Fundamentos de Informática Histórico dos Computadores

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1 Fundamentos de Informática Histórico dos Computadores Professor: Luiz A. P. Neves Aula 3 - Histórico dos Computadores 1

2 Roteiro Conceito de Informação Evolução dos Números Evolução dos Cálculos Máquinas de Calcular Máquina de Leibniz Revolução Industrial Máquina de Jacquard Babbage e sua Máquina Ada Augusta Byron Lógica Booleana Hollerith e sua máquina de perfurar cartões Primeiro Computador A Guerra e os Computadores Evolução dos Computadores Conclusão Aula 3 - Histórico dos Computadores 2

3 Informação O que é informação? Vivemos na era da informação. Há informação sobre previsão do tempo, esportes, diversões, finanças... Informação significa fatos: Presente em livros, revistas, televisão, que pode ser expressa em palavras ou imagens. A informação pode ter várias formas: verbal, visual, por ondas... Aula 3 - Histórico dos Computadores 3

4 Informação Na Ciência Computacional, a definição atual é dada por Claude Elwood Shannon ( ). A informação está presente sempre que um sinal é transmitido de um lugar para outro. O Homem vem aperfeiçoando sua capacidade de processamento da informação. Aula 3 - Histórico dos Computadores 4

5 Evolução dos Números Os números são um tipo especial de palavra, com regras próprias e uma forte origem ancestral. Acompanha o Homem há anos atrás. Aula 3 - Histórico dos Computadores 5

6 Evolução dos Números A escrita nasceu através dos sumérios, que inventaram um modo de representar a linguagem através de desenhos anos A. C. Essa idéia difundiu-se entre as várias culturas, cada uma adquirindo seu modo próprio de representar a linguagem. Na região do Mediterrâneo surgiram o alfabeto e o ábaco. Aula 3 - Histórico dos Computadores 6

7 Evolução dos Números O ábaco dos romanos consistia de bolinhas de mármore que deslizavam numa placa de bronze cheia de sulcos. Etimologia: Em latim "Calx" significa mármore; "Calculus" era uma bolinha do ábaco e fazer cálculos aritméticos era "Calculare". Os povos antigos dispusessem de meios para escrever números, os cálculos eram raramente escritos. Aula 3 - Histórico dos Computadores 7

8 Evolução dos Números Aula 3 - Histórico dos Computadores 8

9 Evolução dos Números Os hindus inventaram o zero escrito, e isso permitiu que eles efetuassem a aritmética decimal no papel. Sistemas de numeração Indo-Arábico ou Sistemas de numeração Decimal Aula 3 - Histórico dos Computadores 9

10 Evolução dos Números Aula 3 - Histórico dos Computadores 10

11 Número A matemática hindu foi difundida pelos árabes que a espalharam pelo Ocidente. Em 830, um estudioso persa, conhecido por Abu Ja'far Muhammad ibn Musa al- Khwarizmi (c c.850). Ele trabalhou como matemático no aurea dourada da Ciência Islamica, definindo os atuais números arábicos conhecidos atualmente que são: 1, 2, 3 e 4. Criou as anotações manuscritas que deram origem aos números 5, 6, 7, 8, 9, O. O nome do matemático acabou se transformando em "algarismo para representar números. Do mesmo radical vem a palavra "algoritmo", usada em computação. Aula 3 - Histórico dos Computadores 11

12 Evolução dos Cálculos Isaac Newton ( ) com sua Teoria Gravitacional coroou a era do papel e lápis. A sua teoria despertou grandes desafios matemáticos, entre eles o Problema dos Três Corpos - o Sol, a Terra e a Lua É o fundador da Mecânica Clássica. " método matemático dos fluxos. " A velocidade da queda de um corpo é proporcional à força da gravidade e inversamente proporcional ao quadrado da distância até o centro da Terra. Aula 3 - Histórico dos Computadores 12

13 Evolução dos Cálculos John Napier ( ) Inventou a "Tábua de Napier", que era similar a uma tabela de multiplicações. A tábua reduzia multiplicações e divisões a adições e subtrações. Usando esse princípio, em 1620 foram criadas as réguas de cálculo, usadas até 1970, antes das calculadoras de bolso. Aula 3 - Histórico dos Computadores 13

14 Máquinas de Calcular Wilhelm Schickard ( ) Construiu a primeira máquina de calcular. A máquina fazia multiplicação e divisão, mas foi perdida durante a Guerra dos Trinta Anos, sem que seu inventor pudesse defender sua genialidade. Aula 3 - Histórico dos Computadores 14

15 Máquinas de Calcular Aula 3 - Histórico dos Computadores 15

16 Máquinas de Calcular Blaise Pascal ( ) Filósofo e matemático francês, é conhecido como o inventor da primeira calculadora que fazia somas e subtrações. Aula 3 - Histórico dos Computadores 16

17 Máquinas de Calcular O filósofo e matemático alemão Gottfried Wilhelm von Leibniz ( ) aprimorou o projeto de Pascal e sonhava que um dia todo o raciocínio pudesse ser substituído pelo girar de uma alavanca. A máquina de Leibniz fazia multiplicações e divisões. Aula 3 - Histórico dos Computadores 17

18 Máquina de Leibniz Aula 3 - Histórico dos Computadores 18

19 Máquina de Leibniz Aula 3 - Histórico dos Computadores 19

20 Revolução Industrial Em 1801, na França, durante a revolução industrial, Joseph Marie Jacquard ( ) inventou um tear mecânico controlado por grandes cartões perfurados. Sua máquina era capaz de produzir tecidos com desenhos bonitos e intrincados. Foi tamanho o sucesso que Jacquard foi quase morto quando levou o tear para Lyons: as pessoas tinham medo que o tear lhes fizesse perder o emprego. Em 7 anos, já haviam 11 mil teares desse tipo operando na França Aula 3 - Histórico dos Computadores 20

21 Máquina de Jacquard Aula 3 - Histórico dos Computadores 21

22 Babbage O brilhante matemático inglês Charles Babbage ( ) é conhecido como o "Pai do Computador". Babbage projetou o chamado "Calculador Analítico", muito próximo da concepção de um computador atual. Could perform many arbitrary sequences of arithmetic, in some cases to as many as 31 digits of precision. The Kensington Science Museum built a replica of the Difference Engine in the 1990s. Aula 3 - Histórico dos Computadores 22

23 Máquina de Babbage Babbage, with Lady Ada Lovelace: designed (but never completed) first general purpose computer -- the steam-powered Analytical Engine. Included 50,000 components, input device (perforated cards) containing instructions, memory (1,000 numbers), a control unit that allowed instructions to be processed in any order, and an output device. Lady Lovelace (daughter of the poet Lord Byron) helped develop a "program" for computing a sequence of Bernoulli numbers. Aula 3 - Histórico dos Computadores 23

24 Máquina de Babbage O projeto, totalmente mecânico, era composto de uma memória, um engenho central, engrenagens e alavancas usadas para a transferência de dados da memória para o engenho central e dispositivos para entrada e saída de dados. O calculador utilizaria cartões perfurados e seria automático. Por algum tempo, o governo britânico financiou Babbage para construir a sua invenção. Aula 3 - Histórico dos Computadores 24

25 Ada Augusta Byron Ada Augusta ( ), Lady Lovelace, filha do poeta Lord Byron, era matemática amadora entusiasta. Ada tornou-se a primeira programadora, escrevendo séries de instruções para o engenho analítico. Ada inventou o conceito de subrotina: uma seqüência de instruções que pode ser usada várias vezes em diferentes contextos. Ela descobriu o valor das repetições - os laços (loops): deveria haver uma instrução que retornasse a leitora de cartões a um cartão específico, de modo que a seqüência pudesse ter sua execução repetida. Ela sonhava com o desvio condicional: a leitora de cartões desviaria para outro cartão "se" alguma condição fosse satisfeita. Aula 3 - Histórico dos Computadores 25

26 Lógica Booleana As máquinas do século XIX usavam base 10. O matemático inglês George Boole ( ) publicou em 1854 os princípios da lógica booleana, onde as variáveis assumem apenas valores 0 e 1 (verdadeiro e falso). A dificuldade de implementar um dígito decimal (um número inteiro entre 0 e 9) em componentes elétricos determinaram o uso da base 2 em computadores. A lógica booleana foi usada na implementação dos circuitos elétricos internos a partir do século XX. Aula 3 - Histórico dos Computadores 26

27 Hollerith e sua máquina de perfurar cartões Por volta de 1890, um outro nome entrou na história do computador: Dr. Herman Hollerith ( ), responsável por uma grande mudança na maneira de se processar os dados dos censos da época. Os dados do censo de 1880, manualmente processados, levaram 7 anos e meio para serem compilados. Os do censo de 1890 foram processados em 2 anos e meio, com a ajuda de uma máquina de perfurar cartões e máquinas de tabular e ordenar, criadas por Hollerith e sua equipe. Aula 3 - Histórico dos Computadores 27

28 Hollerith e sua máquina de perfurar cartões As informações sobre os indivíduos eram armazenadas por meio de perfurações em locais específicos do cartão. Nas máquinas de tabular, um pino passava pelo furo e chegava a uma jarra de mercúrio, fechando um circuito elétrico e causando um incremento de 1 em um contador mecânico. Aula 3 - Histórico dos Computadores 28

29 Hollerith e sua máquina de perfurar cartões Mais tarde, Hollerith fundou uma companhia para produzir máquinas de tabulação. Anos depois, em 1924, essa companhia veio a se chamar IBM Aula 3 - Histórico dos Computadores 29

30 Primeiro Computador O primeiro computador eletromecânico, o chamado Z-1, usava relês e foi construído pelo alemão Konrad Zuse ( ) em Zuse tentou vendê-lo ao governo para uso militar, mas foi subestimado pelos nazistas, que não se interessaram pela máquina. Aula 3 - Histórico dos Computadores 30

31 A guerra e os computadores Com a II Guerra Mundial, as pesquisas aumentaram nessa área. Nos Estados Unidos, a Marinha, em conjunto com a Universidade de Harvard e a IBM, construiu em 1944 o Mark I, um gigante eletromagnético. Em um certo sentido, essa máquina era a realização do projeto de Babbage. Mark I ocupava 120 m 3, tinha milhares de relês e fazia um barulho infernal. Uma multiplicação de números de 10 dígitos levava 3 segundos para ser efetuada. Aula 3 - Histórico dos Computadores 31

32 A guerra e os computadores Eletromecânico MARK 1 Medidas: 2,5 m (h) e 18 m (comp) O grupo de pesquisadores trabalhando no Mark 1 Aula 3 - Histórico dos Computadores 32

33 A guerra e os computadores Aula 3 - Histórico dos Computadores 33

34 A guerra e os computadores Em segredo, o exército americano também desenvolvia seu computador. Esse usava apenas válvulas e tinha por objetivo calcular as trajetórias de mísseis com maior precisão. Os engenheiros John Presper Eckert ( ) e John Mauchly ( ) projetaram o ENIAC: Eletronic Numeric Integrator And Calculator. Com válvulas, o ENIAC conseguia fazer 500 multiplicações por segundo, porém só ficou pronto em 1946, vários meses após o final da guerra. Aula 3 - Histórico dos Computadores 34

35 A guerra e os computadores Primeiro Computador MainFrame 1946 ENIAC (Eletronic Numeric Integrator and Calculator) Características: Tamanho: 170 m2; Peso: 30 toneladas Válvulas: Capacitores: Consumo: watts ENIAC Aula 3 - Histórico dos Computadores 35

36 Evolução dos Computadores Primeiro Computador Eletrônico Digital 1937/1939 ABC (Atanasoff Berry Computer) Prof de Matemática John Atanasoff Uso de válvulas para circuitos lógicos Oficializado em 1973 Válvulas Computador ABC original Aula 3 - Histórico dos Computadores 36

37 Evolução da Informática Primeiro Computador Eletrônico Digital Réplica desenvolvida pela Ames Laboratory é da Iowa State University Aula 3 - Histórico dos Computadores 37

38 Evolução dos Computadores Prof Matemático John von Neumann 1945/1950 Criou: Lógica dos circuitos; Conceitos de Programação; Operações com Números Binários; 40 anos depois... Unit exemplo; Procedure soma( x, y : integer ): real; Begin soma: = (x + y)/2; gotoxy(3,5); write(soma); End; Aula 3 - Histórico dos Computadores 38

39 Evolução dos Computadores Prof Von Neumann with the first Advanced Institute computer Aula 3 - Histórico dos Computadores 39 Photograph by Alan Richards, courtesy of the Archives of the Institute for Advanced Study

40 Conclusão A arquitetura de um computador depende do seu projeto lógico, enquanto que a sua implementação depende da tecnologia disponível. As três primeiras gerações de computadores refletiam a evolução dos componentes básicos do computador (hardware) e um aprimoramento dos programas (software) existentes. Aula 3 - Histórico dos Computadores 40

41 Conclusão Os computadores de primeira geração ( ) usavam válvulas eletrônicas, quilômetros de fios, eram lentos, enormes e esquentavam muito. A segunda geração ( ) substituiu as válvulas eletrônicas por transistores e os fios de ligação por circuitos impressos. Isso tornou os computadores mais rápidos, menores e de custo mais baixo. A terceira geração de computadores ( ) foi construída com circuitos integrados, proporcionando maior compactação, redução dos custos e velocidade de processamento da ordem de microsegundos. Tem início a utilização de avançados sistemas operacionais. A quarta geração, de 1970 até hoje, é caracterizada por um aperfeiçoamento da tecnologia já existente, proporcionando uma otimização da máquina para os problemas do usuário, maior grau de miniaturização, confiabilidade e velocidade maior, já da ordem de nanosegundos (bilionésima parte do segundo). Aula 3 - Histórico dos Computadores 41