Introdução à Computação

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1 Introdução à Computação Conceitos Fundamentais de Computação Paulo Henrique Ribeiro Gabriel Faculdade de Computação Universidade Federal de Uberlândia 2016/2 Paulo H. R. Gabriel (FACOM/UFU) GFM /2 1 / 41

2 Conteúdo 1 Conceitos Fundamentais 2 Breve História da Informática 3 Exercício para Entregar Paulo H. R. Gabriel (FACOM/UFU) GFM /2 2 / 41

3 Dados, Informação e Processamento de Dados (1/4) Durante nosso dia-a-dia, executamos diversas operações que envolvem um processamento de dados: Ler um jornal Fazer um bolo a partir de uma receita Resolver um problema matemático Em todos esses casos, transformando dados existentes em informações Em outras palavras: entidades existentes, após convenientemente tratadas, são transformadas em novas entidades Paulo H. R. Gabriel (FACOM/UFU) GFM /2 3 / 41

4 Dados, Informação e Processamento de Dados (2/4) Processamento Conjunto de atividades que, atuando sobre entidades iniciais (entrada), geram outras entidades como resultado (ou as mesmos, sob outra forma), chamadas saída. Paulo H. R. Gabriel (FACOM/UFU) GFM /2 4 / 41

5 Dados, Informação e Processamento de Dados (3/4) As entidades de entrada são chamadas dados e correspondem ao elementos conhecidos do problema A entidade de saída é chamada informação e corresponde ao conjunto estruturado de dados A informação pode ser totalmente nova ou pode ser apenas uma nova forma de representação dos dados Paulo H. R. Gabriel (FACOM/UFU) GFM /2 5 / 41

6 Dados, Informação e Processamento de Dados (4/4) Processamento de Dados Conjunto de operações que são aplicadas sobre determinadas dados para transformá-los em informação Graficamente: Paulo H. R. Gabriel (FACOM/UFU) GFM /2 6 / 41

7 Informática e Computadores (1/4) Informática Ciência que estuda métodos para o tratamento da informação por meios computacionais Paulo H. R. Gabriel (FACOM/UFU) GFM /2 7 / 41

8 Informática e Computadores (2/4) Áreas da Informática a a Fonte: Computing Curricula 2005: The Overview Report (ACM) 1 Ciência da Computação 2 Engenharia da Computação 3 Sistemas de Informação 4 Tecnologia de Informação 5 Engenharia de Softwares Paulo H. R. Gabriel (FACOM/UFU) GFM /2 8 / 41

9 Informática e Computadores (3/4) Computador Computadores são dispositivos desenvolvidos para executar um conjunto de instruções lógicas e aritméticas de maneira automática Um conjunto (ou sequência) de instruções recebe o nome programa Computadores podem ser mecânicos (analógicos) ou eletrônicos (digitais) Paulo H. R. Gabriel (FACOM/UFU) GFM /2 9 / 41

10 Informática e Computadores (4/4) Usos do Computador 1 Processar dados 2 Realizar computação Paulo H. R. Gabriel (FACOM/UFU) GFM /2 10 / 41

12 Antes de 1800 (1/5) A palavra computação vem do latim, computatìo,ónis Ato ou efeito de computar, fazer cálculos Primeiros instrumentos de cálculo: dedos, pedras, nós Ábaco: cerca de 3000 a.c. (Babilônia) Presente em diversas civilizações Paulo H. R. Gabriel (FACOM/UFU) GFM /2 12 / 41

13 Antes de 1800 (2/5) Máquina de Anticítera Desenvolvida na Grécia (cerca de 80 a.c.) Conjunto de engrenagens e ponteiros Permite calcular posição de corpos celestes Auxílio na navegação Paulo H. R. Gabriel (FACOM/UFU) GFM /2 13 / 41

14 Antes de 1800 (3/5) John Napier ( ): Matemático, físico e astrônimo escocês Principal desenvolvedor dos logaritmos Inventor dos Ossos de Napier: uma as primeiras calculadoras I I Aritmética decimal Multiplicações Paulo H. R. Gabriel (FACOM/UFU) GFM /2 14 / 41

15 Antes de 1800 (4/5) Blaise Pascal ( ): Matemático, físico, inventor, escritor e teólogo francês Defensor do método científico Desenvolveu diversas calculadoras mecânicas (Pascalinas) Paulo H. R. Gabriel (FACOM/UFU) GFM /2 15 / 41

16 Antes de 1800 (5/5) Trabalhos semelhantes foram desenvolvidos por Gottfried Wilhelm Leibniz ( ), filósofo, cientista, matemático, diplomata e bibliotecário alemão Leibniz também incentivou o uso do sistema binário para desenvolver cálculos Mais recentemente, descobrou-se que Wilhelm Schickard ( ), professor e astrônomo alemão, construiu um máquinas antes de Pascal e Leibniz Tais máquinas são descritas em cartas para Johannes Kepler Paulo H. R. Gabriel (FACOM/UFU) GFM /2 16 / 41

17 Século XIX (1/3) Joseph-Marie Jacquard ( ), Mecânico e inventor francês Desenvolveu o tear mecânico Programado por uma série de cartões perfurados, cada um deles controlando um único movimento da lançadeira Paulo H. R. Gabriel (FACOM/UFU) GFM /2 17 / 41

18 Século XIX (2/3) Charles Babbage ( ): Cientista, matemático, filósofo, engenheiro britânico Considerado o pai dos computadores Trabalhou em dois mecanismos: 1 Máquina Diferencial: resolução de equações polinômicas por meio de diferenças entre números 2 Máquina Analítica: projeto de um computador mecânico moderno de uso geral Paulo H. R. Gabriel (FACOM/UFU) GFM /2 18 / 41

19 Século XIX (3/3) Ada Augusta Byron, a Condessa de Lovelace ( ): Matemática britânica, amiga de Babbage Conhecida como a primeira programadora Escreveu um trabalho sobre a máquina de Babbage William Stanley Jevons ( ): Economista e lógico britânico Construiu uma máquina em para resolver problemas lógicos É considerada a primeira máquina desse tipo com poder suficiente para resolver um problema complicado mais rápido do que ele seria resolvido sem ela Herman Hollerith ( ): Empresário norte-americano Projetou uma máquina para ajudar a tabular os dados do censo de 1890 Utilizou cartão perfurado Paulo H. R. Gabriel (FACOM/UFU) GFM /2 19 / 41

20 De 1900 a 1939 (1/4) Em 1919, E. O. Carissan ( ), um tenente da infantaria francesa, projetou e construiu um mecanismo para fatorar inteiros e testar se eles são primos O espanhol Spaniard Leonardo Torres y Quevedo ( ) construiu alguns mecanismos de calcular eletromecânicos, incluindo um que jogava finais simples de jogos de xadrez Paulo H. R. Gabriel (FACOM/UFU) GFM /2 20 / 41

21 De 1900 a 1939 (2/4) Em 1900, o matemático alemão David Hilbert ( ) participou do Congresso Internacional de Matemáticos (International Congress of Mathematicians) Propôs uma famosa lista de 23 problemas, dentre eles: 1 A matemática é completa, isto é, toda sentença matemática pode ser provada ou refutada? 2 A matemática é consistente, isto é, é verdade que sentenças como 0 = 1 não podem ser provadas por métodos válidos? 3 A matemática é decidível, isto é, existe um método mecânico que pode ser aplicado a qualquer sentença matemática que é capaz de dizer se esta sentença é verdadeira ou não? Paulo H. R. Gabriel (FACOM/UFU) GFM /2 21 / 41

22 De 1900 a 1939 (3/4) Em 1931, Kurt Gödel ( ) respondeu a duas das questões de Hilbert Ele mostrou que todo sistema formal suficientemente rico é ou inconsistente ou incompleto Além disso, se um sistema axiomático é consistente, essa consistência não pode ser provada pelo sistema Paulo H. R. Gabriel (FACOM/UFU) GFM /2 22 / 41

23 De 1900 a 1939 (4/4) Em 1936, Alan Turing ( ) respondeu à terceira pergunta de Hilbert construindo um modelo formal de um computador (chamado de Máquina de Turing) e mostrando que há problemas que esta máquina não pode resolver Um destes problemas é o conhecido Problema da Parada : dado um programa escrito em uma linguagem de programação, ele pára para todas as entradas? Paulo H. R. Gabriel (FACOM/UFU) GFM /2 23 / 41

24 Década de 1940 (1/5) Cálculos de balística necessários durante a Segunda Guerra Mundial aceleraram o desenvolvimento do computador eletrônico digital para uso geral Em Harvard, Howard H. Aiken ( ) construiu, com o apoio da IBM, o computador eletromecânico Mark I em 1944 Paulo H. R. Gabriel (FACOM/UFU) GFM /2 24 / 41

25 Década de 1940 (2/5) A quebra de códigos também gerou projetos computacionais Alan Turing se envolveu na quebra de código da máquina alemã Enigma O britânico construiu um computador para auxiliar na quebra de código, chamado de Colossus Paulo H. R. Gabriel (FACOM/UFU) GFM /2 25 / 41

26 Década de 1940 (3/5) Após discussões com John Vincent Atanasoff ( ), John William Mauchly ( ) e J. Presper Eckert Jr. ( ) projetaram e construíram o ENIAC Computador eletrônico de uso geral inicialmente pensado para auxiliar em cálculos para artilharia Ficou pronto em 1946 Paulo H. R. Gabriel (FACOM/UFU) GFM /2 26 / 41

27 Década de 1940 (4/5) Em 1944, Mauchly, Eckert, and John von Neumann ( ) já estavam trabalhando no desenvolvimento de um computador eletrônico capaz de armazenar programas, o EDVAC O relatório de von Neumann, chamado First Draft of a Report on the EDVAC contém muitas das ideias ainda usadas por diversos computadores digitais modernos Paulo H. R. Gabriel (FACOM/UFU) GFM /2 27 / 41

28 Década de 1940 (5/5) Enquanto isso, na Alemanha, Konrad Zuse ( ) construiu, em 1941, a primeira calculadora para uso geral, o Z3 Controlada por um programa e operacional Paulo H. R. Gabriel (FACOM/UFU) GFM /2 28 / 41

29 Década de 1950 Grace Murray Hopper ( ) criou a noção de compilador em 1951 John Backus e seus colaboradores desenvolveram o primeiro compilador de FORTRAN em 1957 Jack Kilby ( ) e Robert Noyce ( ) inventaram o circuito integrado em 1959 Edsger Dijkstra ( ) criou um algoritmo eficiente para resolver o problema do caminho mínimo Alan Turing introduziu, em 1952, o Teste de Turing, um dos primeiros esforços na área de Inteligência Artificial Paulo H. R. Gabriel (FACOM/UFU) GFM /2 29 / 41

30 Década de 1960 (1/2) Na década de 1960, a Ciência da Computação se tornou uma disciplina por si só No final dessa década, a ARPAnet, a precursora da Internet, começou a ser construída Diversas novas linguagens de programação foram criadas, como BASIC Paulo H. R. Gabriel (FACOM/UFU) GFM /2 30 / 41

31 Década de 1960 (2/2) A prova de corretude de programas usando métodos formais passou a ser mais importante durante essa década Ted Hoff (1937 ) e Federico Faggin (1941 ), da Intel, projetaram o primeiro microprocessador (computador em um chip) entre 1969 e 1971 Uma base matemática rigorosa para análise de algoritmos se iniciou com o trabalho de Donald Knuth (1938 ) Paulo H. R. Gabriel (FACOM/UFU) GFM /2 31 / 41

32 Década de 1970 (1/2) O sistema operacional Unix foi desenvolvido nos laboratórios da Bell (EUA) por Ken Thompson (1943 ) e Dennis Ritchie ( ) Base para diversos outros sistemas operacionais Brian Kernighan (1942 ) e Ritchie desenvolveram a linguagem de programação C Outras linguagens de programação, como Pascal e Ada, foram desenvolvidas em seguida Paulo H. R. Gabriel (FACOM/UFU) GFM /2 32 / 41

33 Década de 1970 (2/2) Houve um grande avanço em algoritmos e complexidade computacional Em 1971, Stephen Cook (1941 ) e Leonid Levin (1948 ) publicaram um importante estudo sobre o assunto Pouco tempo depois, Richard Karp (1931 ) mostrou que diversos problemas não podem ser resolvidos computacionalmente em tempo hábil Whit Diffie (1944 ) e Martin Hellman (1945 ) publicaram um artigo que introduziu a teoria de criptografia de chave pública Paulo H. R. Gabriel (FACOM/UFU) GFM /2 33 / 41

34 Década de 1980 (1/2) Finalmente, viu-se o crescimento do computador pessoal, em grande parte graças a Stephen Wozniak (1950 ) e Steven Jobs ( ), fundadores da Apple Inc. Em 1981, o primeiro computador verdadeiramente portátil de sucesso entrou para o mercado, o Osborne I Em 1984, a Apple colocou no mercado o primeiro computador Macintosh Paulo H. R. Gabriel (FACOM/UFU) GFM /2 34 / 41

35 Década de 1980 (2/2) Ainda em 1980, a IBM planeja lançar seu computador pessoal Faz um acordo com a Microsoft Corporation, que faz um contrato de licenciamento com a IBM e procura a Seattle Computers para comprar o seu sistema Q-DOS Posteriormente, rebatizado como MS-DOS Em 1985 Microsoft e IBM assinam acordo para desenvolvimento do Microsoft Windows 1.0 Em 1987, US National Science Foundation lança o NSFnet, outro precursor da Internet Paulo H. R. Gabriel (FACOM/UFU) GFM /2 35 / 41

36 Década de 1990 (1/2) Em 1991, Guido van Rossum (1956 ) publica a primeira versão da linguagem Python Surgimento do sistema operacional GNU/Linux Sistemas distribuídos e computadores paralelos começam a se ternar comuns Computação pessoal e Internet se consolidam Surge o primeiro Website (pode ser visto em: hypertext/www/theproject.html) Paulo H. R. Gabriel (FACOM/UFU) GFM /2 36 / 41

37 Década de 1990 (2/2) Leonard Adleman (1945 ) descreve trabalhos experimentais de computação utilizando DNA Peter Shor (1955 ) desenvolve modelos teóricos de computação quântica Paulo H. R. Gabriel (FACOM/UFU) GFM /2 37 / 41

38 Década de 2000 em diante Surgimento de redes sociais Advento da computação móvel Smartphones e Tablets Consolidação dos sistemas distribuídos Computação na nuvem... Paulo H. R. Gabriel (FACOM/UFU) GFM /2 38 / 41

39 Filmes Recomendados Pirates of Silicon Valley (1999): Mostra o surgimento das empresas Apple e Microsoft Revolution OS (2001): Documentário sobre sistemas operacionais e software livre The Social Network (2010): História do Facebook Codebreaker (2011): Biografia de Alan Turing The Imitation Game (2014): Outra biografia de Alan Turing (mais romanceada) Paulo H. R. Gabriel (FACOM/UFU) GFM /2 39 / 41

41 Exercício Escreva um documento de 3 a 5 páginas sobre o seguinte tema: como a Informática pode auxiliar na área de Física de Materiais? O documento deve ser digital (feitos no Word, por exemplo) e entregues pelo Sistema Moodle até o dia da primeira avaliação Formatação do texto: Fonte: Arial, tamanho 12 Margens: superior e esquerda de 3cm, inferior e direita de 2cm Espaçamento entre linhas: 1,5 Individual, valendo 2 pontos Paulo H. R. Gabriel (FACOM/UFU) GFM /2 41 / 41