Universidade Federal do Rio Grande do Norte Departamento de Engenharia de Computação e Automação Introdução à Computação DCA0800 - Algoritmos e Lógica de Programação Heitor Medeiros 1
Informática x Computação Computação: Ação ou efeito de COMPUTAR. Informática: Informação + Automática Tratamento automático e racional da informação. Compreende a coleta, armazenamento e processamento da informação de forma automática, ou melhor, um processo sem a intervenção direta do homem. 2
Computar Computar é sinônimo de calcular. Processar uma saída a partir de entrada(s). Por que calcular? A capacidade do ser humano em realizar cálculos surgiu com sua habilidade de se comunicar com mais precisão. O ser humano apresentou a necessidade em realizar cálculos para controlar e proteger suas atividades. Contar rebanhos, trocar moedas, etc... 3
Surgimento de máquinas de computar Primeira geração Segunda geração Terceira geração Quarta geração Geração zero 4
Surgimento das primeiras máquinas de computar Geração Zero Com o tempo os cálculos tornaram-se mais complexos e surgiu a necessidade de construir instrumentos que auxiliassem nos cálculos. Ábacos. Régua de cálculo https://www.youtube.com/watch?v=un6nooc-288 5
Geração Zero: Máquina de Pascal Pascaline: máquina criada em 1642 pelo filósofo, físico e matemático Blaise Pascal para realizar adição com auxílio de engrenagens. Pascaline 6
Geração zero: tear de Jacquard Em 1801, o costureiro Jacquard criou uma máquina automática puramente mecânica com o objetivo de recortar os tecidos de forma automática. Tear de Jacquard era uma máquina de tear programável baseadas em padrões definidos por cartões perfurados. Cartões perfurados Tear de Jacquard 7
Geração zero: Máquina de Babbage Em 1822, Charles Babbage começou a projetar uma máquina a vapor programável, a máquina de diferenças. Utilizando o conceito de cartões perfurados, Babbage pensou em generalizar o conceito de sua máquina de diferenças para realizar qualquer tipo de cálculo, gerando assim a máquina analítica. 8
Geração zero: Máquina de Babbage A máquina analítica era alimentada por cartões perfuradas contendo instruções e dados necessários para o processamento da máquina. 9
Geração zero: Criação da lógica moderna O matemático George Boole desenvolveu, em 1847, um sistema lógico que reduzia a representação de valores através de dois algarismos: 0 ou 1. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Antes de Boole Boole 0 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Depois de Boole 10
Geração zero: Lógica de Boole Boole definiu um novo conjunto de representação numérica, formado pelos símbolos 0 e 1. O símbolo 1 representa algo ligado, existente ou verdadeiro. E o símbolo 0 representa o inverso, algo desligado, inexistente ou falso. Ex.: Luz ligada = 1; Luz desligada = 0; Dado verdadeiro = 1; Dado falso = 0; A lógica de boole foi utilizada para construir os primeiros computadores eletrônicos e continua sendo utilizada no projeto de circuitos digitais.. 11
Primeiros computadores eletrônicos Com o passar do tempo os componentes eletrônicos foram incluídos na construção dos computadores, junto a lógica booleana. A construção desses computadores modernos (baseados na lógica de boole) foi bastante incentivada com a segunda guerra mundial, já que as máquinas estavam se tornando mais úteis em tarefas de desencriptação de mensagens inimigas e criação de novas armas mais inteligentes. 12
Primeira geração (1946 1959): Máquinas eletromecânicas Utilização de relés e válvulas 13
Primeira geração Os computadores foram projetados baseados na utilização de relés e válvulas eletrônicas. Vantagens em relação às máquinas mecânicas: Maior velocidade e capacidade de processamento. Menor erro de cálculo. Menor tempo de manutenção. Desvantagens em relação às maq. mecânicas: Manutenção com maior frequência. Custo elevado. 14
Primeira geração: Relés e Válvulas Relé: é um dispositivo que, se excitado por uma corrente elétrica, é capaz de fechar um contato, servindo assim como uma chave liga/desliga. Válvula: é um dispositivo puramente eletrônico que, como o relé, funciona como uma chave, porém com velocidade bem maior. 15
Primeira geração: Mark1 e Colossus Dentre os projetos desenvolvidos na época da segunda guerra, dois computadores tornaram-se famosos pelo desempenho. Nos Estados Unidos, destaca-se o computador Harvard Mark-1 (1944). Computador totalmente automático. Cerca de 5 toneladas. Realizava uma multiplicação de 3 a 5 segundos. Na Inglaterra, foi desenvolvido o computador Colossus para decifrar códigos secretos alemães. Esse computador foi baseado na máquina de Turing. O matemático Allan Turing definiu o conceito de máquina universal de Turing, estabelecendo um dispositivo teórico capaz de executar qualquer procedimento (algoritmo) descrito. 16
Primeira geração: ENIAC ENIAC (Electrical Numerical Integrator and Calculator) foi desenvolvida pelos cientistas John Eckert e John Mauchly no ano de 1946 e era a máquina mais rápida da época. Máquina formada por: 18.800 válvulas; 6.000 comutadores; 1.500 relés; 50.000 resistências. Vídeo sobre o ENIAC 17
Segunda geração (1959 1964): Substituição das válvulas eletrônicas por transistores. 18
Segunda geração Os computadores substituíram os relés e válvulas eletrônicos por transistores e os fios de ligação por circuitos impressos. O transistor, inventado em 1947, é um dispositivo semicondutor que tem seu funcionamento equivalente a uma chave. Vantagens: Mais confiável Menor Mais rápido 19
Segunda geração O IBM 7030, também conhecido por Strech, foi o primeiro supercomputador lançado na segunda geração, desenvolvido pela IBM. Seu tamanho era bem reduzido comparado com máquinas como o ENIAC, podendo ocupar somente uma sala comum. Parte do IBM 7030 20
Segunda geração As versões criadas pela IBM, mesmo apresentando velocidades altas, custavam caro. A IBM então criou o modelo 1401, mais barato e tão rápido quanto os outros modelos. Essa versão foi destinada principalmente para aplicações comerciais. 21
Terceira geração (1964 1970): Evolução dos transistores. 22
Terceira geração Com a evolução do transistor surgiu o circuito integrado em 1958, permitindo que vários transistores sejam interligados em uma placa para executar funções lógicas simples e complexas. Através dos circuitos integrados as máquinas se tornaram mais velozes com mais funcionalidades. 23
Terceira geração: IBM linha 360 A IBM foi a pioneira na utilização de circuitos integrados através da linha 360. Um dos principais exemplos dessa geração foi o computador IBM 360/91, lançado em 1967. Características do IBM 360/91: Primeiro computador de propósito geral, servindo para atividades científicas ou comerciais. Trabalhava com dispositivos de entrada e saída modernos para a época, como discos e fitas. Permitia também realizar impressão em papel dos resultados. 24
Terceira geração: IBM 360/91 25
Quarta geração (a partir de 1970): Microprocessadores. 26
Quarta geração A quarta geração é marcada pelo surgimento dos microprocessadores. Um microprocessador é um circuito integrador, ou melhor, um dispositivo eletrônico encapsulado em um chip, que é composto por três unidades: Unidade de controle. Unidade de processamento lógico e aritmético. Unidade de memória interna. 27
Quarta geração: tecnologia VLSI Tecnologia VLSI (Very Large Scale Integration): Permitiu que milhões de transistores pudessem ser encapsulados em um único chip. 28
Quarta geração Intel 4004 (1971): o primeiro microprocessador comercial. 2,3 mil transistores. Processador de 4 bits. Velocidade de processamento: 720 khz. Intel 8008 (1972): 29 mil transistores. Processador de 8 bits. 29
Quarta geração: primeiro microcomputador Com o desempenho alcançado pelo microprocessador Intel 8008, em 1975 foi lançado o primeiro microcomputador, o Altair 8800. 30
Quarta geração Devido a popularização do Altair, o programador Bill Gates criou uma linguagem de programação, chamada de Altair Basic, baseada no Altair 8800. O Altair não apresentava facilidade de utilização para os usuários, a única interface de saída eram luzes que acendiam e apagavam. Em 1976, Steve Jobs lançou o Apple I, considerado o primeiro microcomputador pessoal devido à existência de um monitor gráfico para exibir as informações do computador. 31
Quarta geração Em 1975, foi lançado o Apple II, que utilizada um monitor gráfico, um teclado e uma unidade de cassete para armazenar programas e dados. 32
Quarta geração Primeiros computadores com mouse e interface gráfica dividida em pastas, menus e área de trabalho: Lisa (1983) e Macintosh (1984). A partir dessas invenções, o mundo de criação de processadores continuou crescendo. 8086 486 Celeron Pentium Intel Core K5 K6 K7 Athlon Sempron 33
Futuro da computação? 34
Tópicos do futuro Internet da coisas: todas as coisas serão interligados através da internet. 35
Tópicos do futuro Cidades inteligentes 36
Tópicos do futuro Smart grid: inteligência na rede de transmissão e distribuição de energia. 37
Tópicos do futuro Computação cognitiva: sistemas que utilizam elementos da inteligência artificial e aprendizagem de máquinas para aprender como humanos e tomar suas próprias decisões. http://www.valor.com.br/video/3971692731001/computacaocognitiva-a-proxima-fronteira-no-exercicio-da-tecnologia-dofuturo 38
Tópicos do futuro Nanotecnologia 39
Referências TecTudo, A história dos computadores e da computação. Disponível em: <http://www.tecmundo.com.br/tecnologia-dainformacao/1697-a-historia-dos-computadores-e-dacomputacao.htm>. Acesso em 28 de agosto de 2015. Santos, Keyllys Eyglys Araujo dos. Algoritmos e Lógica de Programação Notas de aula. UFRN, Natal, 2013. Silva, Ivanovitch Medeiros Dantas da. Algoritmos e Lógica de Programação Notas de aula. UFRN, Natal, 2011. 40
Dúvidas? Dúvidas por email: heitorm@dca.ufrn.br 41