Introdução à Ciência da Computação
1.
INTRODUÇÃO - Histórico
1.1.
A evolução das máquinas de calcular.
Os seres humanos sempre tiveram necessidade de contar. Nos obscuros milênios da pré-história as
pessoas usavam os dedos ou faziam incisões em ossos. Há cerca de 4000 anos civilizações primitivas
desenvolveram elaborados sistemas de numeração para registrar desde transações comerciais até ciclos
astronômicos. Os instrumentos manuais de cálculo apareceriam milênios mais tarde. Hoje, cálculos de
complexidade prodigiosa, assim como todo conjunto de atividades sem nenhuma relação aparente com
números são efetuados por esses sofisticados “cérebros eletrônicos” chamados computadores.
Os especialistas apressam-se em assinalar que um computador não é, realmente um cérebro, é
apenas, mais um instrumento, outra máquina concebida para reduzir o trabalho ou estender nosso domínio
sobre o mundo.
Por volta do século III d.C., provavelmente no mundo mediterrâneo surgiu
o Ábaco, que era utilizado pêlos mercadores para contar e calcular. O Ábaco era
tão eficiente que se propagou por toda parte, antes do século XVII, nenhum outro
instrumento de cálculo podia competir com ele.
Desse modo, pensadores estavam fascinados pelo desafio de descobrir meios que ajudassem a
calcular. Assim seguiremos um pouca dessa evolução:
1617 surgem os Ossos de Napier que resolviam problemas de multiplicação graças à adição de
números em segmentos adjacentes
1620
surge a Régua de Cálculos dispositivo manual para cálculo
rápido
1642 desenvolvimento do pioneiro aparelho mecânico criado por Blaise Pascal
que era uma caixa com rodas e engrenagens, que executavam
operações aritméticas (soma e subtração) quando se girava os discos
interligados.
1673
a primeira máquina que efetuava facilmente adição, subtração,
multiplicação e divisão foi inventada por Gottfried Wilhelm Leibniz.
1804 a evolução foi um tear criado por Joseph Marie Jacquard, que foi o
primeiro a usar cartões perfurados para controlar processos
mecânicos.
1822 Foi projetada a Máquina de Diferenças por Charles Babbage, a qual foi abandonada sem
ter sido concluída
1834
1890
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surge a Máquina Analítica de Babbage que teria função de executar
grande número de tarefas, a partir de uma seqüência de instruções, mas
este projeto não saiu do papel.
com a finalidade de se acelerar o
processo para o censo dos Estados
Unidos, Herman Hollerith criou o
tabulador que tabulava estatísticas com
cartões perfurados, e essa máquina foi
um sucesso.
1
A companhia de Hollerith tornou-se de imediato, e permanentemente, bem sucedida, ao longo dos
anos, passando por várias fusões e mudanças de nome. A última dessas mudanças ocorreu em 1924, cinco
anos antes da morte de Herman Hollerith e o nome por ele criado foi International Business Machines
Corporation ou IBM.
1.2.
O surgimento dos primeiros computadores.
Em 1938, Claude Shannon demonstrou que circuitos de
interruptores eletrônicos eram capazes de expressar relações lógicas.
Sendo assim, no final de 1941, pouco depois que os Estados Unidos
entraram na Segunda Guerra Mundial, a IBM, com o apoio do
Governo, iniciou a construção do Mark I, um computador
eletromecânico que era constituído de 420 interruptores ajustados
manualmente, com 15 metros de comprimento e 2,5 metros de
altura, que continha nada menos que 750.000 partes unidas por
aproximadamente 80.400 metros de fios. Inicialmente foi alugado
para a Marinha, para resolver problemas balísticos e depois foi
instalado na Universidade de Harvard, ali ficando por mais 15 anos.
Mark I
Em 1943 colocou-se em operação uma série de máquinas muito mais ambiciosas, o Colossus entra
em ação com 2000 válvulas eletrônicas para quebrar códigos alemães ultra-secretos. As exigências da
guerra davam origem a um dispositivo mais próximo à Máquina Universal, assim nasceu o ENIAC
(Electronic Numerical Integrator and Computer), em 1945, comprovando-se capaz de executar diversas
tarefas, ele tinha nada menos que 17.468 válvulas eletrônicas, 25 metros de comprimento e 5,5 metros de
altura.
Em 1951 foi produzido o primeiro computador em escala comercial, o UNIVAC.
Com o tempo esses “computadores” foram ganhando programas, isto é foram sendo atribuídas
tarefas à eles, e mais tarde com o invento do transistor e do circuito integrado essas máquinas não pararam
mais.
1.3.
O surgimento dos microcomputadores.
Em meados dos anos setenta, aficionados da eletrônica começaram a
desenvolver protótipos de circuitos que poderiam ser microcomputadores.
Destacando-se Steve Wozniak e Steve Jobs, que juntos desenvolveram o
projeto de um microcomputador para uso pessoal e profissional. A esse
protótipo foi dado o nome de Apple, e o sucesso foi tanto que resolveram
fundar uma empresa para a construção de um microcomputador melhor e com
o mesmo objetivo pessoal e profissional, surgem assim em 1977 o Apple II.
Nessa época nenhuma grande empresa (IBM, HP, .... ) se aventurou no
campo da microinformática, pois estas alegavam que não haveria um público
interessado, elas acreditavam apenas nos computadores de grande porte
mainframes.
Em 1980, a IBM começou uma corrida contra o tempo, pois queria
competir com o Apple II que era seu maior inimigo. Isso fez com que a IBM
desenvolve-se seu microcomputador, só que para este funcionar, ele precisaria
de um sistema operacional. E para isto a IBM tinha 2 opções:
1) Utilizar o sistema operacional CP/M (Control Program for Microcomputers), que existia na época,
só que este não funcionava no seu projeto,
2) Ou contratar uma empresa para criar um sistema operacional para o seu projeto.
A IBM escolheu a segunda opção, onde surge a Microsoft, Bill Gates, comprou os direitos autorais de
um sistema operacional semi-pronto desenvolvido por universitários e o lançou com o nome de MS-DOS.
Isso fez com que em 1981 a IBM lançasse o IBM PC, que era muito mais poderoso que o Apple II,
pois o seu “cérebro” era mais avançado e rápido que o seu concorrente. Desse modo a IBM achou que o
inimigo estava derrotado.
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Apostila 01 - parte 1
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Porém, a Apple havia abandonado o seu Apple II e estava buscando um projeto muito mais
avançado. Em 1979 o pessoal da Apple foi até um centro de pesquisas da Xerox, onde tentava-se resolver
um dos grandes problemas tanto dos computadores de grande porte, quanto dos microcomputadores, que
era a sua utilização complicadíssima, para leigos. E os computadores desenvolvidos pela Xerox eram fáceis
de serem utilizados. Na tela haviam desenhos que representavam tarefas. Com uma caneta especial, o
usuário apontava para o desenho que representava determinada tarefa. Isto foi a origem da interface
gráfica. Desse modo o pessoal da Apple, iniciou dois projetos o Lisa, um micro poderoso destinado ao
ambiente profissional e corporativo e o Macintosh, para uso pessoal. O Lisa foi lançado em 1984, não
obtendo um grande sucesso, principalmente por causa de seu alto preço. No entanto, o Macintosh foi um
estouro, pois qualquer um poderia manipulá-lo corretamente.
A IBM muito atrás da Apple, em 1983 lançou uma revisão de seu IBM PC, batizado de IBM PC XT
(eXtended Technology), e em 1984 um novo computador o IBM PC AT (Advanced Technology).
Mas nada disso chegava aos pés do Macintosh, por outro lado, a IBM tinha uma vantagem sobre a
Apple. Enquanto o Macintosh tinha arquitetura fechada e proprietária, os microcomputadores IBM PC, XT
e AT, eram de arquitetura aberta.
Esta diferença definiu o mercado que existe até os dias de hoje. Por sua arquitetura fechada e
exclusiva, os Macintosh são bem mais caros, que os que seguem o padrão IBM, sobretudo por haver
concorrência. Desse modo os microcomputadores foram se desenvolvendo independentemente (386, 486,
586, Pentium, ... ), mas todos esses microcomputadores deveriam ficar compatíveis com os modelos mais
antigos, apresentando características mais avançadas.
2.
INTRODUÇÃO AOS CIRCUITOS INTEGRADOS (CI).
Circuitos Integrados (CIs) são circuitos eletrônicos digitais integrados em dispositivos. A conexão
entre os circuitos integrados, tem que ser feita da melhor maneira possível, e estas são feitas através de
uma placa de circuito impresso que além de servir de meio de conexão através de suas trilhas, serve
também para sustentação física de todo o conjunto.
Podemos diferenciar os circuitos integrados, sob vários aspectos e o primeiro a ser levado em conta
é a escala de integração, simplificando significa dizer quantos “circuitinhos” diferentes estão integrados
dentro de um só circuito.
MSI
LSI
VLSI
ULSI
Integração
Integração
Integração
Integração
em
em
em
em
Nome
8088
80286
80386DX
80486DX
Pentium
Pentium Pro
Pentium II
escala média.
alta escala.
escala muito alta.
escala ultra alta.
Milhares
Centenas de milhares
Milhões
Muitos milhões
Processadores INTEL (x86):
Barramento
Freqüência
(bus em bits)
(MHz)
8/16
4.77
16
6 a 12
16/32
16 a 33
32
25 a 100
32
60 a 233
32
150 a 200
32
233 a 450
Integração
29.000
134.000
275.000
1.200.000
3.300.000
5.500.000
7.500.000
Dentro do circuito integrado existe uma pastilha de silício, sendo este o verdadeiro circuito (chip).
O invólucro é apenas uma proteção podendo ser de plástico (quando preto) ou cerâmico (quando
cinza ou branco). Os terminais são prolongamentos extremamente aumentados dos finíssimos terminais do
chip, criados para facilitar sua soldagem.
Quanto ao encapsulamento existem vários aspectos baseados no padrão de pinagem.
-
DIP (Dual In Parallel) ou DIL (Dual In Line), terminais em 2 linhas, normalmente são circuitos
integrados que utilizam tecnologia MSI e LSI.
PLCC (Plastic Leadless Chip Corrier), terminais dos 4 lados do circuito integrado, normalmente
utilizam tecnologia VLSI, e são projetos para serem fixados em soquetes.
PGA (Pin Grid Array), os terminais saem por baixo do circuito integrado.
PQFP (Plastic Quad Flat Package), terminais saem lateralmente pelos 4 cantos do invólucro, é
projetado para ser soldado diretamente sobre a placa de circuito impresso com uma técnica
especial.
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