Introdução à Ciência da Computação Evolução dos Computadores Prof. Raphael Garcia raphael@fct.unesp.br Made with OpenOffice.org 1

ICC Agenda 1) Reflexão 2) Histórico da Computação 3) Evolução dos Computadores 4) Sugestões para profissionais de T.I. Made with OpenOffice.org 2

ICC Reflexão Qual(is) o(s) motivo(s) que levou(ram) o ser humano a construir computadores? Existe alguma semelhança de funcionamento entre o homem e o computador? Qual o limite para a evolução dos computadores? Afinal, é o homem que controla o computador ou o computador que controla o homem? Como o ser humano pode ser auxiliado pelos computadores? Made with OpenOffice.org 3

Histórico da Computação - Cálculo Primeiro ser humano a CALCULAR: pastor Técnica utilizada: empilhamento de pedras para controle da quantidade de ovelhas do rebanho pedrinha lat. pedrinha Calculus lat. Calculus

Histórico da Computação - Dígito Forma ancestral dos seres humanos para indicar quantidades: gestos com os dedos da mão Digitus lat. dedo

Histórico da Computação Sistema de numeração egípcio 1 10 100 1000 10000 100000 1000000 Sistema de numeração romano I V X L 1 5 10 50 C D M 100 500 1000

Histórico da Computação - Ábaco Primeira tentativa bem sucedida de criação de uma máquina de contar: ábaco (China, cerca de 2500 a.c.) Abacus lat. tábua de argila

Histórico da Computação - Ábaco

Histórico da Computação - Contagem Primeiro sistema científico para contar e acumular grandes quantias: mercadores cerca de 4.000 anos) (Mesopotâmia, Técnica utilizada: Abertura de um sulco na areia e inserção de sementes secas (ou contas) até chegar a dez Abertura de um novo sulco, inserção de uma única conta equivalente a 10 e esvaziamento do primeiro sulco Repetição da operação até o final da contagem Origem da da palavra palavra Contar Contar Origem

Histórico da Computação - Algarismo Advento dos algarismos arábicos (cerca de 1.000 anos) Abū Abd Allāh Muhammad ibn Mūsā al-khwārizmī ( أبو عبد الله محمد بن ( )موسسى الخوارزمي Khwārizm,c. 780 -Bagdad, c. 850) foi Encarregado de traduzir para o árabe os livros de matemática vindos da Índia. Numa dessas traduções o matemático se deparou com aquilo ainda hoje é considerado, a maior descoberta no campo da matemática: O Sistema de Numeração Decimal. Ele ficou tão impressionado com a utilidade daqueles dez símbolos, que hoje são conhecidos como 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 e 9, que escreveu um livro explicando como funciona esse sistema. Este importante trabalho (825) foi preservado numa tradução latina Algoritmi de numero Indorum (975), um texto sobre a arte hindu de calcular, obra que divulgou os símbolos e o sistema numérico indoarábico. Razão pela qual os algarismos arábicos se tornaram o padrão numérico mundial: poderio militar dos árabes na Idade Média corruptela do do árabe árabe al-khowarizmi al-khowarizmi Algarismo -- corruptela Algarismo

Histórico da Computação - Régua Sacerdote inglês William Oughtred Inglaterra - 1633: círculos de proporção (considerado como o 1 computador analógico da história) Círculos de proporção dão origem à régua de cálculo: logaritmos representados por traços e sua divisão e produto obtidos pela adição e subtração de comprimentos

Histórico da Computação Régua de Cálculo - o primeiro computador analógico

Histórico da Computação - Épocas??? a. C. - 1880 Época dos dispositivos mecânicos Evolução do Ábaco Blaise Pascal construiu um contador mecânico que realizada soma e subtração Made with OpenOffice.org 13

Histórico da Computação Primeiro instrumento moderno de calcular: Máquina de Pascal somadora construída por Blaise Pascal (físico, matemático e filósofo França, 1642)

Histórico da Computação Máquina de Pascal Vida útil: cerca de 200 anos (aperfeiçoamento progressivo por diversos inventores) Máquina com 6 rodas dentadas, cada uma contendo algarismos de 0 a 9 Permitia somar até 3 parcelas de cada vez, desde que o total não ultrapassasse 999 999 A multiplicação, de 26 por 16 era feita somando-se 16 vezes o número 26.

Histórico da Computação Primeira máquina de multiplicação e divisão: Máquina de Leibnitz (filósofo e matemático Gottfried Wilhelm von Leibnitz Alemanha, 1671) (execução das operações através de somas e subtrações sucessivas)

Histórico da Computação Máquina de Leibnitz

Histórico da Computação Revolução Francesa (1790): necessidade comunicação rápida e confiável. de Experimentos dos irmãos Claude e Ignace Chappe (França, 1791-1793): telégrafo síncrono Construção de postos de transmissão via sinalização óptica entre Lille e Paris ( percurso de 230 Km em 2 minutos)

Cartão Sistema para comando automático de operações repetitivas e sequenciais em teares: cartões metálicos perfurados (mecânico de teares Joseph Marie Jacquard França, 1802)

Máquina Diferencial Aplicação dos cartões de Jacquard ao cálculo de funções trigonométricas e logaritmos: concepção da máquina diferencial (matemático Charles Babbage Inglaterra, 1882)

Máquina Diferencial A máquina diferencial não foi construída: Babbage não dispunha de recursos, nem encontrou investidores dispostos a financiá-la Os projetos e idéias de Babbage serviriam de base para outros projetos no futuro da computação Em 1991, 1991, oo Science Science Museum Museum de de Londres Londres Em desenvolveu oo Engenho Engenho Diferencial Diferencial desenvolveu utilizando os os planos planos de de Babbage Babbage ee utilizando funcionou perfeitamente. perfeitamente. funcionou

Máquina Analítica Precursora dos computadores digitais atuais: concepção da máquina analítica (Charles Babbage Inglaterra, 1834) Máquina analítica - concepção mecânica (a vapor) destinada a cálculos matemáticos, tinha memória para 1000 números de 50 dígitos e somava dois números em 1 s Instruções dadas via cartões perfurados (inspiração no tear de Jacquard) Uso da base 10

Máquina Analítica Base do funcionamento de um computador Alimentação de dados Via cartões perfurados Armazenamento e reuso de números Numa unidade de memória Programação sequencial de operações Conceito de sistema operacional

O Primeiro Manual Compreensão do funcionamento da máquina analítica e redação dos relatos mais acurados sobre o processo: primeiro texto explicativo do processo computacional (matemática Augusta Ada Byron King, condessa de Lovelace Inglaterra, 1815-1852)

ADA A programadora Colega de Babbage, iniciou o ambicioso projeto de construção da máquina analítica Ada é uma das poucas mulheres a figurar na história processamento de dados do Criou programas para a máquina - 1ª programadora de computador

Códigos e Sinais Uso da energia elétrica na transmissão de sinais à distância: telégrafo de Morse (Samuel F. B. Morse EUA, 1837) O código Morse continua a ser utilizado Célebre mensagem enviada pelo operador telegráfico do Titanic antes do afundamento... ---... SOS - Save Our Souls (salvai nossas almas)

Lógica Concepção dos fundamentos lógicos para a criação de programas: lógica matemática / álgebra (matemático George Boole, Inglaterra, 1854) booleana Estabelecimento de uma forma de armazenamento e processamento de dados utilizando relações binárias: As leis do pensamento (matemático George Boole, Inglaterra, 1854)

Evolução dos Computadores - Épocas 1888 1930 Época dos dispositivos eletromecânicos Máquinas auxiliadas pelos motores elétricos com base nos princípios de funcionamento da máquina de Pascal 1889 - Surge o cartão perfurado para guardar dados Uma máquina tabuladora classificava e ordenava informações contidas no cartão O cartão permaneceu em uso até 1980 Cálculo da população dos Estados Unidos 1888 No Brasil, criação da Lei Áurea 1914 - Nos Estados Unidos, criação da IBM Made with OpenOffice.org 28

Máquina Elétrica Integração da idéia dos cartões de Jacquard e do conceito de impulsos elétricos para a transmissão de dados (conversão de dados em impulsos magnéticos nos cartões perfurados): máquina elétrica de tabulação (engenheiro estatístico Herman Hollerith EUA, 1890)

Evolução dos Computadores - Épocas Funcionamento do Cartão Perfurado A informação perfurada no cartão era lida numa tabuladora que dispunha de uma estação de leitura equipada com uma espécie de pente metálico em que cada dente estava conectado a um circuito eléctrico. Quando o pente era colocado sobre o cartão, os dentes que atravessavam as perfurações fechavam o circuito elétrico que acionava os contadores respectivos. O contador visualizava o resultado da acumulação pelo deslocamento de um ponteiro sobre um mostrador. Made with OpenOffice.org 30

Evolução dos Computadores - Épocas Cartão Perfurado Made with OpenOffice.org 31

Histórico da Computação Em 1896, o sucesso de Hollerith era tanto que ele fundou a Tabulation Machine Company, que fundiu-se com duas empresas e formou a Computing Tabulation Recording Company.

Histórico da Computação Depois da morte dele, a CTRC mudou de nome e virou IBM Internacional Business Machine.

Histórico da Computação - Épocas 1930 1945 Época dos componentes eletrônicos Primeiras invenções eletrônicas Baixa velocidade de processamento Falta de confiabilidade nos resultados Made with OpenOffice.org 34

1943 - Em parceria com a marinha Norte-Americana, a IBM construiu o Mark I, totalmente eletromecânico, com 17 m de comprimento, 2,5 m de altura e 5 toneladas.

Usado para fins bélicos, o primeiro computador automático continha 750.000 partes unidas por 80 km de fios.

Histórico da Computação - Épocas 1945 - Primeira Geração: Computadores à Válvula ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer) Projetado de 1943 a 1946 Funcionou até 1955 Possuía 18.000 válvulas e 8000 Km de cabos Pesava 30 toneladas Consumia grande quantidade de energia e válvulas que queimavam frequentemente 10.000 operações por segundo = 10 KHz 20 registradores que guardavam valor numérico de 10 dígitos Programação feita através da recolocação dos fios Surgimento do termo BUG Made with OpenOffice.org 37

ENIAC

Histórico da Computação Válvula x Transistor Válvula Transistor Made with OpenOffice.org 39

Histórico da Computação - BIT Em 1948, Claude Shannon, desenvolveu uma teoria baseada em numeração binária e introduziu o conceito de Bit Binary digit Made with OpenOffice.org 40

Histórico da Computação Modelo de Von Neumman IAS - O fundamento para Arquitetura de Computadores Era constituído de quatro unidades principais: a memória, a UCP, a UC e dispositivos de entrada e saída Memória de 1.000 posições, chamadas de palavras, cada uma podendo armazenar 40 dígitos binários (bits) Tantos dados como instruções eram representados na forma binária e armazenados na mesma memória IAS - Institute for Advanced Study Hoje, a computação avançou, mas a arquitetura é ainda baseada no IAS de Von Neumman Made with OpenOffice.org 41

Histórico da Computação IAS Modelo de Von Neumman Made with OpenOffice.org 42

Histórico da Computação IAS O sucesso do modelo de Von Neumman Tantos os programas quanto os dados ficavam armazenados na mesma memória Manipulação dos programas na memória Made with OpenOffice.org 43

Histórico da Computação Segunda Geração: Computadores Transistorizados Transistor como chaveador: o fato de que se pode ligar e desligar a corrente elétrica em um dispositivo é a base de toda a lógica digital Redução de custo, tamanho e melhores desempenhos que os dispositivos a válvula Made with OpenOffice.org 44

Histórico da Computação Transistor Made with OpenOffice.org 45

1954 IBM 650 As mulheres participavam das mudanças, trabalhando...

Armazenamento Disco rígido em 1956 5 MB

Histórico da Computação - Épocas Terceira Geração: Circuitos Integrados (CIs) Integração de vários circuitos numa só pastilha de silício Em 1964, a IBM lançou a série 360 CI com germânio CI com silício Made with OpenOffice.org 48

Histórico da Computação - Épocas Quarta Geração: VLSI Integração em Grande Escala Dispositivos eletrônicos capazes de armazenar, em um único invólucro, milhares e milhares de diminutos componentes Made with OpenOffice.org 49

Histórico da Computação - Épocas Geração dos Computadores Pessoais Em 1971, a Intel Corporation, produziu uma CPU em uma só pastilha de circuito integrado, denominado INTEL-4004, que possuía palavra de 4 bits e tinha cerca de 2.300 transistores na pastilha Made with OpenOffice.org 50

Histórico da Computação - Épocas Número de transistores nos processadores 4004 (1971) 2.300 8088 (1979) - 29.000 286 (1982) - 134.000 386 (1985) - 275.000 486 (1989) - 1.200.000 Pentium (1993) - 3.100.000 Pentium MMX (1997) - 4.300.000 Pentium II (1998) - 9.500.000 Pentium III (Coppermine) 21.000.000 Athlon (Thunderbird) 35.000.000 Pentium 4 42.000.000 Intel Core i7 731.000.000 Made with OpenOffice.org 51

Histórico da Computação - Épocas Tamanho dos transistores nos processadores O Primeiro transístor (década de 50) : 5 centímetros Intel 4004 (1971) - 15.00 mícron 8088 (1979) - 3.00 mícron 486-1.00 mícron Pentium 100 MHz - 0.60 mícron Pentium III 350-0.25 mícron Pentium 4-0.18 mícron Cores ix e Athlon X nanômetros! Made with OpenOffice.org 52

Histórico da Computação - Épocas Made with OpenOffice.org 53

Histórico da Computação - Épocas Made with OpenOffice.org 54

A era dos PC Personal Computer Fita cassete para guardar dados. Disco de 8 polegadas. Armazenava 79,7 KB.

1969 Em plena guerra fria, entre USA e União Soviética, a ARPA, Advanced Research Projects Agency, subdivisão do Departamento de Defesa dos Estados Unidos, cria uma rede com os dados do governo espalhados em vários lugares, ao invés de guardá-los em apenas um servidor, e gera o embrião da Internet.

Histórico da Computação Disco rígido em 1980 1 GB 250 kg Preço: $ 81.000

1981 Em Janeiro de 1983, a ARPANET mudou seu protocolo de NCP para TCP/IP e, em 1985 surge o FTP.

O CERN, Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire, pegou a ideia e criou a World Wide Web, interligando sistemas de pesquisas a Universidades, e a rede ganhou o público a partir dos anos 90.

1981 disquete de 5 1/4 360 KB 1986 640 MB 1985 disquete de 3 ½ 1.44 MB 2003 32 GB Em 20 anos mudamos para um novo tipo de armazenamento de dados

Histórico da Computação e, em 50 anos, migramos do ENIAC para desktops e Laptops.

ICC E a evolução continua... ipad Made with OpenOffice.org 62

ICC E a evolução continua... LG-GD910 Made with OpenOffice.org 63

ICC E a evolução continua... Made with OpenOffice.org 64

ICC Sugestões para profissionais de T.I. Filmes: Piratas do Vale do Silício (Pirates of Silicon Valley, 1999) Hackers, Piratas de Computador (Hackers, 1995) Jogos de Guerra (War Games, 1983) Improprietário O mundo do Software Livre A Rede Social (The Social Network, 2010) Sites: www.olhardigital.com.br http://idgnow.uol.com.br/ http://www.linux-magazine.com.br/ http://info.abril.com.br/ http://computerworld.uol.com.br/ Made with OpenOffice.org 65