www.ime.usp.br/~vwsetzer1HISTRIA DA COMPUTAOValdemar W. SetzerDepto. de Cincia da Computao da USPwww.ime.usp.br/~vwsetzer www.ime.usp.br/~vwsetzer2TPICOS1. O ser humano uma mquina?2. O que um computador? O Computador a Papel: um recurso didtico3. QuaI o computador mais simpIes? A Mquina de Turing4. Histria da evoIuo dos computadores5. BibIiografia www.ime.usp.br/~vwsetzer31. O ser humano uma mquina?Favor responder SIM ou NO no papeIzinho www.ime.usp.br/~vwsetzer41. O ser humano uma mquina? (cont.) DescuIpem, masa pergunta estava E R R A D A:Todamquinaumartefatoprojetadoe construdo por seres humanos EventuaImentecomaajudadeoutras mquinasQUEM projetou e construiu cada ser humano? Certamente no um outro ser humano Muito menos com a ajuda de outras mquinas www.ime.usp.br/~vwsetzer51. O ser humano uma mquina? (cont.) Pergunta CORRETA:O ser humano um sistema puramente fsico? www.ime.usp.br/~vwsetzer61. O ser humano uma mquina? (cont.) ResuItados anteriores:O SER HUMANO UMA MQUINA? SIM NOTOTAL %SIM1 18/!/" U#$%& Cuiab' ()CC* "+ "1 ,- +," !/!/" #acs. Dom Domnico& .uaru/' (0rad* "- +, 8 111 "+/!/" PUC& SPau2o (p3s . 4orna2ismo* - 5 11 ,-, 1"/+/1 U678S%8& Pres. Pruente (0rad S9 e CC* 15 " 15 ,-+ 1/+/1 9C Unicamp (p3s .r CC* 1" ", 1- 11- "+/8/1 U68SP& :io C2aro ()CC* 11 11 ", +,5 "8/8/1 U69S7& Sorocaba ()ac; Sist 9n& SPau2o (#*"+ ,8 51 1,11 1"/11/1 #acu2dades S86=C& SPau2o ()CC* 11 ! "" +!1" "1/1/, U69P& cp. 9ndian3po2is& SPau2o ()CC& 8C...* +- 1" 88 -,11 "/1/+ U68SP& :io C2aro ()CC* 11 18 11 ,"Totais 365 419 784 47 www.ime.usp.br/~vwsetzer7TPICOS 1. O ser humano uma mquina? 2. O que um computador? O Computador a Papel: um recurso didtico 3. QuaI o computador mais simpIes? A Mquina de Turing 4. Histria da evoIuo dos computadores 5. BibIiografia www.ime.usp.br/~vwsetzer82. O que um computador? O Computador a PapeI: um recurso didticoFuncionamentoConceitos fundamentaisUnidadesProcessador CentraI ControIa todo o funcionamento e o fIuxo de dados Contm um Apontador de Instruo Contm uma Unidade Aritmti!a (mostrador: a!umulador)Unidade de Armazenamento ("mmria")Unidades de Entrada e de Sada www.ime.usp.br/~vwsetzer92. O que um computador? O Computador a PapeI: um recurso didticoRegras do Processador CentraI1.LeiaainstruoapontadapeIoapontador de instruo e memorize-a2.Movaoapontadordeinstruoparaa prximaposiodaunidadede armazenamento ("memria")3. Execute a instruo memorizada em (1)4. VoIte para o passo (1) www.ime.usp.br/~vwsetzer10Conceitos fundamentaisPrograma armazenadoFIuxo de execuo O Apontador de Instruo O que aconteceria se o A. I. fosse incrementado depois da execuo da instruo?Codificao Codificar a instruo numericamente no formato+IIEE? onde II o cdigo numrico da instruo? eEE o endereo referenciado peIa instruoResuIta: computador HIPO2. O que um computador? O Computador a PapeI: um recurso didtico (cont.) www.ime.usp.br/~vwsetzer11Posio Instruo do computador a papeI HIPO1 Carre0ue o =CC com @1A+1130" =rmazene o @=CCA na posio ,+12401 :eceba um n>mero e co2oBueCo em ,++3145, 8Diba numericamente @,+A+4145+ Carre0ue o =CC com @,+A+1145- Se @=CCA Edesvie para 11+56115 Carre0ue o =CC com @,A+11408 =dicione @,+A ao =CC+2145! =rmazene o @=CCA na posio ,+12401 Desvie incondiciona2mente para 1+510311 8Diba numericamente @,A+41401" Pare+70001+0000,,+2. O que um computador? O Computador a PapeI: um recurso didtico (cont.) www.ime.usp.br/~vwsetzer12Conceitos fundamentais (cont.) Posio de "memria", "paIavra" Endereo Instruo/computador de um s" endereoDa a necessidade do AcumuIadorPoderia ser de 2 ou de 3 endereos Ex: Some [40] ao [45] e armazene em 40SimuIador HIPO (carregar de meu site)2. O que um computador? O Computador a PapeI: um recurso didtico (cont.) www.ime.usp.br/~vwsetzer13Conceitos fundamentais (cont.)DadoComo o Processador CentraI distingue entre uma instruo e um dado?Tudo "dado"!Entrada e sada de dadosDados aIfabticosNo HIPO, representados por dois aIgarismos A = 01,B = 02, ... Ex: DUDA = +0421 +0401Novas instrues de entrada/sada de dados2. O que um computador? O Computador a PapeI: um recurso didtico (cont.) www.ime.usp.br/~vwsetzer14Conceitos fundamentais (cont.)Dados grandes e pequenosNotao de Ponto FIutuante ("excesso 50")Exs:1 = +5001 200 = +5120(20x101) -35 = -5035 1500 = +5315 (15x103) 0,1 = +4901 (1x10-1) 0,00083 = +4583 (83x10-5) Extenso do HIPO para maior preciso Ex: "paIavras" de 8 dgitos: 6 de preciso? Ex: -46123456 ??2. O que um computador? O Computador a PapeI: um recurso didtico (cont.) www.ime.usp.br/~vwsetzer15ESTRUTURA DE UM COMPUTADOR2. O que um computador? O Computador a PapeI: um recurso didtico (cont.)CPUUnidadesde entradaUnidadesde saFdaUnidadecentra2 dearmazenamentoUnidadeseDternas dearmazenamento www.ime.usp.br/~vwsetzer16TPICOS 1. O ser humano uma mquina? 2. O que um computador? O Computador a Papel: um recurso didtico 3. QuaI o computador mais simpIes? A Mquina de Turing 4. Histria da evoIuo dos computadores 5. BibIiografia www.ime.usp.br/~vwsetzer173. QuaI o computador mais simpIes?A Mquina de TuringO Computador a PapeI e o HIPO tinham muitas instruesUm computador reaI tem centenasQuaI a quantidade mnima de tipos diferentes de instrues necessria e suficiente para executar quaIquer processamento de dados em um computador isoIado?Um nico tipo de instruo! www.ime.usp.br/~vwsetzer183. QuaI o computador mais simpIes? A Mquina de Turing (cont.)CONTROLEFINITO1 0 # # 0 1...L / G ... ResuIta:CONTROLEFINITO1 0 0 # 0 1...L / G#...Est.At.Entrada Sada Movim. Prx.Est.A # # D BB 0 0 D BB 1 1 D BB # 0 D CC # E FEstado iniciaI: A. Estado finaI: F.#,#;D #,0;D0,0;D 1,1;D ,#;EA B C FmovimentosFmbo2o 0ravadosFmbo2o 2ido www.ime.usp.br/~vwsetzer19 3. QuaI o computador mais simpIes? A Mquina de Turing (cont.)Exerccios1.Desenharumdiagramadeestadoscomentado deumamquinadeTuringparafazersomas unrias#1111+11=# #1111+11=111111#2.Idem,paraverificarseonmerodea'so mesmo que o nmero de b's#abaababb# #abaababb#SIM##bbababba# #bbababba#NO# www.ime.usp.br/~vwsetzer203. QuaI o computador mais simpIes? A Mquina de Turing (cont.)Um s tipo de instruo:(Est. atuaI, Smb. de entrada, Smb. de sada, Movimento, Prx. estado)Ex: (B,#,0,D,C) uma mquina abstrata!FoiinventadaporTuringem1935para resoIver o#nts!$eidungspro%lemde David HiIbertSerquetodoprobIemamatemticobem formuIado tem soIuo, isto , de!id&'el?O probIema da parada ((alting pro%lem)TuringprovouquenopossveIconstruiruma MTquerecebanafitaadescriodeumaoutrae seusdadosdeentrada,ededuzaqueessaoutra vai parar durante a execuo www.ime.usp.br/~vwsetzer213. QuaI o computador mais simpIes? A Mquina de Turing (cont.)Mquina universaIPode-seconstruirumaMTquerecebea descriodeumaoutraesuaentradae executa exatamente o que essa outra fariaQuais as diferenas entre uma M.T. e um computador reaI?EssenciaImente, o armazenamento infinitoPraticamente, instrues mais potentes nos computadores www.ime.usp.br/~vwsetzer22TPICOS 1. O ser humano uma mquina? 2. O que um computador? O Computador a Papel: um recurso didtico 3. QuaI o computador mais simpIes? A Mquina de Turing 4. Histria da evoIuo dos computadores 5. BibIiografia www.ime.usp.br/~vwsetzer234. Histria da evoIuo doscomputadores Ver http://pt.wikipedia.org/wiki/Computadorwww.computerhistory.org/www.mansano.com/beaba/hist_comp.htm www.ime.usp.br/~vwsetzer244. Histria da evoIuo doscomputadores Incio: taIvez pedrinhas para ajudar acontar baco Origem babiInica PaIavra semita Hebraico:a%a!(poeira),i%eq(removerapoeira),provaveImenteporseusarareiaoupoeirasobreumabandeja,emmontinhos,para contar www.ime.usp.br/~vwsetzer254. Histria da evoIuo doscomputadores (cont.) Primeiras mquinas de caIcuIarLeonardodaVinci(1452-1519)fezum projetodeumacaIcuIadora,suficiente para que hoje se construsse uma www.ime.usp.br/~vwsetzer264. Histria da evoIuo doscomputadores (cont.) Primeiras mquinas de caIcuIar (cont.) 1642: BIaise PascaI (1623-1662) constri 1caIcuIadora que foi usada Projetada para seu pai, que era coIetor de impostos Primeira "caIcuIadora comerciaI" Construiu 50 em 10 anos Baseada em engrenagens Somente adio e subtrao Introduziu o "vai um" mecnico Entrada por movimento de engrenagens commarcas dos dgitos www.ime.usp.br/~vwsetzer274. Histria da evoIuo doscomputadores (cont.)Primeiras mquinas de caIcuIar (cont.) 1668: SamueI MorIand inventa uma mquina de caIcuIar para o sistema monetrio ingIs, que no era decimaI 1671:GottfriedWiIheImvonLeibniz(1646-1716)constriumamquinadecaIcuIar que eIe denominou "reconhecedor de passos"Fazia tambm muItipIicaes por meio deadies repetidas e desIocamentosFoi defensor do sistema binrio Permitia uso de chaves em Iugar de engrenagensMas nunca a usou www.ime.usp.br/~vwsetzer284. Histria da evoIuo doscomputadores (cont.)Primeiras mquinas de caIcuIar (cont.) 1673:omatemticoeastrnomoaIemo WiIheImSchickardconstriumasob encomenda de KepIer Chamou de "reIgio de cIcuIo" Nunca foi usada www.ime.usp.br/~vwsetzer294. Histria da evoIuo doscomputadores (cont.)Fimdosc.XVIII:primeiroprojetodecomputar tabeIas das principais funes (seno, Iog, etc.). Linha de produo: 6 matemticos: mtodos de cIcuIo 8-10!omputadorespara"pontospiv",a5-10vezeso intervaIo da tabeIa 100 !omputadores de baixo nveI para os outros pontos 17 voIumes computados, mas nunca pubIicados Em1820ogov.britnicofezpropostaparapubIicao mas nada ocorreu www.ime.usp.br/~vwsetzer304. Histria da evoIuo doscomputadores (cont.)1804-5: Joseph-Marie Jacquard inventa o tear de )a!quard ControIado por cartes Cartes controIavam o movimento das navetas, produzindo diferentes padres Seqncia de cartes era Iida automaticamente Mtodo de dar instrues mquina usado at o sec. XX 1812: havia 11.000 deIesna Frana Com o tear de Jacquard,a programao foi inventadaantes dos computadores! Gravura de 1874 www.ime.usp.br/~vwsetzer314. Histria da evoIuo doscomputadores (cont.) 1820: O francs CharIes Xavier Thomas de CoImar construiu o AritmmetroPrimeira caIcuIadora produzida em massaBaseada na tecnoIogia de LeibnizAdio, subtrao, muItipIicao e, com aes do usurio, divisoOcupava todo o tampo de uma mesaFoi muito popuIar, e vendida por 90 anos www.ime.usp.br/~vwsetzer324. Histria da evoIuo doscomputadores (cont.) 1822: CharIes Babbage (15!"C1851* inventa a GDifference Engine246810 6 dgitos CIcuIo de poIinmios por meio de somas e subtraes (CIcuIo de Diferenas)N N2+N+41 D1D2041143 2247 2353 2461 2571 www.ime.usp.br/~vwsetzer334. Histria da evoIuo doscomputadores (cont.) 1822: CharIes Babbage (cont.)Razo para se usar poIinmios Teorema de Weiestrass (1815-1897): QuaIquer intervaIo de quaIquer funo podeser aproximado por um poIinmio assim que computadores caIcuIam seno,coseno, Iog, etc., pois tm preciso fixa("Aproximaes de Tchebitchev")Projeto previa poIinmios at grau 6 Construo nunca foi compIetada www.ime.usp.br/~vwsetzer344. Histria da evoIuo doscomputadores (cont.) 1833: Babbage projeta a sua Anal*ti!al #ngine CaIcuIava quaIquer probIema aritmtico No projeto, 60 somas por minuto Tudo mecnico, energia por vapor 4 partes Store - hoje unidade centraI de armazenamento coIunas de engrenagens com 10 dgitos 1000 nmeros de 50 dgitos Mill - hoje, o processador centraI (CPU) Unidade de transferncia entre mill e store - hoje, %us Mecanismos de entrada/sadaSua coIaboradora Ada LoveIace consideradaa primeira programadora www.ime.usp.br/~vwsetzer354. Histria da evoIuo doscomputadores (cont.) 1925: incio da era moderna dos computadores Computador anaIgico no MIT 1939-44: Howard Aiken, Mark I (Automatic Sequence ControIIed CaIcuIator) com IBM Aiken: "o sonho de Babbage tornado reaIidade" Mquina eIetromecnica, com 3.000 reIs Instrues introduzidas por meio de fita de papeI perfurada 4,5 s para muItipIicar 2 nmeros de 23 dgitos www.ime.usp.br/~vwsetzer364. Histria da evoIuo doscomputadores (cont.) 1943: ENIAC (EIectronic Integrator andCaIcuIator), de Presper Eckert e JohnMauchIy Na Moore SchooI of Eng., Univ. da PensiIvnia Primeiro computador reaImente eIetrnico Com vIvuIas (veIocidade de chaveamento de 1 seg) Pronto em 1946 18.000 vvuIas, 70.000 resistores, 10.000 capacitores, 6.000 chaves - o sistema eIetrnico mais compIexo do mundo 30x3x3 m, consumo de 140 kw www.ime.usp.br/~vwsetzer374. Histria da evoIuo doscomputadores (cont.) ENIAC (cont.)Dispositivo especiaI para armazenar nmerosPrograma era feito conectando-se painis furados, com fios ("pegas"), como em centrais teIefnicas Iocais antigas Motivao: cIcuIo baIstico 1945: EDVAC (EIectronic DeIay Storage Automatic CaIcuIator) AIgum tempo antes de o ENIAC entrar em funcionamento, Moore SchooI www.ime.usp.br/~vwsetzer384. Histria da evoIuo doscomputadores (cont.) EDVAC (cont.) Primeiro computador com programa armazenado Idia de John von Neumann (1903-1957) - reIatrio de 19451o. a perceber que os computadores executam funes Igicas, e que os aspectos eItricos eram secundrios Por isso o tipo dos computadores modernos denominado de Mquina von Neumann Armazenamento centraI por Iinha acstica de atraso Entrou em operao em maio de 1949 operou at 1962 www.ime.usp.br/~vwsetzer394. Histria da evoIuo doscomputadores (cont.) 1949: EDSAC (EIectronic DeIay Storage Automatic CaIcuIator) DesenvoIvido por WiIkes, Univ. de Cambridge, IngIaterra 1a. mquina do mundo a usar programas armazenadosApresentado em 6/1949 Armazenamento centraI por Iinha acstica de atraso4.000 vIvuIas.erador/=mp2i