História da Computação

Ábaco ou Soroban (2000 a.C.)

Inventado pelos chineses na antigüidades, é usado ainda hoje, no comércio, por chineses e japoneses. Utiliza o princípio de posicionamento digital de colunas de bits ou bolinhas com valores numéricos 0, 1 e 5. Uma pessoa treinada pode efetuar operações de soma, subtração, multiplicação, divisão e radiciação com velocidades comparáveis à de uma máquina de calcular, pois, mesmo nas máquinas de calcular eletrônicas, a velocidade da operação aritmética fica limitada à capacidade de digitação dos algarismos no teclado.


Ossos de Napier (1.617)

John Napier descobriu o algoritmo o algoritmo e usou-o para executar operações de multiplicação e divisão (ou extração de raiz quadrada ou cúbica) através da manipulação de barras de ossos, com valores numéricos gravados nas quatro faces da barra.


Máquina de Calcular (1.642)

Blaise Pascal, filósofo e matemático francês construiu uma máquina de calcular, de oito algarismos, usando o princípio das engrenagens dentadas, capaz de somar e subtrair. A linguagem chamada PASCAL, feita em sua homenagem, é bastante usada em microcomputadores.


Máquina Diferencial (1.822)

Babbage, estabeleceu os princípios de funcionamento dos computadores eletrônicos no seu projeto, capaz de resolver polinômios de até oito termos.


Máquina Analítica (1.833)

Charles Babbage, projetou e construiu (dizem que nunca ficou pronta) uma máquina de calcular programável, onde a seqüência de operações aritméticas era codificada em cartões perfurados e executada automaticamente, sem intervenção de um operador. Devido aos princípios fundamentais de programação ainda hoje utilizados nos computadores, ele é considerado o PAI do Computador.


Cartão Perfurado (1.874 / 1.890)

J. Jacquard, usou cartões perfurados para controlar a seqüência de operações de uma máquina de tecelagem. Mais tarde Herrman Hollerith aproveitou o mesmo princípio para máquinas mecânicas de calcular, para efetuar o censo demográfico da população dos Estados Unidos. Os cartões (com furos retangulares) de Hollerith e os cartões POWERS (furos circulares) ainda hoje são utilizados, porém já se encontram em extinção.


Máquina de Multiplicar (1.887)

Leon Bollée, construiu uma máquina capaz de multiplicar, sem recorrer a adições sucessivas.


Máquina de Turing (1.912 / 1.942)

A. Turing, matemático inglês inventou uma máquina usada para estudar e provar matematicamente se é possível ou não resolver um problema. É um modelo teórico de máquina de calcular, onde seus componentes fita de papel (memória infinita) e um cabeçote (para ler os dados da fita), teoricamente resolveriam qualquer tipo de problema.


Programação em Memória (1.944)

John Von Neumann, estudou e formulou modelos teóricos de modernos computadores, foi o primeiro a propor a programação armazenada em memória, cujo conceito é ainda hoje utilizado. Até então os computadores eram programados por fios intercambiáveis que liam e processavam os bits perfurados em cartões.

Recebe o valor em A
Recebe o valor em B
Calcula A vezes B em C
Mostra A x B = C, no papel

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Primeiro Computador - ENIAC (1.946)

Na Universidade da Pennsylvania, Estados Unidos, entrou em funcionamento o ENIAC (Eletronic Numeric Integrator And Calculator), utilizado para montar tabelas para o cálculo da trajetória de projéteis.


Histórico e Evolução dos Computadores


Os computadores de acordo com sua evolução estão divididos em Gerações:


1ª Geração (1.945 / 1.952)

Os primeiros computadores eram constituídos de válvulas eletrônicas. Elas eram grandes, caras, lentas e queimavam com grande facilidade. O computador tinha apenas uso científico e estava instalado nos grandes centros de pesquisa. Isto caracterizou a Primeira Geração de Com-putadores.
Estas válvulas eram ligadas por Kms de fios ligados manualmente. Isto explica as enormes dimensões físicas dos computadores.
Durante a 1ª Geração a programação era feita diretamente em linguagem de máquina que além de difícil era demorado.
As operações de cálculos eram realizadas em milesegundos. Realizando 39.000 adi-ções/segundos.


2ª Geração (1.954 / 1.964)

Esta Geração foi originada pela revolução dos Transistores os quais substituíram as volumosas válvulas. Houve uma enorme diminuição em cabos e fios, tendo em vista que cada transistor substituía dezenas de válvulas. Desta maneira os computadores tornaram-se consideravel-mente menores e devido a isso, muito mais velozes. O computador começa a ser utilizado nas grandes empresas. Tanto a válvula quanto o transistor realizavam um processamento de cada vez. Com o desenvolvimento das técnicas de integração, surgiram os Circuitos Integrados, onde numa pequena cápsula continha, várias dezenas, centenas ou milhares de transistores, ocupando uma área menor que uma unha, dando o nome de microprocessador (processador miniatura).
A linguagem de programação foi simplificada e já se podia programar através de mnemônicos (comandos abreviados). Esta linguagem denomina-se ASSEMBLER.
As operações de cálculos eram realizadas em milionésimos de segundos. Realizando 204.000 adições/segundos.


3ª Geração (1.964 / 1.970)

A 3ª Geração surgiu com a utilização dos Circuitos Integrados - SLT (Solid Logic Technolo-gy) uma técnica de microcircuitos. Nesta geração os computadores podiam realizar vários processamentos simultâneos
As técnicas de integração evoluíram de SSI (integração em pequena escala) para MSI (integração em média escala), LSI (integração em grande escala) e VLSI (integração em muito grande escala). Esta classificação é baseada na quantidade de componentes que o integrado contém.
A programação dos computadores desta geração foi facilitada pelo aparecimento de linguagens orientadas para o problema específico. As linguagens são de natureza universal e assemelham-se cada vez mais a linguagem do homem.
As operações de cálculos eram realizadas em bilionésimos de segundos. Realizando 1.280.000 adições/segundos.


4ª Geração (1.970 / 1.988)

A 4ª Geração apareceu com o desenvolvimento e utilização da Tecnologia Bipolar MOS-LSI (Large Scale Integrated) - CHIPS. A quarta geração (a partir de 1982) foi marcada pela utilização do VLSI e o surgimento dos microcomputadores de baixo custo, que tomaram conta do mercado, atingindo empresas, escritórios e lares. Alguns autores não consideram a existência da quarta geração, por não ter havido mudança de componente, mas apenas a melhoria das técnicas de integração.
Isso fez com que os computadores fossem reduzidos em suas dimensões mais ainda, e sua eficiência aumentada tornando-os mais velozes e mais econômicos.
A programação foi melhorada ainda mais tornando-se interpretada, e voltadas para o usuário final. Realizando 15.000.000 adições/segundos.


5ª Geração (1.988 / até hoje)

É previsto para esta década o surgimento da quinta geração, que será marcada pela tendência de imitar a natureza, tanto nos circuitos integrados BIOCHIPS (Circuitos Integrados com moléculas orgânicas) como na programação com o desenvolvimento das técnicas de inteligência artificial, processamento simbólico, linguagens naturais, reconhecimento de voz.

Outra tendência para o computador de quinta geração está sendo elaborado por um conjunto de cientistas de diversos países, e deverá conter basicamente:

· múltiplas unidades de "UCP" (Unidade Central de Processamento), construídas e arquitetadas sob novas concepções;
· unidades de memória e arquivos com módulos pré - programados com conhecimento para executar tarefas sem necessidade de programação, formando um enorme banco de dados de conhecimento;
· unidades processadoras de imagem e figuras;
· unidades processadoras da voz e de som.


Estrutura Básica do Hardware

Denomina-se Hardware o conjunto de dispositivos e equipamentos mecânicos, elétricos e eletrônicos que compõem os computadores e seus periféricos, cujos principais componentes são:

· unidade de processamento - É o conjunto formado pelo processador central (microprocessador), a memória principal e as portas (canais) de entrada e saída (I/O);
· teclado - Dispositivo para a entrada de dados e instruções ao computador;
· monitor de vídeo - Utilizado para a saída dos dados;
· periféricos - Utilizados para Entrada/Saída dos dados, tais como: fita magnética, disco (disquete) magnético, impressora, etc.

O processamento no computador é realizado pelas seguintes funções:

· memória;
· unidade aritmética e lógica;
· unidade de controle;
· entrada e saída.


Memória

Todo computador vem com uma certa quantidade de memória interna, chamada de Memória Principal e pode vir também com memória externa na forma de, por exemplo, discos ou fitas magnéticas. Estas duas formas diferem tanto em características como em finalidades. Os programas em execução devem residir juntamente com os dados necessários na memória principal. Além de ser cara, a memória principal é um recurso escasso na maioria dos computadores. Toda informação desnecessária é de imediato relegada normalmente ao armazenamento externo cuja capacidade pode ser quase ilimitada apesar de apresentar tempos de recuperação das informações relativamente maiores. Além disto, o custo de armazenamento externo é relativamen-te baixo, de forma que a informação pode ser armazenada por longos períodos.


Tipos de Memória:

RAM - Random Access Memory
Estática - velocidade maior / custo maior
Dinâmica - velocidade menor / custo menor

ROM - Read Only Memory
Os dados não podem ser alterados

PROM - Programable ROM
Circuito programável

EPROM - Eraseable PROM
Os dados podem ser apagados por ultravioleta

EAROM - Eletric Alterable ROM
Os dados podem ser apagados por eletricidade

Buffer - Registro de memória temporário


Unidade de Aritmética e Lógica

O segundo componente básico de qualquer sistema de computação é a unidade de aritmética e lógica (UAL). Para a execução das instruções elementares é preciso que existam circuitos que se preocupam com todos os cálculos que sejam solicitados ao computador, e as unidades de decisão que verificam qual o caminho a seguir. Todos os cálculos são realizados nesta unidade. Estes cálculos podem envolver operações aritméticas como adição, subtração, multiplicação e divisão ou operações lógicas como comparação de dois valores para verificar qual é o maior. Quando um cálculo complexo é realizado, torna-se necessário freqüentemente levar e trazer in-formações da memória principal à medida que os cálculos ocorrem.


Unidade de Controle

A unidade de controle é de certa forma o componente mais importante, pois é ela que controla a ação de todos os outros componentes. Opera sob controle das instruções do programador que está na memória principal. Esta unidade faz com que o dispositivo de entrada leia os dados, faça cópias de valores adequados da memória para a unidade de aritmética e lógica, armazene e recupere dados e resultados intermediários guardados na memória principal e passa os resultados para o dispositivo de saída. A unidade de controle e a unidade de aritmética e lógica formam a unidade central de processamento (UCP).
A UPC ou CPU (Central Processing Unit) é portanto responsável pelo gerenciamento de todas as funções do sistema. Em um microcomputador a UPC, é chamada de microprocessador, é um circuito integrado, um chip. Como a UCP é um circuito eletrônico que só distingue dois estados - ligado (um) e desligado (zero) e que só sabe somar e comparar grandezas altas, tem que trabalhar com velocidade extremamente alta para que possa desempenhar todas as outras operações satisfatoriamente.


Entrada / Saída

Para que o computador tenha utilidade é preciso que ele tenha capacidade de receber in-formações do mundo exterior, processe-as e transmitir de volta os resultados obtidos.
Para receber é necessário que as informações estejam numa forma já esperada peo computador para que ele possa processá-las.
Como o computador só trabalha com números binários e códigos binários é preciso que existam equipamentos responsáveis pelo recebimento das informações dos meios externos e converta-as em códigos que o computador possa manipular.
Além destes são necessários os equipamentos que façam o programa inverso. Os periféricos podem ser divididos em 3 grupos:


1. Entrada (Input)

Periféricos de entrada são dispositivos que convertem dados e informações em sinais eletrônicos que podem ser utilizados pelo computador.

O teclado é o meio mais comum de entrada de dados, porém é muito mais lento, pois mesmo uma exímia datilógrafa não consegue inserir mais que 90 palavras por minuto, ou seja, cerca de 8 caracteres por segundo (CPS), enquanto que uma pessoa normal consegue ler em torno de 40 CPS.
Os mouses ou dispositivos para apontar e posicionar, são pequenos dispositivos que contêm uma pequena esfera em sua base que rola na superfície em que o mouse é apoiado. Estes movimentos da esfera são transformados em sinais elétricos e enviados ao computador, de forma que a posição do cursor na tela acompanhe os movimentos do mouse. Existem também alguns botões no mouse que, quando pressionados, indicam ao computador a posição desejada.


2. Saída (Output)

São dispositivos que convertem sinais elétricos internamente armazenados no computador e os transforma em informações úteis ao mundo exterior. Estas informações podem sair do computador na forma de dados, de textos, de imagens (gráficos/figuras), de som (voz/música), ou ainda de forma digital para que um outro computador possa ter acesso àquelas informações.
O dispositivo de saída mais usual é o monitor de vídeo. Entretanto ele é um dispositivo temporário, pois uma vez desligado o computador, a informação desaparece do vídeo. Para solucionar este problema foram criados dispositivos de saída permanente como impressoras e traçadores gráficos (plotters).


3. Entrada e Saída (I/O)

Periféricos de entrada e saída são todos aqueles dispositivos que permitem ao computador receber e enviar informações. Sem dúvida, os mais comuns são os discos flexíveis e os discos rígidos. As unidades de fita magnética são também bastante usadas nesta finalidade: enviar e receber informações de outros computadores.
Um periférico que está sendo bastante utilizado nesta aplicação é o MODEM (MOdulador/DEModulador). É um aparelho que transforma os sinais digitais de um computador em sinais analógicos (som) e os transmite via uma linha telefônica comum. São muito utilizados em comunicação remota de computadores, como por exemplo em bancos.


MONITORES E PLACAS DE VÍDEO

Os monitores de vídeo são também conhecidos como monitores, CRT - Tubo de Raio Catódicos, telas, vídeo, display, etc. São divididos em dois grandes grupos: os que usam tubos de imagem semelhantes aos aparelhos de TV e os que utilizam tela plana.
A qualidade do que é mostrado na tela é função direta do que se chama de resolução do vídeo. O menor ponto que se pode obter em um dado vídeo é chamado de pixel e depende da qualidade do monitor e da placa de vídeo que o controla. Com isto podemos ter um monitor de baixa, média ou alta resolução.
A resolução de 640 x 200 corresponde ao padrão denominado de CGA (Color Grafics Adapter), muito utilizado nos microcomputadores compatíveis com o PC/XT/AT da empresa IBM e nos fornece até 16 cores simultaneamente na tela.
Outros padrões bastante comuns no mercado de microcomputadores são o EGA (Enhance Grafics Adapter) com uma resolução de 640 x 350 em 16 cores escolhidas entre 64 opções e o padrão VGA (Video Grafics Array) com resolução de 640 x 480 em 256 cores ou 1024 x 768 em 16 cores dentre 256 mil opções de cor.


INTERFACE SERIAL E PARALELA:

O termo interface significa o meio de comunicação entre duas partes do sistema, como por exemplo, entre o disquete e o microcomputador; o teclado e o micro; o micro e a impressora; o micro e o monitor de vídeo; etc.
O modo como os bits de informação são transmitidos pode ser serial ou paralelo. Na interface serial, os bits são transmitidos serialmente ou em seqüência, ou seja, os dados são enviados um bit de cada vez, um após o outro. Na interface paralela, os bits de dados são enviados em paralelo, ou seja, é enviado um grupo de bits de uma única vez (normalmente são enviados 8 bits simultaneamente).

1. Interface paralela : É o meio mais direto e rápido de se transmitirem informações, visto que são enviados 8 bits simultaneamente, embora ela forneça algumas desvantagens. A primeira desvantagem é com relação à velocidade de processamento dos computadores que é muito supe-rior a qualquer tipo de periférico que se esteja utilizando. Outra desvantagem está no fato do cabo de interligação necessitar de muitos fios, o que o torna caro e mais sensível a interferências, em geral quando o seu comprimento ultrapassa dois metros.

2. Interface serial: Foi desenvolvida para simplificar o processo de interligação entre periféricos e o computador. Neste tipo de interface, utiliza-se apenas um par de fios para enviar as informações, um bit após outro (seqüencialmente). As interfaces seriais são mais lentas que as paralelas, mas isto não é de muita relevância, visto que normalmente os periféricos utilizados são ainda mais lentos.


Discos e fitas:

O princípio de armazenamento de informações em discos ou fitas, usado em computadores, baseia-se em duas coisas: uma tecnologia de gravação e uma maneira de acessá-la da forma mais rápida possível.
A tecnologia de gravação utilizada é magnética (a mesma utilizada nas fitas cassete musicais e nas fitas de videocassete) e baseia-se no fato de que o ferro, e alguns outros materiais, podem ser magnetizados.
A gravação das informações é feita na superfície de um material magneticamente sensível, em geral óxido de ferro, o qual dá uma coloração marrom ao meio magnético. Esta camada magnetizável é bastante fina e é depositada sobre a superfície de um material de suporte , um plástico flexível para as fitas magnéticas e discos flexíveis (também conhecidos como disquetes), ou em placas rígidas de alumínio para os discos rígidos (também chamados de winchester e "disk-pack").
Ele é dividido em vários cilindros concêntricos (chamados de trilhas) onde serão armazenadas as informações (como as faixas musicais de um LP). Ele possui também dois lados e, para que não haja necessidade de se trocar de lado, a unidade de disco flexível (o aparelho que lê/grava o disquete) possui duas cabeças (uma em cada face do disco).


1) Discos rígidos:

Os discos rígidos são praticamente idênticos aos discos flexíveis, no que diz respeito à tecnologia de gravação e à divisão do disco em lados, trilhas e setores. São chamados de rígidos porque ao invés da camada magnética ser depositada numa superfície plástica flexível, ela é co-locada sobre uma placa rígida de uma liga de alumínio.
Normalmente, os discos rígidos possuem mais do que uma placa sobrepostas concentri-camente. É comum encontrarmos discos rígidos que contenham entre 2 e 8 placas, ou seja, entre 4 e 16 faces.
A cabeça de leitura e gravação flutua sobre a superfície do meio magnético que cobre a placa de alumínio e cria uma fina camada de ar evitando desta forma, que a cabeça encoste no óxido magnético.


2)Fitas magnéticas:

As fitas magnéticas utilizadas em computadores são bastante parecidas com as fitas usadas em música, no que diz respeito ao método de gravação e ao seu aspecto físico. Existem basicamente dois tipos de fitas utilizadas em computação: as de carretel e as de cartucho. As fitas de carretel são parecidas com as fitas usadas em gravadores de rolo, enquanto que as de cartucho são similares às de fitas cassete convencionais.
Alguns tipos de computadores pessoais muito pequenos e baratos utilizam as fitas cassete convencionais para o armazenamento de informações, pois o custo deste tipo de fita é bastante baixo, entretanto elas apresentam um baixíssimo índice de confiabilidade.


3) Discos ópticos:

Os discos ópticos são bastante parecidos com os discos flexíveis e com os discos rígidos no tocante à forma de operação. São divididos em trilhas e setores como nos discos magnéticos, só que ao invés do processo de leitura e gravação utilizar uma camada magnética para reter as in-formações, ele se utiliza de um dispositivo óptico para esta finalidade.
O seu processo de operação é baseado na reflexão de um feixe de lazer em uma superfície "plástica" rígida semitransparente. Se o feixe for refletido para um dado lado, o sinal corresponde ao bit 0. Se for refletido para o outro lado, corresponde ao bit 1.


Estrutura Básica do Software

Software - É o conjunto de programas que permitem a programação e operação do computador. Ampliando sua capacidade de processamento. Uma parte do software é fornecida pelo próprio fabricante do computador, denominada Sistema Operacional, a outra parte deve ser desenvolvida na empresa ou adquirida de Software House.

Programa - É um conjunto de instrução elementares (instruções que o computador é capaz de realizar) organizadas ordenadamente de forma a resolver um determinado problema. Podemos dizer que o software se divide em:

Software Básico - É o conjunto de programas fornecidos pelo fabricante do computador que visa atender às necessidades comuns dos usuários (denominado Sistema Operacional).

Programas Aplicativos - São "pacotes" programas destinados à execução de processamento de natureza semelhante (Ex.: processadores de texto, planilhas de cálculo, banco de dados, outros) por um grande número de usuários. A maior parte desses programas é desenvolvida por empresas independentes.

Programas do Usuário - São programas elaborados para um fim específico determinado pelo usuário e desenvolvido para atender àquelas necessidades (ex: folha de pagamento, contabilidade, controle de estoques).

Pacotes Aplicativos - A popularização dos computadores, (particularmente dos microcomputadores) tornou-se acessíveis a um público sem conhecimentos técnicos (ou disponibilidade de tempo) suficientes para desenvolvimento de soluções para suas próprias aplicações. Dentro desse grande público encontrava-se, entretanto, grupos que defrontavam com necessidades bastante semelhantes, ou até mesmo idênticas de processamento de informações. Estava aberto, desta forma, espaço para o desenvolvimento dos denominados "pacotes"; ou conjunto de programas destinados à solução de um problema específico entretanto por um grande número de usuários.


Sistema Operacional

São programas responsáveis pela supervisão da operação do computador, particularmente das operações de transferência de dados entre dispositivos de armazenamento e a unidade de processamento. Os sistemas operacionais geralmente residem nos discos e são carregados para a memória pela ação do programa monitor.

Programa Monitor - É o programa responsável pela colocação da unidade de processamento em estado de operação após sua liberação e, eventualmente, pela ativação de outros itens de software. Os monitores residem na memória ROM (Memória Permanente).

O Sistema Operacional está dividido em:

· Programas de Controle - Também denominado Supervisor, tem a função de controlar e atender as necessidades dos processamentos que estão sendo executados pelo computador. Sua atribuição vai desde o controle, análise das instruções, compilação ou execução dos programas dos usuários, controlando os dispositivos de Entrada e Saída (I/O);

· Programas de Processamento - São os programas responsáveis pela execução dos processos feitos pelo computador, dividindo-se em duas partes:

1. Programas de Linguagem de Processamento - são programas que traduzem os programas escritos pelos programadores (Programa Fonte), para a linguagem de má-quina para que o computador possa executar (programa objeto);

2. Programas Utilitários - são programas que podem ser usados pessoal da área de sistemas para segurança do sistema ou apenas verificação (programa de cópias backups).
 

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