Aula - 01 - Evolução Histórica e estrutura do computador

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Introdução a 
Ciência da 
Computação
Curso: Engenharia de Alimentos
Semestre: 2015.1
Prof.: Leôncio Conceição
E-mail: leonciocconceicao@gmail.com
Introdução
 Estamos vivendo a era da Informática e, há algumas
décadas, todas as tecnologias giram em torno do
uso de computadores. Essa realidade modificou
tanto a forma de aquisição, como o modo de
transmissão do conhecimento.
Mas o que é 
mesmo 
Informática?
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O Que é Informática?
 Informática pode ser considerada como significado
“informação automática”, ou seja, a utilização de
métodos e técnicas no tratamento automático da
informação. Para tal, é preciso uma ferramenta
adequada: o computador.
Informática = informação automática
Definição
A informática (Informação Automática) é a ciência do
tratamento racional, constituída por processos
automáticos da informação, considerada como suporte
do conhecimento humano e da comunicação no
domínio técnico, econômico e social.
O Que é Informática?
 O Termo foi criado na França em 1962 ou 1966 por
Phillipe Dreyfus;
 É uma ciência encarregada do estudo e
desenvolvimento de máquinas e métodos para tratar
e transmitir informações;
 Ela surgiu para auxiliar o homem nas suas tarefas
repetitivas.
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Principais funções
 Desenvolvimento de novas máquinas;
 Desenvolvimento de novos métodos de trabalhos;
 Construção de aplicações automáticas;
 Melhoria dos métodos e aplicações existentes;
 Desenvolvimento dos povos.
O que é um Computador?
Computador
 É uma máquina constituída por componentes e
circuitos eletrônicos, capaz de receber, armazenar,
processar e transmitir informações;
 Máquina programável, capaz de realizar uma grande
variedade de tarefas, seguindo uma sequencia de
comandos, de acordo com o que for especificado;
 O Computador não faz absolutamente nada sem
que lhe seja ordenado fazer.
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Computadores
 Os computadores podem manipular diversos tipos
de informação (ou dados), incluindo:
– dados numéricos
– texto
– imagens
– vídeos
– som
Computadores
Uso dos Computadores:
 Negócios
 Medicina e saúde pública
 Educação
 Engenharia
 Manufatura
 Direito
 Política
 Uso doméstico
 Entretenimento
Necessidades sociais x Uso de 
Computadores
Exemplos:
– armazenamento de grandes volumes de
informações e sua recuperação em tempo hábil;
– computação de cálculos matemáticos complexos
em intervalos de tempo relativamente muito
inferiores aos modos convencionais;
– comunicação segura, rápida e confiável;
– automação, controle e monitoração de sistemas
complexos;
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Componentes básicos de um 
computador
Memória Processador Periféricos
Barramento
Componentes básicos de um 
computador
 O processador: é responsável pelo tratamento de
informações armazenadas em memória (programas
em código de máquina e dos dados);
 A memória: é responsável pela armazenagem dos
programas e dos dados.
Componentes básicos de um 
computador
 Periféricos: são os dispositivos responsáveis pelas
entradas e saídas de dados do computador, ou seja,
pelas interações entre o computador e o mundo
externo. Exemplos de periféricos são o monitor,
teclados, mouses, impressoras, etc.
 Barramento: liga todos estes componentes e é uma
via de comunicação de alto desempenho por onde
circulam os dados tratados pelo computador
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...Como chegamos 
até aqui?
Evolução Histórica
Precursores dos 
Computadores
Precursores dos 
Computadores
 Primeira forma de cálculo
 O Ábaco
 Bastões de Napier
 Régua de Cálculos
 Telégrafo de Chappe
 Máquina de Pascal
 Máquina de Leibnitz 
 Cartões de Jacquard
 Máquina Diferencial/ Analítica
 Código Morse
 Álgebra de Boole
 Máquina de Tabulação de Dados18
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Precursores dos 
Computadores
 São considerados precursores dos computadores
todos os instrumentos ou máquinas que
contribuíram com ideias para a criação dos mesmos.
 Dentre eles, o surgimento de uma máquina
programável foi um grande marco na história dos
computadores.
Ábaco
Régua de Cálculo
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Rodas Dentadas de 
Pascal
Máquina de tear usando 
programação através de cartões 
perfurados
Máquina Diferencial de Babbage
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Máquina Analítica e os cartões 
perfurados
Linha do tempo dos precursores 
dos computadores
1ª Geração: 1940 a 1952
Geração das Válvulas
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Primeira Geração
 A primeira geração dos computadores é marcada
pela utilização de válvulas. A válvula é um tubo de
vidro, similar a uma lâmpada fechada sem ar em
seu interior, ou seja, um ambiente fechado a vácuo,
e contendo eletrodos, cuja finalidade é controlar o
fluxo de elétrons. As válvulas aqueciam bastante e
costumavam queimar com facilidade.
Primeira Geração
 Além disso, a programação era realizada
diretamente na linguagem de máquina, o que
dificultava a programação e consequentemente
despendia muito tempo. O armazenamento dos
dados era realizado em cartões perfurados, que
depois passaram a ser feitos em fita magnética.
As Válvulas
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MARK I
1943 - Mark I
 Mark I era totalmente eletromecânico. Tinha cerca
de 17 metros de comprimento por 2 metros e meio
de altura e uma massa de cerca de 5 toneladas.
Mark I continha nada menos que 750.000 partes
unidas por aproximadamente 80 km de fios.
ENIAC
1946 - ENIAC
 O ENIAC era mil vezes mais rápido do que qualquer
máquina anterior, resolvendo 5 mil adições e
subtrações, 350 multiplicações ou 50 divisões por
segundo. E tinha o dobro do tamanho do Mark I:
encheu 40 gabinetes com 100 mil componentes,
incluindo cerca de 17 mil válvulas eletrônicas.
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ENIAC
 Pesava 27 toneladas e media 5,50 x 34,40 m e
consumia 150 kW. Apesar de seus inúmeros
ventiladores, a temperatura ambiente chegava às
vezes aos 67 graus centígrados.
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Von Neumann
 Em 1945 Von Neumann sugeriu que o sistema
binário fosse adotado em todos os computadores, e
que as instruções e dados fossem compilados e
armazenados internamente no computador, na
sequência correta de utilização.
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Von Neumann
 A partir dessas ideias e da lógica matemática,
introduzida por Boole no início do século XIX, é que
Mauchly e Eckert projetaram e construíram o
EDVAC, Electronic Discrete Variable Automatic
Computer.
EDVAC
 O EDVAC (Electronic Discrete Variable Computer),
apesar de ser mais moderno, não diminuiu de
tamanho e ocupava 100% do espaço que o ENIAC
ocupava. Todavia, ele era dotado de cem vezes
mais memória interna que o ENIAC.
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Modelo Von Neumann
Modelo Von Neumann
 O aspecto principal do modelo de Von Neumann é a
possibilidade de usar a memória para armazenar
tanto programas como também dados.
 Vantagens:
– Os programas podem ser manipulados facilmente;
– Possibilitou a criação e evolução de compiladores;
– Possibilitou a criação e evolução dos sistemas 
operacionais;
– A proposta foi implementada com a construção do 
computador IAS no Instituto de Princeton em 1952.
I/O
controle
armazenamento processamento
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I/O
controle
armazenamento processamento
Comunicação entre 
os periféricos
I/O
controle
armazenamento processamento
Armazenamento de 
dados
I/O
controle
armazenamento processamento
Processamento de 
dados 
armazenados
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I/O
controle
armazenamento processamento
Processamento de 
dados armazenados e 
externos
Modelo Modernizado
 Os computadores modernos usam uma versão do
modelo de barramento de sistema desenvolvidopor Von Neumann.
Modelo Modernizado
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UNIVAC I
1951 - UNIVAC I:
 O primeiro computador comercial de grande escala.
A entrada e saída de informações eram realizadas
por uma fita metálica de ½ polegada de largura e
400 m de comprimento. Ao todo, foram vendidas 46
unidades.
IBM 650
1954 - IBM 650:
 O computador IBM 650 foi disponibilizado
publicamente nos USA pela IBM em Dezembro de
1954. Media 1,5 m X 0,9 m X 1,8 m e tinha uma
massa de 892 Kg. O IBM 650 era indicado para
resolver problemas comerciais e científicos. A
empresa projetou a venda de 50 exemplares do
computador (mais do que todos os computadores do
mundo juntos) - o que foi considerado um exagero.
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IBM 650
 Apesar do pessimismo, em 1958, duas mil unidades
do IBM 650 estavam espalhadas pelo mundo. O IBM
650 era capaz de fazer em um segundo 1.300
somas e 100 multiplicações de números de dez
dígitos.
IBM 650
Primeira Geração
 1945 - O primeiro BUG de computador é relatado 
pela Oficial Naval e matemática Grace Murray 
Hopper, o BUG era um inseto (“bug”) dentro do 
computador.
 O termo "bug" passou a referir todo o tipo de erro de 
computação. 
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2ª Geração: 1952 a 1964
Geração dos Transistores
Segunda Geração
 Em 1952 surgiu um novo componente que
apresentava inúmeras vantagens em relação às
antigas válvulas: um menor aquecimento, maior
poder de cálculo, confiabilidade e um consumo de
energia bem menor, com o adicional de que não
necessitava de tempo para aquecer.
 O Laboratório Bell inventava o transistor. Os
cálculos passaram a ser medidos de segundos para
microssegundos.
Circuito com vários transistores
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Segunda Geração
 O primeiro modelo de computado 100%
transistorizado foi o TRADIC, do Laboratório Bell.
Outro modelo dessa época era o IBM 1401, com
uma capacidade memória base de 4.096 bytes
operando em ciclos de memória de 12
microssegundos.
 A instalação de um IBM 1401 ocupava uma sala e o
tamanho dos computadores ainda era grande.
Segunda Geração
 Na segunda geração o conceito de Unidade Central
de Procedimento (CPU), memória, linguagem de
programação e entrada e saída foram
desenvolvidos.
 O tamanho dos computadores diminuiu
consideravelmente.
 Outro desenvolvimento importante foi a mudança da
linguagem de máquina para a linguagem assembly,
também conhecida como linguagem simbólica.
TRADIC
(Bell Laboratories)
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IBM 1401
Segunda Geração
 Em seguida vieram as linguagens de alto nível,
como, por exemplo, Fortran e Cobol. No mesmo
período surgiu o armazenamento em disco,
complementando os sistemas de fita magnética e
possibilitando ao usuário acesso rápido aos dados
desejados.
3ª Geração: 1965 a 1980
Circuitos Integrados
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Terceira Geração
 A terceira geração inicia-se com a introdução dos
circuitos integrados (transistores, resistores, diodos
e outras variações de componentes eletrônicos
miniaturizados e montados sobre um único chip) aos
computadores.
 O custo de produção de um computador começava
a cair, atingindo uma faixa de mercado que abrangia
empresas de médio porte, centros de pesquisa e
universidades menores.
Circuitos Integrados
Circuitos Integrados
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Terceira Geração
 O Burroughs B-2500 foi um dos primeiros modelos
dessa geração.
 O PDP-5, produzido pela DEC, foi o primeiro
minicomputador comercial, a utilizar o primeiro
microprocessador (circuito integrado que contém
todos os elementos de um computador num único
local).
Burroughs B-2500
Terceira Geração
 Diversos modelos e estilos foram sendo lançados
nessa época: Lotus 1-2-3, Sinclair ZX81/ZX
Spectrum, Osborne1 e os famosos IBM PC/XT.
 O PC/XT usava o sistema operacional PC/MS-DOS,
uma versão do MS-DOS desenvolvida para a IBM
pela Microsoft.
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IBM PC/XT
PDP-5
(DEC)
Terceira Geração
 Mas o diferencial dos circuitos integrados não era o
apenas o tamanho, mas o processo de fabricação
que possibilitava a construção de vários circuitos
simultaneamente, facilitando a produção em massa.
 Este avanço pode ser comparado ao advento da
impressa, que revolucionou a produção dos livros.
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Terceira Geração
Didaticamente os circuitos integrados são
categorizados de acordo com a quantidade de
integração que eles possuem:
 LSI (Large Scale Integration - 100 transistores):
computadores da terceira geração
 VLSI (Very Large Scale Integration - 1.000
transistores): computadores da quarta geração
 ULSI (Ultra-Large Scale Integration - milhões de
transistores): computadores da quinta geração
Terceira Geração
Criação do Mouse (1964):
• O mouse é inventado por Douglas Engelbart (EUA), 
se tornando um dos dispositivos mais importantes 
para interface homem-máquina.
Terceira Geração
 Um computador que representa esta geração foi
o IBM’s System/360, voltado para o setor comercial
e científico. Ele possuía uma arquitetura plugável,
na qual o cliente poderia substituir as peças que
dessem defeitos. Além disso, um conjunto de
periféricos eram vendidos conforme a necessidade
do cliente.
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Terceira Geração
IBM’s System/360
Arquitetura plugável da série 360 da IBM
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Terceira Geração
 A IBM, que até então liderava o mercado de
computadores, passou a perder espaço quando
concorrentes passaram a vender periféricos mais
baratos e que eram compatíveis com sua
arquitetura. No final desta geração já começaram a
surgir os computadores pessoais;
 Surgiu o computador da Apple I.
Computador Apple I
Terceira Geração
 Outro evento importante desta época foi que a IBM
passou a separar a criação de hardware do
desenvolvimento de sistemas, iniciando o mercado
da indústria de softwares. Isto foi possível devido a
utilização das linguagens de alto nível nestes
computadores.
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Terceira Geração
 Uma linguagem é considerada de alto nível quando
ela pode representar ideias abstratas de forma
simples, diferente da linguagem de baixo nível que
representa as próprias instruções de máquina.
Linguagem Alto Nível
 Exemplo de linguagem de alto nível:
 Mesmo código em baixo nível (assembly):
OBS: Os códigos load, mul, add, store são mnemônicos que
representam instruções em código de máquina (binário)
X = y*7 + 2
Load y //carrega valor de y
Mul 7 // multiplica valor carregado por 7
Add 2 // adiciona 2
Store x // salva o valor do último resultado em x
4ª Geração: 1977 a 1991
Surgimento dos Processadores
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Quarta Geração
 Os computadores da quarta geração são
reconhecidos pelo surgimento dos processadores -
 unidade central de processamento. Os sistemas
operacionais como MS-DOS, UNIX, Apple’s
Macintosh foram construídos. Linguagens de
programação orientadas a objeto como C++ e
Smalltalk foram desenvolvidas.
Quarta Geração
 Discos rígidos eram utilizados como memória
secundária. Impressoras matriciais, e os teclados
com os layouts atuais foram criados nesta época;
 Os computadores eram mais confiáveis, mais
rápidos, menores e com maior capacidade de
armazenamento. Esta geração é marcada pela
venda de computadores pessoais.
Quarta Geração
 Uma das principais características dessa geração é
a simplificação e miniaturização do computador,
além de melhor desempenho e maior capacidade de
armazenamento. Tudo isso, com os preços cada vez
mais acessíveis.
 O conceito de processamento está partindo para os
processadores paralelos, ou seja, a execução de
muitas operações simultaneamente pelas máquinas.
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Quarta Geração
Início da era do computador pessoal
Computador pessoal da 
quarta geração
5ª Geração: 1991 até 
Hoje
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Quinta Geração
 Os computadores da quinta geração usam
processadores com milhões de transistores. Nesta
geração surgiram as arquiteturas de 64 bits, os
processadores que utilizam tecnologias RISC e
CISC, discos rígidos com capacidade superior a
600GB, pen-drives com mais de 2GB de memória e
utilização de disco ótico com mais de 50GB de
armazenamento.
PC Quinta Geração
Quinta Geração
 A quinta geração está sendo marcada
pela inteligência artificial e por sua conectividade;
 A inteligência artificial pode ser verificada em jogos
e robores ao conseguir desafiar a inteligência
humana;
 A conectividade é cada vez mais um requisito das
indústrias de computadores;
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Quinta Geração
 Hoje em dia, queremos que nossos computadores
se conectem ao celular, a televisão e a muitos
outros dispositivos como geladeira e câmeras de
segurança.
Taxonomia Evolutiva
Idade Principais Invenções
Pré-Mecânica Ábaco
Mecânica Régua de Cálculo, Calculadora 
Mecânica (Pascal), Calculadora 
Universal (Libeniz), Tear Mecânico, 
Calculador Analítico (Babbage)
Eletromecânica Tabuladora de Censo (Hollerith), 
MARK-I
Eletrônica ENIAC até os dias atuais
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Introdução a 
Ciência da 
Computação
Curso: Engenharia de Alimentos
Semestre: 2015.1
Prof.: Leôncio Conceição
E-mail: leonciocconceicao@gmail.com