Introdução à Informática Prof. Roberto Cabral de Mello Borges

1. Introdução à Informática Prof.Roberto Cabral de Mello Borges Instituto de Informática / Escola Técnica - UFRGS 2009 Parte 1

2. Introdução à Informática • Breve Histórico • Estrutura Interna do Computador • Unidade Central de Processamento • Memórias • Meios e Dispositivos de Entrada e Saída • Microcomputadores • Organização das Informações no Computador • Redes de Computadores • Software • Sistemas Operacionais • Linguagens de Programação • Aplicativos

3. Histórico • 1642 - Blaise PASCAL: 1ª máquina de somar • 1801 - Joseph Marie JACQUARD: 1ª máquina de tecelagem controlada por cartões de couro perfurados. • 1812 - Charles BABBAGE: 1ª máquina de calcular de 4 operações. • 1880 - censo EUA: 7,5 anos • 1890 - censo EUA: estimativa --> 11 anos apuração --> 2,5 anos • 1896 - Hermann HOLLERITH: Tabulating Machine Company. • 1911 - Computing-Tabulating Recording Company. • 1924 - International Business Machines (IBM). • 1927 - Sperry Rand Corporation. • 1946 - ENIAC: 1º computador eletrônico à válvula

4. Ábaco - 2600 a.C. Primeiro dispositivo manual de cálculo representando os números no sistema decimal Japonês Chinês

5. Ábaco Especial

6. Estruturas de Napier - 1550 John Napier idealizou um dispositivo baseado em bastões com números, capazes de multiplicar e dividir

7. Régua de Cálculo - 1650 • Criada pelo atrônomo inglês Edmund Gunter, implementada pelo Reverendo William Oughtred e aperfeiçoada pelo Prof. de Geometria Amédée Mannheim, em 1850 (França) • Possui uma régua deslizante sobre uma base fixa, com escalas logarítmicas para a realização de diversas operações • Utilizada até a década de 70 Oughtred

8. Régua de Cálculo • Exemplo • 1,3 x 2 = 2,6 1,3 2,6

9. Máquina Aritmética de Pascal - 1642

10. Tear automático de Jaquard - 1801 Possuia uma entrada de dados através de cartões perfurados que controlavam a confecção dos tecidos e dos desenhos Primeira máquina mecânica programada

11. Tear automático de Jaquard - 1801

12. Máquina de Diferenças de Babbage - 1822 Dispositivo mecânico baseado em rodas dentadas para avaliação de funções e obtenção de tabelas.

13. Máquina de Diferenças de Babbage Museu de Ciências (Londres)

14. Máquina Analítica de Babbage - 1833 • Dispunha de programa, memória, unidade de controle e periféricos de entrada e saída • Cálculo automático de tabelas de logaritmos e funções trigonométricas • Devido a esse projeto • Babbage é considerado • Um dos pais da informática

15. George Boole(Lincoln, England 02/11/1815 - 08/12/1864) • 1854: George Boole desenvolve a teoria da Álgebra de Boole, origem da Teoria dos Circuitos Lógicos

16. Máquina de Cartões Perfurados de Hollerith - 1896 Possui cartões perfurados onde foram armazenados as informações coletadas no censo e uma máquina para ler e tabular essas informações

17. Herman Hollerith • Fundador da IBM • Slogans: • Do It Right • Think

18. MARK -I • Possuia unidades de entrada, memória principal e unidade aritmética. Utilizava cartões e fitas perfuradas como entrada • Primeiro computador eletromecânico construído a funcionar • 117 metros de comprimento, 2 de altura, 70 toneladas • Constituído de 700.000 peças móveis, com fiação de 800.000 metros • Somava dois números em menos de 1 segundo e multiplicava em 6 segundos. Trabalhava com 23 dígitos decimais

19. ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator) • 1946 a 1952: operação • 18.000 válvulas • 1500 relés • sala de 9 x 30 m • consumia 200 kWh • criado por John Mauchly e Prosper Eckert • em 1952 19.000 válvulas já tinham sido substituídas • operava por algumas horas e parava pela queima de cerca de 100 a 200 válvulas; ficava até uma semana em manutenção.

20. O Computador ENIAC - 1945 Electronic Numerical Integrator And Calculator Primeiro computador eletrônico. Entrou em funcionamento em 1945. Utilizado pelo exército para cálculo da trajetória de projéteis através de tabelas

21. ENIAC - características • 1000 vezes mais rápido que o MARK - I • Somava 2 números em 0,0002 s • Multiplicava em 0,003 s • 111 metros cúbicos • 30 toneladas • 17.000 válvulas a vácuo • 50.000 comutadores • 70.000 resistências • 7.500 interruptores • Consumo oscilava entre 100.000 e 200.000 watts

22. Curiosidades sobre o ENIAC • Mulheres que trabalharam no projeto: • Marilyn Wescoff • Ruth Lichterman • Kay McNutty • Frances Bilas • Jean Jeannings • Betty Snyder • Foram escolhidas porque os militares americanos achavam que os homens não tinham a paciência necessária para programar o projeto. Porém elas usavam uma sigla SP no crachá (Subprofessional)

23. Fatos históricos ...continuação... • 1942: John Atanasoff e Clifford Berry , do projeto ENIAC construíram uma máquina eletrônica que operava em código binário, seguindo as idéias de Babbage. Foi o primeiro computador digital • 1944: John von Neumann desenvolve a idéia de um programa interno descrevendo o fundamento teórico para a construção de um computador eletrônico, denominado Modelo de von Neumann • existência simultânea de dados e instruções no computador e a possibilidade de programação. • 1952: construído o computador de von Neumann, como uma modificação do ENIAC. Foi chamado EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer

24. Computador UNIVAC I - 1951 • Segue o modelo de von Neumann • Utiliza fitas magnéticas Em 1952 são construídos os computadores MANIAC - I, MANIAC - II e UNIVAC - II.

25. Classificação dos computadores quanto à geração Geração Ano Elemento Ativo Sistema Operacional Recursos de Programação 1ª 1945 Válvula Todo Manual Poucos 2ª 1959 Transistor Quase Todo Manual Médios 3ª 1965 Circuito Integrado Semi Manual Bons 4ª 1972 Circuito Integrado Monolítico Bastante Automatizado Ótimos 5ª 1985 Circuitos VLSI, ULSI Quase Todo Automatizado Quase Inesgotáveis

26. “Se o automóvel tivesse se desenvolvido como o fizeram os computadores nos últimos 40 anos, hoje um Rolls-Royce custaria US$ 2,00, faria um milhão de Km por litro de gasolina, produziria energia suficiente para movimentar o Queen Elizabeth e dez deles caberiam numa cabeça de alfinete” Prof. Edward Eteinmüller (Universidade de Stanford)

27. Mainframe de 1970 • Burroughs B-5000/6000 - Memória de 6Mb

28. IBM/1130 - UFRGS (1968 - 1979) • 32 Kb de memória

29. B-6700 da UFRGS (1971-1987)

30. Estrutura Interna do Computador

31. Estrutura Interna do Computador Entrada Processamento Saída

32. Processamento Entrada Unidade de Controle UCP Memória Unidade Lógica Unidade Aritmética Saída

33. Unidade Central de Processamento (U.C.P.) • Unidade de Controle • Unidade Lógica • Unidade Aritmética • Memória (Principal)

34. E S Programas Unidade Aritmética

35. Processamento Entrada Unidade de Controle UCP Memória Unidade Lógica Unidade Aritmética Saída

38. UCP - Programa

39. Unidade Aritmética

40. Armazenamento (Memória)

41. Memórias: • Núcleos Magnéticos Anel de Ferro Magnetizável Bit Fios de Cobre

42. Memória de Núcleos Magnéticos

43. Memórias Integradas

44. Memórias Integradas • RAM (Random Access Memory) • É a memória de trabalho do usuário. • É nesta memória que se pode armazenar dados e programas. • É volátil, ou seja, quando se desliga o computador seu conteúdo é perdido (apagado). • Capacidades: de 32 Mbytes a 1 Gbytes • ROM (Read Only Memory) • É a memória onde o fabricante grava partes do sistema operacional. • Nela o usuário não pode gravar nada, somente ler. • Não é volátil, ou seja, mesmo desligando o computador, seu conteúdo não é perdido. • Capacidades: 256 Kbytes a 16 Mbytes

45. Tipos de ROM • ROM (Read Only Memory) • é gravada uma única vez, na fábrica, durante o processo de fabricação. • PROM (Programmable ROM) • só pode ser gravada uma vez, porém fora da fábrica, usando um gravador de PROM. • EPROM (Erasable PROM) • similar a PROM, porém seu conteúdo pode ser apagado, através da emissão de luz ultravioleta na “janela” superior, sendo feita a regravação tal como na PROM. • EEPROM (Electrically EPROM) e • EAROM (Electrically Alterable ROM) • similares à EPROM, porém o processo de apagamento se faz através da aplicação de uma tensão em um dos pinos. O apagamento é instantâneo

46. EPROM EPROM

47. Tipos de Memórias Atuais nos Micros • Registradores • Expandida (Expansão qualquer) • Estendida (Extensão aos 640K do DOS-PC) • Flash • Cache • Nível 1 (interno UCP) • Nível 2 (externo à UCP) • Virtual (Paginação e Segmentação)

48. Registradores • Registrador é uma área de memória onde são colocados os dados, para que as Unidades Aritmética e Lógica possam fazer suas operações e comparações. Memória Expandida • É toda área de memória que é adicionada à memória original do computador. Memória Estendida • É toda memória que ultrapassa os 640 KB originais concebidos para o DOS.

49. Memória Flash • É um tipo de memória similar a uma ROM em que se pode regravar os dados, até cerca de 1000 vezes. É usada para armazenar dados em “cartões de memória”. Memória Cache • É uma memória de acesso privilegiado e rapidíssimo, onde são colocados os dados mais frequentemente acessados. Tem características similares aos Registradores. • Há 2 níveis de Cache: • Cache L1 (Level 1): fica dentro do próprio processador (tamanho pequeno) • Cache L2 (level 2): fica na placa mãe (tamanho maior)

50. Memória Flash