Aula02_Sistema de Computação(Introdução)

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Introdução à Computação 
Profa. Regiane Kawasaki 
kawasaki@ufpa.br 
 
1.1 Visão Geral 
1.2 Principais componentes de um computador 
1.3 Terminologia de medidas 
1.4 Organizações de padronização 
1.5 Desenvolvimento histórico 
1.6 Hierarquia de níveis do computador 
1.7 Modelo de von Neumann 
Reflexão: 
 
“Computação não é mais sobre computadores. É 
sobre viver... Temos visto computadores se moverem 
para fora de grandes salas com ar condicionado para 
nossos gabinetes, depois para nossas escrivaninhas 
e agora para os nossos colos e nossos bolsos. Mas 
isto não é o final... Como uma força da natureza, a era 
digital não pode ser negada nem interrompida (...) 
Cada geração se tornará mais digital que sua 
antecessora.” 
(Nicholas Negroponte, MIT) 
1.1 Visão Geral 
1.2 Principais componentes de um computador 
1.3 Terminologia de medidas 
1.4 Organizações de padronização 
1.5 Desenvolvimento histórico 
1.6 Hierarquia de níveis do computador 
1.7 Modelo de von Neumann 
• Hardware: peça, equipamento. Material 
físico, tocável, tangível. 
– “Conjunto dos elementos físicos de um 
computador” 
 
• Software: programa, implementação de 
algoritmos. Intangível, abstrato. 
– “Conjunto dos meios não materiais que servem 
para o tratamento automático da informação” 
– “Conjunto de programas que possibilita o 
funcionamento do computador no tratamento do 
problema que lhe é posto” 
 
O que possibilita a execução de um algoritmo 
(programa) ? 
 
R= Outro algoritmo, com certeza! E o que 
possibilita a execução desse outro algoritmo? 
Mais outro algoritmo. Até onde isso vai?? 
 
R= Até que você chegue no nível de máquina, 
que pode ser imaginado como um algoritmo 
implementado em um dispositivo eletrônico. 
Princípio de Equivalência de Hardware e 
Software: 
Qualquer coisa que possa ser feita com 
software pode ser feita com hardware, e 
qualquer coisa que possa ser feita com 
hardware também pode ser feita com 
software. 
“Hardware é o software petrificado” 
No nível mais básico, um computador é um 
dispositivo que consiste de três partes: 
 
1. Um processador para interpretar e 
executar programas 
2. Uma memória para armazenar dados e 
instruções 
3. Um mecanismo para transferir dados de e 
para o mundo externo (entrada/saída) 
1.1 Visão Geral 
1.2 Principais componentes de um computador 
1.3 Terminologia de medidas 
1.4 Organizações de padronização 
1.5 Desenvolvimento histórico 
1.6 Hierarquia de níveis do computador 
1.7 Modelo de von Neumann 
• É preciso conhecer a terminologia da 
computação! 
Terminologia de medidas 
Convenções importantes: 
• b: bit 
• B: byte (1 byte = 8 bits) 
• k: 103 (kilo) 
• K: 210 (kilo) 
 
Exemplos: 
• Arquivo de 5KB possui 5 x 210 ou 5120 bytes 
• Conexão à Internet de 1Mbps significa 106 bits 
por segundo 
Como medir velocidade na computação? 
 
• Frações de segundo (frequência): Hertz 
1 Hz = 1 ciclo por segundo 
1 KHz = 1.000 ciclos por segundo 
1 MHz = 1.000.000 ciclos por segundo 
... 
 
Processadores atuais operam na casa dos 
GHz (109 ciclos/seg!) 
1.1 Visão Geral 
1.2 Principais componentes de um computador 
1.3 Terminologia de medidas 
1.4 Organizações de padronização 
1.5 Desenvolvimento histórico 
1.6 Hierarquia de níveis do computador 
1.7 Modelo de von Neumann 
• Por que é importante existir padrões na 
indústria e na ciência? 
 
• Quem define os padrões na área da 
computação? 
 • IEEE: Institute of Electrical and Electronic Engineers 
- Elétrico e Eletrônico 
 
• ITU: International Telecommunications Union 
- Sistemas de comunicação de dados (radio, telecomunicações 
etc) 
 
• ISO: International Organization for Standardization 
- Define padrões em diversas áreas. 
1.1 Visão Geral 
1.2 Principais componentes de um computador 
1.3 Terminologia de medidas 
1.4 Organizações de padronização 
1.5 Desenvolvimento histórico 
1.6 Hierarquia de níveis do computador 
1.7 Modelo de von Neumann 
 
Para refletir: 
 
“O caminho do desenvolvimento dos 
computadores tem sido pavimentado 
com descobertas acidentais, pressões 
militares e comerciais” 
 
Geração zero: Máquinas de cálculo 
mecânicas (1642–1945) 
 
Números romanos => Sistema de numeração decimal 
 
Problema: Como tornar os cálculos decimais mais 
rápidos e precisos? 
 
Muitas invenções nessa época: 
- Wilhelm Schickard : relógio calculadora 
Este dispositivo podia adicionar e subtrair 
números contendo até seis dígitos 
• Blaise Pascal (1623-1662): calculadora 
mecânica (Pascaline), podia fazer adição 
com transporte (vai-um) e subtração. 
 
 
Foto original da Pascaline 
Gottfried Leibniz (1646-1716): calculadora 
mecânica capaz de adicionar, subtrair, 
multiplicar e dividir! 
Joseph-Marie Jacquard (1752–1834): 
 
Inventou um tear de tecelagem programável 
que poderia produzir padrões complexos em 
roupas. 
 
Introdução do uso de cartões perfurados, 
como dispositivo de entrada. 
Joseph-Marie Jacquard 
Charles Babbage (1791–1871) 
 
Alguns o consideram o “pai da computação” 
 
Máquina Diferencial: calculadora mais 
avançada! 
Charles Babbage 
Babbage também projetou uma máquina de 
propósito geral em 1833, denominada 
Máquina Analítica, um computador mecânico, 
que incluia: 
 
- Unidade aritmética 
- Memória 
- Dispositivos de E/S 
 
Ele não chegou a contruir essa máquina!! 
cartões perfurados 
O primeiro programa de computador: 
 
Ada Byron: 
Sugeriu que Babbage escrevesse 
um plano de como a máquina deveria 
calcular os números: 
 
1º programa e 1ª programadora! 
Ada Byron 
1ª Geração: Computadores com válvulas 
(1945–1953) 
 
Até então o “computador” era mecânico, não 
eletrônico! 
 
Década de 30: Konrad Zuse adicionou 
tecnologia elétrica e outras melhorias ao 
projeto de Babbage. 
 
Konrad Zuse 
John Atanasoff (1904–1995) recebeu o mérito 
da construção do primeiro computador 
totalmente eletrônico. O Atanasoff Berry 
Computer (ABC) era uma máquina binária 
construída com válvulas. O ABC resolvia 
sistemas de equações lineares. 
 
 
 
Primeiro computador eletrônico de uso geral: 
ENIAC (1946). 
John Atanasoff 
O ENIAC é reconhecido como sendo o 
primeiro computador digital de uso geral 
totalmente eletrônico. 
O projeto do ENIAC foi financiado pelo 
Exército americano durante a 2ª Guerra 
Mundial: 
 
Objetivo: efetuar cálculos de trajetória de 
equipamentos balísticos 
 
17.468 válvulas 
1800 m2 
30 toneladas … um monstro! 
Memória: 1000 bits uau  
Alan Turing (1912 – 1954) matemático, lógico, 
criptoanalista e cientista da computação inglês. 
Durante a segunda guerra fez parte da equipe 
que criou a Bomba eletromecânica para a 
criptoanálise da máquina alemã Enigma. 
 
 
Também participou do projeto Colossus 
(1943), computador britânico usado para 
criptoanálise de códigos ultrassecretos gerados 
pela máquina alemã Lorenz. 
 
 
Alan Turing 
2ª Geração: Computadores transistorizados 
(1954–1965) 
 
A tecnologia de válvulas da primeira geração 
não era muito confiável: 
- Queimavam com facilidade 
 
Em 1948, pesquisadores do Bell Laboratories 
inventaram o transistor 
Uma revolução! 
Transistores x Válvulas: 
- Consomem menos energia 
- Menores 
- Mais confiáveis 
 
Nessa ápoca, grandes fabricantes de 
computadores surgiram (ex: IBM) 
 
Militar/pesquisa -> comércio/indústria 
3ª Geração: Computadores com circuitos 
integrados (1965–1980) 
 
A verdadeira explosão no uso de 
computadores veio com a geração de circuitos 
integrados! 
 
Circuito integrado (CI) = microchip (silício) 
 
Já ouviram falar no Vale do Silício? 
Os CIs pioneiros permitiam que dezenas de 
transistores existissem em um único chip 
de silício que era menor do que um transistor 
simples 
 
Computadores se tornaram mais rápidos, 
menores e mais baratos 
 
A humanidade inicia um caminho sem volta...4ª Geração: Computadores VLSI (1985–2000) 
 
VLSI (very large scale integration): 
+ 10.000 componentes por chip! 
 
A VLSI permitiu à Intel, em 1971, criar o 
primeiro microprocessador do mundo, o 4004: 
- 4 bits funcionando a 108KHz 
 
(Válvula) 
(Transistor) 
(Chip com 3200 portas NAND) 
(Circuito 
 Integrado) 
Militar/pesquisa -> comércio/indústria -> 
público em geral 
 
Finalmente, em 1981 a IBM apresentou seu 
PC (computador pessoal)  Modelo 5150 
 
Lei de Moore (1965): 
“A densidade dos chips de silício dobra a 
cada 18 meses” 
 
i.e., o poder computacional 2x a cada 1,5 ano 
Moore pretendia que o seu postulado valesse 
por somente 10 anos. Entretanto, avanços 
nos processos de manufatura de chips 
permitiram que esta asserção valesse por 
quase 40 anos! 
 
A Lei de Moore não pode ser aplicada para 
sempre. Por quê? 
R= limitações físicas e financeiras 
Lei de Moore 
Source: http://www.computerhistory.org/semiconductor/ 
 
 
 
Qual tecnologia irá marcar o início 
da próxima geração? 
 
1.1 Visão Geral 
1.2 Principais componentes de um computador 
1.3 Terminologia de medidas 
1.4 Organizações de padronização 
1.5 Desenvolvimento histórico 
1.6 Hierarquia de níveis do computador 
1.7 Modelo de von Neumann 
 
 
O que você faz para resolver um 
problema grande? 
 
R= Que tal dividi-lo em problemas menores e 
resolver separadamente cada um? 
 
Famosa estratégia “dividir-para-conquistar” 
Por meio do princípio de abstração, podemos 
imaginar a máquina como sendo construída 
em uma hierarquia de níveis, em que cada 
nível tem um função específica. 
 
Cada nível representa uma máquina virtual, 
que executa seu próprio conjunto de 
instruções, solicitando às máquinas dos níveis 
mais baixos que realizem as tarefas quando 
necessário. 
1.1 Visão Geral 
1.2 Principais componentes de um computador 
1.3 Terminologia de medidas 
1.4 Organizações de padronização 
1.5 Desenvolvimento histórico 
1.6 Hierarquia de níveis do computador 
1.7 Modelo de von Neumann 
Nas primeiras máquinas de computação 
eletrônicas (1ª geração), programar era 
sinônimo de conectar fios a pinos! 
 
John W. Mauchly e J. Presper Eckert (do 
projeto ENIAC) documentaram uma ideia para 
que as instruções de programas pudessem 
ser armazenadas. 
 
John von Neumann publicou essa ideia (e 
ficou famoso por ela!!!). 
Próximo assunto: 
 
 
 
Eletrônica Digital: Conceitos básicos 
Sistemas de Numeração