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ÍNDICE

APRESENTAÇÃO DO TRABALHO……………………………….………………………..PAG.01 INTRODUÇÃO……………………………………………………………………….….…PAG.02

INFORMAÇÃO E DADOS, O QUE SÃO?...........................................................................PAG.03

CÓDIGOS NUMÉRICOS E ALFANUMÉRICOS………………………………….……….….PAG.04

HISTÓRIA DO ARMAZENAMENTO DE DADOS

DISPOSITIVOS DE ARMAZENAMENTO DE DADOS……………….……………………...PAG.05

O TUBO SELECTRON

CARTÕES PERFURADOS……………………….………………………………………….PAG.06

FITAS PERFURADAS……………………………….………………………………….…..PAG.07

TAMBOR MAGNÉTICO DE MEMÓRIA……………………………….……………………PAG.08

A UNIDADE DE DISCO RÍGIDO…………………………………………………………..PAG.09

O LASER DISK…………………………….………………………………………………PAG.10

A DISQUETE………………………………………………………………………………PAG.11

A FITA MAGNÉTICA…………………….………………………………………………..PAG.12

CONCEITOS DE HARDWARE E SOFTWARE………………………………………………PAG.13

DESCRIÇÃO CRONOLÓGICA DA EVOLUÇÃO DOS COMPUTADORES…………………...PAG.14

O ÁBACO CHINÊS

A PASCALINA………………………….………………………………………………….PAG.15

TEAR MECÂNICO COMANDADO POR CARTÕES PERFURADOS………………………....PAG.16

DIFFERENCE ENGINE E ANALYTICAL ENGINE…………………………………………..PAG.17

VÁLVULA ELECTRÓNICA COM CONTROLO DE CORRENTE……………………….……PAG.18

MANCHESTER MARK I……………………………………………………..……………..PAG.19

A EVOLUÇÃO DOS COMPUTADORES…………………………………….……………....PAG.20

PRIMEIRA GERAÇÃO – AS VÁLVULAS

SEGUNDA GERAÇÃO – OS TRANSISTORES………………………………………..……..PAG.21

TERCEIRA GERAÇÃO – OS CIRCUITOS INTEGRADOS…………………………….…….PAG.22

QUARTA GERAÇÃO – OS MICROPROCESSADORES………………………….………….PAG.23

O FUTURO DA INFORMÁTICA…...…………………………………………..…………..PAG.24

CONCLUSÃO

Curso: Instalação e Operação de Sistemas Informáticos. (0748)

Formador: António Pedro Pinguel

Título do trabalho: A evolução do computador e da Informática

Trabalho realizado por:

Luís Sequeira e Isabel Ruivo

23/10/2008

PAG.01

Introdução

Os computadores são uma das máquinas mais importantes

nos nossos dias, constituindo um dos factores para a

transformação das sociedades modernas. Cada vez mais, as

pessoas lidam com o computador como principal e fundamental

ferramenta de trabalho.

Embora a maioria dos utilizadores lide com os

computadores apenas na perspectiva da utilização das aplicações

informáticas, o facto é que uma compreensão dos mecanismos

básicos e do seu funcionamento, ajuda a entender todo o

contexto, as suas limitações, funcionalidades, capacidades e

desempenho dessas mesmas aplicações.

Perceber como funciona esta máquina tão complexa, é

essencial para entendermos melhor o papel que desempenha e o

seu verdadeiro impacto. Ele cada vez faz coisas mais

extraordinárias e elaboradas. No entanto, o Homem vive numa

busca por computadores com mais capacidades e rapidez na

busca de informações.

O computador, é a verdadeira caixa que mudou o mundo,

mas não é por mérito próprio. Ele executa cegamente as

instruções que lhe damos, sem saber o que está a fazer. A

inteligência aparente é apenas a do programador, que soube

antever várias situações possíveis. Esta é a ferramenta mais

elaborada que o Homem já inventou e desenvolveu.

L.S.

PAG.02

Informação e Dados. O que são?

Dados, são características de alguma coisa do nosso dia-a-dia

que queremos introduzir no computador sob a forma de números,

letras desenhos ou símbolos.

Do ponto de vista dos computadores, o importante são os

dados, que representam informação sob a forma de números binários.

Informação, é o resultado do processamento de dados.

Registo, é o resultado do processamento da informação.

Exemplo:

1550 + 3970 = 5520

Dado + Dado Dado processado ou Informação

2008 – 1977 = 0031

5520 + 0031 = 5551

Informação + Informação Sistema de Informação ou Registo

Informática: Informação Automática

PAG.03

Códigos Numéricos e Alfanuméricos

Grande parte da informação não é constituída apenas por

números, mas também por letras e símbolos especiais a que chamamos

códigos alfanuméricos. Eles permitem representar números, letras e

outros caracteres especiais mas não são indicados para realizar

cálculos. O código Alfanumérico é também conhecido como código

ASCII, (American Standard Code for Information Interchange). A

primeira versão do código foi criada em 1963 para normalizar a

transmissão e armazenamento de texto. Em 1967 foram incluídas as

letras minúsculas no código que na sua essência permaneceu inalterado

até aos dias de hoje. Utilizam-se palavras de 7 bits (binary digit)

podendo representar um máximo de 128 caracteres diferentes. O código

numérico é composto por números binários, (0 e 1, normalmente a

ausência de tensão eléctrica designa-se 0 e a presença dessa tensão

designa-se 1) que são utilizados quer para operações aritméticas, quer

para operações de texto.

A História do Armazenamento de Dados

Desde o inicio dos tempos que havia a necessidade de fazer

cálculos e registos dos mesmos. Fossem cálculos de cabeças de gado,

trocas de mercadorias, de caça etc. No inicio os povos registavam

tudo isto sob a forma de gravuras em pedras e faziam contas com

paus, pedras e finalmente contavam também pelos dedos (que mais

tarde dá origem a palavra dígito). Posteriormente com o aparecimento

das primeiras máquinas de cálculo, sentiu-se a necessidade de

guardar e armazenar os “resultados” dessas operações mais

complexas. Daí surgiu a necessidade do armazenamento de dados,

como se descreve seguidamente.

PAG.04

Armazenamento de dados

Hoje em dia, podemos ter centenas de megabytes de capacidade

de armazenamento nos nossos computadores. Isso era pura ficção

algumas décadas atrás. Por exemplo, a primeira unidade de disco rígido

a ter capacidade em gigabyte era do tamanho de um frigorífico, em

1980. É interessante olhar para trás e ver as coisas de outro ângulo.

Aqui está uma retrospectiva sobre alguns dos mais interessantes

dispositivos de armazenamento nos primeiros tempos do computador.

O tubo Selectron (fig.1)

O tubo Selectron tinha uma capacidade de 256 até 4.096 bits (32

até 512 bytes). O Selectron 4096-bit tinha 25 cm de comprimento e 7,5

de largura. Originalmente desenvolvido em 1946, o dispositivo de

armazenamento de memória era caro e sofria problemas de produção,

por isso ele nunca foi um sucesso.

Fig.1 Selectron de 1024 bits

PAG.05

Cartões Perfurados (fig.2)

No início, os computadores usavam com frequência cartões

perfurados para a entrada de programas e dados. Os cartões estavam

em uso até meados da década de 1970. Note-se que o uso de cartões

perfurados antecede aos computadores. Eles foram usados em 1725 na

indústria têxtil (para controlo dos teares mecanizados).

Fig.2 Um cartão de um programa em Fortran: Z (1) = Y + W (1)

Fig.2.1 Á esquerda: Leitor de cartões, á direita um gravador

PAG.06

Fitas perfuradas (fig.3)

Como os cartões perfurados, a fita foi originalmente pioneira na

indústria têxtil para uso em teares mecanizados. Para os computadores,

estes rolos de fita poderiam ser utilizados para a introdução de dados,

mas também como meio de saída de dados. Cada linha na fita

representa um caractere.

Fig.3 Uma fita de 8 níveis (8 furos por linha)

PAG.07

Tambor magnético de memória (fig.4)

Inventado por volta de 1932 (na Áustria), foi amplamente

utilizado na década de 1950 e 60 como o principal sistema de

armazenamento dos computadores. Em meados dos anos 1950, o

tambor magnético tinha uma capacidade de cerca de 10 Kb.

Fig.4 A esquerda: O tambor magnético do computador UNIVAC, a

direita: O tambor de 40 cm de comprimento do computador IBM 650.

Ela tinha 40 faixas, 10 Kb de espaço de armazenamento, e girava a

12.500 RPM.

PAG.08

A unidade de disco rígido (fig.5)

O primeiro disco rígido foi um IBM Model 350 Disk File, que veio

com o computador IBM 305 RAMAC, em 1956. Ela tinha 50 discos de 24

polegadas com uma capacidade total de armazenamento de 5 milhões

de caracteres (pouco menos de 5 MB).

Fig.5 IBM Model 350

O primeiro disco rígido a ter mais de 1 GB de capacidade foi o IBM

3380, em 1980 (que podia armazenar 2,52 GB). Era do tamanho de uma

arca frigorífica, e pesava 250 kg.

PAG.09

Fig.5.1 Um disco rígido de 250 MB, de 1979, á direita: O IBM 3380, de

1980, a primeira unidade de disco rígido com capacidade para mais de

um gigabyte

O Laser Disk (fig.6)

Foi o precursor do CD-ROM e de outras soluções de

armazenamento óptico. Foi usado principalmente para filmes. O

primeiro apareceu no mercado no final de 1978 e tinha 30 cm de

diâmetro. Os discos poderiam ter até 60 minutos de áudio/vídeo de

cada lado. A tecnologia básica do laser Disk foi inventada por volta de

1958.

Fig.6

PAG.10

A disquete (fig.7)

A disquete, ou disco flexível, foi inventado pela IBM e seu uso

era comum em meados da década de 1970 até ao final de 1990. As

primeiras disquetes tinham 8 polegadas, e mais tarde vieram os

formatos de 5,25 e 3,5 polegadas. O primeiro disco flexível, introduzido

em 1971, tinha uma capacidade de 79,7 Kb e só permitia leitura. A

versão com leitura e escrita veio um ano depois.

Fig.7 A esquerda: uma drive de 8 polegadas e uma disquete de 3,5

polegadas. A direita: Uma unidade de armazenamento facilmente

removível.

PAG.11

Fita magnética (fig.8)

A Fita magnética foi utilizada pela primeira vez, para

armazenamento de dados, em 1951. O gravador era chamado UNISERVO

e foi o principal dispositivo I/O (Input/Output (Entrada/Saída)) do

computador UNIVAC.

A taxa de transferência efectiva do UNISERVO era cerca de 7.200

Caracteres por segundo. As fitas de metal tenham 365 metros de

comprimento e, eram muito pesadas.

Fig.8 A linha de tape drives para o UNIVAC. Á direita: O IBM 3410

introduzido em 1971.

PAG.12

Hardware e Software

HARDWARE:

Um dos principais componentes de um computador é o Hardware, que corresponde a parte material, aos componentes físicos do sistema, é o computador propriamente dito. O Hardware é composto por vários tipos de equipamento, caracterizados pela sua participação no sistema como um todo.

SOFTWARE:

Para desfrutar de toda essa capacidade de processamento que o Hardware fornece, precisamos de Software que é o conjunto de Instruções realizadas pelo CPU (Unidade de Processamento Central) e arranjadas logicamente. O Software pode ser dividido em dois grandes grupos de programas: os básicos e os aplicativos.

Não pode haver uma separação entre Hardware e Software, os dois têm de interagir porque é disso que resulta a funcionalidade e o desempenho finais que todos nós verificamos. O Software tem vários níveis, desde as aplicações ao interface com o utilizador até ao mais baixo nível de gestão do computador, incluindo o sistema operativo, (Windows; Linux ou outro). Nos nossos dias o principal impulsionador ao desenvolvimento do Hardware é o Software, principalmente o Software de entretenimento, que a cada dia que passa exige mais da “máquina física”. Processadores mais potentes, placas gráficas e de som, etc, etc.

PAG.13

Descrição cronológica da evolução

dos computadores

O fim da 2ª Guerra Mundial marcou o inicio da verdadeira história

dos computadores. O período anterior pode ser considerado como pré-

história. Seguidamente apresentamos uma descrição dos acontecimentos

mais relevantes daquilo que foi a evolução dos computadores e dos

processadores.

Desde 3000 a.C.

Ábaco Chinês

O ábaco foi, uma invenção dos chineses para facilitar os

cálculos, pois com o passar do tempo foi surgindo a necessidade de

fazer “contas” cada vez mais complexas, assim inventaram o ÁBACO.

Este instrumento foi de grande utilidade para os comerciantes

que lhe deram a importância que hoje é reconhecida. A história do

aparecimento deste objecto é pouco conhecida. Antigamente, para

calcular, os antigos chineses usavam talos de bambu ou pedacinhos

de madeira. Ele, não é uma máquina automática como as calculadoras

comuns (em muitos aspectos lhes é superior); porém, ainda assim,

nos oferece, no mínimo, um serviço como agente para memorização.

“Só os que possuem grande habilidade necessitam recorrer

ao ábaco”.

PAG.14

A Pascalina

Em 1642, Blaise Pascal, matemático francês de 19 anos, filho de um cobrador de impostos, desenvolveu o primeiro somador mecânico, a “ Pascaline”, que já incluía um mecanismo de “ e vai um “ automático. A pascalina era formada por um conjunto de rodas dentadas, colocadas lado a lado, cada uma marcada de 0 a 9, e com intervalos iguais em todo o seu perímetro. É a calculadora décimal conhecida com maior longevidade. A primeira roda da direita corresponde às unidades, a imediatamente à sua esquerda corresponde às dezenas, a seguinte às centenas e assim sucessivamente.

Um mecanismo muito simples construído com uma "pega" resolve o problema do transporte. Cada vez que numa das rodas o algarismo passa de nove a zero, a roda vizinha é arrastada e desloca-se um dente.

A Pascalina permite efectuar operações de adição e subtracção. Embora a operação seja demorada podem efectuar-se multiplicações e divisões pelo método das adições sucessivas e subtracções sucessivas.

A introdução da Pascalina no mercado não foi um sucesso comercial porque era muito cara. Foram construídas apenas cerca de 50 Pascalinas.

PAG.15

Tear Mecânico comandado por cartões perfurados

Em 1804, Joseph Marie Jacquard construiu um tear

completamente automatizado, que podia trabalhar desenhos muito

complicados. Este tear era programado por uma série de cartões

perfurados, cada um deles controlando um único movimento.

Curiosamente, Jacquard era de um ramo que não tinha nada a

ver com números e calculadoras, era o ramo da tecelagem.

Aprendiz têxtil desde os 10 anos, sentiu-se incomodado com a

tarefa de alimentar os teares com novelos de linhas para formar os

desenhos no pano que estava a ser fiado. Com o tempo foi

percebendo que as operações eram sempre sequenciais, e inventou

um processo simples: cartões perfurados onde podia registar ponto a

ponto a sequência para a confecção de um tecido.

Este foi o ponto de partida para construir um tear automático,

capaz de ler os cartões e executar as sequências programadas.

Poucos anos depois este tipo de “programação” teve uma

decisiva influência no ramo da computação.

PAG.16

Difference Engine e Analytical Engine

Em 1822 o Inglês Charles Babbage projectou uma das primeiras

máquinas digna de receber o nome de computador.

A sua primeira máquina (Difference Engine) tinha como

objectivo gerar automaticamente tabelas matemáticas. A única

operação disponível seria a adição, e dispondo dessa operação,

muitas outras podiam ser derivadas, usando-se uma técnica chamada

“Método das diferenças Infinitas”.

A segunda máquina de Babbage (Analytical Engine, de 1834)

pretendia realizar as quatro operações matemáticas automaticamente.

Ao contrário das máquinas anteriormente concebidas, esta já

continha uma memória (para armazenamento de operações e de

resultados) e um núcleo de controlo e cálculo.

As operações eram realizadas sob o controlo de cartões

perfurados e um conjunto de cartões constituía um programa.

Uma dos grandes contributos de Babbage foi o mecanismo que

permitia ao programa alterar a sequência de execução em função de

resultados parciais obtidos durante o processamento. Por outras

palavras, Babbage inventou o desvio condicional (IF -THEN – ELSE).

Infelizmente para frustração de Babbage e da Humanidade, nenhuma

das máquinas foi concluída.

PAG.17

Válvula Electrónica com controlo de corrente

Por volta de 1906 Lee de Forest inventou a válvula electrónica

controlada por corrente eléctrica, que permitiu mais tarde

implementar os primeiros computadores electrónicos.

Forest foi um físico norte-americano que pesquisou componentes e aparelhos dedicados à gravação e reprodução de sons, assim como instrumentos de aplicação nos campos da telefonia.

A sua vida académica no campo da física iniciou-a em 1893 quando entrou na Universidade de Yale doutorando-se em física em 1899.

Trabalhou em pesquisas sobre electricidade e propagação de ondas electromagnéticas. Compôs uma tese sobre reflexão de ondas hertzianas. Este trabalho teórico, é considerado um dos primeiros reconhecidos que tratam sistematicamente do fenómeno do radiotransmissor e radiorreceptor.

Em 1907 De Forest patenteou a válvula tríodo e desenvolveu um detector electrolítico para ondas de rádio.

PAG.18

Manchester MARK I

O MARK I foi desenvolvido por Howard Aiken em 1944 na

universidade de Harvard usando relés com base no Analytical Engine

que Babbage não conseguiu construir com componentes mecânicos.

Tinha cerca de 750.000 componentes electromecânicos e era

programado efectuando ligações eléctricas dentro do próprio

computador.

O Mark I era, porém, muito lento, mas mesmo assim resolvia

problemas muito difíceis para serem resolvidos a mão. Fez sucesso e

trabalhou em problemas tão importantes como a construção da

primeira Bomba Atómica. Bastante diferente dos computadores

actuais o Mark I Tinha 18 m de comprimento, 2 m de largura e pesava

70 toneladas. Era constituído por 7 milhões de peças móveis e o

comprimento total dos cabos alcançava os impressionantes 800 km.

Curiosidade: Em 1945 Grace Hopper descobriu o primeiro “BUG”, uma

traça que tinha ficado presa no contacto de um relé, impedindo-o de

funcionar.

PAG.19

A EVOLUÇÃO DOS COMPUTADORES

Primeira Geração: Válvulas

1945 - 1955

ENIAC

Electronic Numeral Integrator and Calculator

Em 1946, John W. Mauchly e J. Prester Eckert Jr juntamente com

cientistas da universidade da Pensilvânia, construíram o primeiro

computador electrónico, conhecido como ENIAC. Este computador era

composto por aproximadamente 18 mil válvulas, pesava 30

toneladas, chegava a consumir 150 KW de energia eléctrica e ocupava

vários andares de um edifício. Em contrapartida era mil vezes mais

rápido que os outros computadores e conseguia realizar 5 mil

operações por segundo.

O ENIAC era programado maioritariamente por mulheres que

introduziam centenas de cabos em painéis (tarefa que demorava

semanas). A sua principal distinção era a utilização de válvulas, mas

estas eram pouco fiáveis e o computador funcionava poucas horas

até que uma das 18000 avariasse.

A principal utilização do ENIAC foi militar, para efectuar

cálculos de balística durante a 2ª guerra mundial.

Esta foi a primeira geração de equipamentos a utilizar válvulas

electrónicas.

O IBM 650 marca o fim da 1ª Geração

PAG.20

Segunda Geração: Transístores

1955 - 1965

Dr. John Bardeen

E

Dr. Walter Brattain

A segunda geração, (1955 - 1965) foi impulsionada pela

invenção do transístor (John Bardeen e Walter Brattain) e em 1956 já

se produziam computadores com esta tecnologia. Apareceram

também os modernos dispositivos, tais como as impressoras, as fitas

magnéticas, os discos para armazenamento, etc. Os computadores

passaram a ter um desenvolvimento rápido, impulsionados

principalmente por dois factores essenciais: os sistemas operacionais

e as linguagens de programação.

Anunciado em 1955 pelos laboratórios AT&T Bell, o TRADIC

(TRansistorized Airborne Digital Computer) foi o primeiro

computador a funcionar apenas com transístores, possuindo

aproximadamente 800 Transístores no lugar dos antigos tubos de

vácuo. Isto permitia-o trabalhar com menos de 100 watts de consumo

de energia.

PAG.21

Terceira Geração: Circuito integrado

1965 - 1980

Jack S. Kilby, Texas Instruments

Jack Kilby, criou o primeiro circuito integrado no Texas

Instruments, para provar que resistores e capacitores poderiam

existir num mesmo pedaço de material semicondutor. O seu circuito

era formado por uma placa de germânio e cinco componentes ligados

por fios.

Nesta altura Gordon Moore notou que o número de transístores

que se conseguiam colocar num só circuito integrado, aumentava

para o dobro a cada 18 meses.

Esta teoria ficou conhecida como a Lei de Moore e,

surpreendentemente ainda se mantêm valida desde então.

A IBM desenvolveu o System 360, o primeiro computador a

usar circuitos integrados em vez de transístores individuais.

PAG.22

Quarta Geração: Microprocessador

1980 – 200?

Marcian E. Hoff

O microprocessador foi inventado pela Intel para satisfazer a

um pedido de um fabricante de calculadoras japonês que precisava

de um circuito integrado especial. A Intel projectou o i4004 que era

um circuito integrado programável que trabalhava com registradores

de 4 bits, 46 instruções, e possuía cerca de 2300 transístores.

Percebendo a utilidade dessa invenção a Intel prosseguiu com o

desenvolvimento de novos microprocessadores, tendo surgido assim:

Por ordem cronológica: 8086, 8088, 80186, 80188, 80286,

80386, 80486, Pentium, Pentium Pro, Pentium MMX, Pentium II,

Pentium III, Pentium IV, Pentium M, Pentium D, Pentium Dual Core,

Pentium Quad Core.

A evolução tecnológica envolvida é surpreendentemente

grande, de microprocessadores que trabalhavam com tempo de

relógio de dezenas de kHz e que podiam processar milhares de

instruções por segundo, atingiu-se tempos de relógio na casa dos

4GHz e poder de processamento de centenas de milhões de

instruções por segundo. A complexidade também cresceu: de alguns

milhares de transístores para centenas de milhões de transístores

numa mesma pastilha.

A Intel lançou recentemente processador de 80 núcleos. Este

processador, após alguns testes, chegou a atingir a impressionante

velocidade de 2 teraflops (trilhões de operações por segundo).

PAG.23

O Futuro da Informática

As tecnologias do futuro apontam para computadores ópticos, biológicos e quânticos. Houve um tempo em que os computadores eram produzidos de forma diferente das máquinas normais. O Cray I original foi feito à mão com chips exóticos montados em placas de circuito revestidas de cobre e refrigeradas a líquido. A informatização paralela mudou tudo isso. Agora, as máquinas mais rápidas do mundo são feitas dos mesmos componentes que um computador doméstico, apenas emprega um maior número deles. A distinção entre super computadores e computadores comuns começa a tornar-se incerta a curto prazo, essa tendência vai-se manter. Mas que tecnologias futuras podem reverter a situação e deflagrar a próxima revolução da super-computação? Pelo menos três: computadores ópticos computadores biológicos e computadores quânticos.

PAG.24