Introdução a Computação
O que é um computador?
•“Um computador é uma coleção de componentes que realizam operações lógicas e aritméticas
O que é informação ?
•Vivemos na era da informação. Há informação sobre previsão do tempo, esportes, diversões, finanças...
•Informação significa fatos: é o tipo de coisa presente em livros, que pode ser expressa em palavras ou imagens. A informação pode portanto vir em várias formas: verbal, visual, por ondas...
•Desde os primórdios, as formas de vida vem aperfeiçoando sua capacidade de processamento da informação. Com a evolução, surgiram as palavras e as regras para combiná-las: as leis da gramática e da lógica.
Os números e o ábaco
Os números são um tipo especial de palavra, com regras próprias. Pode-se representá-los nos dedos e originalmente as contas (operações com números) eram feitas nos dedos. Dessa forma, podemos dizer que no início dos tempos as operações também eram "digitais"!
•A escrita nasceu através dos sumérios (Egípcios), que inventaram um modo de representar a linguagem através de desenhos. Essa idéia difundiu-se entre as várias culturas, cada uma adquirindo seu modo próprio de representar a linguagem. Na região do Mediterrâneo surgiram o alfabeto e o ábaco. Esse último era usado para fazer contas.
•O ábaco dos romanos consistia de bolinhas de mármore que deslizavam numa placa de bronze cheia de sulcos. Isso gerou alguns termos matemáticos: em latim "Calx" significa mármore, assim "Calculus" era uma bolinha do ábaco, e fazer calculos aritméticos era "Calculare".
Nova Era
•Os hindus inventaram o zero escrito, e isso permitiu que eles efetuassem a aritmética decimal no papel. Aqui começa a chamada era do papel e lápis.
•A matemática hindu foi difundida pelos árabes que a espalharam pelo Ocidente. Em 830, um estudioso persa, conhecido por Al-Khwarismi, escreveu o livro definitivo sobre o assunto. Mais especificamente, o livro tratava de álgebra.
•Após ser usado repetidamente, o nome do matemático acabou se transformando em "algarismo", palavra que hoje denota os símbolos usados para representar números. Do mesmo radical vem a palavra "algoritmo", usada em computação.
A ciência e os cálculos
•Isaac Newton (1643-1727) com sua Teoria Gravitacional coroou a era do papel e lápis. A sua teoria despertou grandes desafios matemáticos, entre eles o Problema dos Três Corpos - o Sol, a Terra e a Lua, cuja solução era incrivelmente difícil.
•Com o tempo, um grande número de cientistas começou a pensar em fazer estes cálculos através de alguma máquina...
•John Napier (1550-1617) inventou a "Tábua de Napier", que era similar a uma tabela de multiplicações. A tábua reduzia multiplicações e divisões a adições e subtrações. Usando esse princípio, em 1620 foram criadas as réguas de cálculo, usadas até 1970, antes das calculadoras de bolso.
Máquinas de calcular
•Wilhelm Schickard (1592-1635) construiu a primeira máquina de verdade. Esta fazia multiplicação e divisão, mas foi perdida durante a Guerra dos Trinta Anos, sem que seu inventor pudesse defender sua primazia.
•Blaise Pascal (1623-1662), filósofo e matemático francês, é conhecido como o inventor da primeira calculadora que fazia somas e subtrações.
•A calculadora usava engrenagens e não fez muito sucesso, pois era cara e requeria prática de uso.
O filósofo e matemático alemão Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716) aprimorou um bocado o projeto de Pascal e sonhava que um dia todo o raciocínio pudesse ser substituído pelo girar de uma alavanca. A máquina de Leibniz fazia multiplicações e divisões
A revolução industrial
•Em 1801, na França, durante a revolução industrial, Joseph Marie Jacquard (1752-1834) inventou um tear mecânico controlado por grandes cartões perfurados. Sua máquina era capaz de produzir tecidos com desenhos bonitos e intrincados. Foi tamanho o sucesso que Jacquard foi quase morto quando levou o tear para Lyons: as pessoas tinham medo que o tear lhes fizesse perder o emprego. Em 7 anos, já haviam 11 mil teares desse tipo operando na França.
Babbage e Ada
•O brilhante matemático inglês Charles Babbage (1792-1871) é conhecido como o "Pai do Computador". Babbage projetou o chamado "Calculador Analítico", muito próximo da concepção de um computador atual.
•O projeto, totalmente mecânico, era composto de uma memória, um engenho central, engrenagens e alavancas usadas para a transferência de dados da memória para o engenho central e dispositivos para entrada e saída de dados.
•Por algum tempo, o governo britânico financiou Babbage para construir a sua invenção.
•Ada Augusta (1815-1852), era matemática amadora entusiasta. Ada tornou-se a primeira programadora, escrevendo séries de instruções para o engenho analítico. Ada inventou o conceito de subrotina: uma seqüência de instruções que pode ser usada várias vezes em diferentes contextos. Ela descobriu o valor das repetições - os laços (loops): deveria haver uma instrução que retornasse a leitora de cartões a um cartão específico, de modo que a seqüência pudesse ter sua execução repetida. Ela sonhava com o desvio condicional: a leitora de cartões desviaria para outro cartão "se" alguma condição fosse satisfeita.
•Infelizmente Babbage teve dificuldades com a tecnologia da época, que era inadequada para se construir componentes mecânicos com a precisão necessária. Com a suspensão do financiamento por parte do governo inglês, Babbage não pode concluir o seu projeto e o calculador analítico nunca foi construído.
A lógica booleana
•As máquinas do século XIX usavam base 10.
•O matemático inglês George Boole (1815-1864) publicou em 1854 os princípios da lógica booleana, onde as variáveis assumem apenas valores 0 e 1 (verdadeiro e falso).
•A dificuldade de implementar um dígito decimal (um número inteiro entre 0 e 9) em componentes elétricos determinaram o uso da base 2 em computadores. A lógica booleana foi usada na implementação dos circuitos elétricos internos a partir do século XX.
Hollerith e sua máquina de perfurar cartões
Por volta de 1890, um outro nome entrou na história do computador: Dr. Herman Hollerith (1860-1929), responsável por uma grande mudança na maneira de se processar os dados dos censos da época.
Hollerith fundou uma companhia para produzir máquinas de tabulação . Anos depois, em 1924, essa companhia veio a se chamar IBM.
O primeiro computador
•O primeiro computador eletromecânico, o chamado Z-1, usava relês e foi construído pelo alemão Konrad Zuse (1910-1995) em 1936. Zuze tentou vendê-lo ao governo para uso militar, mas foi subestimado pelos nazistas, que não se interessaram pela máquina.
A guerra e os computadores
•Com a II Guerra Mundial, as pesquisas aumentaram nessa área. Nos Estados Unidos, a Marinha, em conjunto com a Universidade de Harvard e a IBM, construiu em 1944 o Mark I, um gigante eletromagnético. Em um certo sentido, essa máquina era a realização do projeto de Babbage.
•Mark I ocupava 120 m3, tinha milhares de relês e fazia um barulho infernal.
•Em segredo, o exército americano também desenvolvia seu computador. Esse usava apenas válvulas e tinha por objetivo calcular as trajetórias de mísseis com maior precisão.
•O matemático húngaro John von Neumann (1903-1957) formalizou o projeto lógico de um computador.
•Em sua proposta, von Neumann sugeriu que as instruções fossem armazenadas na memória do computador. Até então elas eram lidas de cartões perfurados e executadas, uma a uma. Armazená-las na memória, para então executá-las, tornaria o computador mais rápido, já que, no momento da execução, as instruções seriam obtidas com rapidez eletrônica.
•A maioria dos computadores de hoje em dia segue ainda o modelo proposto por von Neumann.
•Esse modelo define um computador seqüencial digital em que o processamento das informações é feito passo a passo, caracterizando um comportamento determinístico (ou seja, os mesmos dados de entrada produzem sempre a mesma resposta).
Gerações de computadores
•A arquitetura de um computador depende do seu projeto lógico, enquanto que a sua implementação depende da tecnologia disponível.
•As três primeiras gerações de computadores refletiam a evolução dos componentes básicos do computador (hardware) e um aprimoramento dos programas (software) existentes.
•Os computadores de primeira geração (1945-1959) usavam válvulas eletrônicas, quilômetros de fios, eram lentos, enormes e esquentavam muito.
•A segunda geração (1959-1964) substituiu as válvulas eletrônicas por transistores e os fios de ligação por circuitos impressos. Isso tornou os computadores mais rápidos, menores e de custo mais baixo.
•A terceira geração de computadores (1964-1970) foi construída com circuitos integrados, proporcionando maior compactação, redução dos custos e velocidade de processamento da ordem de microsegundos. Tem início a utilização de avançados sistemas operacionais.
•A quarta geração, de 1970 até hoje, é caracterizada por um aperfeiçoamento da tecnologia já existente, proporcionando uma otimização da máquina para os problemas do usuário, maior grau de miniaturização, confiabilidade e velocidade maior.
O que é um computador?
•“Um computador é uma coleção de componentes que realizam operações lógicas e aritméticas
O que é informação ?
•Vivemos na era da informação. Há informação sobre previsão do tempo, esportes, diversões, finanças...
•Informação significa fatos: é o tipo de coisa presente em livros, que pode ser expressa em palavras ou imagens. A informação pode portanto vir em várias formas: verbal, visual, por ondas...
•Desde os primórdios, as formas de vida vem aperfeiçoando sua capacidade de processamento da informação. Com a evolução, surgiram as palavras e as regras para combiná-las: as leis da gramática e da lógica.
Os números e o ábaco
Os números são um tipo especial de palavra, com regras próprias. Pode-se representá-los nos dedos e originalmente as contas (operações com números) eram feitas nos dedos. Dessa forma, podemos dizer que no início dos tempos as operações também eram "digitais"!
•A escrita nasceu através dos sumérios (Egípcios), que inventaram um modo de representar a linguagem através de desenhos. Essa idéia difundiu-se entre as várias culturas, cada uma adquirindo seu modo próprio de representar a linguagem. Na região do Mediterrâneo surgiram o alfabeto e o ábaco. Esse último era usado para fazer contas.
•O ábaco dos romanos consistia de bolinhas de mármore que deslizavam numa placa de bronze cheia de sulcos. Isso gerou alguns termos matemáticos: em latim "Calx" significa mármore, assim "Calculus" era uma bolinha do ábaco, e fazer calculos aritméticos era "Calculare".
Nova Era
•Os hindus inventaram o zero escrito, e isso permitiu que eles efetuassem a aritmética decimal no papel. Aqui começa a chamada era do papel e lápis.
•A matemática hindu foi difundida pelos árabes que a espalharam pelo Ocidente. Em 830, um estudioso persa, conhecido por Al-Khwarismi, escreveu o livro definitivo sobre o assunto. Mais especificamente, o livro tratava de álgebra.
•Após ser usado repetidamente, o nome do matemático acabou se transformando em "algarismo", palavra que hoje denota os símbolos usados para representar números. Do mesmo radical vem a palavra "algoritmo", usada em computação.
A ciência e os cálculos
•Isaac Newton (1643-1727) com sua Teoria Gravitacional coroou a era do papel e lápis. A sua teoria despertou grandes desafios matemáticos, entre eles o Problema dos Três Corpos - o Sol, a Terra e a Lua, cuja solução era incrivelmente difícil.
•Com o tempo, um grande número de cientistas começou a pensar em fazer estes cálculos através de alguma máquina...
•John Napier (1550-1617) inventou a "Tábua de Napier", que era similar a uma tabela de multiplicações. A tábua reduzia multiplicações e divisões a adições e subtrações. Usando esse princípio, em 1620 foram criadas as réguas de cálculo, usadas até 1970, antes das calculadoras de bolso.
Máquinas de calcular
•Wilhelm Schickard (1592-1635) construiu a primeira máquina de verdade. Esta fazia multiplicação e divisão, mas foi perdida durante a Guerra dos Trinta Anos, sem que seu inventor pudesse defender sua primazia.
•Blaise Pascal (1623-1662), filósofo e matemático francês, é conhecido como o inventor da primeira calculadora que fazia somas e subtrações.
•A calculadora usava engrenagens e não fez muito sucesso, pois era cara e requeria prática de uso.
O filósofo e matemático alemão Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716) aprimorou um bocado o projeto de Pascal e sonhava que um dia todo o raciocínio pudesse ser substituído pelo girar de uma alavanca. A máquina de Leibniz fazia multiplicações e divisões
A revolução industrial
•Em 1801, na França, durante a revolução industrial, Joseph Marie Jacquard (1752-1834) inventou um tear mecânico controlado por grandes cartões perfurados. Sua máquina era capaz de produzir tecidos com desenhos bonitos e intrincados. Foi tamanho o sucesso que Jacquard foi quase morto quando levou o tear para Lyons: as pessoas tinham medo que o tear lhes fizesse perder o emprego. Em 7 anos, já haviam 11 mil teares desse tipo operando na França.
Babbage e Ada
•O brilhante matemático inglês Charles Babbage (1792-1871) é conhecido como o "Pai do Computador". Babbage projetou o chamado "Calculador Analítico", muito próximo da concepção de um computador atual.
•O projeto, totalmente mecânico, era composto de uma memória, um engenho central, engrenagens e alavancas usadas para a transferência de dados da memória para o engenho central e dispositivos para entrada e saída de dados.
•Por algum tempo, o governo britânico financiou Babbage para construir a sua invenção.
•Ada Augusta (1815-1852), era matemática amadora entusiasta. Ada tornou-se a primeira programadora, escrevendo séries de instruções para o engenho analítico. Ada inventou o conceito de subrotina: uma seqüência de instruções que pode ser usada várias vezes em diferentes contextos. Ela descobriu o valor das repetições - os laços (loops): deveria haver uma instrução que retornasse a leitora de cartões a um cartão específico, de modo que a seqüência pudesse ter sua execução repetida. Ela sonhava com o desvio condicional: a leitora de cartões desviaria para outro cartão "se" alguma condição fosse satisfeita.
•Infelizmente Babbage teve dificuldades com a tecnologia da época, que era inadequada para se construir componentes mecânicos com a precisão necessária. Com a suspensão do financiamento por parte do governo inglês, Babbage não pode concluir o seu projeto e o calculador analítico nunca foi construído.
A lógica booleana
•As máquinas do século XIX usavam base 10.
•O matemático inglês George Boole (1815-1864) publicou em 1854 os princípios da lógica booleana, onde as variáveis assumem apenas valores 0 e 1 (verdadeiro e falso).
•A dificuldade de implementar um dígito decimal (um número inteiro entre 0 e 9) em componentes elétricos determinaram o uso da base 2 em computadores. A lógica booleana foi usada na implementação dos circuitos elétricos internos a partir do século XX.
Hollerith e sua máquina de perfurar cartões
Por volta de 1890, um outro nome entrou na história do computador: Dr. Herman Hollerith (1860-1929), responsável por uma grande mudança na maneira de se processar os dados dos censos da época.
Hollerith fundou uma companhia para produzir máquinas de tabulação . Anos depois, em 1924, essa companhia veio a se chamar IBM.
O primeiro computador
•O primeiro computador eletromecânico, o chamado Z-1, usava relês e foi construído pelo alemão Konrad Zuse (1910-1995) em 1936. Zuze tentou vendê-lo ao governo para uso militar, mas foi subestimado pelos nazistas, que não se interessaram pela máquina.
A guerra e os computadores
•Com a II Guerra Mundial, as pesquisas aumentaram nessa área. Nos Estados Unidos, a Marinha, em conjunto com a Universidade de Harvard e a IBM, construiu em 1944 o Mark I, um gigante eletromagnético. Em um certo sentido, essa máquina era a realização do projeto de Babbage.
•Mark I ocupava 120 m3, tinha milhares de relês e fazia um barulho infernal.
•Em segredo, o exército americano também desenvolvia seu computador. Esse usava apenas válvulas e tinha por objetivo calcular as trajetórias de mísseis com maior precisão.
•O matemático húngaro John von Neumann (1903-1957) formalizou o projeto lógico de um computador.
•Em sua proposta, von Neumann sugeriu que as instruções fossem armazenadas na memória do computador. Até então elas eram lidas de cartões perfurados e executadas, uma a uma. Armazená-las na memória, para então executá-las, tornaria o computador mais rápido, já que, no momento da execução, as instruções seriam obtidas com rapidez eletrônica.
•A maioria dos computadores de hoje em dia segue ainda o modelo proposto por von Neumann.
•Esse modelo define um computador seqüencial digital em que o processamento das informações é feito passo a passo, caracterizando um comportamento determinístico (ou seja, os mesmos dados de entrada produzem sempre a mesma resposta).
Gerações de computadores
•A arquitetura de um computador depende do seu projeto lógico, enquanto que a sua implementação depende da tecnologia disponível.
•As três primeiras gerações de computadores refletiam a evolução dos componentes básicos do computador (hardware) e um aprimoramento dos programas (software) existentes.
•Os computadores de primeira geração (1945-1959) usavam válvulas eletrônicas, quilômetros de fios, eram lentos, enormes e esquentavam muito.
•A segunda geração (1959-1964) substituiu as válvulas eletrônicas por transistores e os fios de ligação por circuitos impressos. Isso tornou os computadores mais rápidos, menores e de custo mais baixo.
•A terceira geração de computadores (1964-1970) foi construída com circuitos integrados, proporcionando maior compactação, redução dos custos e velocidade de processamento da ordem de microsegundos. Tem início a utilização de avançados sistemas operacionais.
•A quarta geração, de 1970 até hoje, é caracterizada por um aperfeiçoamento da tecnologia já existente, proporcionando uma otimização da máquina para os problemas do usuário, maior grau de miniaturização, confiabilidade e velocidade maior.
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