Informática - Evolução

Evolução da informática

Informática: Evolução

Introdução

A informática, como tudo, começou em algum lugar. Comecemos então por ver a definição da palavra informática: a palavra informática é derivada de duas outras palavras associadas a ela, a primeira é informação e a segunda é automática. Essas palavras definem os principais objectivos que foram atingidos pelos computadores, a necessidade de se obter e fazer o tratamento da informação de forma automática, fez com que surgisse justamente esta palavra.

O meio mais comum da utilização de informática, hoje em dia, são os computadores mas, antigamente, não existiam. Assim sendo, eram utilizadas outras ferramentas que melhorassem o processamento de informação, e a sua rapidez. Nesta apresentação veremos como surgiu a informática e como foi a sua evolução até ao presente.

Como surgiu a informática

É sabido que os humanos sempre tiveram a necessidade de calcular, seja para dividir os animais em grupos, definir os limites de suas terras ou repartir a comida. Usou-se os dedos, fez-se marcas na areia ou nas pedras, mas em um determinado momento esse tipo de técnica já não era mais suficiente para cálculos mais complexos.

Se voltarmos atrás no tempo, por

volta de 2000 a.C., vemos um dos primeiros

mecanismos criados para tratamento de

informação: o Abaco, que já na altura era

uma ferramenta melhorada (o que prova que

a origem da informática remonta a tempos

anteriores a este), foi o ponto de partida para

o inventar de novas formas de calcular, mais

fácies e rápidas dando assim origem á informática.

História dos Computadores/Informática

Pré-história (…-1946)

Há cerca de quatro mil anos (2500 a.C.), povos primitivos desenvolveram sistemas de cálculo e numeração mais poderosos do que os até então existentes, mas sem usar nenhum "aparelho" para isso. Por volta de quinhentos anos mais tarde, surgia o primeiro instrumento capaz de calcular com precisão e rapidez. Composto de varetas (pedaços de madeira dispostos paralelamente) e pequenas bolas, nascia o primeiro modelo de Ábaco conhecido. Contudo, os principais marcos desta fase foram os dispositivos mecânicos e, mais tarde, os cartões perfurados. O principal objectivo desta fase foi a representação de informação.

História dos Computadores/InformáticaPrincipais marcos

• Ábaco chinês (2000 a.C.)• Régua de calculo (1622)• Máquina somar Pascal (1642)• Máquina calcular Leibnitz (1672)• Máquina Babbage (1822)

Teorias

• Teoria de Boole• Teoria da informação

Evolução tecnológica

• Mecânica• Relés electromecânicos• Cartões perfurados


2000 a.C. - Ábaco chinês

O ábaco teve origem na Mesopotâmia, há mais de 4.500 anos e foi mais tarde aperfeiçoado pelos chineses. É formado por uma moldura com bastões ou arames paralelos, dispostos no sentido vertical, correspondentes cada um a uma posição digital (unidades, dezenas,...) e nos quais estão os elementos de contagem (fichas, bolas, contas,...) que podem fazer-se deslizar livremente. É considerado a primeira maquina de calcular feita pelo ser homem.


1622 d.C. - A régua de cálculoPor volta do século XVII, pensadores do mundo todo empenhavam-se

em desenvolver sistemas cada vez mais complexos e eficientes de calcular. Um dos métodos mais eficazes descobertos na época foi criado pelo escocês John Napier, que introduziu à comunidade científica o cálculo logarítmico em 1614. A própria palavras logaritmo foi escrita pela primeira vez por Napier a partir do grego "logos" (que significa razão) e "aritmos" (que quer dizer números). A junção das duas, em português, seria algo como "razão dos números". Os cálculos e tabelas criadas por Napier após exaustivas horas de cálculo foram usados por William Oughtred por volta de 1620 para

desenvolver a régua de cálculo.

1642 - A máquina de Pascal O próximo passo no desenvolvimento de máquinas de calcular foi a

invenção da primeira "engenhoca" capaz de somar ou subtrair números muito rapidamente. A Pascalina, como foi apelidada a primeira calculadora mecânica, foi criada quando Pascal tinha apenas dezoito anos. O modelo desenvolvido pelo jovem inventor consistia em uma caixa contendo rodas dentadas e engrenagens, que conforme se encaixavam, produziam os cálculos visados. O operador girava

as rodas dentadas de modo que os

números a serem somados ficassem

expostos no mostrador. Cada casa

decimal era representada por uma

roda diferente, isto é, uma era a

unidade, outra a dezena, a seguinte

a centena e assim por diante.


1672 - A Calculadora de Leibniz A Máquina de Pascal era boa, mas as operações mais

complicadas e trabalhosas (multiplicação e divisão) ficavam de fora de seu círculo operacional. Como uma evolução da Pascalina, o alemão Gottfried Leibnitz, na ânsia de agilizar os intermináveis cálculos astronômicos (conhecidos por ele durante uma visita, em Paris, ao astrônomo Christian Huygens), se empenhou em aprimorar o modelo de Pascal. No ano seguinte à visita, Leibniz finalizava sua calculadora mecânica capaz de fazer facilmente cálculos envolvendo as quatro operações fundamentais e

ainda extrair a raiz quadrada. O modelo era muito parecido com o de Pascal, mas com componentes extras que agilizavam os cálculos e se moviam dentro da máquina, otimizando os cálculos repetitivos.


1822 - Máquina de Babbage

A máquina de Babbage foi um passo importante na história dos computadores, pois era o projecto de um computador mecânico moderno de uso geral, feito pelo matemático britânico Charles Babbage. Era programada por cartões perfurados, tinha "memória" e um processador (designado moinho).



1890 - Cartões perfurados

O Cartão perfurado foi aproveitado inicialmente por Herman Hollerith, fundador da Tabulating Machine Company precursora da IBM. Estes cartões foram os grandes precursores da memória usada em computadores. Os dados são armazenados em cartões através de perfuração feita em colunas no cartão. Os números são representados por furos individuais e as letras do alfabeto por dois furos.

1924 - Impressora de cartões perfurados IBM

Este cilindro de impressão de três polegadas e meia pertence à primeira máquina que produziu comercialmente a alta velocidade cartões perfurados - a impressora Carroll desenvolvida pela IBM em 1924. A impressora rotativa rápida foi a resposta às necessidades da indústria para o fornecimento anual de biliões de cartões perfurados.



1847 - A teoria de Boole

Uma das maiores revoluções para o "mundo dos cálculos", não foi nenhuma máquina milagrosa ou a evolução das já existentes - mas sim uma teoria. A publicação de dois livros, A Análise Matemática da Lógica e Uma Investigação das Leis do Pensamento, em 1847 e 1854 respectivamente, deram a George Boole o título de inventor da lógica matemática. Os dois livros formam a base da atual Ciência da Computação e da Cibernética. O que Boole propôs era que qualquer coisa (sejam números, letras ou mesmo objetos) poderia ser representado por símbolos e regras. Ele também introduziu o conceito dos códigos binários, ou seja, apenas dois tipos de entidades - sim ou não, verdadeiro ou falso, um ou zero, ligado ou desligado, passa corrente ou não passa corrente, em cima ou embaixo, etc. Boole achava que eliminando elementos subjetivos e mantendo restritas as opções, o sistema se manteria menos suscetível a falhas.

1948 - Teoria da InformaçãoInspirado na lógica booleana de 1847, Claude

Shannon, um estudante do MIT, estudava meios mais simples de calcular que não fossem através de grandes e complicadas engrenagens. Ele percebeu quão semelhante era o princípio booleano de números binários com um circuito elétrico e que esse circuito poderia ser usado em um computador. Prosseguindo em seus estudos e experiências sobre códigos binários, o estudante publicou em sua tese de mestrado as conclusões que havia chegado. Shannon foi o responsável pela expansão do conceito de numeração binário e introduzindo nos meios acadêmicos o bit como é conhecido atualmente: binary digit.


As quatro gerações

A partir do momento que surgiram os primeiros computadores, divide-se a história dos computadores em quatro gerações distintas. O pulo para a geração seguinte dá-se com o inventar de um nova tecnologia que possibilita grandes avanços do poder de cálculo ou descobertas que modificam a base de umcomputador.



1º Geração 1944-1955

Os computadores de primeira geração são todos os baseados em tecnologias de válvulas electrónicas. Tinham dispositivos de Entrada/Saída primitivos, já calculavam com uma velocidade de milésimos de segundo e eram programados em linguagem da máquina. Nesta fase era importante a melhoria da velocidade, rendimento e fiabilidade dos equipamentos.


Principais marcos

• Harvard Mark I• ENIAC• Manchester Mark1• UNIVAC• IBM 650

Evolução da tecnologia

• Válvulas electrónicas• Banda magnética

Características

• introdução da programação• introdução da comunicação• Modelo de Von Newman

Banda magnética

(1955)

Nos anos 50 foi necessário encontrar novos métodos para armazenamento de maior número de dados.


Válvulas electrónicas (1946)

Inicialmente desenvolvidas para a indústria radiofónica, possibilitou cálculos milhares de vezes mais rápidos do que com os anteriores relés electromecânicos.

Harvard Mark I (1944)

O ASCC (Automatic Sequence Controlled Calculator), chamado de Mark I pela Universidade de Harvard, foi o primeiro computador digital automático de larga escala desenvolvido nos Estados Unidos da América. Este foi construído em 1944 num projecto da Universidade de Harvard em conjunto com a IBM. Esta Calculadora mecânica e eléctrica foi usada para produziu tabelas com fins militares e científicos. O seu peso era de cerca 15 toneladas e tinha cerca de 16 de comprimento.


1946 - Electronic Numerical Integrator And Calculator

O ENIAC utilizava válvulas eletrônicas e os números eram manipulados na forma decimal. Apesar da alta velocidade para a época, era extremamente difícil mudar as instruções contidas

dentro do computador, já que a

programação era feita por meio de

válvulas e fios que eram trocados

de posição de acordo com o que

se desejava. A demora ainda era

maior porque o computador

utilizava o sistema decimal.


1948 - Manchester Mark1

Oficialmente este primeiro computador electrónico inglês foi construído entre 1946 e 1948 na Universidade de Manchester pelo Prof. Williams e pelo Prof. Tom Kilburn . Foi também o primeiro computador a funcionar com um programa armazenado, de acordo com o modelo de Von Newman.


• palavras com 32 bit de comprimento;• endereçagem simples;• cálculo aritmético binário em série utilizando os

segundos complementos dos algarismos;• uma velocidade de cálculo de 1,2

milissegundos por instrução;• o formato da instrução continha 3 bit para o

campo função, 13 bit para endereçamento e 16 bit que não eram utilizados.

Modelo de Van Newman

É o modelo de arquitectura da maioria dos computadores actuais. É uma arquitectura de computador que se caracteriza pela possibilidade de uma máquina digital armazenar seus programas no mesmo espaço de memória que os dados, podendo assim manipular tais programas. Consiste num CPU, memória e periféricos de sendo que a memória contem programas (instruções) assim como dados.



1951 - Univac IBaseado na revolucionária teoria de Von Neumann, o UNIVAC I

(Universal Automatic Computer) era bem menor que seus predecessores. Tinha "apenas" vinte metros quadrados e um massa de cerca de cinco toneladas. O computador recebia as instruções de cartões magnéticos e não mais de cartões perfurados. Foram produzidas quinze unidades do UNIVAC I e ele foi o primeiro computador comercial da história.• 5000 válvulas.• adição em 0,5 ms• multiplicação em 2 ms.• Entrada e saída de dados em banda

magnética

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. 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.



Em 1952 surgiu um novo componente que apresentava inúmeras vantagens em relação às antigas válvulas, este tinha características como menor aquecimento, maior poder de cálculo e confiabilidade e um consumo de energia bem menor, com o adicional de que não necessitava de tempo para aquecer. A Bell Laboratories inventava o transistor. Os cálculos passaram a ser medidos de milisegundos para microssegundos.



Principais marcos

• TRADIC• IBM 1401• IBM TX-0• PDP-1

Evolução da tecnologia

• Transístores

Características

• evolução das soluções de equipamento

• evolução da programação

1952 Transístores

Com apenas 1/200 do tamanho de uma das primeiras válvulas e consumindo menos de 1/100 da energia , o transístor viu o seu uso

generalizado nos computadores por volta de 1960. A função básica do transístor num computador é o de um interruptor electrónico para executar operações lógicas.


História dos Computadores/Informática1954 - TRADIC

TRADIC quer dizer TRAnisitor computador digital, foi o primeiro modelo de computador 100% transistorizado. Foi construído pela Bell Labs para a Força Aérea dos EUA, que estava interessado na natureza leve deste computador para utilização aeronáutica. A máquina consistia em 700 transístores 10.000 díodos de germânio. Era capaz de executar ao redor de um milhão de operações lógicas por segundo. Os dados para estes computadores eram fornecidos fitas magnéticas e o melhor de tudo era que requeria menos de 100 Watts sendo bem mais rentável que os computadores de válvulas.

1958 - IBM TX-0

O próximo computador transistorizado, o TX-O ("Transistorized Experimental Computer"), foi completado no Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) onde os pesquisadores também começaram a testar entrada de dados em teclados de computadores.


1959 - IBM 1401

Outro modelo desta época era o IBM 1401. Tinha 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 bastante

grande.


1960 - PDP-1

PDP-1 (Programmed Data Processor-1) foi o primeiro computador da Digital Equipment, é famoso por ser o computador mais importante na criação da cultura hacker no MIT. O PDP-1 foi também o hardware original onde se jogou um dos primeiros videojogos da história, o Spacewar de Steve Russell.



A terceira geração inicia-se com a introdução do circuitos integrados (transistores, resistores, diodos e outras variações de componentes eletrônicos miniaturizados e montados sobre um único chip) aos computadores. Após o surgimento desses circuitos, no final da década de 50, eles foram-se apropriando até chegar ao estágio de adaptação aos computadores. Os custo de produção de um computador começavam a cair, atingindo uma faixa de mercado que abrangia empresas de médio porte, centros de pesquisa e universidades menores.

Nesta fase surgem também conceitos como memória virtual, multiprogramação, sistemas operacionais complexos, desenvolvimento de software, programação em assembly e conceito de compatibilidade.


Principais marcos

• circuitos integrados• IBM 360


Características

• criação de minicomputadores• utilização em tempo partilhado• introdução do conceito de

compatibilidade• programação em assembly• desenvolvimento de software• evolução dos diversos

componentes


Circuitos integrados

Surgiram, para os computadores, na década de 1960. O seu interesse resulta da miniaturização dos circuitos. Os circuitos integrados são circuitos electrónicos funcionais, constituídos por um conjunto de transístores, díodos, resistências e condensadores, fabricados num mesmo processo, sobre uma substância comum semicondutora de silício que se designa vulgarmente por chip.

Chip

Terminais do CI

Fios finíssimosde ligação do chipaos terminais do CI

Circuito integrado (CI)visto por dentro e por cima. Chip

Terminais do CI

Fios finíssimosde ligação do chipaos terminais do CI

Circuito integrado (CI)visto por dentro e por cima.

IBM 360

A IBM 360 foi um dos primeiros computadores comerciais que usou circuitos integrados, e podia realizar tanta análise numéricos como administração ou processamento de arquivos. Considera-se que a terceira geração de computadores começou com sua introdução.

A família do 360 consistiu em 6 computadores que podiam fazer uso do mesmo software e os mesmos periféricos.


4º Geração 1970- Actualidade

Ainda mais avançados que os circuitos integrados, eram os circuitos de larga escala (LSI - mil transistores por "chip") e larguíssima escala (VLSI - cem mil transistores por "chip"). O uso desses circuitos na construção de processadores representou outro salto na história dos computadores.

Mais resentemente surgem os chip de escala ultra larga (USLI – dez milhões transistores por "chip") que basicamente são usados nos computadores modernos. Nesta fase ampliou-se drasticamente a capacidade de processamento de dados, armazenamento e taxas de transferência.


4º Geração


Principais marcos

• microprocessadores • VLSI e ULSI• Microprocessadores

multínucleo

Características• computadores pessoais e

estações de trabalho• sistemas operacionais MS-

DOS, Windows e UNIX• sistemas operacionais de rede• evolução dos dispositivos

diversos componentes (hardware e software)

• micro- programação

1971 - Intel 4004

O Intel 4004 foi o primeiro processador lançado em um único chip de silício. Ele trabalhava com 4 bits, sendo desenvolvido para o uso em calculadoras, operando com o clock máximo de 0.78 Mhz. Esta CPU calculava até 92.000 instruções por segundo ( ou seja, cada instrução gastava 11 microssegundos).


A arquitectura x86

A arquitectura x86, lançada em meados da década de 70, ainda serve como base para uma boa parte dos computadores atuais. O primeiro processador que aproveitou todo o seu potencial foi o Intel 8086, de 1978. Pela primeira vez, a velocidade do clock alcançou 5 MHz, utilizando instruções reais de 16 bits, o dobro que suas versões concorrentes.


Os famosos 386 e 486

As CPUs 80386 e 80486, lançadas entre o meio e o fim da década de 80, trabalhavam com 40 MHz e 100 MHz, respectivamente. O 80386 permitiu que vários programas utilizassem o processador de forma cooperativa, através do escalonamento de tarefas. Já o 80486 foi o primeiro a usar o mecanismo de pipeline, permitindo que mais de uma instrução seja executada ao mesmo tempo no PC.


Actualidade:

Processador Multinúcleo (Multi-Core Processor)

São os processadores mais recentes e surgiram como alternativa para melhorar o desempenho e, ao mesmo tempo, reduzir o consumo de energia eléctrica. A ideia é melhorar o desempenho aproveitando a possibilidade de se executar processos de forma verdadeiramente paralela.• Processador multínucleo é aquele formado por mais de um núcleo (core) de

processamento.• O multínucleo formado por dois núcleos é chamado Dual-Core.• O multínucleo formado por quatro núcleos é chamado Quad-Core.

Exemplos de processadores multínucleo são Pentium D, Pentium Extreme Edition, Athlon 64 X2, Athlon 64 FX (FX60 e superiores), Pentium Dual Core, Core 2 Duo, Core 2 Quad, Core 2 Extreme, Core i7, Dual-Core Intel Xeon processor series 5100, Quad-Core Intel Xeon processor series 5300


Componentes de um sistema informático

Aplicações

Sistema operativo

Controladores (drivers)

Hardware

HARDWARE - representa todos os dispositivos físicos dum sistema informático, electrónicos, mecânicos e electromecânicos (ex.: o computador e os periféricos)

SOFTWARE - diz respeito a todos os programas mais ou menos complexos de instruções, capazes de colocar em funcionamento o hardware, sob a intervenção mais ou menos activa (ou interactiva) do utilizador.

Periféricos

• Periféricos são aparelhos ou placas que enviam ou recebem informações do computador. Na informática, o termo "periférico" aplica-se a qualquer equipamento acessório que seja ligado à CPU (unidade central de processamento), ou, num sentido mais amplo, ao computador.

• Os exemplos de periféricos são: impressoras, scaners, leitores e ou gravadores de CDs e DVDs, leitores de cartões e disquetes, ratos, teclados, câmaras de vídeo, entre outros.

• Cada periférico tem a sua função definida, desempenhada ao enviar tarefas ao computador, de acordo com sua função periférica.

Existem vários tipos de periféricos:• De entrada: basicamente enviam informação para o computador

(teclado, rato, joystick, scaner);

• De saída: transmitem informação do computador para o utilizador (monitor, impressora, placa de som);

• Mistos: enviam/recebem informação para/do computador (monitor touchscreen, drive de DVD, modem). Muitos destes periféricos dependem de uma placa específica: no caso das caixas de som, a placa de som.

• De armazenamento: armazenam informações do computador e para o mesmo (pen drive, disco rígido, cartão de memória, etc.). São considerados mistos.

Periféricos

Informação Digital

Unidades de informação

• Toda a informação que se encontra sob a forma de dígitos (zeros e uns) e que é processada, em particular, nos computadores, diz-se digital. Além das características comuns a todo o tipo de informação, a informação digital é: manipulável; partilhável; compacta; comprimível; interactiva e multimédia. A informação digital pode ser guardada nas memórias do computador sob a forma de bits e bytes.

• Bit - Um bit (binary digit) é a menor unidade de informação guardada num computador. É representado por dois dígitos: 0 ou 1.

• Byte - Um byte é um conjunto de 8 bits e é a unidade utilizada como base de quantificação da informação.

Unidades de informação

Múltiplos mais utilizados:

• 1 Byte = 8 bits• 1 KB (Kilobyte) = 1024 bytes• 1 MB (Megabyte) = 1024 KB = 1.048.576 bytes• 1 GB (Gigabyte) = 1024 MB = 1.073.741.824 bytes• 1 TB (Terabyte) = 1024 TB = 1.099.511.627.776 bytes


Sistemas de numeração

O sistema de numeração nos computadores é o binário: • 0 - aberto e 1- fechado.

Qualquer operação matemática que é realizada no, através de adições.

A representação dos caracteres é feita através da norma ASCII


Informação DigitalRegras de conversão

Decimal para Binário

Binário para decimal

Regras de conversão

Tabela de conversão



Decimal – Hexadecimal

Hexadecimal - Decimal



Binário - Octal ou Octal – Binário

Binário - Hexadecimal ou Hexadecimal - Binário


A importância da informática

Actualmente vivemos em mundo totalmente globalizado, onde a Internet e os computadores servem para quase tudo o quer vemos no quotidiano. Existem inúmeras profissões onde o uso da informática é indispensável, e assim podemos ver a importância que ela tem para a sociedade. Assim sendo, em muitas escolas, estão a ser implantadas aulas de informática básica para que os alunos cresçam de forma a dominarem tal tecnologia, para que lhes possam assim estar a facilitar um futuro acesso ao mercado de trabalho, sendo até mesmo uma forma de sustentabilidade económica.

Futuramente sem duvida a tendência é que esta pratica se torne cada vez mais indispensável e utilizável na maioria das profissões, onde o tempo, o dinheiro, e a eficácia poderão ser aumentados de forma desproporcional, dando assim aos profissionais uma ferramenta que facilitará seu trabalho mais eficientes no que fazem.

Portanto é indispensável a aprendizagem do uso de tal instrumento, não somente com o intuito trabalhista, mas também para uma melhor convivência na sociedade tão globalizada e informatizada em que vivemos nos dias de hoje.

A informática evolui cada vez mais rapidamente e as velocidades de processamento dobram em períodos cada vez mais curtos. Para se ter uma noção disso, basta observar que entre os modelos de computador mais antigos, os espaçamentos entre uma novidade e outra eram de dezenas de anos, sendo que hoje não chega a durar nem um mês. Isso leva-nos a concluir que o avanço científico e do poder de cálculo avança de maneira estrondosa, barateando os custos e tornando acessíveis os computadores a todo o tipo de pessoas.

Quem sabe se uma nova geração de computadores não estará para vir num futuro proximo? Alguns falam em processadores quânticos quando os limites da miniaturização do silício forem atingidos, enquanto outros falam em moléculas de água armazenando informações, mas o facto é que coisas novas vão surgir e novas gerações deixarão a atual tão longe e ultrapassada como está a primeira geração para nós. Mesmo rompendo recentemente a barreira dos terabytes, a evolução dos computadores ainda está longe de terminar.

Conclusão

Education

Informática - Evolução