a génese da informática
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A Génese da Informática
● As necessidades de Tratamento da Informação
● O nascimento da informática está intimamente associado às necessidades de facilitação do cálculo matemático. Os primeiros “computadores” da história humana são simples mas engenhosos instrumentos mecânicos de cálculo como o ábaco.
● Os primeiros ábacos datam de cerca de 2400AC e eram simples pedras cobertas de areia ou pó, onde se desenhavam símbolos. Aos poucos, introduziuse o uso de contas.
● O tipo de ábaco mais conhecido e utilizado ainda hoje e o ábaco chinês, com um conjunto de contas em arames, cada grupo de contas simbolizando uma ordem de grandeza.
A Génese da Informática
As Calculadoras Mecânicas● A evolução dos aparelhos destinados a facilitar o
cálculo matemático aconteceu a par com a necessidade crescente de realizar cálculos matemáticos cada vez mais complexos.
● Em 1642, Blaise Pascal inventou e construiu uma máquina, denominada "Pascaline" para efectuar cálculo matemático;
● Em meados do séc. XIX começam a vulgarizar-se as calculadoras mecânicas, já mais evoluidas, com capacidade de realizar multiplicações, divisões, operações com vírgulas, etc.
A Génese da Informática
As Calculadoras Mecânicas
Em meados do séc. XIX começam a vulgarizar-se as calculadoras mecânicas, já mais evoluidas, com capacidade de realizar multiplicações, divisões, operações com vírgulas, etc.
Os percursores da Informática
● Charles Babbage, em 1812, inventa o seu "Difference Engine", um engenho que consegue resolver equações polinomiais pelo método das diferenças. Em 1822 já havia construído um modelo do seu invento e 10 anos depois inventa um segundo "computador":
● o "motor analítico", que funcionaria a vapor, com capacidade de realizar cálculos com números de 50 algarismos e uma capacidade de memória para 1000 números dessa grandeza.
● O "motor analítico" e considerado o primeiro verdadeiro percursor dos computadores modernos (apesar de nunca ter chegado a ser construído), por possuir todos os elementos que hoje compõe qualquer computador:
– um mecanismo de introdução de dados (input), através de cartões perfurados;
– Uma "controladora": um conjunto de engrenagens que serviam para programar o processador;
– UM "processador": um conjunto de centenas de eixos e milhares de engrenagens com 3 metros de altura;
– Armazenamento: mais engrenagens, capazes de registar 1000 números de 50 dígitos;
– Um mecanismo de "Output": através de uma prensa para impressão dos resultados.
Os percursores da Informática
● Em 1890, Herman Hollerith, um funcionário do equivalente americano ao nosso INE, e mais tarde um dos fundadores da IBM, utiliza a ideia dos cartões perfurados para os cálculos do Censo Norte-Americano (que se calculava demorarem mais de um ano e se completaram assim em 6 semanas!);
● Hollerith funda a IBM e desenvolve, a par com outras empresas da época, um conjunto de sistemas eletro-mecânicos que recorriam aos cartões perfurados para o Înput" e para o "Output";
● Estas máquinas conseguiam processar 50 a 250 cartões perfurados por minuto, com cada cartão a conter números até 80 dígitos.
● Até aqui, os "computadores" eram aparelhos eletro-mecânicos, com interruptores e relés, cujo expoente máximo foi o Z3 de Konrad Zuse.
Konrad Zuse e o Z3
O "tabulador" de Hollerith
A evolução dos Computadores Electrónicos
● ENIAC - é a abreviatura de "Electronic Numerical Integrator and Computer" (Integrador e Computador Numérico Electrónico) foi o próximo grande marco no desenvolvimento dos computadores elctrónicos.
● Os inventores e construtores do ENIAC, John Mauchly e J. Eckert, começaram a conceber o seu sucessor (o EDVAC) ainda antes de o ENIAC estar operacional. Ambos eram máquinas com várias toneladas (o ENIAC pesava 27T), milhares de válvulas, interruptores, relés, etc. e ocupava cerca de 170m2.
● Ambos os computadores foram desenvolvidos para o cálculo balístico do exército americano. O ENIAC e normalmente aceite como o primeiro computador digital de sucesso.
O ENIAC de Mauckly e Eckert
● Este tipo de máquinas enfrentava inúmeros problemos com o calor produzido pelas válvulas, as avarias, o gigantesco consumo energético, etc. A ciência procurava desesperadamente uma solução para estes problemas...
A Invenção dos Transístores
● Os transistores foram inventados em 1947 por William Shockley, John Bardeen, e Walter Brattain dos laboratórios Bell.
● Vieram resolver a grande maioria dos problemas das válvulas, como o consumo energético, a fiabilidade, o espaço que ocupavam, mas também apresentavam alguns problemas: o maior problema era o facto de os seus condutores terem de ser soldados individualmente.
● Assim, à medida que a complexidade dos circuitos crescia, mais complicadas e numerosas eram as soldaduras e a probabilidade de falhas.
● Nascia a necessidade de integrar os transístores num suporte que garantisse a fiabilidade necessária ...
O Primeiro Transístor (em cima) etransístores mais recentes (em baixo).
Os Circuitos Integrados
● Em 1958, Jack St. Clair Kilby, funcionário da "Texas Instruments", resolveu este novo problema, com a invenção do circuito integrado ou chip.
● Em termos gerais, o chip é feito com uma "bolacha" de silício, em que são depositadas camadas extremamente finas de materiais que vão constituir os transístores, as ligações entre eles, e tudo o resto necessário ao seu funciconamento.
● O chip é então encapsulado num material sólido e estável (normalmente plástico) que o protege da degradação / agressões externas.
● A inclusão de todos estes elementos no mesmo espaço físico possibilita a miniaturização do sistema e uma melhoria significativa da sua fiabilidade.
● "Um circuito cujos componentes estão contidos (ou se integram) no mesmo encapsulamento recebe o nome de “circuito integrado”, ou CI.
Os Primeiros Microprocessadores
● Após a invenção do circuito integrado, nasce a indústria de semi-condutores;
● Várias empresas começam a fabricar chips, que se tornam cada vez mais complexos e poderosos.
● Nessa época, os chips eram concebidos para funções muito específicas, não sendo possível a sua utilização genérica em contextos variados;
● Em 1971, uma companhia chamada intel, aceita umcontrato para conceber doze chips diferentes para uma máqui na de calcular japonesa.
● Para rentabilizar o processo de desenvolvimento, a Intel inventa um chip capaz de realizar todas as funções pretendidas: o 4004.
● Inventou-se o Microprocessador!
Intel 4004
O Desenvolvimento dos Microprocessadores
● O 4004 processava 4 bits de informação de cada vez, com 2300 transístores integrados.
● A intel (e outras empresas) continuam a desenvolver os chips e, já em 1972, aparece o 8008 (8 bits) e logo o 8088 e 8086 (16 bits).
● Em 1982 aparece o 286, com134.000 transístores (16bits) e em 1985 já existe o 386, com uma arquitectura de 32 bits e 275.000 transístores.
● Em 89 a intel liberta o 486, com um avanço importante: o co-processador matemático. O 486 era 50X mais rápido do que o 4004, com 1.200.000 transístores.
● Em 1993 aparecem os Pentium (a geração 586 ou P5), agora 1.500X mais rápidos do que o 4004;
● O Pentium Pro aparece em 1995, com uma nova inovação tecnológica importante: a memória cache L2.
O Desenvolvimento dos Microprocessadores
● Quando o Pentium estabelece a sua dominância, uma outra empresa, a AMD, aparece no mercado com alternativas a gama baixa da Intel.
● A AMD fabrica então processadores compatíveis com os Pentiums, o que permite a utilização do mesmo software, MB, etc.
● Em 1998, a Intel consegue integrar a cache L2 no próprio núcleo do processador, o que permite um aumento de performance significativo, já que a cache passa a funcionar a mesma velocidade do núcleo.
● Em 99, a AMD liberta o Athlon, competindo agora directamente com a Intel na gama alta de processadores de Desktop.
O Desenvolvimento dos Microprocessadores● Apesar da enorme predominância da
Intel no mercado de processadores, nos últimos anos tem havido alguma alternância e verdadeira concorrência com a AMD.
● A cada avanço tecnológico de uma das empresas, a outra responde com novos melhoramentos, alterações de preços, etc;
● Em 2003, a AMD trouxe para o mercado os processadores de 64 bits: o Athlon 64;
● Em 2005, quer a Intel, quer a AMD, introduziram os processadores de vários núcleos (os CoreDuo, CoreQuad...). novamente, se conseguiu uma redução significativa do dispêndio energético, ao mesmo tem que o desempenho aumentava.
● LEI DE MOORE (Gordon Moore, 1965) - a potência de processamento,a capacidade de armazenamento e a capacidade de memória duplicam a cada 18-24 meses.
Os Primeiros Computadores Pessoais● Em 1973, apareceram os primeiros kits
para construir um computador pessoal, baseados no chip 8008 de que já falámos.
● Uma companhia chamada MITS criou o "Altair", que e considerado o primeiro Computador Pessoal do Mundo.
● O Altair tinha 256 bytes de memória, um painel frontal com um conjunto de luzes e tinha de ser montado, com ferro de soldar, ferramenta e muita prática...
● O Altair possuia um "bus" chamado S-100, que permitia a ligação a quaisquer periféricos que lhe quiséssemos ligar. No entanto, era necessário ter sólidos conhecimentos de programação para conseguir qualquer coisa deste sistema, o que o tornava um "exclusivo de especialistas".
● Em 1975, aparece um modelo da "IBM", chamado 5100, que já apresentava um visor (com 16linhas de 64 caractéres), 16 KB de memória e uma "Tape Drive" como unidade de armazenamento.
Altair 8800
IBM 5100
Os Primeiros Computadores Pessoais
● Em 1976, e a vez da Apple lançar o "Apple 1" e em 1977 o "Apple 2", que viria a ser o percursor dos modernos PCs.
● Nesta fase, cada sistema tinha a sua arquitectura, com a correspondente incompatibilidade entre máquinas de diferentes fabricantes.
● Aparecia assim a necessidade de uma arquitectura aberta, com standards que pudessem ser usados por todos.
● Em 1981, surge o "IBM PC", que revolucionou a indústria pela sua aruqitectura que integrava componentes de diversos fabricantes, e um sistema operativo produzido por uma pequena empresa chamada "Microsoft".
● O IBM PC apresentava já as características genéricas do que hoje chamamos PC, com ecran, teclado e disquetes, o que permitia uma interacção muito mais fácil com o utilizador.
Os Computadores Pessoais Actuais
● A evolução natural do PC aconteceu a passo com o desenvolvimento da capacidade dos "chips", que tem seguido a Lei de Moore até hoje.
● Passámos de 2.300 transístores no processador 4004 para mais de 255.000.000 nos actuais "Core 2 Duo".
● A Filosofia de arquitectura aberta aberta tem sido mantida pelos diversos fabricantes (com algumas excepções, como a da Apple), permitindo a interoperabilidade e o intercâmbio entre componentes e software.
● Os sistemas operativos evoluiram no sentido da maior funcionalidade e facilidade de interacção com os utilizadores: surgiram os ambientes gráficos, como o "Macintosh", o "Windows", o "X", o "KDE", o Gnome, etc.
● Mais recentemente, apareceram os computadores portáteis, PDAs, etc, a par com a capacidade da industria de reduzir o tamanho dos componentes, aumentando, ainda assim, a sua capacidade de processamento.