O ÁBACO

E O

SISTEMA

BINÁRIO1

2

O Ábaco

3

• Na medida em que os cálculos foram se

complicando e aumentando de tamanho, sentiu-

se a necessidade de um instrumento que viesse

em auxílio, surgindo assim há cerca de 2.500 anos

o ÁBACO.

• Este era formado por fios paralelos e contas ou

arruelas deslizantes, que de acordo com a sua

posição, representava a quantidade a ser

trabalhada.

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Origem do Binário:

• 1847 - É criado o sistema binário pelo

matemático inglês George Boole.

O desenvolvimento do computador continuou,

mas só com a invenção do transistor de silício,

em 1947, tornou-se possível aumentar a

velocidade das operações na computação.

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• Os transistores substituíram as válvulas: são

mais rápidos, mais exatos e não geram calor.

• Assim como as válvulas, são interruptores

eletrônicos que se ligam e desligam e podem

representar os algarismos 0 e 1 do código

binário.

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Primeira Calculadora:Pascalina

7

• Blaise Pascal, matemático, físico e

filósofo francês inventou a primeira

calculadora mecânica em 1642, aos 18

anos de idade, talvez para ajudar o pai

fiscal de impostos.

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• A calculadora trabalhava perfeitamente;

transferia os números da coluna de unidades

para a coluna de dezenas por um dispositivo,

parecido com o velocímetro de automóvel.

• Pascal chamou a invenção de Pascalina.

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• A Pascalina, como ficou conhecida, foi a

primeira calculadora mecânica do mundo.

• Pascal recebeu uma patente do rei da

França para que lançasse sua máquina no

comércio.

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• A comercialização de suas calculadoras não foi

satisfatória devido a seu funcionamento

pouco confiável, apesar de Pascal ter

construído cerca de 50 versões.

• As máquinas de calcular, descendentes da

Pascalina, ainda hoje podem ser encontradas

em uso por algumas lojas de departamentos.

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Blaise Pascal Pascalina

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Charles Babbage e seus cartões perfurados

1822 - O matemático inglês projeta um computador

mecânico.

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• No século XIX, muito tempo antes da era eletrônica, o inglês Charles Babbage chegou tão perto das funções de um computador que hoje em dia ele é conhecido como o pai do computador.

Calculadora

de

Babbage.

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• A primeira máquina construída segundo as

especificações de Babbage, a Máquina de Diferenças,

era alimentada por um motor à vapor. ela calculava

tábuas de logaritmos pelo método da diferença

constante e registrava os resultados em uma placa de

metal.

• O modelo de trabalho que ele produziu em 1822 era

uma calculadora de seis dígitos capaz de preparar e

imprimir tábuas numéricas.

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• Em 1833, Charles divulgou o plano de uma máquina

para efetuar uma ampla escala de tarefas de

computação em um estoque de 100 unidades de 40

dígitos.

• Um engenho composto de engrenagens e rodas

manipularia os números, obedecendo às instruções

fornecidas por um operador através de cartões

perfurados.

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Joseph-Marie Jacquard

• A idéia de perfurar cartões não era nova. • Joseph-Marie Jacquard, um tecelão de

seda francês, inventara esse recurso para seu tear de seda automatizado.

• A tecnologia de Jacquard chegou a tal grau de refinamento que a tecelagem de um intrincado padrão na seda requeria a perfuração de 10 mil cartões.

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• Infelizmente, a tecnologia do tempo de Charles

não estava ao alcance do notável maquinário

que ele projetou.

• Ele jamais conseguiu terminar sua Máquina

Analítica, mas concebeu os princípios

fundamentais do moderno computador.

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Herman Hollerith

O inventor que registrou os

números da população

americana em cartões e fundou

a maior empresa de

computadores do mundo (IBM).

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• Herman Hollerith construiu o que tem sido

considerado como o primeiro processador de

dados do mundo, para contar e tabular o

censo americano de 1890.

• A história dessa realização começou em 1880,

quando Hollerith trabalhava como agente

especial do censo.

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• Ele observou a penosa lentidão do processo

de contagem, no qual um exército de

funcionários trabalhou manualmente

durante cinco anos para analisar, organizar

e publicar os resultados.

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• Hollerith desenvolveu a idéia de utilizar

cartões do tamanho das notas de dólar, com

12 fileiras de 20 furos, correspondendo a

idade, sexo, lugar de nascimento, estado civil,

número de filhos e outros dados do cidadão.

• Os apuradores transferiam as respostas para

os cartões, perfurando os lugares adequados.

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• Depois colocavam os cartões em uma

Máquina de Tabulação: cada vez que um

pino encontrava um furo, a informação

era registrada em um quadro de

mostradores.

• Assim foram computadas as informações

acerca de 62.622.250 pessoas, no censo

americano de 1890.

• Hollerith aperfeiçoou depois sua

invenção e para a fabricação de suas

máquinas fundou a empresa que veio a

fazer parte da corporação conhecida hoje

como IBM.

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24

Ada LoveLace e sua “Máquina Analítica“.

Ada Byron King, a condessa de

Lovelace.

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• Filha de Lord Byron, junto com seu

companheiro Charles Babbage, iniciou o

ambicioso projeto de construção da Máquina

Analítica.

• Ada é uma das poucas mulheres a figurar na

história do processamento de dados.

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• Matemática talentosa, compreendeu o

funcionamento da Máquina Analítica e

escreveu os melhores relatos sobre o

processo.

• Criou programas para a máquina, tornando-se

a Primeira Programadora de computador do

mundo.

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• As centenas de engrenagens, barras e rodas

apresentavam problemas ao serem acionadas,

pois a tecnologia do metal da época não era

suficientemente boa.

• Ao construir um modelo menor, as pequenas

imperfeições podiam ser desprezadas, mas,

feita a máquina no tamanho real, essas

imperfeições tornaram-se enormes.

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• Contudo, Babbage estava no caminho certo;

se tivesse montado as peças de modo

satisfatório, sua máquina analítica

provavelmente teria funcionado.

• Grande parte da arquitetura lógica e da

estrutura dos computadores atuais provém

dos projetos de Charles Babbage, que é

lembrado como um dos fundadores da

computação moderna.

Leibnitz

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• Em 1671, o filósofo e matemático alemão de

Leipzig, Gottfried Wilhelm von Leibnitz,

introduziu o conceito de realizar

multiplicações e divisões através de adições e

subtrações sucessivas.

• Em 1694, a máquina foi construida, no

entanto, sua operação apresentava muita

dificuldade e sujeita a erros.

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• Leibnitz (ou Leibniz), perdeu seu pai quando tinha apenas 5 anos, e como o ensino na sua escola era muito fraco, aos 12 anos já estudava Latin e Grego como autodidata.

• Antes de ter 20 anos já possuía mestrado em matemática, filosofia, teologia e leis.

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Charles Xavier Thomasou Thomas de Colmar

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• Em 1820, Charles Xavier Thomas, projetou e construiu uma máquina capaz de efetuar as 4 operações aritméticas básicas: a Arithmometer.

• Esta foi a primeira calculadora realmente comercializada com sucesso.

• Ela fazia multiplicações com o mesmo princípio da Calculadora de Leibnitz e com a assistência do usuário efetuava as divisões.

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Arithmometer:

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Alan Turing

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• Alan Mathison Turing nasceu em 23 de junho de 1912 em Londres, filho de um oficial britânico, Julius Mathison e Ethel Sara Turing.

• Seu interesse pela ciência começou cedo, logo que aprendeu a ler e escrever, distraia-se fatorando números de hinos religiosos e desenhando bicicletas anfíbias.

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• A maior parte do seu trabalho foi desenvolvido no serviço de espionagem, durante a II Grande Guerra, levando-o somente por volta de 1975 a ser reconhecido como um dos grandes pioneiros no campo da computação.

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• Depois de concluir o mestrado em King's College (1935) e receber o Smith's prize em 1936 com um trabalho sobre a Teoria das Probabilidades.

• Turing se enveredou pela área da computação.

• Sua preocupação era saber o que efetivamente a computação poderia fazer.

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• As respostas vieram sob a forma teórica, de uma máquina conhecida como Turing Universal Machine (TUM), que possibilitava calcular qualquer número e função, de acordo com instruções apropriadas.

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• Quando a II Guerra Mundial surgiu, Turing foi trabalhar no Departamento de Comunicações da Gran Bretanha em Buckinghamshire, com o intuito de quebrar o código das comunicações alemãs, produzido por um tipo de computador chamado Enigma.

• (O filme: Uma mente Brilhante, foi baseado nestes fatos verídicos).

41

Enigma

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• Este código era constantemente trocado, obrigando os inimigos a tentar decodifica-lo correndo contra o relógio.

• Turing e seus colegas cientistas trabalharam num sistema que foi chamado de Colossus, um enorme emaranhado de servo-motores e metal, considerado um precursor dos computadores digitais.

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Colossus

O Colossus, em operação durante a II Grande Guerra, possuía 1.500 válvulas e processava 5.000 caracteres por segundo.

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• Durante a guerra, Turing foi enviado aos EUA a fim de estabelecer códigos seguros para comunicações transatlânticas entre os aliados. Supõe-se que foi em Princeton, (New Jersey), que conheceu Von Neumann e daí ter participado no projeto do ENIAC na Universidade da Pensilvânia..

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• Terminada a guerra, Alan se juntou ao National Physical Laboratory para desenvolver um computador totalmente inglês que seria chamado de ACE (Automatic Computing Engine).

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O Teste de Turing

• O teste consistia em submeter um operador, fechado em uma sala, a descobrir se quem respondia suas perguntas, introduzidas através do teclado, era um outro homem ou uma máquina.

• Sua intenção era de descobrir se podíamos atribuir à máquina a noção de inteligência.

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Teste de Turing

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AS MÁQUINAS PODEM PENSAR?

• Para responder a esta pergunta, Turing propôs seu famoso teste chamado logo da imitação, mais conhecido como Teste de Turing.

• Um homem fica numa sala no controle de uma teleimpressora (teclado e impressora).

• Esta é ligada a uma teleimpressora (em outra sala e operada por outro homem) e também ligada ao computador em teste.

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• Ao primeiro homem é permitido fazer qualquer pergunta ao segundo ou á máquina.

• Se ele for incapaz de saber quando está em comunicação com o homem e quando com o computador, então a máquina pode ser considerada inteligente.

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• Afinal, prossegue o argumento:”Não podemos dizer ao certo se outras

pessoas estão pensando e conscientes, a não ser observando suas reações ás circunstâncias e comparando-as com as nossas.”

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John Von Neumann

• Suas habilidades matemáticas foram reconhecidas quando ainda era muito jovem: aos 25 anos tinha acumulado duas graduações e um doutoramento, e discutia problemas matemáticos em pé de igualdade com cientistas eminentes, como Linstem e David Hilbert.

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• Com a entrada dos EUA na guerra, foi posto a par do Projeto Manhattan, ao qual aderiu, colaborando no estudo de produção da bomba atômica. Ainda se encontrava ligado ao Manhattan, quando soube que se faziam tentativas de construção de um computador eletrônico e ele próprio foi convidado para o projeto ENIAC (Electronic Numeric Integrator And Calculator).

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Eniac – foto 1

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Eniac – foto2

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• O trabalho estava sob a orientação de engenheiros eletrônicos, mas, como primeiro matemático envolvido, analisou o problema de modo diferente e redigiu um relatório que estruturou e viabilizou o moderno computador.

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• Após o ENIAC, foi desenvolvido o projeto de outro computador o EDVAC (Electronic Discrete Variable Computer).

• Neste, pela primeira vez foi aplicada a idéia de programação interna proposta por John von Neumann.

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• Esse conceito inovador é, ainda hoje, um dos elementos essenciais na construção de computadores.

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• Manteve-se empenhado na pesquisa matemática e idealizou o projeto do primeiro computador o JOHNIAC para a Universidade de Princeton.

• John von Neumann colaborou de modo decisivo para o desenvolvimento da computação.

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• Já na década de 40, concebeu os elementos básicos que viriam a inovar decisivamente a arquitetura dos computadores.

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SISTEMA BINÁRIO

Existem duas maneiras de representar uma informação:

Analogicamenteou

Digitalmente.

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Analogicamente

Ex.: A gravação de uma música é feita na forma analógica, codificada na forma de uma grande onda sonora, assumindo um número infinito de freqüências.

Assim um som grave é representado por um ponto mais baixo e um som mais agudo seria o ponto mais alto.

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Digitalmente

O sistema digital por sua vez, permite guardar qualquer informação na forma de uma seqüência de valores positivos e negativos, ou seja, na forma de uns e zeros.

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Origem do Binário:• 1847 - É criado o sistema binário pelo

matemático inglês George Boole.O desenvolvimento do computador continuou, mas só com a invenção do transistor de silício, em 1947, tornou-se possível aumentar a velocidade das operações na computação.

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• Os transistores substituíram as válvulas: são mais rápidos, mais exatos e não geram calor. • Assim como as válvulas, são

interruptores eletrônicos que se ligam e desligam e podem representar os algarismos 0 e 1 do código binário.

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Binários

Por isso o sistema binário é mais confiável, pois a possibilidade de um valor “1” ser alterado para um valor “0”, ou o oposto, é muito pequena.

Sua velocidade é também maior, pois lida apenas com dois valores diferentes.

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Elementos Reais Representação Decimal Representação Binária

0 0000

1 0001

2 0010

3 0011

4 0100

5 0101

6 0110

7 0111

8 1000

9 1001

10 1010

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Bits e Bytes

Bit =Binary Digit = Dígito Binário

Ex.: 0 e 1

Byte = Binary Term =Termo Binário

Ex.: 00001111

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Múltiplos do Byte

0 e/ou 1 = Bit.8 Bits = 1 Byte.

Unidades de Medidas:

Bytes Múltiplos do byte Siglas Dicas

1.024 bytes 1 KiloByte 1 K Mil Letras

1.024 bytes x 1.000 1 MegaByte 1 M Milhões de Letras

1.024 Mbytes x 1.000 1 Gigabyte 1 G Bilhões de Letras

1.024 Gbytes x 1.000 1 Terabyte 1 T Trilhões de Letras

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Exemplos:

PALAVRA QTDE VEZES RESULTADO EM BITS

POLLY 5 BYTES (LETRAS) X 8 BITS = 40 BITS

PALAVRA QTDE DE LETRAS QTDE DE BYTES

POLLY 5 5

Portanto temos:

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Uso dos bits e bytes

• Utilizamos os múltiplos dos bits e do s bytes para medir a capacidade de armazenamento dos dados ou informações nos disquetes, na memória, nos hd´s e cd-rom´s.

Ex.: Memória 512 Mb. Hd de 80 Gb. CdRom de 700 Mb. Disquete / Floppy de 1.44 Mb. PEN DRIVE DE 256 MB

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Comprimento da Palavra

• É a quantidade de bits processados pelo operador das instruções do processador.

• Os primeiros processadores tinham o comprimento da palavra de 4 bits, 8 bits, 16 bits e 32 bits.

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Teste sua memória:

QUAL É O NOSSO PRINCIPAL SISTEMA NÚMERICO?

QUAL É O SISTEMA NÚMERICO UTILIZADO NOS PC´S?

O QUE É O BIT? O QUE É O BYTE?.

PARA QUE USAMOS OS MÚLTIPLOS DO BYTE?

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• FIM DO CAPÍTULO 1.