O documento fornece uma introdução à ciência da computação, abordando: 1) A importância da consciência, conhecimento e interação para entender computadores; 2) Características e benefícios dos computadores como capacidade de armazenamento, velocidade, confiabilidade e produtividade; 3) Uma breve história dos computadores desde as origens da computação até as gerações recentes baseadas em chips.

1. Introdução a Ciência da Computação M.Sc. Daniel Augusto de Moura Pereira Março de 2010 Conceitos Iniciais

2. Introdução Na era industrial as pessoas se deslocaram fisicamente da zona rural para a zona urbana; A força de trabalho foi por muito tempo fonte de renda para diversas famílias; Na sociedade moderna as pessoas utilizam a força intelectual em vez da força muscular; Para se obter conhecimento em informática devemos levar em consideração, pelo menos, três elementos básicos: Consciência: a percepção da importância do computador se dá com a sua utilização; Conhecimento: é importante entender como os computadores funcionam; Interação: a interação com os computadores é a melhor maneira de conhecê-los.

3. Características dos computadores Capacidade de armazenamento Armazenam grandes quantidades de dados; Facilidade de localização e recuperação; Velocidade Oferecem a velocidade de processamento necessária para diversas aplicações Confiabilidade Importante para diversas áreas críticas

4. Características dos computadores Produtividade Na medida em que nos familiarizamos com os recursos oferecidos pelos computadores a produtividade tende a aumentar; Tomada de decisão Podem ser utilizados para classificar e organizar informações, podendo assim, auxiliar no processo de tomada de decisão; Outros benefícios: Informação em tempo real; Redução de custos com “mão de obra”; Encurtamento de distâncias.

5. Utilização dos computadores Podem ser utilizados em praticamente todas as áreas, como por exemplo: Comércio; Economia; Educação; Indústria; Residência; Saúde; Transporte;

6. Conceitos gerais O que é a informática? Informação + automática ... ou seja, a utilização de métodos e técnicas no tratamento automático da informação que incluem a coleta, o armazenamento, a classificação, a transformação e a disseminação da informação; O que vem a ser a automação? Tecnologia empregada no trabalho automático onde os sistemas se auto-controlam, efetuam medições, introduzem correções durante o processo de produção, praticamente sem a intervenção do homem; Ferramenta mais adequada : O COMPUTADOR

7. Computador E o que vem a ser um computador? Uma máquina que processa dados, faz cálculos e possibilita a obtenção de resultados de operações com o mínimo de intervenção humana; Vantagens Precisão no fornecimento das informações; Grande velocidade no processamento (disponibilidade de informações); Execução de tarefas repetitivas; Compartilhamento de dados; Redução de custos para várias atividades produtivas.

8. Origens da computação A habilidade do ser humano em se comunicar possibilitou a realização de cálculos; A partir de formas de comunicação o homem aprimorou suas capacidades cognitivas; Surgimento de vocabulários extensos e elaboração de regras para a criação de frases; Formação das primeiras linguagens; Pinturas rupestres; Símbolos que representavam as palavras usadas na comunicação; Origem da escrita: Surgimento do alfabeto permitiu a expansão da comunicação.

9. Origens da computação Com o aumento da comunicação pelo homem, surgiu a necessidade de realização de cálculos; Necessidade de controle das atividades humanas como: Contagem de rebanhos; Troca de moedas; Divisão de terras; Elaboração de calendários voltados para atividades agrícolas;

10. História dos computadores Primeiro instrumento utilizado para computar: O ábaco, inventado por volta de 1000 a.C. Utilizado por babilônios e egípcios inicialmente e, posteriormente, na cultura oriental (chineses); Possibilitava a operação de todas as operações matemáticas.

11. História dos computadores Em 1612, John Napier desenvolveu a primeira calculadora portátil. Composta de bastões para realizar multiplicações por meio de adições; Os bastões continham a tabuada de um número pronta; Criou o conceito de logaritmo. Em 1642, Blaise Pascal, matemático francês, inventou a primeira máquina de somar, denominada máquina Pascalina. Possibilitava apenas a soma e subtração.

12. Em 1673, Gottfried Wilhelm Von Leibniz, matemático alemão, aperfeiçoou a máquina Pascalina; Através de somas sucessivas realizadas pelas engrenagens agora ela tornava-se capaz de multiplicar e dividir. Em 1808, Joseph Marie Jacquard, técnico de tecelagem francês, criou o tear automático, cujos padrões eram controlados por cartões perfurados; Considerado o primeiro esforço no sentido de automação industrial sem a intervenção humana. Em 1822, Charles Babbage, matemático inglês, projetou uma máquina a vapor programável (a máquina das diferenças); Realizava apenas adições e era utilizada para realizar cálculos de tabelas de navegação História dos computadores

13. Em 1832, Babbage pensou em generalizar sua máquina para realizar qualquer tipo de cálculo; A máquina analítica, como ficou conhecida, utilizava o princípio básico da programação; Utilizava o conceito de cartões perfurados de Jacquard: a máquina seria alimentada com cartões contendo instruções e dados para serem processados; A partir deste projeto Babbage ficou conhecido como o pai da computação; Por descrédito de seus financiadores a máquina nunca chegou a ser construída para comercialização; Apesar disso, uma colaboradora de Babbage, Ada King, discutiu as técnicas de programação para aquela máquina e tornou-se a primeira programadora do mundo. História dos computadores

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

15. História dos computadores Em 1890, Hermann Hollerith, engenheiro americano, projetou um equipamento para auxiliar na realização do censo daquele ano; Chamada de tabulador mecânico; Baseada no tear de Jacquard; Processava automaticamente cartões perfurados; A partir disso, surge o termo processamento de dados; Hollerith, funda a companhia CTR (Computing-Tabulating-Recording) Em 1924, essa empresa passa a se chamar International Business Machine ou IBM

16. História dos computadores – 1ª Geração Computadores a válvula e relé 1935 – 1938. Konrad Zuse, em Berlim, projetou e construiu uma série de máquinas eletromecânicas baseadas em relés; Um relé é um dispositivo que, se excitado por uma corrente elétrica, é capaz de fechar um contato, servindo como uma chave liga e desliga; As máquinas utilizavam aritmética binária; Já apresentavam uma organização interna semelhante a existente nos computadores modernos; 1936 – 1939. John Vicent Atanasoff e John Berry,nos EUA, desenvolveram uma máquina baseada em válvulas para resolver equações lineares da Física; Uma válvula é um dispositivo puramente eletrônico, que como um relé, funciona como uma chave, porém com velocidade dez mil vezes maior.

17. História dos computadores – 1ª Geração Em 1944, Howard H. Aiken, professor da Universidade de Havard, criou o primeiro computador eletromecânico: O Mark I Implementado pela IBM como ASCC (Automatic Sequence Control Calculator) O programa era carregado por meio de uma fita perfurada, executando as instruções durante a leitura; Ocupava 120m²; Continha milhares de relés e conseguia multiplicar números até dez dígitos em três segundos;

18. História dos computadores – 1ª Geração Entre 1940 e 1944, os ingleses desenvolveram o computador Colussus para decifrar os códigos secretos alemães gerados por um computador chamado Enigma; Esse computador só foi revelado na década de 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.

19. História dos computadores – 1ª Geração Até então manusear estes cabos era um sucesso!

20. Em 1945, John Von Newman, matemático húngaro e consultor do projeto ENIAC, propõe a construção de computadores universais; Armazenavam programas em memórias; Tanto as instruções a serem executadas quanto os dados utilizados pelos programas seriam armazenados na memória; Não seria necessário a utilização de cabos, ou outros dispositivos, para fazer alterações nos programas; As instruções seriam representadas da mesma maneira que os dados; A arquitetura proposta dividia o computador em três componentes: Unidade Central de Processamento; Memória Principal; Dispositivos de Entrada e Saída; Tal divisão ficou conhecida como arquitetura de Von Neumann. História dos computadores – 1ª Geração

21. A arquitetura de Von Neumann passou a ser utilizada em vários projetos, tendo destaque: 1946 – Primeiro computador a utilizar a arquitetura de Von Neumann, o EDVAC (Eletronic Discrete Variable Computer) 1949 – EDSAC (Eletronic Delay Storage Automatic Cauculator) da Universidade de Cambridge 1951 – UNIVAC, que empregava diodos de cristal. Possuíam desempenho superior às válvulas; Possuía periféricos independentes e utilizava fitas como unidades de armazenamento História dos computadores – 1ª Geração

22. História dos computadores – 2ª Geração Computadores baseados em transistores; Com a invenção do transistor, em 1947 por Willian Shockley, John Bardeen e Walter Brattain a construção dos computadores foi revolucionada; Um transistor é um dispositivo semicondutor (conduz corrente elétrica de acordo com uma tensão aplicada) utilizado como chave liga/desliga; Os transistores são mais confiáveis, menores e mais rápidos que as válvulas e relés Tornaram possível a produção de computadores menores; Demorou dez anos para serem utilizados no contexto computacional.

23. História dos computadores – 2ª Geração Em 1957 foi criado o primeiro computador baseado em transistores denominado TX – 0; Posteriormente criou-se o TX – 2; Em 1961 foi lançado o PDP – 1, por Kel Olsen, engenheiro que trabalhou no projeto do TX – 2; Primeiro computador comercial; Em 1965 foi lançado o PDP – 8, impulsionado pelo sucesso do PDP – 1; A IBM lançou o modelo 1401 que vendeu cerca de 100.000 unidades entre 1960 e 1964;

24. História dos computadores – 3ª Geração Computadores com circuitos integrados; Um circuito integrado é um conjunto de transistores executando desde funções lógicas simples a funções mais complexas; Ocupam pouco espaço, são mais robustos a interferências elétricas e tem baixo consumo de energia; Em 1965 a IBM foi a primeira empresa a utilizar circuitos integrados em computadores no modelo 360 (substituto do 1401); O PDP – 11, substituindo o PDP – 8, foi o primeiro microcomputador a usar circuitos integrados Obteve grande sucesso, sendo adotado por várias universidades.

25. História dos computadores – 4ª Geração Computadores com chips VLSI; Surgimento dos microprocessadores Dispositivo eletrônico encapsulado em um chip que possui internamente uma unidade de controle, uma unidade lógico-aritmética e uma memória interna; Engloba as unidades funcionais básicas de um computador 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, denominado Micral (não obteve êxito).

26. História dos computadores – 4ª Geração Com a criação dos microprocessadores, várias empresas começaram a produzir seus próprios microcomputadores, como por exemplo: Motorola; Apple; IBM; etc. Neste momento a IBM lançava o IBM – PC (Personal Computer) Em 1980 surge a tecnologia VLSI (Very Large Scale Integration) que permitiu que milhões de transistores pudessem ser encapsulados em uma única pastilha; Redução ainda mais do tamanho dos microprocessadores e aumentado suas velocidade e processamento; Intel 8088, Intel 80286, Intel 286, Intel 486, Intel 586, Pentium I...

27. Referências Souza, M. (2006). Algorítmos e Lógica de Programação. Ed. Thompson. Capron, H.; Johnson, J. (2004). Introdução à Informática. Ed. Pearson Prentice Hall. Leitura Recomendada http://www.museudocomputador.com.br/index.php http://www.computerhistory.org/