Fundamentos da Computação

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Fundamentos da Computação 
Trabalho compilado da Internet 
Prof. Claudio Passos 
Objetivos 
 Relacionar as gerações da tecnologia 
da computação. 
 Identificar as principais inovações 
que caracterizam cada uma delas. 
Conceitos de Computador 
 Um computador é qualquer 
dispositivo utilizado para processar 
informação de acordo com um 
procedimento bem definido. 
 Conceito originalmente utilizado 
para descrever pessoas empregadas 
para fazer cálculos aritméticos. 
Conceito Universal de Computador 
 A noção moderna assume o conceito 
de propósito-geral e universal, isto 
é, dada a capacidade de 
programação, qualquer computador 
pode emular o comportamento de 
qualquer outra máquina. 
Modelo Universal de Computador: 
Máquina de Turing 
 Uma máquina de Turing é um 
modelo abstrato de computador que 
formaliza as noções de 
armazenamento e execução de 
programas. 
 Introduzido em 1936 por Alan 
Turing de forma a caracterizar 
precisamente a noção de algoritmo. 
Tese de Turing (válida até os dias de 
hoje....) 
 “Qualquer modelo prático de 
computação tem que ser equivalente 
ou então ser um subconjunto das 
capacidades de computação de uma 
Máquina de Turing”. 
 Limite = Turing-Completo 
Primeiros Dispositivos 
 Ábaco: Utilizado na 
antiguidade (do Egito a 
China) por comerciantes 
para fazer operações 
aritméticas. 
 Com um ábaco, você 
utiliza as contas em um 
fio para representar os 
números (dados) e 
segue as regras de 
adição, subtração, etc. 
 Continuou sendo 
utilizado até a invasão 
das calculadoras de 
bolso (4000 anos de 
uso). 
Gerações na História da Computação 
 Primeira (1945-1955) 
 Segunda(1955-1965) 
 Terceira (1965-1980) 
 Quarta (1980-????) 
Primeira Geração - Causas 
 Surgiu com a necessidade de 
desenvolvimento causada pela 
segundaGuerra Mundial (cálculos 
complexos). 
 Invenção de válvulas a vácuo, 
capacitores e relés. 
 Componentes elétricos e eletrônicos 
começam a substituir componentes 
mecânicos 
Primeira Geração - Hardware e 
Máquinas 
 O hardware era essencialmente 
baseado em circuitos construídos 
com base na fiação eletrônica, e 
equipados com tubos de vácuo e 
relés. 
 Entrada de dados e memória não-
volátil era fornecida através de 
cartões perfurados e fitas 
magnéticas, respectivamente. 
Primeira Geração - Hardware e 
Máquinas 
 Computador Z3 de Konrad Zuse. 
 Primeira máquina construída e que 
era Turing-Completa. 
 Permitia cálculos com números 
binários e em ponto flutuante. 
 Zuse trabalhou para os nazistas, 
que utilizaram seu projeto para a 
produção de mísseis guiados. 
Primeira Geração - Hardware e 
Máquinas 
 ENIAC: [Eletronic Numerical Integrator 
and Calculator] (1941- 1945): Era 
programável e de propósito-geral. 
Totalmente eletrônico. 
 Entretanto, a programação era feita pelo 
completo rearranjo de toda a fiação 
eletrônica (modificação física). 
 Turing-Completo 
Primeira Geração - Hardware e 
Máquinas 
 ENIAC: Considerado pelos historiadores o 
primeiro computador eletrônico digital de 
grande porte. 
 ENIAC: Pesava 30 toneladas e utilizava 
cerca de 18.000 válvulas a vácuo. 
 Consumia tanta energia, que ocasionava 
queda de intensidade na energia de 
cidades vizinhas toda vez que era ligado. 
Primeira Geração - Hardware e 
Máquinas 
 EDVAC[1949-1952] (Electronic 
DiscreteVariable Automatic 
Computer): Primeiro computador 
realmente construído com a 
capacidade de armazenamento de 
programas e dados na memória 
[idéia de Von Neumann]. 
 A arquitetura de Von Neumann é 
usada até hoje. 
Arquitetura de Von Neumann 
John Von Neumann 
 John Von Neumann:Matemático 
húngaro que inventou o conceito de 
computador com programa 
armazenado. 
 Programas e dados podem ser 
armazenados no mesmo espaço. 
 Portanto, a máquina pode alterar 
tanto o seu programa como os seus 
dados. 
Primeira Geração 
Hardware e Máquinas 
 UNIVAC (1951): Universal 
Automatic Computer. Primeiro 
computador comercial produzido em 
massa. 
 Foram vendidas 46 unidades, ao 
preço de U$ 1 milhão cada. 
 Utilizava em torno de 5200 válvulas 
a vácuo. Utilizava tape magnético 
para entrada de dados 
Primeira Geração 
Software e Linguagens 
 Até o ENIAC, programação era feita 
diretamente pela alteração de fiação 
eletrônica. 
 A partir do EDVAC, programação 
feita com linguagem de máquina. 
Segunda Geração 
Hardware e Máquinas 
 Primeiro passo: Invenção do transistor 
em 1947. 
 Um transistor é um pequeno dispositivo 
eletrônico, também utilizado para 
controlar o fluxo de eletricidade em um 
circuito eletrônico. 
 Um transistor possui uma fração mínima 
do peso, do consumo de energia e da 
troca de calor de uma válvula a vácuo. 
 Computadores são menores, mais 
confiáveis, e mais rápidos. 
Segunda Geração 
Hardware e Máquinas 
 IBM 1401: mainframe de bastante 
sucesso para aplicações comerciais, 
o qual vendeu mais de 12.000 
unidades. 
 IBM System/360: Podia executar 
aplicações comerciais e científicas, e 
possibilitava a utilização de 
linguagens de programação de alto 
nível. 
Segunda Geração 
Software e Linguagens de Programação 
 Surgimento das linguagens: 
 FORTRAN (Formula Translator) 
 COBOL (Common Businness Oriented 
Language) 
 APL (A Programming Language) 
 PL/I (Programming Language I) 
 Algol (Algorithmic language) 
 Invenção dos compiladores 
Terceira Geração 
Hardware e Máquinas 
 Invenção do Circuito Integrado 
(1958):Muitos transistores e 
circuitos eletrônicos em uma única 
placa (chip) de silício. 
 Integração em pequena escala: 20-
30 transistores por chip. 
Terceira Geração 
Hardware e Máquinas 
 Desenvolvimento do minicomputadores 
 Início da utilização dos computadores por 
empresas menores (ao invés de 
organizações governamentais). 
 Alguns minicomputadores cabiam dentro 
do porta-malas de um carro. 
 Surgimento de companhias importantes 
como HP e DEC. 
Terceira Geração 
Software e Linguagens de Programação 
 Desenvolvimento de sistema 
operacional multitarefa (via 
timesharing). 
 Criação do UNIX. 
 Surgimento do Basic, C e Pascal. 
Quarta Geração 
Hardware e Máquinas 
 Criação do circuito integrado em 
larga escala (VLSI). 
 Criação da Apple Computer Inc. em 
1977. 
Quarta Geração 
Hardware e Máquinas 
 Introdução do Intel 4004 (1971). Primeiro 
processador em um chip. 
 Introdução do processador 8080 pela 
Intel (1974). Cérebro do primeiro PC, o 
Altair, que era equipado com um 
interpretador BASIC, escrito por Bill 
Gates. 
 Introdução do IBM PC em 1981 com Intel 
8088. 
 Surgimento do Apple Machintosh, em 
1984. 
Quarta Geração 
Software e Linguagens de Programação 
 Surgimento do DOS em 1980. 
 Turbo Pascal pela Borland em 1984. 
 Interfaces Gráficas a partir de 1984, 
com o Apple Machintosh. 
 Lançamento do Windows em 1985 
(interface gráfica para o DOS). 
Quarta Geração 
Software e Linguagens de Programação 
 Linguagens de Programação: 
 Prolog (70´s) 
 SmallTalk (70´s) 
 Ada (70´s) 
 C++ (80´s) 
 Java, JavaScript (1991,1995) 
Comentários Finais 
 Os computadores são tão antigos 
quanto a própria civilização. 
 Os predecessores mais importantes 
da tecnologia da computação foram 
o tear programado por cartões, de 
Jacquard (século XIX), e a Máquina 
Analítica de Babbage. 
Comentários Finais 
 O primeiro computador digital eletrônico 
em larga escala, o ENIAC, constituiu a 
base para a indústria da computação 
moderna. 
 O conceito de programa armazenado 
incentivou o crescimento da indústria de 
computação, porque permitia que os 
clientes alterassem facilmente as funções 
do computador, executando um programa 
diferente. 
Comentários Finais 
 Os computadores da primeira geração 
utilizavam válvulas a vácuo e precisavam 
ser programados em linguagem de 
máquina. 
 Os computadores da segunda geração 
introduziram os transistores e as 
linguagens de programaçãode alto nível, 
como COBOL e FORTRAN. 
 Os computadores da terceira geração 
introduziram os circuitos integrados, que 
reduziram os custos e lançaram a 
indústria de minicomputadores. 
Comentários Finais 
 As inovações-chave incluíram o compartilhamento 
de tempo, as redes de longa distância e as redes 
locais. 
 A quarta geração de computadores utiliza os 
microprocessadores (circuitos integrados em larga 
escala). As inovações-chave incluem computadores 
pessoais, a interface gráfica com o usuário e o 
crescimento da rede de computadores