Fundamentos da Computação

Prof. Ricardo Salvino CasadoFATEC-ID

HISTÓRICO E EVOLUÇÃO DA COMPUTAÇÃO

• Ábaco– Utilizado na antiguidade (do Egito a China) por

comerciantes para fazer operações aritméticas– O ábaco utilizava fios para realizar as contas e

representar os números (dados) e seguia as regras de adição, subtração, etc

– Continuou sendo usado até a invasão das calculadoras de bolso (4000 anos de uso).

HISTÓRICO E EVOLUÇÃO DA COMPUTAÇÃO

EXEMPLO COM ÁBACO

• O ábaco (que estaremos utilizando neste exemplo) é formado por 8 colunas divididas em duas partes: inferior e superior.

• Cada coluna possui 9 pedras.• As pedras dispostas na parte superior

representam um banco de dados.• As pedras dispostas na parte inferior

representam um valor numérico (neste caso 543).

EXEMPLO COM ÁBACO

EXEMPLO COM ÁBACO

• Note que da esquerda para a direita, cada coluna representa uma potência de base 10.

• Temos as colunas das unidades, dezenas, centenas, etc.

• O valor zero é representado pela ausência de pedras na respectiva coluna inferior.

EXEMPLO COM ÁBACO

• Inicialmente represente o valor A no ábaco.• Em seguida, acrescente em cada uma das

colunas, o número de pedras necessários para formar o valor B.

• Caso não existam pedras suficientes em uma determinada coluna, acrescente uma pedra na coluna seguinte, e remova da coluna anterior o número de pedras que foi acrescido em excesso.

EXERCÍCIO COM O ÁBACO

• FAÇAM A SOMA DE 27 + 5!• RESULTADO???

RESOLUÇÃO EX. ÁBACO

– Primeiramente, colocamos o valor 27 na coluna inferior.

– Como não é possível somar o valor 7 ao valor 5 (só há duas pedras restantes na primeira coluna), colocamos mais uma na coluna seguinte.

RESOLUÇÃO EX. ÁBACO

– Entretanto, ao colocarmos mais uma pedra na segunda coluna, estamos na realidade somando mais 10 ao valor 27.

– Isto significa que somamos 5 unidades em excesso.

RESOLUÇÃO EX. ÁBACO

– Desta forma, estas cinco unidades adicionais– precisam ser retiradas da primeira coluna.– Após a remoção do excesso, temos o resultado

desejado, que é 32.

TEAR DE JACQUARD

• Tear inventado por Jacquard no século XIX em 1801 que podia ser programado com cartões perfurados. E estes cartões controlavam o padrão do tecido no material.

• Responsável pela automatização da indústria têxtil.

TEAR DE JACQUARD

MÁQUINA DE DIFERENÇAS DE BABBAGE

• Foi um projeto não finalizado (1822 – 1832) de uma máquina baseada em engrenagens similares aos mecanismos de um relógio

• Se funcionasse, a máquina calcularia tabelas matemáticas (raízes de polinômios) e imprimiria os resultados (em uma placa de cobre)

• Ao custo de 1 milhão de dolares, foi construída em 1991 uma máquina de diferenças no museu de ciências de Londres.

MÁQUINA DE DIFERENÇAS DE BABBAGE

MÁQUINA ANALÍTICA DE CHARLES BABBAGE (1837)

• Plano de um computador mecânico de propósito geral, que empregava cartões perfurados para entrada (dados) e utilizava-se de vapor para fornecer energia para o funcionamento.

• Possuía quatro componentes:– Memória (1000 palavras de 50 dígitos decimais)– Unidade Processadora (lia, gravava na memória e

realizava operações aritméticas)– Unidades de entrada e saída (cartões perfurados)

MÁQUINA ANALÍTICA DE CHARLES BABBAGE (1837)

• Linguagem de programação às linguagens de máquinas modernas (com laços e condições).

• Planos corretos, mas falta de precisão da tecnologia mecânica da época fizeram com que o projeto nunca fosse implementado.

• Babbage, gastou grande parte de sua fortuna neste projeto, terminando sua vida só e esquecido.

MÁQUINA DE CLASSIFICAÇÃO DE HERMANN HOLLERITH (1880 – 1890)

• Teve como motivação principal de automatizar o censo americano (o de 1880 levou 7 anos).

• As respostas das perguntas do censo eram codificadas em cartões perfurados.

• O censo de 1890 foi concluído em 2 anos e meio.

MÁQUINA DE CLASSIFICAÇÃO DE HERMANN HOLLERITH (1880 – 1890)

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.

COMPONENTES DA MÁQUINA DE TURING

• Tape (Fita)• Cabeçote do tape• Unidade de controle• Conjunto de instruções (programa)

MODELO DA MÁQUINA DE TURING

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”.

PRIMEIROS DISPOSITIVOS

• COMPUTADORES COM CAPACIDADES ESPECÍFICAS E NÃO PROGRAMÁVEIS:

• Máquina de diferenças de Babbage. Nunca chegou a funcionar satisfatoriamente

• Máquina de classificação (Hollerith)• COMPUTADORES COM CAPACIDADES

ESPECÍFICAS E PROGRAMÁVEIS:• Tear de Jacquard

PRIMEIROS DISPOSITIVOS

• COMPUTADORES TURING-COMPLETO:• Máquina analítica de Babbage• Problema: Nunca foi construída• Considerado o primeiro computador universal

da história.

FUNDAMENTOS DA COMPUTAÇÃO

• Componentes básicos do computador– Hardware• A memória do computador• Unidades de entrada e saída• A unidade central de processamento

– Software• Aplicações com software• Ciclo de vida do software• Programação e níveis de linguagem

FUNDAMENTOS DA COMPUTAÇÃO

• Informática: é a informação automática, ou seja, o tratamento da informação de modo automático

• Informática pressupõe o uso de computadores eletrônicos para o tratamento da informação

• Cabe à informática a tarefa de coletar, tratar e disseminar dados gerando informação

FUNDAMENTOS DA COMPUTAÇÃO

• DADOS: Elementos conhecidos de um problema

• INFORMAÇÃO: Um conjunto estruturado de dados, transmitindo conhecimento

EXERCÍCIOS

• 1) Explique o funcionamento do ábaco e realize uma soma de 38 + 7.

• 2) Explique o funcionamento do Tear de Jacquard.

• 3) Fale com suas palavras quais são e como funciona os quatro dispositivos da máquina analítica de Babbage.

• 4) Explique com suas palavras a diferença entre hardware e software.