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Instituto Federal do Sul de Minas, câmpus Pouso Alegre

Curso Técnico em InformáticaModalidade Integrado

Instituto Federal do Sul de Minas, câmpus Pouso Alegre

Professora Michelle Nery

Programação de Computadores

AgendaIntrodução a Programação

História e Avanços

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InformáticaHistórico:

Alan Turing, Kurt Gödel e Alonzo Church começaram a estudar tipos de problemas que poderiam ser resolvidos por elementos humanos.

A motivação surgiu durante a revolução industrial com a promessa de que as máquinas poderiam conseguir resolver os mesmos problemas que os seres humanos de forma mais rápida e mais eficaz.

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História do Computador

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2000 a.C. – foi criado o ábaco, capaz de realizar operações algébricas elementares.

Apresentar Vídeo.

ÁbacoÉ um instrumento digital de cálculo, feito de

contas que deslizam em arames.Inventado na Babilônia, hoje Iraque, por volta de

2400 A.C.Também usado na antiguidade pelos chineses,

romanos, gregos e astecas. O soroban - ábaco japonês - é utilizado até hoje na Ásia.

Inicialmente era usado para registrar valores, somar e subtrair.

Posteriormente, foram inventados métodos para multiplicação, divisão, extração de raízes e representação de números decimais e negativos.

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Régua de CálculoÉ um instrumento analógico de cálculo, baseado

no uso de escalas logarítmicas em réguas, sendo normalmente duas fixas e uma que desliza.

Inventada em 1621 pelo matemático inglês William Outgred, a régua de cálculo continuou sendo usada por cientistas e engenheiros até a década de 1970.

Inicialmente usada para multiplicar e dividir, mais tarde foram inventadas réguas para exponenciação, cálculo de logaritmos, extração de raízes e operações trigonométricas.

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Régua de CálculoA régua é em si é um “hardware”, os

procedimentos padrão para realizar cada operação são o “software”. A entrada de dados é feita através do posicionamento das réguas e a saída é feita através da leitura da régua.

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Primeiras Calculadoras Mecânicas

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Relógio de CálculoEm 1623, Wilhelm Schikard construiu a

primeira máquina de calcular mecânica (que chamava de “relógio de cálculo”).

Ela somava e subtraía números de até 6 dígitos, através de um sistema baseado em rodas dentadas.

A máquina foi perdida e só redescoberta em 1935.

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Máquina de Blaise Pascal

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1642 – Blaise Pascal desenvolveu uma máquina de somar e subtrair.

Chamada de “Pascalina”.Ela somava e subtraia números de até 8

dígitos. Foram construídas 50 dessas máquinas.

Máquina de Blaise PascalApresentar vídeo.

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Calculadora de Leibniz1672 - Gottfried Wilhelm Leibniz desenvolveu

uma máquina de somar, subtrair, multiplicar e dividir.

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ArithmometerEm 1820, Charles Xavier Thomas projetou e

construiu uma máquina capaz de efetuar as 4 operações aritméticas básicas: a Arithmometer.

Esta foi a primeira calculadora realmente comercializada com sucesso.

Vendidas mais de 1500 unidades da Arithmometer.

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Arithmometer

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Cartões Perfurados

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1801 - Joseph-Marie Jacquard desenvolveu cartões perfurados, o primeiro dispositivo de armazenamento.

Cartões PerfuradosCartões perfurados é um dispositivo de

entrada de dados, que mais tarde foram usados em computadores.

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Tear Mecânico

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Ainda novo, foi dada uma tarefa a Jacquard, de alimentar os teares com novelos e linhas coloridas para formar os desenhos nos tecidos que estavam sendo fiados.

Uma tarefa puramente manual e chata, pois ele tinha que ficar trocando os fios e as linhas a cada passagem da laçadeira.

Jacquard percebeu que as mudanças seguiam uma certa lógica e inventou um processo de cartões perfurados que definiam padrões nas laçadeiras e assim o trabalho do tecelão seria trocado para algo automático.

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Tear Mecânico

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1804.Apresentar vídeo.

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A Máquina Diferencial

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Em 1822, Charles Babbage, um matemático inglês que estudou em Cambridge, recebeu uma bolsa do governo para projetar uma calculadora com capacidade para até a vigésima casa decimal.

Babbage inventou a Máquina Diferencial, pois estava preocupado com os erros contidos nas tabelas matemáticas de sua época, construiu um modelo para calcular tabelas de funções (logaritmos, funções trigonométricas, etc.) sem a intervenção de um operador humano.

A Máquina DiferencialA máquina não chegou a funcionar de forma

satisfatória por causa de problemas nas engrenagens.

Em 1991, ela foi reconstruída e funcionou perfeitamente.

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A Máquina Diferencial

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Quer vê-la funcionado? Acesse aqui: http://www.youtube.com/watch?v=aCsBDNf9Mig

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A Máquina Analítica

1833 – Charles Babbage e Ada Augusta Lovelace construíram a “máquina analítica” (calculadora algébrica).

Foi o primeiro projeto de um computador de propósito geral, que usava cartões perfurados para armazenar os dados de entrada e o programa.

Ada Lovelace chegou a escrever programas para essa máquina e hoje é considerada a primeira programadora.

A Máquina de TabulaçãoEm 1880, Hermann Hollerith, baseado nas

ideias de Babbage e Jacquard, constrói uma máquina de tabulação, que é usada no censo norte-americano de 1890.

Essa máquina usava cartões perfurados como entrada e contava os valores dos cartões através de um sistema de relays mecânicos.

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A Máquina de TabulaçãoApresentar vídeo.

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ComputadoresUma sucessão de computadores cada vez

mais potentes e flexíveis surgem nas décadas de 30 e 40.

Em 1931, o primeiro computador analógico de propósito geral é construído no MIT por Vannevar Bush.

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Computadores

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1942 - John Atanasoft desenvolveu o primeiro computador eletrônico (calculadora).

Computadores1944 - Howard Aiken (apoiado pela IBM)

desenvolveu o primeiro computador eletromecânico (Mark 1) baseado na máquina analítica de Babbage.

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ComputadoresEm 1944, Alan Turing constrói dez

computadores Colossus I, também utilizando válvulas e usa o equipamento para decifrar códigos militares alemães.

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Computadores

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1946 - ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) J.P. Eckert e J.W. Mauchly. Usa 18.000 tubos a vácuo.

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História do Computador

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1951 - Eckert e Mauchly desenvolveram o UNIVAC (Universal Automatic Computer), primeiro computador disponível comercialmente.

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História do Computador

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A partir dos anos 70 o computador passou a ser chamado de microcomputador. Eles não apresentavam teclado, nem vídeo, nem impressora.

Eles eram ligados a um aparelho chamado teletipo (teletype).

O teletipo era uma máquina de escrever que continha uma leitora e uma perfuradora de fita de papel. Os furos da fita representavam as instruções dos programas.

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Evolução dos Computadores

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Evolução dos Computadores

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1ª Geração (1940 - 1952): Uso de válvulas eletrônicas. Grandes, caras,

lentas e queimavam com grande facilidade. O computador tinha apenas uso científico.A programação era feita diretamente em

linguagem de máquina. As operações de cálculos eram realizadas em

milesegundos (39.000 adições/segundos). A única forma de armazernar dados era através

de cartões perfurados.

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Evolução dos Computadores

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1ª Geração (1940 - 1952): Z1, Z2, Z3 (relés), Konrad Zuse 1935ABC (válvulas), Atanosoff 1936MARK-1, 1941, 120 m2, 10 multiplicações em 3

segundosENIAC, 1946, 30 toneladas, 18000 válvulas,

5000 somas/s

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Evolução dos Computadores

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2ª Geração (1952 - 1964): Revolução dos transistores.

Cada transistor substituía dezenas de válvulas. Desta maneira os computadores tornaram-se menores e mais velozes.

O transistor, assim como a válvula, realizava um processamento de cada vez.

O computador começa a ser utilizado nas grandes empresas.

A linguagem de programação foi simplificada, designada de ASSEMBLER. As operações de cálculos eram realizadas em milionésimos de segundos (204.000 adições/segundos).

Fitas e tambores magnéticos passam a ser usados como memória. Exemplo: IBM 1401.

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Evolução dos Computadores

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2ª Geração (1952 - 1964): TX-0, 1957PDP-1, Digital, 1º computador comercial

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Evolução dos Computadores

3ª Geração (1964 - 1971): Utilização dos Circuitos Integrados, uma

técnica de microcircuitos.Os computadores podiam realizar vários

processamentos simultâneos. A programação dos computadores era feita por

linguagens orientadas para o problema específico.

As operações de cálculos eram realizadas em bilionésimos de segundos (1.280.000 adições/segundos).

Exemplos: IBM /360 e IBM /370.

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Evolução dos Computadores

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3ª Geração (1964 - 1971): IBM 360, 1965PDP-11, sucesso universitário

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Evolução dos Computadores

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4ª Geração (1971 - 1981): Surgimento do microprocessador, a redução no

tamanho dos computadores foi muito grande.Surgem muitas linguagens de alto-nível e nasce

a teleinformática, transmissão de dados entre computadores através de rede.

Exemplos: Os microcomputadores atuais.

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Evolução dos Computadores

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4ª Geração (1971 - 1981): Intel 4004, 1971, 4 bitsIntel 8008, 1972Altair 8800, 1974, montado em kitsApple, 1976, TV+Teclado, BASIC escrito por Bill

GatesIBM-PC, 1981, computador pessoal, (projeto

aberto, processador 8088 Intel, 16 bits, 4.77 MHz, 16 kb RAM, US$ 4400.

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Arquitetura Básica

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John von Neumann (1903–1957)

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História da Programação

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História da Programação

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Ada Lovelace, foi a pessoa que começou esse negócio de programar. Sim, uma mulher: primeira programadora da história.

Ada Augusta Byron King, a Condessa de Lovelace, escreveu um programa para ser utilizado na máquina analítica de Charles Babbage.

Essa máquina é considerada o ponto de partida dos computadores eletrônicos. A Máquina de Babbage foi apresentada como proposta (já que era difícil de ser construída) em 1833, patrocinada pela Universidade de Cambridge.

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História da Programação

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História da Programação

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O algoritmo que Ada escreveu entre 1842 e 1843 calculava a sequência de Bernoulli, conhecida também como a Lei dos Grandes Números. Caso se conheça a probabilidade de ocorrência de

um evento num experimento aleatório, será possível indicar quais são as expectativas da frequência da sua ocorrência uma vez que o mesmo experimento seja repetido um número considerável de vezes sob condições semelhantes. Cara ou coroa, por exemplo.

Teorema bastante estudado na teoria dos jogos.

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História da Programação

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Há quem duvide que Ada é a primeira programadora.

Se voltarmos um pouco no tempo, em 1804 especificamente, encontramos a história de Joseph-Marie Jacquard, um francês que inventou o Tear Mecânico.

Esse famoso indivíduo pode ser considerado o pai da programação.

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História da Programação

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É complicado afirmar mesmo quem foi o primeiro programador.

Jacquard com o Tear Mecânico ou Ada que registrou academicamente o processo de se conceber um algoritmo, além de já tratar de sua implementação em uma máquina de fato.

Na dúvida, digamos que Ada é a mãe da programação e Jacquard o pai.

{avfl, gfn}@cin.ufpe.br48

História da Programação

O hardware já é suficientemente e poderoso por si só!?

A produtividade se centra no programador:Escrever programas corretamenteEscrever programas rapidamenteEscrever programas facilmente

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História da Programação

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Como Aumentar a ProdutividadeAtravés de um Processo

Bons processos podem aumentar a produtividade em 20%*

Através de FerramentasVerificações, Análises, Geração de CódigoBoas ferramentas podem aumentar a produtividade em

10%*

Através da Linguagem de ProgramaçãoAbstrações, mecanismos, serviços, garantiasEsse é o aspecto que mais influi chegando a aumentar

a produtividade em mais de 100% *

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Um Pouco de História

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Década de 40

Os primeiros computadores eletrônicos eram monstruosos.

A programação era em código binário.A manutenção era difícil:

As válvulas queimavam regularmente

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Início da década de 50Linguagens Assembly

É considerada uma linguagem de baixo nível, o utilizador necessita de entender o funcionamento da máquina para conseguir lidar com tal linguagem.

Permitia programas maiores, reusáveis, e re-alocáveis.

O código de máquina era produzido por um Assembler.

{avfl, gfn}@cin.ufpe.br53

Meio da Década de 50Surge FORTRAN

É considerada a primeira linguagem de alto-nível.

Desenvolvimento independente da plataforma.Aplicada na solução de problemas na ciência e

na engenharia.Outras linguagens da época:

Algol58, Cobol, Lisp, Basic.

{avfl, gfn}@cin.ufpe.br54

Década de 60Fortalecimento da Programação EstruturadaPascal

Sem go to!Fortemente tipada (obrigatoriedade da

declaração dos tipos)Procedimentos alinhados

SimulaPrimeira linguagem com objetos, classes e

subclasses

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Década de 70 (1/2)C

Sucessora de B, que veio de BCPLConstruções de alto-nível

AdaIncentivada pelo Departamento de DefesaUsada em programação de sistemas embarcados

{avfl, gfn}@cin.ufpe.br56

Década de 70 (2/2)SmallTalk

Rica graficamenteGUI

Orientada a ObjetosObjetos se comunicam via troca de mensagens

Prolog

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Década de 80C++

Primeira linguagem Orientada a objetos amplamente adotada.

Implementada como um pré-processador para o compilador C.

HaskelAvaliação PreguiçosaPolimorfismo ParamétricoInferência de Tipos

{avfl, gfn}@cin.ufpe.br58

Década de 90O estouro da Internet!

HTMLA linguagem da World Wide Web.É uma linguagem de marcação, e não de programação.

Linguagens ScriptSão as chamadas linguagens interpretadas.Perl, JavaScript, VBScript.

{avfl, gfn}@cin.ufpe.br59

Década de 90Java

Orientada a objetos, compilada e interpretada (bytecodes)1996 – Java 1.01997 – Java 1.1 e 1.2 (Swing, Collection)1998 – Java 1.2 2000 – Java 1.32014 – Java 7u51

{avfl, gfn}@cin.ufpe.br60

Década 2000Java

2004 – Java 1.5 (tipos parametrizados, enumeradores)

XML Padrão de integração

Microsoft .NETMúltiplas linguagens

C++, C#, Visual Basic, Cobol, FortranUma máquina virtual comum

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Árvore Evolucionária das Linguagens de Programação

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Mas…Nós ainda escreveremos

programas daqui a cem anos?

Não apenas diremos aos computadores o que nós estamos queremos fazer?

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As linguagens do futuro provavelmente…

… valorizarão mais a produtividade que o poder bruto.

… serão mais concisas, construindo sobre bases mais simples… agregarão diferentes paradigmas.

… farão uso de bons ambientes de desenvolvimento pra melhorar a produtividade.

… encontrarão modos de equilibrar concisão e legibilidade.

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Exercícios

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Descreva no seu caderno um cronograma da evolução dos computadores juntamente com as linguagens de programação.

Quais são as linguagens de programação mais usados nos dias atuais, e descreva sua objetividade?

BibliográficaBibliografia BásicaBibliografia Complementar

Regras1. Celular em sala de aula é proibido por lei.

1. Acessórios como os fones de ouvido também são proibidos durante a aula.

2. O horário de aula, ou seja, o tempo em sala de aula, está descrito no plano pedagógico do curso, portanto sair mais cedo ou chegar mais tarde, somente a critério do professor.