZAÇÃO DOS COMPUTADORES Arquitetura ENTRADA Traduz informação de uma grande variedade de dispositivos em um código que a unidade central de processamento (CPU) é capaz de entender. Em outras palavras, ela é capaz de traduzir números, letras e imagens em pulsos elétricos que são compreensíveis ao computador. MEMÓRIA É o local físico capaz de armazenar os dados e também os programas que irão manipulá-los. Também conhecida como memória RAM (Randon Access Memory). É utilizada para armazenar, temporariamente, dados e programas que estão sendo processados. Chamada de memória principal

26 4. ORGANIZAÇÃO DOS COMPUTADORES Arquitetura PROCESSADOR (CPU) Responsável pelo processamento, ou seja, a transformação de dados brutos em informações úteis. É dividido em duas partes: Unidade lógica ou aritmética. Nesta unidade são realizados todos os cálculos aritméticos (adição, subtração, multiplicação e divisão) e qualquer manipulação de dados (sejam eles numéricos ou não). Unidade de Controle. É a unidade responsável pelo tráfico de dados. Ela obtém dados armazenados na memória e interpreta-os. Controla a transferência de dados da memória para a unidade lógica e aritmética, da unidade de entrada para a memória e da memória para a unidade de saída.

27 4. ORGANIZAÇÃO DOS COMPUTADORES Arquitetura ARMAZENAMENTO O computador pode funcionar apenas com o processador, a memória e os dispositivos de entrada e saída. Mas, para ser realmente útil, precisa de um lugar para guardar os dados que não estão sendo processados no momento.

28 4. ORGANIZAÇÃO DOS COMPUTADORES Arquitetura ARMAZENAMENTO O computador pode funcionar apenas com o processador, a memória e os dispositivos de entrada e saída. Mas, para ser realmente útil, precisa de um lugar para guardar os dados que não estão sendo processados no momento. SAÍDA Os dados processados são convertidos, por esta unidade, de impulsos elétricos em palavras ou números que podem ser disponibilizados ao usuário final.

29 4. ORGANIZAÇÃO DOS COMPUTADORES Arquitetura SOFTWARE O software dá vida à máquina. Sem ele, o computador não tem função. Consiste de instruções eletrônicas que estabelecem que tarefa específica o computador deve executar. Divide-se em: Sistemas Operacionais. Diz ao computador como interagir com o usuário e como utilizar seus componentes de hardware. Windows, Unix, etc. Software Aplicativo. Diz ao computador como realizar as tarefas exigidas pelo usuário. Office, etc.

30 4. ORGANIZAÇÃO DOS COMPUTADORES Representação de Dados SISTEMA DE NUMERAÇÃO BINÁRIO 0,1 SISTEMA DE NUMERAÇÃO DECIMAL 0,1,2,3,...,9 Nos computadores digitais, a informação é representada sob a forma de variações de voltagem, com uso de um sistema binário

31 4. ORGANIZAÇÃO DOS COMPUTADORES Representação de Dados SISTEMA DE NUMERAÇÃO BINÁRIO 0,1 SISTEMA DE NUMERAÇÃO DECIMAL 0,1,2,3,...,9 Nos computadores digitais, a informação é representada sob a forma de variações de voltagem, com uso de um sistema binário A unidade de informação binária usada pelo computador é o bit. Este tem atribuições lógicas 0 ou 1. Os bits são agrupados de modo a possibilitar ao usuário representar os dados e programas que deseje. Denomina-se byte a um conjunto de 8 bits. Um byte pode ter até 2 8 = 256 configurações diferentes. Um caractere precisa de 1 byte de memória para ser representado. A palavra casa precisa, portanto, de 4 bytes de memória. Normalmente, um valor numérico precisa de 8 bytes de memória para ser representado. O número precisa, portanto, de 8 bytes de memória.

32 4. ORGANIZAÇÃO DOS COMPUTADORES Representação de Dados A capacidade de um computador normalmente é medida pelo tamanho da sua memória bytes = 1 kbyte (quilobyte) 1024 kbytes = 1 Mbyte (megabyte) 1024 Mbytes = 1Gbyte (gigabyte) Memória - Exemplo: Página de um livro: 50 linhas 80 caracteres por linha Livro de 1000 páginas caracteres Memória aproximadamente 4 Mb