Arquitetura de Computadores - Ateneu - Aula 01

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Arquitetura de Computadores
Ricardo Holanda, MSc.
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Conteúdo Programático
Revisão: Conceitos básicos da computação
Unidade I - Conceitos de Sistemas Numéricos 
Sistemas binários;
Sistema octal;
Sistema hexadecimal;
Conversões.
Unidade II - Representação de Dados 
Tipos de dados;
Representação em ponto flutuante;
Sinal e magnitude.
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Janeiro de 2005
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“Estamos vivendo a Era da Informação”. 
A Informação
Mas, afinal, o que é Informação?
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A Informação
Conceito de Dado
“Dado é qualquer elemento identificado em sua forma bruta que, por si só, não conduz a uma compreensão de determinado fato ou situação.” 
(Oliveira, 2005)
“Elemento que representa eventos ocorridos na empresa ou circunstâncias físicas, antes que tenham sido organizados ou arranjados de maneira que as pessoas possam entender e usar.” 
(ROSINI e PALMISANO, 2003).
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A Informação
O Dado
Elemento ou quantidade conhecida que serve de base à resolução de um problema; 
Deve ser coletado o mais próximo possível da sua fonte; 
A percepção do dado depende do interesse e das possibilidades do observador (homem ou máquina); 
Identificar a importância do dado em relação ao seu contexto; 
Armazenar para atender futuras consultas, ou seja, gerar novas informações. 
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A Informação
O Dado
São quantificáveis e os únicos passíveis de uma real definição:    
Símbolos
Marcas
Números
Os dados emergem da percepção inicial do observador sobre a natureza do objeto: são identificados por características visuais ou simbólicas, mensuráveis.
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A Informação
Conceito de Informação
“Informação é o dado trabalhado que permite ao executivo tomar decisões.”
(Oliveira, 2005)
“Dado configurado de forma adequada ao entendimento e à utilização pelo ser humano” 
(ROSINI e PALMISANO, 2003).
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A Informação
A Informação
Aquilo que leva à compreensão.
São dados organizados de modo significativo, sendo subsídio útil à tomada de decisão:
Representação estruturada;
Forma/Esquema;
Representa a organização e agregação de dados capazes de ser interpretados por quem as recebe; 
Os dados podem ser os mesmos, mas as informações extraídas deles dependem: 
Da forma de quem as recebe; 
Do uso que irá ter; 
Do momento. 
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A Informação
A Informação
As informações são o resultado dos dados devidamente tratados, comparados, classificados, relacionáveis entre outros dados servindo para tomada de decisões e para melhor noção do objeto estudado.
Informação ‏é ‏o ‏resultado‏ do ‏processamento,‏ manipulação e organização de dados de tal forma que represente uma modificação (quantitativa ou qualitativa) no conhecimento do sistema (pessoa, animal ‏ou ‏máquina)‏que‏ a ‏recebe.
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A Informação
A Informação
O poder da informação:
Informação é poder. 
A capacidade de se saber antes de todos e de usar essa informação é o que faz a diferença no mundo dos negócios. 
“A informação só tem valor quando gera conhecimento e o conhecimento não aplicado é tão inútil como a desinformação.” 
(Paulo Rubini)
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A Informação
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A Informação
Conceito de Conhecimento
“Conhecimento é o conjunto de ferramentas conceituais e categorias usadas pelos seres humanos para criar, colecionar, armazenar e compartilhar a informação”
(LAUDON e LAUDON,1999).
Definições e compreensões que a pessoa já tem sobre o mundo. 
Modelo da realidade a partir de informações construídas com base em dados observados. 
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A Informação
O Conhecimento
O tema "conhecimento" inclui, mas não está limitado, às descrições, hipóteses, conceitos, teorias, princípios e procedimentos que são ou úteis ou verdadeiros. 
O estudo do conhecimento é a epistemologia.
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A Informação
O Conhecimento 
O acentuado e constante crescimento do volume de dados disponíveis nas empresas e no cotidiano tem se tornado um grande problema, em função da dificuldade natural de encontrar, organizar, associar, acessar e manter as mais variadas informações solicitadas pelos usuários;
As ontologias proporcionam um meio de lidar com este tipo de Problema;
Uma ontologia é um corpo de conhecimento que contém informações a cerca de itens e sobre como estes itens se relacionam entre si.
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A Informação
O Conhecimento 
Ontologias são utilizadas em inteligência artificial, web semântica, engenharia de software e arquitetura da informação, como uma forma de representação de conhecimento sobre o mundo ou alguma parte deste. 
Ontologias geralmente descrevem: 
Indivíduos: os objetos básicos; 
Classes: conjuntos, coleções ou tipos de objetos; 
Atributos: propriedades, características ou parâmetros que os objetos podem ter e compartilhar; 
Relacionamentos: as formas como os objetos podem se relacionar com outros objetos. 
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A Informação
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A Informação
Resumo
Dados: representações sintáticas sobre fatos, mas sem semântica ou significado atribuído. Por exemplo, os valores 5.000, Silva, 10101990. 
Informações: São dados munidos de significado, possivelmente processados. Envolve interpretação de um conteúdo a partir do estabelecimento de um contexto. 
Conhecimento: Inclui, mas não está limitado, às descrições, hipóteses, conceitos, teorias, princípios e procedimentos que são ou úteis ou verdadeiros;
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A Informação
Hierarquia entre Dado, Informação e Conhecimento
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A Informação
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A Informação
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A Informação
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A Informação
A humanidade está vivendo sua terceira revolução, após a agrícola e industrial que mudaram a face das sociedade e economia estamos vivendo a Revolução da Informação, também chamada de revolução digital.
Genericamente, o conceito de informação está intimamente ligado às noções de restrição, comunicação, controle, dados, forma, instrução, conhecimento, significado, estímulo, padrão, percepção e representação de conhecimento.
E o que significa “Era da Informação”?
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A Informação
Como toda revolução, como o próprio nome diz, vem para renovar e evoluir, acelerando os processos e contribuindo com o crescimento e amadurecimento de toda a humanidade, bem como a forma como nos relacionamos, trabalhamos e fazemos negócios.
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Claude Shannon (autor de "The Mathematical Theory of Communication") define que informação está presente sempre que um sinal é transmitido de um ponto a outro.
Informação e a Computação
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São exemplos de Informações:
Palavras;
Um quadro (sinais visuais na forma de ondas de luz);
Os impulsos elétricos através dos quais nossos olhos transmitem imagens ao cérebro.
Além de transmitidas e recebidas, informações podem ser armazenadas e depois reproduzidas: em livros, em discos, em fotografias, e na memória humana. Desta forma, uma informação original pode ser reproduzida (transmitida muitas vezes).
Informação e a Computação
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Processamento da Informação - refere-se ao armazenamento, transmissão, combinação e comparação da informação.
Alguns agentes contribuíram de forma expressiva para estarmos hoje vivendo a “Era da Informação”. 
A escrita iniciou este processo. A imprensa foi um passo muito importante, e recentemente as telecomunicações difundem informação instantânea por todo o planeta;
O mais recente dos agentes fundamentais que propiciaram esta onda de informações é também o mesmo agente da tecnologia que mais nos auxilia a lidar com ela, um agente que nos permite armazenar, classificar, comparar, combinar e exibir informações com acurácia e velocidade é o COMPUTADOR.
Informação e a Computação
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Ao contrário do que parece, a computação não surgiu nos últimos anos ou décadas, mas sim há mais de 7 mil anos atrás.
História
Ábaco, a primeira calculadora da história
Ele pode ser considerado como a primeira máquina desenvolvida para cálculo, pois utilizava um sistema bastante
simples, mas também muito eficiente na resolução de problemas matemáticos.
Seu primeiro registro é datado no ano de 5500 a.c., pelos povos que constituíam a Mesopotâmia.
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História
Régua de Cálculo
Em 1638 (renascimento), um padre inglês chamado William Oughtred , criou uma tabela muito interessante para a realização de multiplicações muito grandes.
Até este momento, a multiplicação de números muito grandes era algo muito trabalhoso e demorado de ser realizado. 
Porém, Napier descobriu várias propriedades matemáticas interessantes e as deu o nome de logaritmos.  Após, disso, multiplicar valores se tornou uma tarefa mais simples.
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História
Máquina de Pascal
Apesar da régua de cálculo de William Oughtred ser útil, os valores presentes nela ainda eram pre-definidos, o que não funcionaria  para calcular números que não estivessem presentes na tábua.
Em 1642, o matemático francês Bleise Pascal desenvolveu o que pode ser chamado da primeira calculadora mecânica da história.
Seu funcionamento era baseado no uso de rodas interligadas, que giravam na realização dos cálculos. A idéia inicial era desenvolver uma máquina que realizasse as quatro operações matemáticas básicas, o que não aconteceu na prática.
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Tear Programável
Em todas as máquinas e mecanismos mostrados até aqui, as operações já estavam previamente programadas, não sendo possível inserir novas funções. Contudo, no ano de 1801, o costureiro Joseph Marie Jacquard desenvolveu um sistema muito interessante nesta área.
História
Tal mecanismo foi chamado como Tear Programável, pois aceitava cartões perfuráveis com entrada do sistema. Desta maneira, Jaquard perfurava o cartão com a desenho desejado, e a máquina o reproduzia no tecido.
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História
Máquina de Diferenças
No ano de 1822, foi publicado um artigo científico que prometia revolucionar tudo o que existia até o exato momento, no ramo do cálculo eletrônico. Charles Babbage, afirmou que sua máquina era capaz de calcular funções de diversas naturezas (trigonometria, logaritmos), de forma muito simples.
Houve um grande boom na época por causa disso, pois as idéias aplicadas no projeto estavam muito a frente do seu tempo. 
Por causa de limitações técnicas e financeiras, a Máquina de Diferenças só pôde ser implementada muitos anos depois.
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História
Engenho Analítico
Em 1837, Babbage lançou uma nova máquina, chamado de Engenho Analítico. Ela aproveitava todos os conceitos do Tear Programável, como o uso dos cartões.  Assim, instruções e comandos poderiam ser informados pelos cartões, fazendo uso de registradores primitivos. A precisão era de 50 casas decimais.
Novamente, ela não pôde ser implementada naquela época, pelo mesmo motivo de limitações técnicas e financeiras. Simplesmente a tecnologia existente não era avançada o suficiente   para a execução do projeto. Contudo, a contribuição teórica de Babbage foi tão grande, que muitas de suas idéias são usadas até hoje.
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História
A Teoria de Boole
O matemático George Boole pode ser considerado o pai da lógica moderna. Boole desenvolveu, em 1847, um sistema lógico que reduzia a representação de valores através de dois algarismos: 0 ou 1.
O número “1” tem significados como: ativo, ligado, existente, verdadeiro. O “0” representava o inverso: não ativo, desligado, não existente, falso.  Para representar valores intermediários, como “mais ou menos” ativo, é possível usar dois ou mais algarismos(bits) para a representação. Por exemplo:
 00 – desligado; 
 01 – carga baixa;
 10 – carga moderada; 
 11 – carga alta;
Todo o sistema lógico dos computadores atuais, inclusive o que você utiliza, usa a teoria de Boole de forma prática.
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Máquina de Holleritz
O conceito de cartões desenvolvidos na máquina de Tear Programável também foi muito útil para a realização do censo de 1890, nos Estados Unidos. Nessa ocasião, Hermann Hollerith desenvolveu uma máquina que acelerava todo o processo de computação dos dados computados (3x mais rápido).
História
Hollerith fundou sua própria empresa, a Tabulation Machine Company, em 1896. Em 1916,  o nome da empresa foi alterado para Internacional Business Machine, a mundialmente famosa IBM.
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História
Computadores Pré-modernos
Na primeira metade do século XX, várias computadores mecânicos foram desenvolvidos, sendo que com o passar do tempo, componentes eletrônicos foram sendo adicionados aos projetos.
A segunda guerra mundial foi um grande incentivo no desenvolvimento de computadores, visto que as máquinas cada vez mais estavam se tornando mais úteis em tarefas de desencriptação de mensagens inimigas e criação de novas armas mais inteligentes.  Entre os projetos destacou-se o Mark I, no ano de 1944, criado pela Universidade de Harvard (EUA), e o Colossus, em 1946, criado por Allan Turing.
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História
Computação Moderna
A computação moderna pode ser definida pelo uso de computadores digitais, que não utilizam componentes analógicos com base de seu funcionamento. Ela pode ser dividida em várias gerações.
Primeira Geração (1946 - 1959);
Segunda Geração (1959 - 1964); 
Terceira geração (1964 – 1970);
Quarta geração (1970 até hoje).
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História
“Penso que existe um mercado mundial para cerca de cinco computadores.”
Thomas Watson Senior
Presidente da IBM, em 1943
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História
1ª. GERAÇÃO DE COMPUTADORES (1946 –1959)
Utilização de Válvulas;
Máquinas imensas;
Quilômetros de fios;
Temperaturas muito elevadas;
Não existiam linguagens de programação nem S.O.;
Programação binária.
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História
A principal inovação nesta máquina é a computação digital, muito superior aos projetos mecânicos-analógicos desenvolvidos até o exato momento. 
Com o ENIAC, a maioria das operações eram realizadas sem a necessidade de movimentar peças de forma manual, mas sim somente pela entrada de dados no painel de controle. Cada operação podia ser acessada através de configurações padrões de chaves e switches.
O termo BUG: A tenente da marinha norte-americana Grace Murray Hopper descobre o primeiro bug de computador. Ela viu que uma mariposa presa entre dois contatos da máquina era a causa de um problema no Mark II. 
1ª. GERAÇÃO DE COMPUTADORES (1946 –1959)
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História
“No futuro, os computadores não deverão pesar mais do que uma tonelada e meia.”
Popular Mechanics, em 1949.
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História
2ª. GERAÇÃO DE COMPUTADORES (1959 –1964)
Utilização de Transistores;
Diminuição do tamanho das máquinas;
Utilização da tecnologia de circuitos impressos evitando que os fios e cabos elétricos ficassem espalhados por todo lugar; 
Desenvolvimento de linguagens para computadores desta geração: Fortan, Cobol e Algol;
Duas grandes categorias: Supercomputadores e Minicomputadores.
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