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ÍNDICE
- Introdução……………………………………………………………………………… PÁGINAS
- OBJECTIVOS GERAIS
- OBJECTIVOS ESPECIFICOS
- METODOLOGIA...........................................................................................................
- Ciência da Computação
- História da Computação
- Teoria da Informação
- Ciência do Computador
- Computador
- Noções de Hardware.......................................................................................................
- Formas de representação de dados
- Estrutura esquemática de um computador
- Noções de Software
- Evolução do computador
- O Início da Era da Computação
- Gerações de Computadores
- Conclusão
- Referências Bibliográficas
Introdução
Neste trabalho irá ser apresentado a evolução do computador como também sua história, desde a primeira geração de computadores e os avanços conquistados ao longo dos anos. Também é intenção do presente estudo procurar compreender e estabelecer as directrizes para uma disciplina de História da Computação, mediante a selecção das ideias, teorias e conceitos que ajudaram os homens em sua busca da automatização dos processos aritméticos e que conduziram à tecnologia dos computadores. Nesse trabalho se resume em definir pontos fundamentais da área de informática. Eles Permitirão, ao longo do tempo, que as disciplinas específicas sejam mais suaves. Assim, sua dedicação ao estudo e a realização das actividades propostas que é extremamente importante.
OBJECTIVOS GERAIS
Compreender os conceitos fundamentais da ciência da computação e da construção de um computador. Distinguir Hardware e Software, observando suas interligações.
OBJECTIVOS ESPECIFICOS
Procurar compreender e estabelecer as directrizes para uma disciplina de História da Computação, mediante a selecção das ideias, teorias e conceitos que ajudaram os homens em sua busca da automatização dos processos aritméticos e que conduziram à tecnologia dos computadores.
METODOLOGIA
Estudos científicos e investigação gradual dos factos aqui estabelecidos, e uma breve análise crítica de dados encontrados nos manuais citados como referência bibliográfica.
Pascal, que aos 18 anos trabalhava com seu pai em um escritório de colecta de impostos na cidade de Rouen, desenvolveu a máquina para auxiliar o seu trabalho de contabilidade.
A calculadora usava engrenagens que a faziam funcionar de maneira similar a um odómetro. Pascal recebeu uma patente do rei da França para que lançasse sua máquina no comércio. A comercialização de suas calculadoras não foi satisfatória devido a seu funcionamento pouco confiável, apesar de Pascal ter construído cerca de 50 versões. A máquina Pascal foi criada com objectivo de ajudar seu pai a computar os impostos em Rouen, França. O projecto de Pascal foi bastante aprimorado pelo matemático alemão Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1726), que também inventou o cálculo, o qual sonhou que, um dia no futuro, todo o raciocínio pudesse ser substituído pelo girar de uma simples alavanca.
Em 1671, o filósofo e matemático alemão de Leipzig, Gottfried Wilhelm Leibniz introduziu o conceito de realizar multiplicações e divisões através de adições e subtracções sucessivas. Em 1694, a máquina foi construída, no entanto, sua operação apresentava muita dificuldade e sujeita a erros. Em 1820, o francês natural de Paris, Charles Xavier Thomas, conhecido como Thomas de Colmar, projectou e construiu uma máquina capaz de efectuar as 4 operações aritméticas básicas: a Arithmomet. Esta foi a primeira calculadora realmente comercializada com sucesso. Ela fazia multiplicações com o mesmo princípio da calculadora de Leibnitz e efectuava as divisões com a assistência do usuário. Todas essas máquinas, porém, estavam longe de ser considerado um computador, pois não eram programáveis. Isto quer dizer que a entrada era feita apenas de números, mas não de instruções a respeito do que fazer com os números.
Teoria da Informação
Até a década de 1930, engenheiros electricistas podiam construir circuitos electrónicos para resolver problemas lógicos e matemáticos, mas a maioria o fazia sem qualquer processo, de forma particular, sem rigor teórico para tal. Isso mudou com a tese de mestrado de Claude E. Shannon de 1937, A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits. Enquanto tomava aulas de Filosofia, Shannon foi exposto ao trabalho de George Boole, e percebeu que tal conceito poderia ser aplicado em conjuntos electromecânicos para resolver problemas de lógica.
Tal ideia, que utiliza propriedades de circuitos electrónicos para a lógica, é o conceito básico de todos os computadores digitais. Shannon desenvolveu a teoria da informação no artigo de 1948 A Mathematical Theory of Communication, cujo conteúdo serve como fundamento para áreas de estudo como compressão de dados e criptografia.
Ciência do Computador
Computador
É uma máquina electrónica de processamentos de dados programável, com grande capacidade de armazenamento de dados associado a altíssimas velocidades de processamento. Contudo, esta definição nos indica que o computador não é capaz de criar informações a partir do nada. Ele apenas faz aquilo que instruímos a fazer, ou seja, ele tem que receber informações e só então produzir um resultado.
O computador tem múltiplas finalidades e funções: pode ser utilizado para fazer cálculos, para escrever textos, para armazenar e organizar os dados cadastrais dos clientes de uma loja, etc. Para operar uma máquina com essa característica, não bastam alguns botões. É preciso utilizar um programa, que permita ao usuário da máquina especificar o que ele deseja. Distinguem-se então dois conceitos importantes:
Hardware: parte física de um sistema computacional, conjunto de componentes electrónicos, eléctricos, mecânicos, como placas, circuitos, fios, etc.
Software: parte lógica de um sistema computacional, conjunto de procedimentos, programas, instruções, que levam o computador a realizar uma tarefa.
Noções de Hardware
O computador é uma máquina multifuncional: pode ser utilizado para gerar textos, tratar imagens, executar cálculos, etc. De forma geral, pode-se dizer que o computador processa dados ou informações, que podem representar números, textos, imagens, etc.
Formas de representação de dados
Um primeiro problema que aparece é a escolha da melhor forma de representar os dados dentro do computador.
Estrutura esquemática de um computador
Do mesmo modo como foram exemplificadas as construções de circuitos para comparar bytes e para somar conjuntos de bits, pode-se, com grandes agrupamentos de blocos básicos, construir todos os elementos da estrutura de um computador.
CPU – central processing unit – unidade central de processamento – unidade responsável pela execução dos programas e pelo comportamento das outras unidades no sistema.
Unidade de Controle – parte da CPU que busca na memória a próxima instrução e a descodifica para ser executada. Dependendo do tipo de instrução, pode transferir o controle para a Unidade Lógica e Aritmética. Também controla o envio de dados para componentes externos à CPU.
Unidade Lógica e Aritmética - parte da CPU que efectua operações aritméticas (soma, subtracção, etc.) e lógicas (verifica se dois números são iguais ou não, verifica se duas afirmações são verdadeiras simultaneamente, etc.).
Memória ROM – ROM ( read only memory ) – memória que contém informações que não podem ser alteradas; contém programas internos que indicam o que o computador deve fazer ao ser ligado, ou como efectuar operações básicas com outras memórias e periféricos mais comuns. Não é volátil: as informações se mantêm quando o computador é desligado.
Memória RAM ou Memória Principal – memória que guarda temporariamente os programas e os dados que estão sendo usados (RAM – random access memory ). É volátil, guardando os programas e dados apenas enquanto o computador está ligado.
Registadores – memórias de alta velocidade e pouca capacidade de armazenamento; indicam áreas especiais da memória onde residem programas e dados; guarda informações sobre o estado actual do sistema.
Memória Cache – memória rápida que guarda dados recentemente processados; antes de procurar um dado na RAM, o dado é procurado na Cache, cujo tempo de acesso é menor.
Memória Secundária – memória não volátil para armazenamento a longo prazo, como disquete, disco rígido, pen-drive. Têm grande capacidade de armazenamento e o acesso a elas é mais lento que aos outros tipos de memória.
Periféricos de Entrada e Saída – dispositivos que permitem a entrada e saída de dados no computador, como por exemplo: teclado, mouse, monitor de vídeo, leitora de disquetes, impressora, leitora de CD’s, entradas USB, etc.
Barramentos – vias de tráfego de informações entre componentes. Sua largura (quantidade de bits que pode transmitir simultaneamente) condiciona sua velocidade de operação.
Clock – relógio, circuito oscilador que sincroniza o funcionamento dos outros componentes do computador.
Noções de Software
Pode-se dividir os programas de computação em três tipos básicos: aplicativos, utilitários e básicos
a) Aplicativos: programas voltados param uma tarefa desejada directamente pelo usuário, como por exemplo editores de texto (Word), planilhas (Excel), gerenciadores de bancos de dados, jogos, etc... b) Utilitários: programas de apoio que facilitam a tarefa do usuário, como por exemplo antivírus, compactadores de arquivos, etc... c) Softwares básicos: programas que permitem o correto funcionamento da máquina, como por exemplo os sistemas operacionais, sistemas tradutores de linguagem, etc..
1. Sistemas Operacionais
Um sistema operacional é um programa que gerência e aloca recursos de hardware e software. Provê, por exemplo, leitura de dados pelo teclado, visualização de informações no vídeo, gerenciamento de programas pela CPU, gerenciamento das memórias, etc. Exemplos de sistemas operacionais: Windows2000, Windows XP, Linux, Unix, MS-DOS, etc. Parte do sistema operacional fica na ROM, gravado em hardware (BIOS – Basic Input Output System ) e parte fica no HD.
Então foi criado, há aproximadamente 4.000 a.C., um aparelho muito simples formado por uma placa de argila onde se escreviam algarismos que auxiliavam nos cálculos. Esse aparelho era chamado de ÁBACO - palavra de origem Fenícia. Cerca de 200 a.C., o Ábaco era constituído por uma moldura rectangular de madeira com varetas paralelas e pedras deslizantes.
Várias tentativas foram feitas para ajudar o homem a automatizar tarefas repetitivas. O Ábaco, instrumento para cálculos matemáticos usados pelos chineses desde cerca de 1000 a.C. e difundido para outros povos, é o parente mais distante do computador.
A primeira calculadora que se tem notícias é o ábaco, de origem chinesa, do século V a.C. (antes de Cristo) capaz de efectuar operações algébricas elementares.
O computador foi inventado pelo homem devido à necessidade de facilitar os cálculos como também seu quotidiano, limitando os erros e economizando o seu tempo. Por volta de 1822, um cientista chamado Charles Babbage desenvolveu uma máquina que era capaz de calcular funções de diversas naturezas (trigonometria, logaritmos) e executar as quatro operações, armazenar dados em uma memória (de até 1.000 números de 50 dígitos) e imprimir resultados. Esse projecto chamava-se Máquina de Diferenças. Porém só pode ser concluída após sua morte, tornando-se base para a estrutura dos computadores atuais, fazendo com que Charles Babbage fosse considerado o Pai do Computador. Inicialmente, com o intuito de facilitar o seu trabalho, o homem criou o Ábaco, um calculador decimal operado manualmente, há milhares de anos no oriente médio e que ainda é muito utilizado em países no oriente, como o Japão.
Depois, no ano de 1642, um francês de 18 anos chamado Blaise Pascal inventou a primeira máquina de somar chamada Pascalina, a qual realizava operações aritméticas, sendo assim a precursora das calculadoras mecânicas.
O Início da Era da Computação
Já no ano de 1890, época do censo dos EUA, Hermann Hollerith percebeu que só conseguiria terminar de apurar os dados do censo quando já seria o tempo de se efetuar novo censo (1900). Então aperfeiçoou os cartões perfurados (aqueles utilizados por Jacquard) e inventou máquinas para manipulá-los, conseguindo com isso obter os resultados em tempo recorde, isto é, 3 anos depois.
Em 1930, os cientístas começaram a progredir nas invenções de máquinas complexas, sendo que o Analisador Diferencial de Vannevar Bush anuncia a moderna era do computador. Em 1936, Allan Turing publica um artigo sobre "Numeros Computáveis" e Claude Shannon demonstra numa tese a conexão entre lógica simbólica e circuítos elétricos. Em 1937 , George Stibitz constrói em sua mesa de cozinha um "Somador Binário". Com a chegada da Segunda Guerra Mundial houve a necessidade de se projetar máquinas capazes de executar cálculos balísticos com rapidez e precisão para serem utilizadas na indústria bélica.
Gerações de Computadores
1ª GERAÇÃO (1940 - 1952): Os primeiros computadores eram constituídos de válvulas electrónicas. 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 Computadores. 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 directamente em linguagem de máquina que além de difícil era demorado. As operações de cálculos eram realizadas em milissegundos. Realizando 39.000 adições/segundos. Era constituída por todos os computadores construídos a base de válvulas a vácuo, e que eram aplicados em campos científicos e militares. A única forma de armazenar dados era através de cartões perfurados.
2ª GERAÇÃO (1952 - 1964): Esta Geração foi originada pela revolução dos Transitores os quais substituíram as volumosas válvulas. Houve uma enorme diminuição em cabos e fios, tendo em vista que cada transitor substituía dezenas de válvulas. Desta maneira os computadores tornaram-se consideravelmente menores e devido a isso, muito mais velozes. O computador começa a ser utilizado nas grandes empresas. Tanto a válvula quanto o transistor realizava 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 transístores, 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 mnemónicos (comandos abreviados). Esta linguagem denomina-se ASSEMBLER.
Conclusão
Voltando a algumas das primeiras observações feitas no capítulo introdutório, foi dito que a exposição histórica não é apenas a narrativa de acontecimentos, cronológica e tematicamente ordenados. A tarefa do historiador não se conclui com a obtenção de dados fidedignos, depurados e exactos, bem como o estabelecimento de séries desses fatos de maneira coerente e significativa. São somente pontos de partida para se inquirir e perguntar sobre o próprio homem, o verdadeiro protagonista da História. Esse “saber” histórico produz assim um enriquecimento da experiência humana, permite enfrentar o desafio dos novos problemas com melhores recursos. Há mais possibilidades de crescimento e criação de coisas novas quando se possui uma herança. A criatividade não se faz sobre o nada. Ao jovem que o procurou dizendo que queria fazer versos livres, Manuel Bandeira recomendou que estudasse a fundo poesia clássica, metrificada: e que só então estaria apto a fazer versos livres. A criatividade é antes extrapolar e reorganizar dados já incorporados, numa configuração nova. Mas, para extrapolar ou reorganizar dados, é preciso, antes de mais nada, tê-los. Ao lado disso, é uma aspiração constante de qualquer cultura entender o momento presente, formar uma imagem coerente, seleccionando os fatos do passado que afectaram a evolução do ser humano, que permitam construir uma explicação.
A Computação atravessa um tempo de expansão em várias direcções, tornando-se uma tarefa necessária guardar seu património, discernindo as realidades e conceitos mais importantes. Tudo isso é importante para o ensino, pois a Computação não surgiu do nada: há uma história por trás de cada conceito. Cada conceito tem o seu lugar, a sua importância e a sua história que é necessário ser ensinada. Este trabalho sobre História da Computação, um entre outros que estão surgindo e alguns que já existem, faz uma retrospectiva enfatizando as ideias, os paradigmas, pretendendo apenas ser uma pontualizarão, visando uma futura expansão, sobre alguns aspectos abstractos do desenvolvimento dos computadores. Ele e sua futura expansão são apenas um começo, porque a área sobre a qual se falou contínua em constante evolução e mudança. O campo de estudo ainda tem uma história muito recente e por demais volátil, não se podendo chegar a algo definitivo.
Referências Bibliográficas
Kuck, D. J. - Computers and Computations - Volume I. USA, John Wiley & Sons,
RAMALHO, José António. Introdução à Informática: teoria e prática. São Paulo: Futura, 2003
NORTON, Peter. Introdução à Informática. São Paulo: Makron Books, 1996
Informática: Conceitos Básicos Fernando de Castro Velloso Editora: Campus ISBN,
Informática: Conceitos e Aplicações Marcelo Marcula Pio Armando Benini Filho Editora: Érica ISBN, 2005.
Introdução à Ciência da Computação Ricardo Daniel Fedeli Enrico Giulio Franco Polloni Fernando Eduardo Peres Editora: Thomson,2003.
Estudo Dirigido De Informática Básica, André Luiz N. G. Manzano E Maria Izabel N. G. Manzano Editora: ÉRICA ISBN: Edição: 1.
- Introdução À Informática Autor: Peter Norton Editora: MAKRON BOOKS ISBN: Edição: 1.
A APRENDIZAGEM DA MATEMÁTICA EM AMBIENTES INFORMATIZADOS Maria Alice Gravina e Lucila Maria Santarosa - IV Congresso RIBIE, Brasília 1998.
