História da Computação e Dispositivos de Cálculo

Fundamentos de Hardware,
Montagem e Manutenção
de computadores

Notas de Aula – Moisés Omena

Fundamentos de Hardware,
Montagem e Manutenção
de computadores

Instituto federal de Ensino
Superior - IFES

Prof. Moisés Omena


Qual a lógica que está por detrás
dos números árabes?

O número
de ÂNGULOS!!!

• O número um tem um
ângulo.
• O número dois tem dois
ângulos.
• ...
• O número zero não
tem ângulos.

Dedos das mãos usados para
representar quantidades.

Digitus – do Latim, dedos.


Pastores empilhavam pedras para
controle do número de cabeças do
rebanho. Uma pedra correspondia a
uma ovelha.

Calculus: do latim, pedra


História da Computação
Primeiro sistema científico para contar e
acumular grandes quantias: mercadores
(Mesopotâmia, cerca de 4.000 anos)
Técnica utilizada:
Abertura de um sulco na areia e inserção de
sementes secas (ou contas) até chegar a dez
Abertura de um novo sulco, inserção de uma
única conta equivalente a 10 e esvaziamento do
primeiro sulco
Repetição da operação até o final da contagem

Origem da palavra Contarde Aula – Moisés Omena
Notas

A história do computador, ao contrário do
que muitos podem imaginar, tem seu início
há muito tempo atrás, desde quando o
homem descobriu que somente com os
dedos, ou com pedras e gravetos, não dava
mais para fazer cálculos...


História da Informática
Ábaco (Primeiro dispositivo manual de cálculo)
◦ Maquinas capazes de efetuar cálculos. Essas máquinas eram tetra-tetra-
tetra avós dos computadores modernos e eram chamadas de
calculadoras. Eram na verdade réguas de calcular, também chamadas de
ábacos. Eram muito usadas pelos árabes e chineses.

O ábaco é um antigo instrumento de cálculo,
formado por uma moldura com bastões ou
arames paralelos, cada um representa uma
posição digital (unidades, dezenas,...) e nos
quais estão os elementos de contagem
(fichas, bolas, contas,...) que podem fazer-se
deslizar livremente. Teve origem
provavelmente na Mesopotâmia, há mais de
3.500 anos. Ele é utilizado ainda hoje para
ensinar às crianças as operações de somar e
subtrair. Notas de Aula – Moisés Omena

• um aparelho muito
simples formado por
uma placa de argila onde
se escreviam algarismos
que auxiliavam nos
cálculos.

• Cerca de 200 a.C., o
Ábaco era constituído
por uma moldura
retangular de madeira
com varetas paralelas e
ÁBACO (latim) – tábua de argila
pedras deslizantes.
palavra de origem Fenícia.


Ábaco (≈ 3500 a.C.)

http://www.youtube.com/watch?v=EueFhYZ4HxI&feature=
player_embedded

Ábaco
• Escreva no soroban os seguintes números, lendo em voz alta
enquanto escreve. Quando o número estiver escrito no
soroban leia e verifique se alguma algarismo esta errado.
Escreva os números seguintes quantas vezes for necessário
para você escreva-os com desembaraço.


Bastões de Napier

• criados como auxílio à
multiplicação.
Matemático John Napier,
• Os bastões de Napier eram um inventor dos logaritmos
conjunto de 9 bastões, um para (1614).
cada dígito, que transformavam a
multiplicação de dois números
numa soma das tabuadas de cada
dígito.


Histórico
• Bastões de Napier (1610 - 1614)
– Em 1617 um matemático escocês chamado John Napier inventou um
dispositivo chamado Ossos de Napier. Tratava-se de uma série de
bastões que combinados permitiam um cálculo automático de
multiplicação e divisão.


• Exemplo de operação : 3768 x 4
• Alinham-se os bastões "3", "7", "6" e "8" ao lado do bastão base e faz a leitura na
linha correspondente ao número 4 do bastão base, somando-se os números na
diagonal, da direita para esquerda.
• O último número da resposta é o 2 (sozinho) — 2
Depois, o penúltimo (3+4) — 7
Depois (2+8) — 0
Depois (2+2) +1 que veio do 10 — 5
Depois, o primeiro (sozinho) — 1

A resposta da multiplicação é — 15.072 Notas de Aula – Moisés Omena

Simulação da multiplicação de 9 por 384 com Bastões de Napier

1 3 8 4
1
2 6 6 8
2 1
3 9 4 2
3 1
4 1 2 6
2 4 2
5 1 0 0
5 4 2
6 1 8 4
8 5 2
7 2 6 8
1 6 3
8 4 2
9
2
4 7
2
3
6
3.456
x 2
7 =
6
3 4
5


Réguas de Cálculo

• Sua criação foi feita pelo padre inglês William Oughtred, em
1638, basendo-se na tábua de logaritmos
• É tida como um computador mecânico analógico que permite a realização
de cálculos por meio de guias graduadas deslizantes.
• Primeiro dispositivo analógico da computação
• Apesar da semelhança com uma régua a régua de cálculos é um
dispositivo que não tem nada a ver com medição de pequenas
distâncias ou traçagem de retas.
• A régua de cálculo é o pai das calculadoras eletrônicas modernas
(até mesmo porque os engenheiros que criaram as calculadoras
eletrônicas provavelmente fizeram isso usando réguas de
cálculo),
• Juntamente com as calculadoras mecânicas foram utilizadas até
1970 – quando surgiram as calculadoras eletrônicas

Pascaline ou Máquina Aritmética de
Pascal (Blaise Pascal) - 1642
1642: -> 1ª máquina automática de calcular
(soma e subtração) que simulava o
funcionamento do ábaco.
Máquina com 6 rodas dentadas, cada
uma contendo algarismos de 0 a 9
Ex: a multiplicação, e.g. de 26 por 16 era
feita somando-se 16 vezes o número 26.
• A 1ª máquina calculadora foi construída
por Pascal para ajudar o pai nos cálculos da
sua repartição de impostos (este sistema é
aplicado nos conta-quilómetros dos
automóveis actuais). Nos dias de hoje temos
os computadores

• . Notas de Aula – Moisés Omena

Máquina de Leibnitz
• Primeira máquina de multiplicação e
divisão: Máquina de Leibnitz (filósofo e
matemático Gottfried Wilhelm –
Alemanha, 1671) (execução das
operações através de somas e
subtrações sucessivas)


Revolução Francesa (1790): necessidade de
comunicação rápida, fiável e cifrável.

Experimentos dos irmãos Claude e Ignace
Chappe (França, 1791-1793): telégrafo
síncrono

Construção de postos de transmissão via
sinalização óptica entre Lille e Paris
(“percurso" de 230 Km em 2 minutos)
http://people.deas.harvard.edu/~jones/cscie129/images/history/chappe.html

• sistema de torres encimadas por um dispositivo de madeira
manejado por roldanas (como nas imagens abaixo), que fossem
construídas em locais elevados e a distâncias que estivessem ao
alcance visual de outras duas para que, encadeadas de uma
origem até um destino, e através de posições distintas, se
pudessem enviar mensagens à distância em períodos de tempo
que seriam, para aquela época, estonteantes.

15 torres (estações) espalhadas ao longo
dos 230 km que separam Paris de Lille.

Telégrafo de Chappe e mapa de postos do sistema Paris-Lille


Sistema para comando automático de operações
repetitivas e seqüenciais em teares: cartões
metálicos perfurados (mecânico de teares
Joseph Marie Jacquard – França, 1802)

http://piano.dsi.uminho.pt/museuv/1622tjacquard.html

Invenção de uma máquina para cálculos complexos
por usuários pouco experientes: aritmômetro
(banqueiro Charles-Xavier Thomas de Colmar –
França, 1818)

Aritmômetro - baseado nas Máquina de Pascal e de
Leibnitz, podia efetuar as 4 operações
aritméticas: adição, subtracção, multiplicação e
divisão.

Aritmômetro
de Thomas

Aplicação dos cartões de Jacquard ao cálculo de
funções trigonométricas e logaritmos:
concepção da máquina diferencial (matemático
Charles Babbage - Inglaterra, 1882)

http://ei.cs.vt.edu/~history/Babbage.html

A máquina diferencial não foi construída: Babbage
não dispunha de recursos, nem encontrou
investidores dispostos a financiá-la

Os projetos e idéias de Babbage serviriam de base
para outros projetos no futuro da computação

Em 1991, o Science Museum de
Londres desenvolveu o Engenho
Diferencial utilizando os planos de
Babbage e funcionou perfeitamente.

Precursora dos computadores digitais
atuais: concepção da máquina analítica
(Charles Babbage – Inglaterra, 1834)

Máquina analítica - concepção mecânica (a
vapor) destinada a cálculos matemáticos,
tinha memória para 1000 números de 50
dígitos e somava dois números em 1 s

Instruções dadas via cartões perfurados
(inspiração no tear de Jacquard)


Máquina analítica

Antevisão de etapas que servem de base do funcionamento de
um computador

Alimentação de dados, via cartões perfurados

Armazenamento e reuso de números, em uma
unidade de memória

Programação seqüencial de operações, procedimento
atualmente denominado sistema operacional

As máquinas de Babbage nunca foram construídas no seu tempo…

Concepção dos fundamentos lógicos para a criação
de programas: lógica matemática/ álgebra
booleana (matemático George Boole, Inglaterra,
1854)

Estabelecimento de uma forma de armazenamento e
processamento de dados utilizando relações
binárias: As leis do pensamento (matemático
George Boole, Inglaterra, 1854)


Tabuladora Hollerith
Integração da idéia dos cartões de Jacquard e do
conceito de impulsos elétricos para a
transmissão de dados (conversão de dados em
impulsos magnéticos nos cartões perfurados):
máquina elétrica de tabulação (engenheiro
estatístico Herman Hollerith – EUA, 1890)

http://www.maxmon.com/1890ad.htm

Sistema elétrico de tabulação

Sistema reconhecido no recenseamento americano
de 1890 - eliminação do trabalho braçal de
tabulação do enorme volume de dados
coletados

A máquina de Hollerith era tão veloz que mesmo com a
população aumentando em cerca de 13 milhões de
pessoas os resultados ficaram prontos em um
tempo muito menor que havia levado o censo
anterior, gerando enorme economia (redução de
8 para 2,5 anos)


O sucesso
• Hollerith ganhou premios, elogios e um doutorado na Universidade
de Colúmbia pela sua invenção. Instalou também a Companhia de
Máquinas Tabuladoras para vender sua invenção às companhias de
estradas de ferro, órgãos do governo e até mesmo à Rússia
czarista, que havia decidido se modernizar em matéria de censo.

• A companhia de Hollerith tornou-se de imediato, e
permanentemente, bem-sucedida; ao longo dos anos, passou 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.



Desde então, o computador sempre foi
um aperfeiçoamento constante de
idéias.


Próximos passos

Tentativas de substituição das partes
mecânicas dos computadores por
partes elétricas


Exercícios
1. A que fatos, esta relacionada a origem da palavra:
– a) calculo
– b) contar
– c) digito
2. O que foi o ábaco
3. Para que serviam os Bastoes de Napier
4. Qual o nome da máquina que foi construída em 1642 e
simulava o funcionamento do ábaco? Quem foi seu
inventor?
5. O que foi o Telégrafo de Chappe.
6. Porque a máquina diferencial de Babbage não foi
construída?
7. Qual a relação de Hollerith com a IBM


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