Prof. Edson Dalla Santa

1 História

Os computadores surgiram da necessidade de realizar-se uma grande quantidade de cálculos numéricos em tempo hábil e com segurança , livre de erros . Seres humanos são por natureza criativos, mas dispersivos e impacientes . São capazes de criar métodos eficientes para determinar a solução de quase qualquer problema numérico, mas mostram-se pouco dispostos a dedicar horas, semanas , anos a fio à simples repetição desses métodos , para alcançar o resultado desejado.

No início do século XVII apareciam as primeiras máquinas construídas com a finalidade de ajudar o homem na execução de suas tarefas de cálculo.

Já, na Segunda Guerra Mundial , começou-se a haver um interesse por projetos motivados principalmente, pela necessidade de agilizar o processo utilizado para codificar e decodificar as mensagens trocadas durante a Guerra. Logo após, foi construído o primeiro eletromecânico , que possuía dimensões gigantescas . Ele funcionava a base de válvulas a vácuo e armazenava dados através de cartão perfurado.

Naturalmente essas máquinas eram bem diferentes dos computadores com que trabalhamos hoje em dia, mas conhecê-las pode ajudar-nos a melhor compreender as potencialidades e limitações dos recursos computacionais modernos.

1.1 Arte de Calcular

Conta-se que uma época distante, um pastor de ovelhas contava cada ovelha de seu rebanho usando pedrinhas . Ele passava cada animal de uma cerca para à outra de seu pasto e tirava uma pedrinha de um saquinho que carregava, colocando-a em outro, efetuando dessa maneira uma Analogia entre dados

“Ovelha = Pedrinha”.

Caso sobrasse(m) alguma(s) pedrinha(s) , o pastor não gostava muito da idéia, pois estava faltando ovelha(s) , daí ele passaria a ter um outro conhecimento, o de perda ; mas se faltasse(m) alguma(s) pedrinha(s) , ele passava a gostar da idéia, pois estaria sobrando ovelha(s) , tendo um novo conhecimento, o do ganho. Em latim, pedrinha significa “ Calculu ”e “Calx” que significa mármore, daí o termo Cálculo .
Porém, acredita-se que a primeira forma encontrada pelos seres humanos para mostrar a que quantidade estavam se referindo foi através do uso dos dedos da mão. Pois, em latim, “ Digitus ” significa dedo .
No entanto, não havia ainda um processo para armazenar informações . Foi então que cerca de 4 mil (a.C.) anos atrás a humanidade aprendeu a fazer contas . Mercadores da Mesopotâmia desenvolveram o primeiro sistema científico para contar e acumular grandes quantias.

Primeiro, eles faziam um sulco na areia e iam colocando nele sementes secas (ou contas) até chegar a dez . Aí, faziam um segundo sulco, onde colocavam uma só conta – que equivalia a 10 , esvaziavam o primeiro sulco e iam repetindo a operação.

1.2 Resumo da Evolução da Tecnologia
3.000 a.C. 
 
Ábaco – com o passar dos tempos, foram necessárias ferramentas para facilitar o processo de cálculo, e no Oriente (provavelmente na China), surgiu o ábaco que efetua cálculos aritméticos simples . Ainda hoje é usado.


link para simulador de ábaco

1642
Máquina de Blaise Pascal – primeira máquina automática (calculadora mecânica) que realizava soma, subtração e multiplicação , denominada de Pascaline. O sistema era composto por duas séries de engrenagens com um dente equivalente a cada dígito de 0 a 9, ligadas em série . A função das engrenagens era armazenar os números: em caso de uma das engrenagens atingir o dígito 9, haveria um avanço de um dígito na engrenagem mais próxima a esquerda. Semelhante a um odometro de automóvel .
Pascal foi um dos primeiros a cogitar a possibilidade de construir uma “ máquina pensante”. Em homenagem ao sábio, foi criada uma linguagem de programação de computadores com seu nome.
Calculadoras mecânicas são consideradas precursoras dos computadores , mas não são computadores, pois elas não possuíam memória nem podiam ser programadas.


1801
 

Tear automático - o tear automático se tratava de um aparelho que encontrava os dados por meio de cartões perfurados para controlar a confecção de tecidos e seus respectivos desenhos . Foi criado em 1801 por Joseph Marie Jackuard e pode ser considerada a primeira máquina mecânica programável da história.


1823 - 1834 

Máquina analítica de Charles Babbage – conhecido como o pai da “Computação ”. A primeira máquina de Babbage (Difference Engine, de 1823) tinha por objetivo gerar automaticamente tabelas matemáticas . A única operação disponível seria a adição. Entretanto, dispondo dessa única operação, um grande número de funções poderia ser derivado, usando-se uma técnica chamada de método das diferenças infinitas.

A segunda máquina de Babbage (Analytical Engine, de 1834) pretendia realizar qualquer das quatro operações matemáticas automaticamente . Ao contrário de todas as máquinas jamais concebidas, esta contaria com uma memória (para armazenamento de operandos e de resultados) e com um núcleo de controle e cálculo. Operações seriam realizadas sob o controle de cartões perfurados (inspiração nas máquinas de tecelagem). Um conjunto de cartões constituiria um programa.
Uma das grandes contribuições de Babbage constituiu-se no mecanismo que permitia ao programa alterar a sequência de execução em função de resultados parciais obtidos durante o processamento. Em outras palavras, Babbage inventou o desvio condicional (IF-THEN-ELSE).
Infelizmente, para frustração da humanidade e do próprio Babbage, nenhuma das máquinas foi concluída mas inspirou uma série de equipamentos anos depois.

1880
 


Máquina analítica de Hermann Hollerith – esse tipo de equipamento era usado para classificar e tabular grande quantidade de dados, tendo sido desenvolvido pelo americano Herman Hollerith . Sua primeira grande aplicação foi no processamento do censo norte-americano de 1890. Em 1896, Hollerith fundou uma firma para produzir industrialmente seu equipamento. Essa firma, mais tarde agregada a outras pequenas indústrias, daria origem em 1924 à International Business Machines Corporation ( IBM ), a maior empresa mundial de computadores.


1943
MARK I – considerado o primeiro computador eletromecânico (com base em relés eletromecânicos e regido pelos princípios de Babbage). Construído em 1943 por Howard Aiken, com o apoio da IBM e da Marinha americana . Media 2.5m de altura por 18m de comprimento .
1946
ENIAC – Eletronic Numeric Integrator and Calculator. Primeiro computador eletrônico, desenvolvido pelos matemáticos Mauchly e Ekert , da Universidade da Pensilvânia (EUA), cujo objetivo era o de acelerar os cálculos de artilharia americana na Segunda Guerra Mundial .
Características:
^· 18.000 válvulas
^· 70.000 resistores
^· 10.000 capacitores
^· pesava 30 toneladas
^· consumia cerca de 150.000 Watts
^· capacidade de 500 multiplicações e 5.000 adições por segundo
^· ocupava uma área de 70m²
A preparação do ENIAC para cálculos demorava semanas , pois a programação era realizada pela ligação dos fios. Outro agravante era o fato de ter sempre válvulas queimando .
1949
EDVAC – primeiro computador capaz de armazenar inteiramente um programa , desenvolvido com consultoria de John von Neumann (desenvolveu os conceitos de programas e operações com números binários e o conceito de que tanto instruções como dados podiam ser armazenados e manipulados internamente).
1951

UNIVAC – Universal Automated Computer . Primeiro computador a ser produzido em série, utilizando a fita magnética para armazenar informações .

Instrução : são ordens executadas pelo computador. Cada computador tem seu repositório de instruções (comparação, movimentação de dados, de entrada e saída). Programa : é um roteiro que orienta o computador, mostrando-lhe a sequência de operações necessárias para executar uma dada tarefa.

1.3 Geração dos Computadores
Primeira Geração (1946 - 1959)
Componente Eletrônico: Válvula
São computadores inteiramente construídos por circuitos eletrônicos, tendo a válvula como componente básico .
A válvula esquentava muito, dissipando uma enorme quantidade de calor, danificando-se com frequência.
Computadores ocupavam muito espaço físico , gastava muita energia elétrica .
Calculavam com uma velocidade só de milésimos de segundo .
Programados em linguagem de máquina ( 0 ou 1 ).
Segunda Geração (1959 - 1964)
Componente Eletrônico: Transistor
O transistor foi desenvolvido nos laboratórios Bell (USA), apresentando grandes vantagens sobre a válvula:
· Aproximadamente 100 vezes menor
· Não necessitava de pré aquecimento
· Consumia menos energia
· Mais durável e confiável
· Mais rápido
As operações são medidas em microssegundos.
Terceira Geração (1964 - 1974)
Componente Eletrônico: Circuitos integrados
O circuito integrado LSI (Large Scale Integration) também conhecido como CHIP (conjunto de circuitos integrados) é uma pastilha de silício de 1 cm² e soldado por componentes eletrônicos (composto por milhares de transistores ).
Os computadores tornaram-se mais compactos ainda e com maior capacidade .
Preocupação com a compatibilidade entre os equipamentos .
Desenvolvimento do tratamento de dados à distância e das comunicações (tele processamento).
Em abril de 64, a IBM lança no mercado os computadores da família IBM/360, marcando o início dessa geração.
Quarta Geração (1974 - ???)
Componente Eletrônico: Circuitos integrados em Alta Velocidade
O circuito integrado VLSI (Very Large Scale Integration).
Menor que o LSI, esse chip tornou possível a miniaturização dos computadores além de faze-los mais poderosos .
Linguagens de programação de alto nível ( Turbo Pascal, C ).
As operações mediam-se em picos segundos .
Nessa geração surgiram os microcomputadores .

Quinta Geração (???)
Componente Eletrônico: O ULSI é o componente básico
Caracteriza-se pelas aplicações de:
· Reconhecimento de voz - entendimento da fala humana pelo computador, com a finalidade de receber instruções e dados diretamente das pessoas ;
· Multimídia – associação de sons, gráficos, animação e vídeo ;
· IA – trata dos equipamentos e técnicas que permitem aos computadores emular alguns aspectos da inteligência e a capacidade de inferências racionais a partir de informações incompletas;
· Multiprocessamento - operação na qual duas ou mais unidades de processamento conectadas e aproximadamente iguais executam, cada uma, um ou mais processos;
· Redes Neurais – inteligência artificial modelada através de neurônios de um sistema biológico, com a intenção de simular a forma como o cérebro processa informações, aprende e recorda.
· Bio informática – reconhecimento do genoma humano