Arquitetura de Computadores aula-01

Arquitetura de Computadores aula-01

(Parte 1 de 3)

Histórico da computação

Componentes de sistemas computacionais

Conjunto de instruções

Processadores Memórias Periféricos

Sistemas Operacionais

Placa-mãe e componentes de computadores

Vo ltar

Imp rimir

T op o

Arquitetura de Computadores

Professores autores Marcio Kreutz Madiel Filho

Aula 1 – Histórico da computação

Apresentação

As modernas tecnologias digitais presentes no nosso dia a dia, mesmo que imperceptível às nossas atividades, são fruto de muitos anos de dedicação em pesquisa em diversas áreas, como computação, circuitos eletrônicos, lógica de programação etc.

Nesta disciplina, serão apresentados conceitos que explicam como que circuitos eletrônicos puderam ser utilizados para a elaboração de algoritmos e para automatizar diversas tarefas que realizamos no nosso dia a dia.

Nesta primeira aula, veremos como, através da história, gerações de computadores foram sendo criados, baseados na constante vontade do aprimoramento da tecnologia da informação. Objetivos

Ao final desta aula, você será capaz de:

entender a evolução da computação ao longo dos anos; conhecer as bases que permitiram a tecnologia da informação impactar as atividades da sociedade.

Histórico da computação

Ao longo da história, o homem sempre buscou ferramentas que o auxiliassem na execução de tarefas. Primeiramente, essas tarefas se referiam a trabalhos que exigiam esforço físico, como carregar pedras para construções, fazer fogo etc. Em seguida, pela própria evolução, o homem também sentiu necessidade de encontrar ferramentas que o auxiliasse na execução de tarefas de caráter intelectual. Isso aconteceu naturalmente com a evolução intelectual humana, onde abstrações de conceitos físicos puderam ser compreendidas e aplicadas a tarefas do dia a dia, como calcular distâncias, volumes, fenômenos naturais etc. A evolução da matemática evidencia tais processos.

Uma questão de fundamental importância para ferramentas de apoio intelectual se refere à automatização de processos; isso significa que o homem historicamente buscou ferramentas para realizar de maneira automática certas tarefas que exigem repetição de operações, como, por exemplo, a realização de cálculos matemáticos, os quais sempre serão realizados do mesmo jeito, uma vez que o método de resolução das equações são conhecidos.

Pensando nesse sentido, não há ganho intelectual de um humano realizar diversos cálculos se eles podem ser automatizados. Com isso, a própria evolução se manifesta: enquanto ferramentas podem realizar cálculos automaticamente, homens podem se preocupar em melhor entender onde e como os resultados desses cálculos serão aplicados. Essa busca sempre foi alvo da evolução humana.

Em relação à computação, foi criada uma matemática a partir da teoria dos conjuntos, chamada álgebra booleana (em homenagem a George Boole1), a qual se dedica a formalizar operações elementares que podem ser utilizadas na criação de algoritmos. Com a álgebra booleana2, as operações lógicas e aritméticas podem ser criadas e algoritmos programados em máquinas chamadas computadores.

Na disciplina Lógica de Programação, você estuda os conceitos de programação e verifica como algoritmos podem executar operações automaticamente. Salienta-se, no entanto, que máquinas mecânicas também foram criadas para a realização de cálculos decimais, enquanto os computadores aqui tratados referem-se exclusivamente a máquinas eletrônicas, as quais utilizam operações booleanas.

Uma máquina capaz de executar operações automaticamente torna-se extremamente interessante para os humanos, pois, em princípio, quaisquer operações podem ser automatizadas, não apenas as matemáticas. Dessa forma, diversas tarefas puderam ser automatizadas, livrando o homem de tarefas repetitivas e que não exigem esforço intelectual.

Historicamente, as primeiras máquinas utilizadas para a realização de cálculos nem utilizavam operações da álgebra booleana, mas cálculos decimais; essas operações eram realizadas por meio dos ábacos chineses e japoneses através da movimentação de pecas sobre hastes de metal. Os primeiros ábacos datam de 2600 a.C.

1 Saiba mais em: <http://pt.wikipedia.org/wiki/George_Boole>.

2Veja mais detalhes sobre álgebra booleana no endereço: <http://pt.wikipedia.org/wiki/Álgebra_de_Boole>.

Figura 1 – Ábaco Fonte: <http://lh6.ggpht.com/constalves/R-

7Pqdcah8I/AAAAAAAAAEY/p3k-xp-MWT0/abaco[2].gif>. Acesso em: 8 jan. 2010.

Por volta de 1550, John Napier idealizou um dispositivo baseado em bastões com números, capazes de multiplicar e dividir.

Em 1623, surgiu a máquina de multiplicar, idealizada por Wilhmen Schickard, com ela realizava-se operações de multiplicação através de rodas de dentadas. As multiplicações eram realizadas através de somas sucessivas.

(a) (b)

Figura 2 - Máquina de multiplicar de Wilhmen Schickard. Fonte: (a) <http://w.prof2000.pt/users/amma/af33/trf1/funcoes12_p66- 69.htm>;(b) <http://w.unoescsmo.edu.br/~fabio/04_1/3794/apostilas/hist/i mage002.jpg>. Acesso em: 14 jan. 2010.

Em 1642, o matemático francês Blaise Pascal criou a máquina aritmética, foi a primeira máquina automática de calcular, construída com rodas dentadas. Simulava o funcionamento do ábaco. Realizava operações de soma e subtração, sendo o resultado apresentado numa série de janelinhas.

Figura 3 – Máquina aritmética Fonte: <http://w.netangola.com/CCA/pages/marks/computador/parte 1.htm>. Acesso em: 14 jan. 2010.

Em 1650, surge a régua de calculo. Criada por Patdrige, possui uma régua deslizante sobre uma base fixa, com escalas para a realização de diversas operações. Foi utilizada até a década de 1970.

Figura 4 – Duas imagens da régua do cálculo século XVII Fonte: <http://w.kadu.com.br/curiosidades/regua-de-calculo>; <http://w.ime.usp.br/~song/mac412/historia.pdf>. Acesso em: 7 dez. 2009.

Em 1666, Morgan cria a máquina aritmética, a qual era capaz de realizar somas e subtrações mecanicamente.

Em 1672, surge a Calculadora Universal de Leibnitz, que foi um aprimoramento da máquina de Pascal, capaz de realizar operações de soma, subtração, divisão e raiz quadrada.

Em 1779, foi criada a calculadora de Hahn. Era uma máquina de calcular capaz de realizar somas, subtrações, multiplicações e divisões.

Figura 5 – Calculadora construída por Matthieu Hahn Fonte: <http://agamenon.uniandes.edu.co/museo/fotos/f010.htm>. Acesso em: 7 dez. 2009.

Em 1801, surge o conceito de programação com a criação do Tear automático de Jackuard, o qual possuía uma entrada de dados através de cartões perfurados que controlavam a confecção dos tecidos e dos desenhos.

Figura 6 – Exemplos de teares automáticos

Fonte: <http://thehistoryofinformatic.wordpress.com/2008/04/02/o-tearautomatico/>; <http://jocas5.no.sapo.pt/evolucao_historica.html>. Acesso em: 7 dez. 2009.

Em 1822, Babbage cria a Máquina de Diferenças. Consistia de um dispositivo mecânico baseado em rodas dentadas para avaliação de funções e obtenção de tabela. Não chegou a ser fabricada.

Figura 7 – Máquina de Diferenças Fonte: <http://jocas5.no.sapo.pt/evolucao_historica.html>; <http://w.inf.uri.com.br/neilor/intro/babbage.htm >. Acesso em: 7 dez. 2009.

Em 1833, Babbage aperfeiçoa seu invento e cria a Máquina Analítica de Babbage. Dispunha de programa, memória, unidade de controle e periféricos de entrada e saída. Essa maquina era capaz de calcular automaticamente tabelas de logaritmos e funções trigonométricas. Devido a esse projeto, Babbage é considerado o pai da informática.

Figura 8 – Máquina Analítica de Babbage Fonte: <http://rosignolo.blogspot.com/2009_03_01_archive.html>;

<http://grupo3ap.googlepages.com/hist%C3%B3riadoscomputad ores>. Acesso em: 7 dez. 2009.

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