1.origens da computacao

Numeros e Metodos de Calculo Geracao Zero Computadores Eletronicos 1930 - Dias de Hoje

COMPUTACAO BASICAOrigens e Historico da Computacao

Carla Koike Carla Denise Castanho Marcus Vincius Lamar

Departamento de Ciencia da Computacao

2012.2

[email protected] Universidade de Braslia

COMPUTACAO BASICA


Conteudo

Numeros e Metodos de Calculo

Geracao Zero

Computadores Eletronicos 1930 - Dias de Hoje


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Conceito de Numero

I O primeiro grande passo do homem rumo a` ciencia e a`tecnologia foi a concepcao da ideia de numero.

I Como surgiu a ideia dos numeros?

I Comparacao de conjuntos


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Conceito de Numero

I A comparacao por agrupamento deu origem ao conceito debase de um sistema de numeracao


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Conceito de Numero

I A utilizacao dos dedos como um dos conjuntos de comparacaodeu origem ao sistema de numeracao com base decimal


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Primeiros Metodos de Calculo

I Utilizacao dos dedos como um dos primeiros metodos decalculo

I Da surgiram os termos Dgito e Digital


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I Exemplos de Soma e Multiplicacao com os dedos

I Os romanos so decoravam a tabuada ate 5

I Os calculos restantes eram feitos com os dedos...

I 9 7 = ?


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I Multiplicacao com os dedos:


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I Metodo Tabular de Multiplicacao desenvolvido pelos Arabes:


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Dispositivos Mecanicos 500 aC - 1880 dC

I Abaco: instrumento construdo com contas moveis em eixos,representando dgitos de um numero

I Primeiros abacos datam de 1.000 a.c. babilonios e egpcios

I Aperfeioado pelos chineses.

I Em japones: soroban


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Foi com o uso de pedrinhas para auxiliar nas contagens que surgiuo termo calculo. CALCULO deriva da palavra latina calculus queesta relacionada com a palavra grega chalix, ambas significandopedrinha ou seixo.


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I John Napier (1550 1617) construiu um dispositivo simples ebarato com bastes de osso: Ossos de Napier

I Fundamento Teorico do Logaritmo: operacoes demultiplicacao e divisao sao substitudas por adicao e subtracao


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Primeira calculadora portatil!


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Calculos com grandes numeros eram possveis, mas trabalhosos...


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Regua de Calculo (seculo XVII): as tabelas criadas por Napierforam usadas por William Oughtred, matematico ingles, paradesenvolver a regua de calculo.


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Blaise Pascal (1623 1662, fsico, matematico e filosofo frances)construiu uma Maquina de Somar, que consistia de engrenagensmecanicas para cada dgito. Ela realizava somas e subtracoes.


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Gottfried Wilhelm von Leibniz (1646 - 1716, matematico e filosofoalemao), projeto em 1673 uma versao mais completa da maquinade Pascal: ela realizava multiplicacoes como a soma de umamesma parcela um certo numero de vezes. Esta maquina foiconstruda em 1694.


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I A Revolucao Industrial contribuiu com o desenvolvimento dedispositivos automaticos.

I No Seculo XVIII, Basile Bouchon, Jean Falcon, e JacquesVaucanson, contriburam para a construcao e oaprimoramento de um tear que podia tecer de acordo cominstrucoes cifradas em papel perfurado.

I Em 1801 Joseph Marie Jacquard (1752 - 1834), mecanicofrances, conclui a maquina de tecer


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Em 1823, Charles P. Babbage (1791 - 1871) foi contratado pelaRoyal Astronomical Society of Great Britain para produzir umamaquina calculadora programavel, com a finalidade de gerartabelas de navegacao para a Marinha britanica.

I Maquina de Diferencas

I Maquina Analtica


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Maquina de Diferencas

I Realizaria adicoes e subtracoes

I Seria acionada por um motor movido a vapor

I Conteria um dispositivo de gravacao em uma chapa de cobre

I As ferramentas da epoca nao eram suficientementesofisticadas para construir a maquina.

I Em 1850, Pehr Georg Scheutz constroi uma versao modificada


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Maquina Analtica

I Em 1833, o governo ingles financia a construcao da MaquinaAnaltica

I Generalizacao da Maquina de Diferencas.

I Projetada para suportar qualquer tipo de calculo

I Utiliza a programacao como princpio basico.


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Maquina AnalticaI Apesar de inteiramente mecanica, a maquina analtica de

Babbage essencialmente possua os mesmos componentes queum computador atual:

1. Memoria: rodas dentadas de contagem;2. Processador: com uma unidade de realizar quatro operacoes

aritmeticas e unidade de controle, constituda de cartoesconvenientemente perfurados para realizar esta ou aquelaoperacao;

3. Sada: para uma impressora ou para um dispositivo perfuradorde cartoes.


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Maquina AnalticaEm 1991, o Museu de Ciencias de Londres construiu uma versaoda Maquina Analtica a partir dos desenhos de Babbage... efuncionou!!!


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BABBAGE O PAI DA COMPUTACAO!!!O projeto de Babbage anteviu os passos que ate hoje sao a base dofuncionamento de um computador:

I Programacao e alimentacao de dados, atraves de cartoesperfurados.

I Uma unidade de memoria, onde os numeros podiam serarmazenados e reutilizados.

I Programacao sequencial de operacoes.


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Ada Augusta King (1815 - 1852), Condessa de Lovelace:matematica talentosa, grande colaboradora de Babbage.Criou programas de exemplo para a maquina e e reconhecida comoa primeira programadora da historia.Babbage declarou que Ada Lovelace parece compreender amaquina analtica melhor que ele.


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Dispositivos EletroMecanicos 1880 - 1930

I Com a invencao do motor eletrico no fim do seculo XIX,surgiu uma grande quantidade de maquinas de somaracionadas por motores eletricos.

I Em 1889, o estatstico Herman Hollerith (1860 - 1929)desenvolveu uma maquina perfuradora de cartoes e umamaquina tabuladora que contava, classificava e ordenavainformacoes armazenadas em cartoes perfurados.

I Foi utilizada no censo americano de 1890: apurado em menosde 3 anos contra dez anos do censo 1880


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Maquina de Apuracao de Dados de Hollerith


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I 1890: Hollerith criou a empresa Tabulating Machine Companypara comercializar sua maaquina

I 1911: Tres empresas foram fundidas formando a CTRComputing-Tabulating-Recording Company

I 1924: Renomeiada para IBM International Business MachinesCorporation


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Na decada de 1930, Konrad Zuse (1910 - 1955), um estudante deengenharia alemao, criou sua primeira maquina, chamada Z1,baseada em reles eletromecanicos.Reles sao chaves mecanicas controladas eletricamente.


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Versoes: Z1, Z2, Z3 e Z4

I Z1 usava um teclado dispositivo de entrada.

I Lampadas (dispositivo binario - acesa e apagada) comocomponente de sada.


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Harvard Mark I:

I Baseado no sistema decimal e no binario.

I Era capaz de armazenar 72 numeros.

I Possua 3.300 reles, 175.000 conexoes, 800 km de cabos epesava 5 toneladas.

I Instrucoes de dois operandos eram introduzidas na maquinapor meio de uma fita de papel perfurado.

I Podia realizar uma soma em seis segundos e uma divisao em12 segundos


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Harvard Mark I: Um Importante Marco na Computacao

I Os dados eram armazenados em dispositivos eletromecanicosenquanto as instrucoes, chamadas de programa, eramarmazenadas em papel perfurado

I As instrucoes tambem eram armazenadas em um formatodiferente dos dados

I A tecnica de armazenamento de dados e instrucoesseparadamente tornou-se conhecida como ArquiteturaHarvard.


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Harvard Mark I:


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Harvard Mark II, III e IVPrimeiro Caso de Bug encontrado: um inseto preso nos contatosde um rele.


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Primeira geracao: Computadores a Valvula

I Valvula: dispositivo eletronico que controla a passagem decorrente eletrica.

I Chave controlada por tensao sem partes mecanicas moveis, ouseja, muito mais rapida que o rele.

I Porem... Esquenta demais


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Eniac: Electronic Numerical Integrator and Calculator

I Projetado e construdo entre 1943 e 1946

I Primeiro computador eletronico e digital.

I Construdo para emprego geral, isto e, com programa deinstrucoes que podia alterar o tipo de calculo a ser realizadocom os dados.


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I Mais de 17.000 valvulas, pesava 30 toneladas e ocupada umaarea de 180m2

I Consumia 150.000 watts e um enorme ventilador tentavareduzir o calor produzido

I As valvulas queimavam constantemente por causa do excessode calor

I Programado atraves da redistribuicao de cabos em tomadasdiferentes e rearranjo de chaves (possua cerca de 6000).


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I EDVAC: Electronic Discret Variable Automatic Computer,sucessor do ENIAC, mas projeto e descontinuado

I John von Neumann (1903-1957) cria o conceito de programaarmazenado

I Em 1946, von Neumann e outros em Princenton criam oprojeto IAS, o primeiro computador com programaarmazenado


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Arquitetura von Neumann

I Computador consiste de memoria para armazenamento, eprocessador para execucao

I Dados e programa armazenados em memoria

I Ciclos de execucao: Busca Decodificacao Execucao


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Computadores Comerciais

I UNIVAC1: primeiro computador comercial de proposito geral,construdo em 1949

I Processou dados dos Censos Americanos de 1950 e de 1960

I IBM-701, voltado para o processamento cientfico:comercializado em 1953

I Em 1955, IBM-702 foi lancado voltado para uso comercial.


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Segunda geracao: Computadores Transistorizados

I Transistor foi criado nos laboratorios da Bell em 1947I Realiza as mesmas funcoes das valvulas, mais rapidamente e

com menor consumo de energiaI Primeiro computador transistorizado: IBM-7090I Supercomputador CDC-6600, criado pela Control Data

Corporation em 1964.


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Terceira Geracao: Computadores com Circuitos Integrados

I Circuito Integrado (CI): agrega multiplos transistores em umunico elemento de silcio.

I Escala de integracao de elementos dentro de um CI eresponsavel pela miniaturizacao de equipamentos eletronicos.


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Terceira Geracao: Computadores com Circuitos Integrados

I IBM lanca a serie de computadores 360.I Computadores posseum interfaces de entrada e sada mais

amigaveis: teclado, monitores, impressorasI Computadores sao de uso compartilhado e o preco o torna

mais acessvel


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Quarta Geracao: Computadores com Processadores

Computadores com Processadores

I VLSI (Very Large Scale Integration ): Milhoes de dispositivoseletronicos em um Circuito Integrado

I Componentes da execucao dos programas concentrados emum CI: Intel 4004, em 1971

I computadores portateis, meios de armazenamento maiscompactos e rapidos, interfaces mais amigaveis


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Quarta Geracao: Computadores com Processadores

A partir do uso de processadores, a evolucao e rapida e a divisaoem geracoes e mais difcil...


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I 1971: Intel 4004 - 4 bits, 2.300 transistores, 740kHzI 1972: Intel 8008 - 8 bits, 3.500, 500kHzI 1976, Intel 8085 8 bits, 6.500, 5MHzI 1978: Intel 8086 - 16 bits, 29.000, 10MHzI 1982: Intel 80186 16bitsI 1982: Intel 80286 16 bits, 134.000, 25MHzI 1985: Intel 80386 - 32 bits, 275.000, 33MHz (cache externa)I 1989: Intel 40486 32 bits, 1.200.000, 50MHz (L1 cache)I 1993: Pentium 32 bits, 3.100.000, at 233MHzI 1995: Pentium Pro/MMX 32 bits, 4.500.000, 200MHzI 1997: Pentium II 32 bits, 7.5000.000, 450MHzI 1999: Pentium III 32 bits, 28.000.000, 1.13GHzI 2000: Pentium IV 32 bits, 42.000.000, at 3.4GHzI 2001: Intel Itanium 64 bits (AMD antes)I 2003: Pentium-M (Centrino, ...) 32 bits, 77.000.000, 2.1GHzI 2005: Pentium-D 64bits, 230.000.000, 3.4GHzI 2006: Core (Duo,Solo) 32bits, 151.000.000, 1.66GHzI 2006: Core2 (Duo) - 64 bits, 291.000.000, 3GHzI 2007: Core2 (Quad) 64 bits 830.000.000 3GHz (s L2)I 2008: Core i7 (Quad) 64 bits 731.000.000 3GHz (L3 cache)


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Lei de Moore

Preve que a capacidade de integracao dobre a cada 2 anos(http://www.intel.com/technology/mooreslaw/)


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O que vem por a??

I Mudanca na Arquitetura: 1 core, 2 cores, 4 cores, 8 cores, 16cores, ....many cores..., Network on Chip (NoC)

I Mudanca Tecnologica: Computacao Otica, ComputacaoQuantica, Computacao Biologica (DNA), ...

Voces farao este futuro!


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