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Introdução à Computação para Engenharia Ambiental
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DATAS IMPORTANTES – 1º SEMESTRE DE 2013
1ª Avaliação: 11 de dezembro de 2013.
2ª Avaliação: 19 de fevereiro de 2014.
Entrega das listas de exercícios (prazo de 1 semana).
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1 - Introdução
 Informática: “ciência do tratamento automático das informações”
 A evolução na área de Informática possibilitou um avanço das atividades relacionadas a
esta área na quase totalidade das atividades humanas, iniciando pelas Engenharias e
atingindo os mais diversos setores.
 Hoje é primordial que os profissionais desenvolvam um conhecimento da tecnologia de
informática que seja útil na solução dos problemas relacionados com o seu eixo
profissional.
 Computador: máquina composta de um conjunto de partes eletrônicas e eletromecânicas
capaz de receber, armazenar, tratar e produzir informações de forma automática, com
grande rapidez e precisão.
 É um instrumento para agilizar o tratamento da informação, e não como seu objetivo final
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2 - Histórico e Evolução
 Qual foi o primeiro computador do Mundo? Em que ano surgiu? Quem foi o seu criador?
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 Embora os eletrônicos sejam uma tecnologia relativamente recente, com menos de um
século, a história dos computadores começou muito antes.
 Em 1901 um estranho artefato de bronze datado de 100 A.C. foi encontrado no meio dos
destroços de um antigo navio romano que naufragou próximo à costa da Grécia.
 Ele era um pouco maior que uma caixa de sapatos e aparentava ter partes móveis, mas a
oxidação transformou tudo em uma peça só, o que tornou a identificação quase
impossível:
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 Em 2006 foi descoberto que ele era um computador mecânico, destinado a calcular o
movimento dos astros e prever eclipses, cujas engrenagens competiam em sofisticação
com o trabalho de relojoeiros da era moderna.
 Até mesmo os Astecas (que não usavam ferramentas de metal) desenvolveram máquinas
de calcular destinadas a calcular impostos, que eram baseadas em cordas e polias.
 Infelizmente não se sabe muito sobre o funcionamento delas, já que foram todas
destruídas pelos colonizadores espanhóis, que viriam a entender a utilidade das
calculadoras apenas alguns séculos depois...
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2.1 - Precursores
Pré-história: a primeira ferramenta utilizada pelo homem para realizar contagem foram os
dedos da mão, dando início ao sistema decimal.
Ábaco
 Na medida em que os cálculos foram se complicando e aumentando de tamanho, sentiuse a necessidade de um instrumento que viesse em auxílio, surgindo assim há cerca de
2.500 anos o ÁBACO.
 Primeiro instrumento a mecanizar a tarefa da contagem.
 É considerado a primeira calculadora utilizada pelo homem: um ábaco representando o
número 6302715408.
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Código binário de bacon
 Interessado em um modo de camuflar mensagens, Francis Bacon em 1605 criou um
alfabeto biliteral, com um código binário.
 O método foi detalhado no capítulo 1 do livro VI de "The Advancement of Learning",
(Francis bacon).
 Bacon, com o mesmo alfabeto, atribuiu um grupo de 5 caracteres compostos apenas
pelas letras "a" e "b".
 Na tabela seguinte, além da notação usada por Bacon as letras a e b foram substituídas
por 0 e 1, para destacar a semelhança com o sistema binário atual.
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Bastões de Napier
 Os bastões de Napier foram criados como auxílio à multiplicação e divisão, pelo nobre
escocês matemático, físico, astrônomo, astrólogo e teólogo John Napier (Edimburgo,
1550 — 1617).
 Com isso, evitou a memorização de tabuadas e auxiliou ao uso de logaritmos, em
execução de operações aritméticas como multiplicações e divisões longas.
O Bastão de Napier foi o precursor da Régua de Cálculo, onde já era utilizado desde o séc.
XVI, mas seu registro só ocorreu em 1614.
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Logaritmo e Régua de cálculo
 Napier descobriu os logaritmos e desenvolveu as tabelas de logaritmos e trigonométricas,
simplificando os cálcuos de multiplicação, divisão, raízes quadradas e ângulos.
 Os logaritmos foram combinados com um dispositivo manual para acelerar os cálculos: as
réguas de cálculo (1621), consideradas ancestrais de nossas atuais calculadora e primeiros
dispositivos analógicos da computação.
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2.2 - Geração zero
 Elementos puramente mecânicos. Dentre as principais máquinas dessa geração, cita-se:
Calculadora de Wilhelm Schickard
 Em 1603 Wilhelm Schickard cria uma máquina de calcular mecânica, capaz de realizar as 4
operações básicas com números de seis dígitos e indicar um overflow através do toque de
um sino.
 Foram encontradas algumas cartas suas enviadas a seu a amigo Kepler em 1624,
acompanhadas de vários esboços, onde explica o desenho e o funcionamento de uma
máquina que havia construído e que chamou de “relógio calculador”.
 Explicava nela que havia mandado construir um exemplar da máquina para ele, mas que
fora destruída em um misterioso incêndio noturno ocorrido em sua casa, juntamente com
alguns outros pertences.
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 Os esboços do desenho estiveram perdidos até o século XIX, e em 1960 finalmente foi
construída a primeira réplica que funcionava como a original
Calculadora de Pascal
 Em 1642, o filósofo, físico e matemático francês Blaise Pascal criou uma máquina (a
Pascaline) para ajudá-lo nos negócios do pai (a Pascaline era mais avançada que maquina
de calcular de Wilhelm).
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 A Pascaline utilizava rodas dentadas para efetuar as operações básicas (somas e
subtrações).
 Tinha 10 posições (de 0 a 9) e, cada vez que uma engrenagem passava da posição 9 em
direção à posição 0, a engrenagem a esquerda avançava uma posição, fazendo somas e
subtrações com até 8 dígitos.
 Foram vendidos vários exemplares, mas a calculadora era cara e requeria muita prática
para ser utilizada.
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Calculadora de Leibnitz
 Em 1694, o filósofo e matemático alemão Von Leibnitz introduziu o conceito de realizar
multiplicações e divisões através de adições e subtrações sucessivas.
 Sua máquina era capaz de realizar as 4 operações básicas, mas era muito suscetível a
erros.
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 A Leibnitz é atribuída a criação do termo "função" (1694), que usou para descrever uma
quantidade relacionada a uma curva, como, por exemplo, a inclinação ou um ponto
qualquer situado nela.
 É creditada a Leibniz e a Newton o desenvolvimento do cálculo moderno, em particular o
desenvolvimento da Integral e da Regra do Produto. Demonstrou genialidade também
nos campos da lei, religião, política, história, literatura, lógica, metafísica e filosofia.
Mecanismo Jacquard
 Joseph-Marie Jacquard (Lyon 1752 - Oullins 1834), mecânico francês inventor do tear
mecânico.
 Introduziu o conceito de armazenamento de informações em placas perfuradas, para
controlar uma máquina de tecelagem.
 Filho de tecelões, ele mesmo, sentia-se incomodado com a monótona tarefa que lhe fora
confiada na adolescência: alimentar os teares com novelos de linhas coloridas para
formar os desenhos no pano que estava sendo fiado.
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 A tarefa era interminável: a cada segundo, ele tinha que mudar o novelo, seguindo as
determinações do contratante. Percebendo que as mudanças eram sempre sequenciais,
ele inventou um processo que utilizava cartões perfurados, onde o contratante poderia
registrar, ponto a ponto, a receita para a confecção de um tecido.
 Causou bastante desemprego na época.
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Aritmômetro
 O Aritmômetro foi a primeira calculadora mecânica confiável.
 .Patenteado na França por Thomas de Colmar em 1820 e fabricado de 1851-1915, tornouse a primeira calculadora realmente comercializada com sucesso foi vendido em todo o
mundo.
Cerca de vinte empresas européias construídas clones do Arithmometer até o início da
Segunda Guerra Mundial.
 Ela fazia multiplicações com o mesmo princípio da calculadora de Leibnitz e com a
assistência do usuário efetuava as divisões.
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Máquina Diferencial de Babbage
 O matemático Charles Babbage construiu, em 1822, um modelo para calcular tabelas de
funções (logaritmos, funções trigonométricas, etc.) sem a intervenção de um operador
humano, que chamou de Máquina das diferenças.
 Sua única operação era a adição, mas realizava um largo número de funções úteis pela
técnica de diferenças finitas.
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Máquina Analítica
 Com o auxílio de Ada Lovelace, Babbage também projetou a chamada Máquina Analítica,
muito mais geral que a de Diferenças, constituída de unidade de controle de memória,
aritmética, de entrada e de saída.
 A Máquina Analítica não chegou a ser construída, caso tivesse, teria sido o primeiro
computador moderno.
 Embora fosse inteiramente baseada no uso de engrenagens, ela seria alimentada através
de cartões perfurados (que viriam a ser a mídia básica de armazenamento de dados
durante as décadas de 50, 60 e 70), teria memória para 1000 números de 50 dígitos
decimais cada um (equivalente a pouco mais de 20 KB no total)
 Ela seria capaz de executar operações matemáticas com uma complexidade bem maior
que a dos primeiros computadores digitais (embora em uma velocidade mais baixa,
devido à natureza mecânica).
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 Como se não bastasse, os resultados seriam impressos em papel (usando um sistema
similar ao das máquinas de datilografar), antecipando o uso das impressoras.
 É bem provável que a Analytical Engine pudesse ter sido realmente construída usando
tecnologia da época. Entretanto, o custo seria enorme e o governo Inglês (a única
organização com poder suficiente para financiar o desenvolvimento na época) não se
mostrou muito interessado no projeto.
 Seu principal mérito foi definir e dar forma aos conceitos básicos de um computador:
módulos de armazenamento (memória), unidade operadora (com 4 operações), entrada e
saída de dados (cartões perfurados), seqüência de instruções (programa).
 A Máquina foi construída em 1991 por uma equipe do Museu de Londres, que se baseou
nos projetos de Babbage.
 Apesar do atraso de mais de um século, ela funcionou como esperado:
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A primeira programadora
 Ada Augusta Byron King, Condessa de Lovelace (10 de Dezembro de 1815 – 27 de
Novembro de 1852) é principalmente conhecida por ter escrito um programa que para a
máquina analítica de Charles Babbage.
 Lady Ada Lovelace é reconhecida como a primeira programadora de toda a história.
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 Durante o período em que esteve envolvida com o projeto de Babbage, ela desenvolveu
os algoritmos que permitiriam à máquina computar os valores de funções matemáticas,
além de publicar uma coleção de notas sobre a máquina analítica.
 Durante um período de nove meses entre os anos de 1842 e 1843, Ada Lovelace criou um
algoritmo para o cálculo da sequência de Bernoulli usando a máquina analítica de Charles
Babbage.
 Ada foi uma das poucas pessoas que realmente entenderam os conceitos envolvidos no
projeto de Babbage e durante o processo de tradução de uma publicação científica
italiana sobre o projeto de Babbage incluiu algumas notas de tradução que constituem o
primeiro programa escrito na história da humanidade.
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Máquina de Hollerith
 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, funcionário do Departamento de Recenseamento dos
E.U.A, cria sua máquina de perfurar cartões e máquina de tabular e ordenar, que
revoluciona o processamento de dados.
 Ao invés da clássica caneta para marcar X em “sim” e “não” para perguntas como sexo,
idade, os agentes do censo perfuravam estas opções nos cartões.
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 Aumentou a velocidade de processamento dos dados do censo (tempo: 10 anos ≈ 3 anos),
baixou custos, aumentou qualidade e quantidade da informação.
 Aproveitando todo o sucesso ocasionado por sua máquina, Hollerith fundou sua própria
empresa, a Tabulation Machine Company, no ano de 1896.
 Após algumas fusões com outras empresas e anos no comando do empreendimento,
Hoolerith veio a falecer.
 Em 1916 Thomas John Watson, que havia assumido o seu lugar, muda o nome da
empresa para Internacional Business Machine, a mundialmente famosa IBM.
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 A IBM detém mais patentes do que qualquer outra empresa americana baseada em
tecnologia e tem 15 laboratórios de pesquisa no mundo inteiro.
 A empresa possui cientistas, engenheiros, consultores e profissionais de vendas em mais
de 150 países.
 Funcionários da IBM já ganharam cinco prêmios Nobel, quatro Prêmios de Turing
(conhecido como o Nobel da computação), dentre vários outros prêmios.
 A IBM é a sexta marca mais valiosa do mundo em 2013
(fonte: http://brandirectory.com/league_tables/table/global-500-2013).
Curta
 O ápice da evolução foi a Curta, uma calculadora mecânica portátil lançada em 1948. Ela é
capaz de realizar operações de soma, subtração, multiplicação, divisão e basicamente
qualquer outro tipo de operação matemática a partir de combinações de operações
simples (potenciação, raiz quadrada, etc.), tudo isso em um dispositivo inteiramente
mecânico, do tamanho de um saleiro:
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 A Curta foi bastante popular durante as décadas de 50, 60 e 70 (foram produzidas
140.000 unidades, vendidas principalmente nos EUA e na Alemanha), e o formato,
combinado com o barulho característico ao girar a manivela para executar as operações
rendeu o apelido de "moedor de pimenta".
 Ela era usada por engenheiros, pilotos, matemáticos e muitas universidades as usavam
nas cadeiras de cálculos.
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 Mesmo com a introdução das calculadoras eletrônicas, a Curta continuou sendo usada
por muitos, já que era muito mais leve e era capaz de trabalhar com números maiores
que os suportados pela maioria das calculadores eletrônicas.
 Pesquisando no Ebay, é possível encontrar algumas unidades funcionais da Curta à venda
mesmo nos dias de hoje.
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2.3 - 1ª Geração (1930 - 1958)
Relés e válvulas
 Apesar de impressionarem pela engenhosidade, calculadoras mecânicas como a Curta e
computadores mecânicos como a Analytical Engine acabaram se revelando um beco sem
saída, já que as engrenagens precisam ser fabricadas individualmente e existe um limite
para o nível de miniaturização e para o número de componentes.
 Uma Curta não pode ir muito além das operações básicas e a Analytical Engine custaria o
equivalente ao PIB de um pequeno país para ser construída. Uma nova tecnologia era
necessária e ela acabou se materializando na forma dos circuitos digitais.
 No final do século XIX, surgiu o relé, um dispositivo eletromecânico, formado por um imã
móvel, que se deslocava unindo dois contatos metálicos.
 Os relés podem ser considerados como os antepassados dos transistores. Suas limitações
eram o fato de serem relativamente caros, grandes demais e, ao mesmo tempo, muito
lentos: um relé demora mais de um milésimo de segundo para fechar um circuito.
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 Apesar dessas limitações, os relés são usados até hoje em alguns dispositivos. Eles são
usados em estabilizadores (geralmente nos modelos de baixo custo), onde são os
responsáveis pelos "clicks" que você ouve durante as variações de tensão.
 Também no final do século XIX, surgiram as primeiras válvulas, que foram usadas para
criar os primeiros computadores eletrônicos, na década de 40.
 As válvulas têm seu funcionamento baseado no fluxo de elétrons no vácuo.
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 As válvulas já eram bem mais rápidas que os relés, o problema é que esquentavam
demais, consumiam muita eletricidade e se queimavam com facilidade. Era fácil usar
válvulas em rádios, que utilizavam poucas, mas construir um computador, que usava
milhares delas era extremamente complicado e caro.
 Apesar de tudo isso, os primeiros computadores surgiram durante a década de 40,
naturalmente com propósitos militares. Os principais usos eram a codificação e a
decodificação de mensagens e cálculos de artilharia.
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MARK I
 O Mark I foi o primeiro computador digital automático de larga escala desenvolvido nos
Estados Unidos.
 Ele foi construído em 1943 (II Guerra Mundial) num projeto da Universidade de Harvard
em conjunto com a IBM.
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O ENIAC
 O foi construído entre 1943 e 1945 e entrou oficialmente em operação em julho de 1946.
Ele era composto por 17.468 válvulas, além de 1.500 relés e um grande número de
capacitores, resistores e outros componentes.
 No total, ele pesava 30 toneladas e era tão volumoso que ocupava um grande galpão.
 Outro grave problema era o consumo elétrico: um PC típico atual, com um monitor LCD,
consome cerca de 100 watts de energia, enquanto o ENIAC consumia 200 kilowatts.
 Construir esse computador custou ao exército Americano 468.000 dólares da época, que
correspondem a pouco mais de US$ 10 milhões em valores corrigidos.
 Apesar do tamanho, o poder de processamento do ENIAC é insignificante para os padrões
atuais, suficiente para processar apenas 5.000 adições, 357 multiplicações ou 38 divisões
por segundo.
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 O volume de processamento do ENIAC foi superado pelas calculadoras portáteis ainda na
década de 70 e, hoje em dia, mesmo as calculadoras de bolso, das mais baratas, são bem
mais poderosas do que ele.
 A ideia era construir um computador para quebrar códigos de comunicação e realizar
vários tipos de cálculos de artilharia para ajudar as tropas aliadas durante a Segunda
Guerra Mundial.
 Porém, o ENIAC acabou sendo finalizado depois do final da guerra e foi usado nos
primeiros anos da Guerra Fria, contribuindo, no projeto da bomba de hidrogênio.
 A programação do ENIAC era feita através de 6.000 chaves manuais e, ao invés de ser
feita através de teclas, toda a entrada de dados era feita através de cartões de cartolina
perfurados, que armazenavam poucas operações cada um.
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 Uma equipe preparava os cartões, incluindo as operações a serem realizadas, formando
uma pilha, outra ia trocando os cartões no leitor do ENIAC, e uma terceira "traduzia" os
resultados, também impressos em cartões.
 O ENIAC também possuía sérios problemas de manutenção, já que as válvulas se
queimavam com frequência, fazendo com que ele passasse boa parte do tempo
inoperante.
 Boa parte das queimas ocorriam durante a ativação e desativação do equipamento
(quando as válvulas sofriam um grande stress devido à mudança de temperatura) por isso
os operadores logo decidiram mantê-lo ligado continuamente, apesar do enorme gasto
de energia.
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 Somente em 1951 surgiram os primeiros computadores produzidos em escala comercial
(UNIVAC I, o Whirlwind e o IBM 650 são computadores típicos dessa geração).
 O primeiro computador do Brasil foi adquirido pelo governo do Estado de São Paulo, em
1957: um Univac-120 para calcular o consumo de água da capital.
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 Equipado com 4.500 válvulas, fazia 12 mil somas ou subtrações por minuto e 2.400
multiplicações ou divisões, no mesmo tempo.
 Um UNIVAC também foi adquirido pelo IBGE, em 1961, por US$ 2.976.350,00, incluídos
acessórios e periféricos, para processar dados do censo.
 Esses computadores possuíam de milésimos de segundo e memória de 2K.
2.4 - 2ª Geração (1955 - 1965)
O transistor
 Durante a década de 40 e início da de 50, a maior parte da indústria continuou
trabalhando no aperfeiçoamento das válvulas, obtendo modelos menores e mais
confiáveis. Porém, vários pesquisadores, começaram a procurar alternativas menos
problemáticas.
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 Muitas dessas pesquisas tinham como objetivo o estudo de novos materiais, tanto
condutores quanto isolantes.
 Os pesquisadores começaram a descobrir que alguns materiais não se enquadravam nem
em um grupo nem em outro, pois, de acordo com a circunstância, podiam atuar tanto
como isolantes quanto como condutores, formando uma espécie de grupo intermediário
que foi logo apelidado de grupo dos semicondutores.
 Haviam encontrado a chave para desenvolver o transistor.
 O primeiro protótipo surgiu em 16 de dezembro de 1947, consistindo em um pequeno
bloco de germânio (que na época era junto com o silício o semicondutor mais pesquisado)
e três filamentos de ouro.
 O primeiro transistor era muito grande, mas não demorou muito para que esse modelo
inicial fosse aperfeiçoado.
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 Durante a década de 1950, o transistor foi aperfeiçoado e passou a gradualmente
dominar a indústria, substituindo rapidamente as problemáticas válvulas. Os modelos
foram diminuindo de tamanho, caindo de preço e tornando-se mais rápidos.
 O grande salto foi a substituição do germânio pelo silício. Isso permitiu miniaturizar ainda
mais os transistores e baixar seu custo de produção.
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 O funcionamento de um transistor é bastante simples, quase elementar. As válvulas eram
muito mais complexas que os transistores e, mesmo assim, foram rapidamente
substituídas por eles.
 Cada transistor funciona como uma espécie de interruptor, que pode estar ligado ou
desligado, como uma válvula. A diferença é muito menor, mais barato, mais durável e
muito mais rápido que uma válvula.
 A mudança de estado de um transistor é feita através de uma corrente elétrica. Cada
mudança de estado pode então comandar a mudança de estado de vários outros
transistores ligados ao primeiro, permitindo o processamento de dados.
 Num transistor, essa mudança de estado pode ser feita bilhões de vezes por segundo,
porém, a cada mudança de estado é consumida uma certa quantidade de eletricidade,
que é transformada em calor.
 É por isso que quanto mais rápidos tornam-se os processadores, mais eles aquecem e
mais energia consomem.
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 Um 386, por exemplo, consumia pouco mais de 1 watt de energia e podia funcionar sem
nenhum tipo de resfriamento.
 Um 486DX-4 100 consumia cerca de 5 watts e precisava de um cooler simples.
 Um AMD FX 8120 (8-Core Black Edition) chega a consumir 125 watts de energia e precisa
de, no mínimo, um bom cooler para funcionar bem.
 Em compensação, a versão mais rápida do 386 operava a apenas 40 MHz, enquanto os
processadores atuais já superaram a barreira dos 3.5 GHz.
Maximum Speed AMD FX Processor Takes Guinness World Record
 Houve grandes avanços no que se refere às unidades de memória principal, com a
substituição do sistema de tubos de raios catódicos pelo de núcleos magnéticos (usados
até hoje).
 A memória teve m aumento em sua capacidade de armazenamento, chegando a 32K.
 Principais compuatores: IBM 1401, IBM 7094, Honeywell 800 e IBM 7090.
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2.5 - 3ª Geração (1965 - 1980)
Os primeiros chips
 O salto final aconteceu quando descobriu-se que era possível construir vários transistores
sobre o mesmo wafer de silício. Isso permitiu diminuir muito o custo e tamanho dos
computadores. Entramos então na era do microchip.
 O primeiro microchip comercial foi lançado pela Intel em 1971 e chamava-se 4004
(equivalente ao ENIAC).
 Ele era um processador que utilizava um barramento de dados de apenas 4 bits,
incrivelmente lento para os padrões atuais.
Intel 4004
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 Ele era um chip bastante simples, que era composto por apenas 2300 transistores. Cada
um deles media 10 micra (10.000 nanômetros, contra os 32 nos processadores atuais),
mas na época ele foi um grande feito de engenharia.
 Embora fosse muito limitado, ele foi muito usado em calculadoras, área em que
representou uma pequena revolução.
 Ele foi também usado em diversos equipamentos científicos e até mesmo na sonda
Pioneer 10, lançada pela NASA em 1972. Ela foi a primeira a explorar o sistema solar e
continuou a se comunicar com a Terra até 1998, quando a distância se tornou grande
demais para que os sinais enviados pela sonda fossem captados.
 O sucesso do 4004 mostrou a outras empresas que os microchips eram viáveis, criando
uma corrida evolucionária, em busca de processadores mais rápidos e avançados.
 Em 1972 surgiu o Intel 8008, o primeiro processador de 8 bits e, em 1974, foi lançado o
Intel 8080, antecessor do 8088, que foi o processador usado nos primeiros PCs.
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 Em 1977 a AMD passou a vender um clone do 8080, inaugurando a disputa Intel x AMD,
que continua até os dias de hoje.
O 8080 da AMD
 A velocidade passou a ser medida em bilionésimo de segundos e a memória passou a ter
uma capacidade de 128k
 A Intel é a 26 marca mais valiosa do mundo em 2013
(fonte: http://brandirectory.com/league_tables/table/global-500-2013).
O Altair
 O 8080 foi o chip usado no Altair 8800 que, lançado no final de 1974, é considerado o
primeiro computador pessoal da história.
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 Na época, computadores eram grandes e absurdamente caros, por isso poucos tinham
oportunidade de ter contato com um
A programação era feita em papel e apenas os mais sortudos tinham a chance de rodar os
programas em um computador real.
 O Altair foi uma revolução para a época.
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 O "modelo básico" do Altair "apenas" 439 dólares na forma de kit (era neessário soldar
manualmente todos os componentes).
 Em valores corrigidos, isso equivale a quase 4 mil dólares.
Na época esse valor foi considerado uma pechincha (foram vendidas 4000 unidades em
apenas 3 meses, depois que ele foi capa da revista Popular Eletronics):
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 Esse "modelo básico" consistia nas placas, luzes, chips, gabinete, chaves e a fonte de
alimentação, junto com o manual de montagem (existia a opção de comprá-lo já
montado, mas custava 182 dólares (da época) a mais).
 Ele vinha com 256 bytes de memória (estava disponível também uma placa de expansão
para 4 KB, que custava US$ 264 na forma de kit).
Em teoria, seria possível instalar até 64 KB, mas o custo tornava o upgrade inviável.
 Em 1974 a memória RAM custava cerca de US$ 50 por kbyte (2 GB de memória custariam
100 milhões de dólares...), o que tornava impraticável o uso de mais do que 4 ou 8 KB em
computadores pessoais.
 Em sua versão básica, o Altair não tinha muita utilidade prática, a não ser a de servir como
fonte de aprendizado de eletrônica e programação.
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 Começaram a surgir acessórios para o Altair: um teclado que substituía o conjunto de
chaves que serviam para programar o aparelho; um terminal de vídeo; um drive de
disquetes (de 8 polegadas); placas de expansão de memória e até um modelo de
impressora.
 Bill Gates (antes da fundação da Microsoft) desenvolveu uma versão do Basic para o
Altair.
 Se a pessoa tivesse muito dinheiro, era possível chegar a algo que se parecia com um
computador moderno, capaz de editar textos e criar planilhas rudimentares.
 Algumas empresas perceberam o nicho e passaram a vender versões "completas" do
Altair, destinadas ao uso em empresas, como neste anúncio, publicado na revista Popular
Eletronics, onde temos um Altair "turbinado", com terminal de vídeo, impressora, dois
drives de disquete e 4 KB de memória:
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O Apple 1
 Em 1976, foi fundada a Apple, tendo como sócios Steve Jobs e Steve Wozniak, que apesar
de não ser tão conhecido quanto o sócio, fez quase todo o trabalho pesado de
desenvolvimento.
 A Apple só foi fundada porque o projeto do Apple I (desenvolvido pelos dois nas horas
vagas) foi recusado pela Atari e pela HP.
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 Uma frase de Steve Jobs descreve bem a história: "Então fomos à Atari e dissemos: Ei, nós
desenvolvemos essa coisa incrível, pode ser construído com alguns dos seus componentes,
o que acham de nos financiar? Podemos até mesmo dar a vocês, nós só queremos ter a
oportunidade de desenvolvê-lo, paguem-nos um salário e podemos trabalhar para vocês.
Eles disseram não, fomos então à Hewlett-Packard e eles disseram "Nós não precisamos
de vocês, vocês mal terminaram a faculdade".
 Apesar da fama, o Apple I passou longe de ser um grande sucesso de vendas (foram
vendidas pouco mais de 200 unidades a 666 dólares (da época) cada uma - pouco mais de
US$ 5000 em valores corrigidos).
 Os lucros sustentaram a Apple durante o primeiro ano, abrindo caminho para o
lançamento de versões mais poderosas.
 Quem comprou um, acabou fazendo um bom negócio, pois hoje em dia um Apple I (em
bom estado) chega a valer US$ 50.000.
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 Diferente do Altair, o Apple I era vendido já montado (A placa era vendida "pelada",
montada sobre uma tábua de madeira e embalada em uma caixa de papelão, por isso era
comum que os Apple I fossem instalados dentro de caixas de madeira feitas
artesanalmente:
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 O Apple I era baseado no processador MOS 6502, um clone do Motorola 6800, que era
fabricado pela MOS Tecnology (ele era um processador de 8 bits, que operava a apenas 1
MHz).
 Em termos de poder de processamento, o 6502 perdia para o 8080, mas o Apple I
compensava a menor potência bruta oferecendo espaçosos 8 KB de memória, suficientes
para carregar o interpretador BASIC (que ocupava 4 KB de memória), com 4 KB livres para
escrever e rodar programas.
 Uma das vantagens é que o Apple I podia ser ligado diretamente à uma TV, dispensando a
compra de um terminal de vídeo.
 Ele possuía também um conector para unidade de fita (o controlador era vendido
separadamente por 75 dólares) e um conector proprietário reservado para expansões
futuras:
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O Apple II
 Lançado em 1977, era um aperfeiçoamento do Apple I. Diferente do Apple I, que era
produzido artesanalmente, o Apple II foi produzido em escala industrial, com um gabinete
de plástico e um teclado incorporado, bem mais parecido com um computador atual.
 A versão mais básica era ligada na TV e usava o um controlador de fita K7, ligado a um
aparelho de som para carregar programas. Gastando um pouco mais, era possível adquirir
separadamente uma unidade de disquetes:
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 O preço era um pouco salgado: US$ 1298, que equivalem a quase 10.000 dólares em
valores corrigidos. Apesar disso, ele fez um grande sucesso, sendo inclusive adotado por
várias universidades e escolas de segundo grau, principalmente nos EUA.
 O Apple II vinha com apenas 4 KB de memória, mas incluía mais 12 KB de memória ROM,
que armazenava um interpretador BASIC e o software de bootstrap (similar ao BIOS dos
PCs atuais), lido no início do boot.
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 Isso foi uma grande evolução, pois ao ligá-lo já se podia começar a programar ou a
carregar programas. No Apple I, era preciso primeiro carregar a fita com o BASIC, para
depois começar a fazer qualquer coisa.
 O BASIC era a linguagem mais popular na época (e serviu como base para diversas
linguagens modernas). Ele tem uma sintaxe simples se comparado com o C, utilizando
comandos derivados de palavras do Inglês.
 Este é um exemplo de programa em BASIC simples, que pede dois números e escreve o
produto da multiplicação dos dois:







10 PRINT "MULTIPLICANDO"
20 PRINT "DIGITE O PRIMEIRO NUMERO:"
30 INPUT A
40 PRINT "DIGITE O SEGUNDO NUMERO:"
50 INPUT B
60 LETC=A*B
70 PRINT "RESPOSTA:", C
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 Este pequeno programa precisaria de 121 bytes de memória para rodar. Ao desenvolver
programas mais complexos o programador esbarrava rapidamente na barreira da
memória disponível, o que os obrigava a otimizarem o código ao máximo.
 Aplicativos comerciais (e o próprio interpretador BASIC) eram escritos diretamente em
linguagem de máquina (Assembly), de forma a extraírem o máximo do equipamento.
 Atualmente os sistemas operacionais e muitos softwares complexos são escritos em C ou
C++, enquanto aplicativos mais simples e jogos são escritos usando linguagens de alto
nível, que oferecem um desempenho mais baixo, mas permitem um desenvolvimento
mais rápido.
 A memória RAM podia ser expandida para até 52 KB. Um dos "macetes" naquela época
era o uso de uma placa de expansão, fabricada pela recém formada Microsoft, que
permitia desabilitar a ROM e usar 64 KB completos de memória.
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 Além dos jogos, um dos programas mais populares para o Apple II foi o Visual Calc (ou
VisiCalc), ancestral das planilhas atuais:
Interface do Visual Calc
 A linha Apple II se tornou tão popular que sobreviveu até o início dos anos 90, quase uma
década depois do lançamento do Macintosh.
 A Apple é a marca mais valiosa do mundo em 2013
(fonte: http://brandirectory.com/league_tables/table/global-500-2013).
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ZX80
 Em 1979 surgiu um outro modelo, o ZX80 da Sinclair. Ele não era tão poderoso quanto o
Apple II, mas tinha a vantagem de custar apenas 99 dólares (pouco mais de 400 dólares
em valores corrigidos).
 Ele foi o computador mais popular até então, com 100.000 unidades vendidas (entre 1979
e 1981), sem contar uma grande quantidade de clones, produzidos em diversos países ao
longo da década de 80.
 O ZX80 era baseado no chip NEC-780C, que operava a 3.25 MHz. Ele era relativamente
poderoso para os padrões da época, mas aquecia bastante (foi o primeiro processador
overclocado da história.
 O chip Z80 surgiu como uma versão aprimorada do 8080, desenvolvido pela Zilog. Ele e
suas inúmeras variantes se tornaram muito populares.
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 Para cortar custos, ele vinha de fábrica com apenas 1 KB de memória RAM, combinados
com 4 KB de memória ROM, que armazenava o interpretador BASIC usado pelo aparelho.
Os programas eram armazenados em fitas K7 e ele era ligado diretamente na TV:
 Considerando o preço, o ZX80 foi uma máquina surpreendente, mas claro, tinha pesadas
limitações, se comparado com outras máquinas da época. Apesar de já vir com uma saída
de vídeo, a resolução gráfica era de apenas 64x48, em modo monocromático.
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 Aqui no Brasil tivemos os TK80 e os TK82 da Microdigital, além do NE-Z80 da Prológica
(eles eram compatíveis com os Apple II):
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 A reserva de mercado (1984 a 1992) estagnou o desenvolvimento tecnológico do país, de
forma que clones de computadores de 8 bits, lançados há uma década atrás era tudo que
nossa indústria conseguia produzir.
 Isso perdurou até 1992, quando a reserva de mercado foi abolida, permitindo a entrada
de computadores importados. Em pouco tempo, todos esses computadores de 8 bits
foram substituídos por PCs 386 e 486.
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Atari 800
 Apesar de ser mais vendido como uma plataforma para jogos, o Atari 800 também podia
ser usado como um computador relativamente poderoso, chegando a ser adotado nos
laboratórios de informática de algumas universidades.
Atari 800
 Ele conviveu com o Atari 2600 (o vídeogame) e vinha de fábrica com 16 KB de memória
RAM, que podiam ser expandidos para até 48 KB, com mais 10 KB de memória ROM. O
sistema operacional era o Atari-OS, uma versão do BASIC:
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Atari 2600
 Originalmente, o sistema vinha apenas com a entrada para os cartuchos, com o sistema
operacional ou jogos, mas era possível adquirir separadamente uma unidade de
disquetes, que o transformavam num computador completo.
 Não existiram muitos programas para o Atari, já que o foco foram sempre os jogos. A
principal função do Atari como computador era desenvolver programas em BASIC, por
isso seu uso em escolas.
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2.6 - 4ª Geração (1980 - ?)
 O número de transistores podendo ser integrados numa pastilha de silício atingiu a faixa
dos milhares e, logo em seguida, dos milhões
 Surgimento do PC
 A memória alcançou, inicialmente 1M e não parou de aumentar.
 Surgiu o microcomputador e a era da informática pessoal (a IBM introduziu no mercado o
PC).
 Surgem os supercompuatores usados em laboratórios e centros de pesquisa
aeroespaciais, empresas de altíssima tecnologia, previsão do tempo e a produção de
efeitos e imagens computadorizadas de alta qualidade.
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 O maior supercomputador do Brasil e da América Latina (top500 junho de 2013)
Grifo04 da Petrobras, produzido pela Itautec.
122 do Top500.
Capacidade de processamento = 251,5 TFlop/s
FLOPS = fLoating-point Operations Per Second ou operações de ponto flutuante por
segundo. 1 teraflop/s = 1012 flop/s
Potência de 365.50 kW
Sistema Operacional = Linux
Memória RAM = 17TB
Servidores = 544 (17408 núcleos Intel Xeon X5670 rodando a 2.930GHz (6 Cores))
Placa de Vídeo = NVIDIA Tesla M2050
Processadores Gráficos = 1088 GPUs com 487 mil GPU cores
Disco Rígido = 1PB (1 milhão de GB)
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 2 Maior - Tupã, pertencente ao INPE de Cachoeira Paulista.
145 do top 500
Composto de 31104 núcleos AMD Opteron 6172 rodando a 2.10GHz (12 cores)
Roda Linux (Cray Linux Environment).
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 Um computador caseiro com processador Intel Core i7 980 XE opera em pouco mais de
100 GFlops (top de linha).
 1 gigaflop/s = 109 flop/s
 O Grifo04 é, portanto, portanto, 2.515 vezes mais veloz que as máquinas domésticas.
Acharam potentes essas máquinas?
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 1º lugar no em top500 junho de 2013 (Tianhe-2)
Tem capacidade para fazer 33,86 quadrilhões de operações por segundo (33,86 petaflops).
1 petaflop/s = 1015 flop/s
Foi desenvolvido pela Universidade Nacional de Tecnologia de Defesa da China.
Possui quase o dobro do poder do Titan, supercomputador americano que alcançou o topo da
lista em novembro de 2012 (que possui mais de 18 mil GPUs Nvidia Tesla com capacidade de
17,59 petaflops).
O Tianhe-2 possui 32 mil processadores Intel Xeon E5-2692 de 12 núcleos, que funcionam a
2,2 GHz.
Ele ainda traz 48 mil coprocessadores Intel Xeon Phi de altíssimo desempenho.
A máquina tem 17,8 megawatts de potência e roda Kylin Linux, uma distribuição desenvolvida
pela universidade chinesa adaptado à impressionante capacidade da máquina.
Usina Hidrelétrica de Samuel tem potência instalada de 216,0 megawatts.
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Ele substitui o Tianhe-1A, que foi o supercomputador mais rápido do mundo em novembro de
2010 e tinha poder de processamento de apenas 2,57 petaflops, menos de um décimo do
Tianhe-2.
O terceiro computador da lista é o Sequoia, produzido pela IBM, que faz 17,17 quadrilhões de
operações por segundo.
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Referências:
Hardware Curso Completo 4ª Edição - Gabriel Torres
Hardware O Guia Definitivo II - Carlos E. Motimoto
Na próxima aula:
O surgimento do PC
As primeiras versões do Windows
O Linux
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