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Introdução a Ciência da ComputaçãoM.Sc. Daniel Augusto de Moura Pereira

Março de 2010

Conceitos Iniciais

IntroduçãoIntrodução

• Na era industrial as pessoas se deslocaram fisicamente da zona rural Na era industrial as pessoas se deslocaram fisicamente da zona rural para a zona urbana;para a zona urbana;

• A força de trabalho foi por muito tempo fonte de renda para diversas A força de trabalho foi por muito tempo fonte de renda para diversas famílias;famílias;

• Na sociedade moderna as pessoas utilizam a força intelectual em vez Na sociedade moderna as pessoas utilizam a força intelectual em vez da força muscular;da força muscular;

• Para se obter conhecimento em informática devemos levar em Para se obter conhecimento em informática devemos levar em consideração, pelo menos, três elementos básicos:consideração, pelo menos, três elementos básicos:

• Consciência: a percepção da importância do computador se dá com Consciência: a percepção da importância do computador se dá com a sua utilização;a sua utilização;

• Conhecimento: é importante entender como os computadores Conhecimento: é importante entender como os computadores funcionam;funcionam;

• Interação: a interação com os computadores é a melhor maneira de Interação: a interação com os computadores é a melhor maneira de conhecê-los. conhecê-los.

Características dos computadoresCaracterísticas dos computadores

• Capacidade de armazenamentoCapacidade de armazenamento

• Armazenam grandes quantidades de dados;Armazenam grandes quantidades de dados;• Facilidade de localização e recuperação;Facilidade de localização e recuperação;

• VelocidadeVelocidade

• Oferecem a velocidade de processamento necessária para diversas Oferecem a velocidade de processamento necessária para diversas aplicaçõesaplicações

• ConfiabilidadeConfiabilidade

• Importante para diversas áreas críticasImportante para diversas áreas críticas

Características dos computadoresCaracterísticas dos computadores

• ProdutividadeProdutividade

• Na medida em que nos familiarizamos com os recursos oferecidos pelos Na medida em que nos familiarizamos com os recursos oferecidos pelos computadores a produtividade tende a aumentar;computadores a produtividade tende a aumentar;

• Tomada de decisãoTomada de decisão

• Podem ser utilizados para classificar e organizar informações, podendo Podem ser utilizados para classificar e organizar informações, podendo assim, auxiliar no processo de tomada de decisão; assim, auxiliar no processo de tomada de decisão;

• Outros benefícios:Outros benefícios:• Informação em tempo real;Informação em tempo real;• Redução de custos com “mão de obra”;Redução de custos com “mão de obra”;• Encurtamento de distâncias.Encurtamento de distâncias.

Utilização dos computadoresUtilização dos computadores

• Podem ser utilizados em praticamente todas as áreas, como por Podem ser utilizados em praticamente todas as áreas, como por exemplo:exemplo:

• Comércio;Comércio;

• Economia;Economia;

• Educação;Educação;

• Indústria;Indústria;

• Residência;Residência;

• Saúde;Saúde;

• Transporte;Transporte;

Conceitos geraisConceitos gerais• O que é a informática?O que é a informática?

Informação + automáticaInformação + automática• ... ou seja, a utilização de métodos e técnicas no tratamento ... ou seja, a utilização de métodos e técnicas no tratamento

automático da informação que incluem a coleta, o armazenamento, a automático da informação que incluem a coleta, o armazenamento, a classificação, a transformação e a disseminação da informação;classificação, a transformação e a disseminação da informação;

• O que vem a ser a automação?O que vem a ser a automação?

• Tecnologia empregada no trabalho automático onde os sistemas se Tecnologia empregada no trabalho automático onde os sistemas se auto-controlam, efetuam medições, introduzem correções durante o auto-controlam, efetuam medições, introduzem correções durante o processo de produção, praticamente sem a intervenção do homem;processo de produção, praticamente sem a intervenção do homem;

• Ferramenta mais adequada : O COMPUTADORFerramenta mais adequada : O COMPUTADOR

ComputadorComputador

• E o que vem a ser um computador?E o que vem a ser um computador?

• Uma máquina que processa dados, faz cálculos e possibilita a Uma máquina que processa dados, faz cálculos e possibilita a obtenção de resultados de operações com o mínimo de obtenção de resultados de operações com o mínimo de intervenção humana;intervenção humana;

• VantagensVantagens

• Precisão no fornecimento das informações;Precisão no fornecimento das informações;• Grande velocidade no processamento (disponibilidade de Grande velocidade no processamento (disponibilidade de

informações);informações);• Execução de tarefas repetitivas;Execução de tarefas repetitivas;• Compartilhamento de dados;Compartilhamento de dados;• Redução de custos para várias atividades produtivas. Redução de custos para várias atividades produtivas.

Origens da computaçãoOrigens da computação

• A habilidade do ser humano em se comunicar possibilitou a realização A habilidade do ser humano em se comunicar possibilitou a realização de cálculos;de cálculos;

• A partir de formas de comunicação o homem aprimorou suas A partir de formas de comunicação o homem aprimorou suas capacidades cognitivas;capacidades cognitivas;

• Surgimento de vocabulários extensos e elaboração de regras para Surgimento de vocabulários extensos e elaboração de regras para a criação de frases;a criação de frases;

• Formação das primeiras linguagens;Formação das primeiras linguagens;• Pinturas rupestres;Pinturas rupestres;• Símbolos que representavam as palavras usadas na Símbolos que representavam as palavras usadas na

comunicação;comunicação;

• Origem da escrita:Origem da escrita:• Surgimento do alfabeto permitiu a expansão da comunicação.Surgimento do alfabeto permitiu a expansão da comunicação.

Origens da computaçãoOrigens da computação

• Com o aumento da comunicação pelo homem, surgiu a necessidade Com o aumento da comunicação pelo homem, surgiu a necessidade de realização de cálculos;de realização de cálculos;

• Necessidade de controle das atividades humanas como:Necessidade de controle das atividades humanas como:

• Contagem de rebanhos;Contagem de rebanhos;

• Troca de moedas;Troca de moedas;

• Divisão de terras;Divisão de terras;

• Elaboração de calendários voltados para atividades agrícolas;Elaboração de calendários voltados para atividades agrícolas;

História dos computadoresHistória dos computadores

• Primeiro instrumento utilizado para computar:Primeiro instrumento utilizado para computar:

• O ábaco, inventado por volta de 1000 a.C.O ábaco, inventado por volta de 1000 a.C.

• Utilizado por babilônios e egípcios inicialmente e, posteriormente, na Utilizado por babilônios e egípcios inicialmente e, posteriormente, na cultura oriental (chineses);cultura oriental (chineses);

• Possibilitava a operação de todas as operações matemáticas.Possibilitava a operação de todas as operações matemáticas.


• Em 1612, John Napier desenvolveu a Em 1612, John Napier desenvolveu a primeira calculadora portátil.primeira calculadora portátil.

• Composta de bastões para realizar Composta de bastões para realizar multiplicações por meio de adições;multiplicações por meio de adições;

• Os bastões continham a tabuada de um Os bastões continham a tabuada de um número pronta;número pronta;

• Criou o conceito de logaritmo. Criou o conceito de logaritmo.

• Em 1642, Blaise Pascal, matemático Em 1642, Blaise Pascal, matemático francês, inventou a primeira máquina de francês, inventou a primeira máquina de somar, denominada máquina Pascalina. somar, denominada máquina Pascalina. Possibilitava apenas a soma e Possibilitava apenas a soma e subtração.subtração.

• Em 1673, Gottfried Wilhelm Von Leibniz, matemático alemão, Em 1673, Gottfried Wilhelm Von Leibniz, matemático alemão, aperfeiçoou a máquina Pascalina;aperfeiçoou a máquina Pascalina;

• Através de somas sucessivas realizadas pelas engrenagens agora Através de somas sucessivas realizadas pelas engrenagens agora ela tornava-se capaz de multiplicar e dividir.ela tornava-se capaz de multiplicar e dividir.

• Em 1808, Joseph Marie Jacquard, técnico de tecelagem francês, criou Em 1808, Joseph Marie Jacquard, técnico de tecelagem francês, criou o tear automático, cujos padrões eram controlados por cartões o tear automático, cujos padrões eram controlados por cartões perfurados;perfurados;

• Considerado o primeiro esforço no sentido de automação industrial Considerado o primeiro esforço no sentido de automação industrial sem a intervenção humana.sem a intervenção humana.

• Em 1822, Charles Babbage, matemático inglês, projetou uma máquina Em 1822, Charles Babbage, matemático inglês, projetou uma máquina a vapor programável (a máquina das diferenças);a vapor programável (a máquina das diferenças);

• Realizava apenas adições e era utilizada para realizar cálculos de Realizava apenas adições e era utilizada para realizar cálculos de tabelas de navegação tabelas de navegação


• Em 1832, Babbage pensou em generalizar sua máquina para realizar Em 1832, Babbage pensou em generalizar sua máquina para realizar qualquer tipo de cálculo;qualquer tipo de cálculo;

• A máquina analítica, como ficou conhecida, utilizava o princípio A máquina analítica, como ficou conhecida, utilizava o princípio básico da programação;básico da programação;

• Utilizava o conceito de cartões perfurados de Jacquard: a máquina Utilizava o conceito de cartões perfurados de Jacquard: a máquina seria alimentada com cartões contendo instruções e dados para seria alimentada com cartões contendo instruções e dados para serem processados;serem processados;

• A partir deste projeto Babbage ficou conhecido como o pai da A partir deste projeto Babbage ficou conhecido como o pai da computação;computação;

• Por descrédito de seus financiadores a máquina nunca chegou a Por descrédito de seus financiadores a máquina nunca chegou a ser construída para comercialização;ser construída para comercialização;

• Apesar disso, uma colaboradora de Babbage, Ada King, discutiu Apesar disso, uma colaboradora de Babbage, Ada King, discutiu as técnicas de programação para aquela máquina e tornou-se a as técnicas de programação para aquela máquina e tornou-se a primeira programadora do mundo. primeira programadora do mundo.



Em 1854, George Boole desenvolveu um sistema de lógica simbólica de Em 1854, George Boole desenvolveu um sistema de lógica simbólica de raciocínio que ficou conhecida e até hoje é utilizada para o projeto de raciocínio que ficou conhecida e até hoje é utilizada para o projeto de circuitos integrados digitais utilizados nos computadorescircuitos integrados digitais utilizados nos computadores

História dos computadoresHistória dos computadores• Em 1890, Hermann Hollerith, engenheiro americano, projetou um Em 1890, Hermann Hollerith, engenheiro americano, projetou um

equipamento para auxiliar na realização do censo daquele ano;equipamento para auxiliar na realização do censo daquele ano;

• Chamada de tabulador mecânico;Chamada de tabulador mecânico;

• Baseada no tear de Jacquard;Baseada no tear de Jacquard;

• Processava automaticamente cartões perfurados;Processava automaticamente cartões perfurados;

• A partir disso, surge o termo processamento de dados;A partir disso, surge o termo processamento de dados;

• Hollerith, funda a companhia CTR (Computing-Tabulating-Hollerith, funda a companhia CTR (Computing-Tabulating-Recording)Recording)

• Em 1924, essa empresa passa a se chamar International Business Em 1924, essa empresa passa a se chamar International Business Machine ou IBMMachine ou IBM

História dos computadores – 1ª GeraçãoHistória dos computadores – 1ª Geração• Computadores a válvula e reléComputadores a válvula e relé

• 1935 – 1938. Konrad Zuse, em Berlim, projetou e construiu uma 1935 – 1938. Konrad Zuse, em Berlim, projetou e construiu uma série de máquinas eletromecânicas baseadas em relés;série de máquinas eletromecânicas baseadas em relés;

• Um relé é um dispositivo que, se excitado por uma corrente Um relé é um dispositivo que, se excitado por uma corrente elétrica, é capaz de fechar um contato, servindo como uma elétrica, é capaz de fechar um contato, servindo como uma chave liga e desliga;chave liga e desliga;

• As máquinas utilizavam aritmética binária;As máquinas utilizavam aritmética binária;• Já apresentavam uma organização interna semelhante a Já apresentavam uma organização interna semelhante a

existente nos computadores modernos;existente nos computadores modernos;

• 1936 – 1939. John Vicent Atanasoff e John Berry,nos EUA, 1936 – 1939. John Vicent Atanasoff e John Berry,nos EUA, desenvolveram uma máquina baseada em válvulas para resolver desenvolveram uma máquina baseada em válvulas para resolver equações lineares da Física;equações lineares da Física;

• Uma válvula é um dispositivo puramente eletrônico, que como um relé, Uma válvula é um dispositivo puramente eletrônico, que como um relé, funciona como uma chave, porém com velocidade dez mil vezes maior.funciona como uma chave, porém com velocidade dez mil vezes maior.

História dos computadores – 1ª GeraçãoHistória dos computadores – 1ª Geração• Em 1944, Howard H. Aiken, professor da Universidade de Havard, Em 1944, Howard H. Aiken, professor da Universidade de Havard,

criou o primeiro computador eletromecânico:criou o primeiro computador eletromecânico:• O Mark IO Mark I• Implementado pela IBM como ASCC (Automatic Sequence Control Implementado pela IBM como ASCC (Automatic Sequence Control

Calculator)Calculator)• O programa era carregado por meio de uma fita perfurada, O programa era carregado por meio de uma fita perfurada,

executando as instruções durante a leitura;executando as instruções durante a leitura;• Ocupava 120m²;Ocupava 120m²;• Continha milhares de relés e conseguia multiplicar números até dez Continha milhares de relés e conseguia multiplicar números até dez

dígitos em três segundos;dígitos em três segundos;

História dos computadores – 1ª GeraçãoHistória dos computadores – 1ª Geração• Entre 1940 e 1944, os ingleses desenvolveram o Entre 1940 e 1944, os ingleses desenvolveram o

computador Colussus para decifrar os códigos computador Colussus para decifrar os códigos secretos alemães gerados por um computador secretos alemães gerados por um computador chamado Enigma;chamado Enigma;

• Esse computador só foi revelado na década de Esse computador só foi revelado na década de 70;70;

• Em 1946, John Eckert e John Mauchly, professores da Universidade da Pensylvania (E.U.A.), inventaram o ENIAC (Eletronic Numerical Integrator and Calculator)

● Continha 18 mil válvulas, pesava 30 ton e era capaz de realizar 5.000 adições e subtrações e 300 multiplicações por segundo;

● Mas possuía uma memória pequena e seus programas eram configurados por cabos;

● De difícil programação;● Primeiro computador eletônico.

História dos computadores – 1ª GeraçãoHistória dos computadores – 1ª Geração

• Até então manusear estes cabos era um sucesso!

• Em 1945, John Von Newman, matemático húngaro e consultor do projeto Em 1945, John Von Newman, matemático húngaro e consultor do projeto ENIAC, propõe a construção de computadores universais;ENIAC, propõe a construção de computadores universais;

• Armazenavam programas em memórias;Armazenavam programas em memórias;

• Tanto as instruções a serem executadas quanto os dados utilizados pelos Tanto as instruções a serem executadas quanto os dados utilizados pelos programas seriam armazenados na memória;programas seriam armazenados na memória;

• Não seria necessário a utilização de cabos, ou outros dispositivos, para Não seria necessário a utilização de cabos, ou outros dispositivos, para fazer alterações nos programas;fazer alterações nos programas;

• As instruções seriam representadas da mesma maneira que os dados;As instruções seriam representadas da mesma maneira que os dados;

• A arquitetura proposta dividia o computador em três componentes:A arquitetura proposta dividia o computador em três componentes:• Unidade Central de Processamento;Unidade Central de Processamento;• Memória Principal;Memória Principal;• Dispositivos de Entrada e Saída;Dispositivos de Entrada e Saída;

• Tal divisão ficou conhecida como arquitetura de Von Neumann.Tal divisão ficou conhecida como arquitetura de Von Neumann.


• A arquitetura de Von Neumann passou a ser utilizada em vários A arquitetura de Von Neumann passou a ser utilizada em vários projetos, tendo destaque:projetos, tendo destaque:

• 1946 – Primeiro computador a utilizar a arquitetura de Von 1946 – Primeiro computador a utilizar a arquitetura de Von Neumann, o EDVAC (Eletronic Discrete Variable Computer)Neumann, o EDVAC (Eletronic Discrete Variable Computer)

• 1949 – EDSAC (Eletronic Delay Storage Automatic Cauculator) da 1949 – EDSAC (Eletronic Delay Storage Automatic Cauculator) da Universidade de CambridgeUniversidade de Cambridge

• 1951 – UNIVAC, que empregava diodos de cristal. Possuíam 1951 – UNIVAC, que empregava diodos de cristal. Possuíam desempenho superior às válvulas;desempenho superior às válvulas;

• Possuía periféricos independentes e utilizava fitas como unidades Possuía periféricos independentes e utilizava fitas como unidades de armazenamentode armazenamento



• Computadores baseados em transistores;Computadores baseados em transistores;

• Com a invenção do transistor, em 1947 por Willian Shockley, John Com a invenção do transistor, em 1947 por Willian Shockley, John Bardeen e Walter Brattain a construção dos computadores foi Bardeen e Walter Brattain a construção dos computadores foi revolucionada;revolucionada;

• Um transistor é um dispositivo semicondutor (conduz corrente Um transistor é um dispositivo semicondutor (conduz corrente elétrica de acordo com uma tensão aplicada) utilizado como chave elétrica de acordo com uma tensão aplicada) utilizado como chave liga/desliga;liga/desliga;

• Os transistores são mais confiáveis, menores e mais rápidos que as Os transistores são mais confiáveis, menores e mais rápidos que as válvulas e relésválvulas e relés

• Tornaram possível a produção de computadores menores;Tornaram possível a produção de computadores menores;

• Demorou dez anos para serem utilizados no contexto Demorou dez anos para serem utilizados no contexto computacional.computacional.


• Em 1957 foi criado o primeiro computador baseado em transistores Em 1957 foi criado o primeiro computador baseado em transistores denominado TX – 0;denominado TX – 0;

• Posteriormente criou-se o TX – 2;Posteriormente criou-se o TX – 2;

• Em 1961 foi lançado o PDP – 1, por Kel Olsen, engenheiro que Em 1961 foi lançado o PDP – 1, por Kel Olsen, engenheiro que trabalhou no projeto do TX – 2;trabalhou no projeto do TX – 2;

• Primeiro computador comercial;Primeiro computador comercial;

• Em 1965 foi lançado o PDP – 8, impulsionado pelo sucesso do PDP – Em 1965 foi lançado o PDP – 8, impulsionado pelo sucesso do PDP – 1;1;

• A IBM lançou o modelo 1401 que vendeu cerca de 100.000 unidades A IBM lançou o modelo 1401 que vendeu cerca de 100.000 unidades entre 1960 e 1964;entre 1960 e 1964;


• Computadores com circuitos integrados;Computadores com circuitos integrados;

• Um circuito integrado é um conjunto de transistores executando desde Um circuito integrado é um conjunto de transistores executando desde funções lógicas simples a funções mais complexas;funções lógicas simples a funções mais complexas;

• Ocupam pouco espaço, são mais robustos a interferências elétricas e tem Ocupam pouco espaço, são mais robustos a interferências elétricas e tem baixo consumo de energia;baixo consumo de energia;

• Em 1965 a IBM foi a primeira empresa a utilizar circuitos integrados em Em 1965 a IBM foi a primeira empresa a utilizar circuitos integrados em computadores no modelo 360 (substituto do 1401);computadores no modelo 360 (substituto do 1401);

• O PDP – 11, substituindo o PDP – 8, foi o primeiro microcomputador a O PDP – 11, substituindo o PDP – 8, foi o primeiro microcomputador a usar circuitos integradosusar circuitos integrados

• Obteve grande sucesso, sendo adotado por várias universidades. Obteve grande sucesso, sendo adotado por várias universidades.


• Computadores com chips VLSI;Computadores com chips VLSI;

• Surgimento dos microprocessadoresSurgimento dos microprocessadores

• Dispositivo eletrônico encapsulado em um chip que possui internamente Dispositivo eletrônico encapsulado em um chip que possui internamente uma unidade de controle, uma unidade lógico-aritmética e uma memória uma unidade de controle, uma unidade lógico-aritmética e uma memória interna;interna;

• Engloba as unidades funcionais básicas de um computadorEngloba as unidades funcionais básicas de um computador

• Em 1971 surge o Intel 4004 que logo evolui para o Intel 8008 em 1972;Em 1971 surge o Intel 4004 que logo evolui para o Intel 8008 em 1972;

• Em 1973 foi criado na França o primeiro microcomputador do mundo, Em 1973 foi criado na França o primeiro microcomputador do mundo, denominado Micral (não obteve êxito).denominado Micral (não obteve êxito).


• Com a criação dos microprocessadores, várias empresas começaram a Com a criação dos microprocessadores, várias empresas começaram a produzir seus próprios microcomputadores, como por exemplo:produzir seus próprios microcomputadores, como por exemplo:

• Motorola;Motorola;• Apple;Apple;• IBM;IBM;• etc.etc.

• Neste momento a IBM lançava o IBM – PC (Personal Computer) Neste momento a IBM lançava o IBM – PC (Personal Computer)

• Em 1980 surge a tecnologia VLSI (Very Large Scale Integration) que Em 1980 surge a tecnologia VLSI (Very Large Scale Integration) que permitiu que milhões de transistores pudessem ser encapsulados em permitiu que milhões de transistores pudessem ser encapsulados em uma única pastilha;uma única pastilha;

• Redução ainda mais do tamanho dos microprocessadores e aumentado Redução ainda mais do tamanho dos microprocessadores e aumentado suas velocidade e processamento;suas velocidade e processamento;

• Intel 8088, Intel 80286, Intel 286, Intel 486, Intel 586, Pentium I...Intel 8088, Intel 80286, Intel 286, Intel 486, Intel 586, Pentium I...

ReferênciasReferências

• Souza, M. (2006). Algorítmos e Lógica de Programação. Ed. Souza, M. (2006). Algorítmos e Lógica de Programação. Ed. Thompson.Thompson.

• Capron, H.; Johnson, J. (2004). Introdução à Informática. Ed. Capron, H.; Johnson, J. (2004). Introdução à Informática. Ed. Pearson Prentice Hall.Pearson Prentice Hall.

Leitura Recomendada• http://www.museudocomputador.com.br/index.php

• http://www.computerhistory.org/

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