SISTEMAS DE COMPUTAÇÃO

Sistemas de Computação (EAS)

1. Conceitos Básicos

1.1. Hardware, Software, peopleware
Hardware: consiste dos componentes físicos que constituem o computador: processadores, memória principal, monitor de vídeo, impressoras, discos magnéticos, mouse, teclado, etc...
Software: consiste de todos os programas que envolvem o controle da máquina para que esta execute as tarefas desejadas.
peopleware: consiste de todas as pessoas envolvidas com o sistema de computação, tais como: analistas, equipes de desenvolvimento e manutenção, operadores, usuários, etc...

1.2.Sistema Operacional
Todo computador necessita de um conjunto de rotinas básicas para operar, denominado sistema operacional. Este sistema é executado pelo processador como qualquer programa e controla o funcionamento dos equipamentos físicos que compõem o sistema, facilitando a comunicação entre o usuário e a máquina. Computador nenhum funciona sem sistema operacional.
Exemplos de sistemas operacionais: MS-DOS, UNIX, OpenVMS, Windows, etc...

1.3. Máquina de Níveis
Computadores são constituídos por hardware (componentes físicos) e software (programas).
A utilidade de um computador depende tanto do hardware quanto do software. O hardware sozinho não é capaz de realizar cálculos; executar tarefas de armazenamento, recuperação e impressão de dados; edição de textos, traçar gráficos; elaborar planilhas etc. Por outro lado, obviamente, o software depende do hardware para ser executado.
As tarefas em um computador são, portanto, executadas pela ação conjunta do hardware e software. As instruções que constituem um programa são executadas seqüencialmente pelo hardware, resultando na realização da tarefa desejada.
Operações executadas por software podem ser implementadas por hardware e vice-versa. Implementações por hardware são mais velozes, porém o custo é maior. Por isso, soluções de compromisso são adotadas no projeto das máquinas, em função de características de desempenho, confiabilidade e custo.
Os primeiros computadores eram programados em painéis por meio de conexões feitas diretamente com fios, exigindo do programador um grande conhecimento do hardware e da linguagem de máquina. Com o surgimento dos sistemas operacionais a interação entre os usuários e o computador tornou-se mais simples, confiável e eficiente.
O sistema operacional é um conjunto de programas (software) que age como se um nível ou camada adicional tivesse sido adicionado ao hardware, com a função de fornecer uma interface amigável entre o ser humano e a máquina. Em uma primeira aproximação o computador pode ser encarado como uma máquina com dois níveis ou camadas: o nível externo constituído pelo sistema operacional, e o interno ou núcleo constituído pelo hardware.
A interação entre o usuário e a máquina é feita através do nível externo em linguagem compreensível ao ser humano. Com isso deixa de haver a necessidade de que o usuário possua conhecimento profundo do hardware para utilizar a máquina.
Na prática os computadores não possuem apenas dois níveis, e sim vários níveis intermediários adicionais. A linguagem utilizada em cada nível é mais sofisticada quanto mais próximo do nível externo este nível se encontrar.
2. Níveis de hardware e software
A fronteira entre hardware e software nem sempre é bem definida. Algumas tarefas básicas (instruções aritméticas e lógicas, por exemplo) podem ser implementadas diretamente em hardware. Em alguns computadores modernos as instruções básicas são executadas em um primeiro nível chamado de microprogramação. Um interpretador executa microprogramas, que são programas compostos por micro-instruções, as quais implementam cada passo elementar do algoritmo de execução de cada tarefa básica realizada pelo processador. Exemplos de máquinas microprogramadas incluem as famílias Intel e Motorola.
O nível de microprogramação supõe a existência de um repertório primitivo de operações executadas diretamente por circuitos, que podem envolver registradores, barramentos, unidade aritmética e lógica, etc.
O nível de linguagem de máquina convencional, considerado como nível 2, pode ser considerado como nível 1 quando não existir o nível de microprogramação. Neste caso, as instruções são executadas diretamente pelo hardware. Este nível implementa funções de endereçamento, de definição de tipos de instruções e de controle.
O nível 3, nível do sistema operacional executa importantes funções de interface entre o nível de usuário e os níveis mais baixos. Trata-se de um software básico do computador, constituído por uma coleção de programas para facilitar a interação entre o usuário e o computador, e para coordenar e dirigir a operação do hardware.
O nível de utilitários é constituído por bibliotecas de funções e por programas acessórios tais como editores, compiladores, interpretadores de comandos.
Finalmente, o nível de programas aplicativos consiste dos programas cujo objetivo é satisfazer necessidades específicas do usuário final, como redigir um texto, desenhar um gráfico, cadastrar informações em um arquivo de dados, elaborar uma planilha de cálculo, etc...
2. Evolução dos Sistemas de Computação

2.1.Antecessores
~3500 AC ® Ábaco mais antigo, encontrado no vale entre os rios Tigres e Eufrates, (antiga Mesopotânia, atual Iraque)
~2600 AC ® Ábaco chinês (chamado de Suan-Pan) e ábaco japonês (Soroban). O Ábaco é um instrumento composto por um quadro de madeira, varetas ou barras e pequenas bolas, utilizado para contar e calcular. É o primeiro dispositivo manual de cálculo de que se tem notícia. Até o século XVII era o mais rápido método de execução de cálculos.
1614 ® Descoberta dos logaritmos, publicada por John Napier, teólogo e matemático escocês em artigo de 1614
1620 ® Régua de Cálculo: um dispositivo manual para cálculos rápidos desenvolvida por Wiiliam Oughtred, a partir das tabelas de logaritmos elaboradas por Napier.
1642 ® Blaise Pascal inventa a 1ª máquina automática de cálculos, a PASCALINA, feita de rodas dentadas que simulavam o funcionamento do ábaco e realizava apenas adições e subtrações. O objetivo do invento era livrar seu pai, coletor de impostos de Rouen (França), dos fastidiosos cálculos que sua profissão lhe impunha.
1804 ® Joseph Marie Jacquard constrói um tear automatizado, programado por cartões perfurados, considerado como a primeira máquina mecânica programável. E os cartões perfurados estavam destinados a produzir seu maior impacto na programação de computadores.
1820 ® Charles-Xavier Thomas de Colmar (francês) desenvolve uma calculadora mecânica, o Aritômetro, de fácil manuseio, que realizava as 4 operações Þ calculadoras mecânicas passaram a ter larga utilização.
1833 ® Charles Babbage idealiza a Máquina Analítica, que era semelhante aos computadores atuais: programa, memória, unidade de controle e periféricos de saída. Programada por cartões perfurados. Também nunca foi construída. Devido a este projeto Babbage ficou conhecido como “Pai da Informática”.
1854 ® George Boole (matemático inglês) desenvolve a Álgebra Booleana. A Álgebra Booleana permitiu a representação dos circuitos de comutação e o desenvolvimento da Teoria dos Circuitos Lógicos.
1890 ® Herman Hollerith (norte-americano) desenvolve um tabulador estatístico que usava cartões perfurados, para acelerar o processamento das estatísticas para o censo dos Estados Unidos de 1890. O censo foi processado em apenas 3 anos (4 a menos que com o processo manual).
1896 ® Hollerith fundou a “Tabulating Machines Company” para vender sua invenção às companhias de estradas de ferro e órgãos do governo americano. Ao longo dos anos a companhia passou por várias fusões e mudanças de nome, até que em 1924 transformou-se na ”International Business Machine - IBM”, atual líder mundial da indústria de computadores.
1937 ® George Stibitz (matemático pesquisador da “Bell Telephone Laboratories”) compreendeu que a lógica booleana era uma linguagem natural para os circuitos de relês eletromecânicos do telefone e desenvolveu um circuito somador binário eletromecânico. Circuitos somadores binários são componentes básicos de computadores digitais.

2.2. História Recente
Com advento da 2ª guerra mundial houve um impulso no desenvolvimento da tecnologia dos computadores. A partir de 1945 a evolução dos computadores ocorreu tão rapidamente, que para serem melhores estudados eles foram divididos em gerações. Essa divisão tem como principio básico o componente responsável pelo processamento da informação.


1ª Fase - 1944 a 1952 (1ª Geração)
Surgimento dos primeiros computadores:
ENIAC – 1946 – (“Electronic Numerical Integrator and Computer” da Escola Moore de Engenharia Elétrica - USA). Motivação: resolver problemas balísticos.
· 1º computador de propósito geral
· ~18.000 válvulas, 10.000 capacitores, 70.000 resistores, 30.000kg
· consumo: @ 140 kW
· velocidade de processamento: 5.000 adições/segundo
· operação: necessário conhecimento profundo do funcionamento hardware
· programação: linguagem de máquina através de conexões com fios em painéis
UNIVAC I - 1951 (Universal Automatic Computer), criado para o censo americano.
Primeiro computador comercial. Programa armazenado. Recebia instruções de uma fita magnética em vez de cartões.
EDVAC – 1952 (Electronic Discrete Variable Automatic Computer)
Modelo de Von Newman: existência simultânea de dados e instruções no computador e possibilidade de ser programado. Digital: número de válvulas reduzido.

2ª Fase - 1952 a 1964 (2ª Geração)
· Utilização de semicondutores: surgimento do transistor Þ aumento de velocidade de processamento e confiabilidade e redução de dimensões.
· Memória magnética (Acesso mais rápido aos dados, maior capacidade de armazenamento e redução de dimensões).
· Surgimento das primeiras linguagens de programação (Assembly e Fortran, por exemplo).
· Surgimento dos primeiros sistemas operacionais.
· Utilização de cartões perfurados:
· Lançamento do IBM 360 em 1964 ® linha de computadores mais poderosos e compatíveis.
- Empresas passaram a poder adquirir modelos mais simples se baratos e, posteriormente, conforme suas necessidades, mudasse para mudasse peara modelos com mais recursos.
- Sistema operacional OS/360: procurava atender a todos os tipos de aplicações e periféricos.
· DEC PDP 8 ® pequeno porte e baixo custo ® novo mercado: minicomputadores.

3ª Fase - 1964-1971 (3ª Geração)
· Circuitos: grande aumento do poder de processamento e redução das dimensões dos equipamentos e custos ® difusão do uso de computadores por empresas. No início da fase os circuitos integrados eram de baixa escala integração: SSI (“Small Scale Integration”), que conseguiam integrar da ordem de 10 componentes em uma única pastilha semicondutora (chip). Ao final surgiu a técnica de integração em média escala: MSI (“Medium Scale Integration”), com a qual da ordem de 100 componentes eram colocados em um único chip.
· Surgimento de técnicas de compartilhamento:
- multiprogramação: enquanto um programa esperasse por uma operação de leitura ou gravação o processador executaria instruções de um outro programa ® memória foi dividida em partições onde cada programa esperava por sua vez de ser processado.
- multiprogramação "time sharing": processamento dos programas era feito de modo a compartilhar o processador em pequenos intervalos sucessivos de tempo.
· Processamento em batch:
Substituição de fitas por discos no processo de submissão dos programas ao computador para execução, tornando este processo mais eficiente.

4ª Fase - 1971-1980 (4ª Geração)
· Esta fase tem como marco inicial o surgimento do microprocessador, o Intel 4004 em 1971, o que possibilitou a grande redução no tamanho dos computadores. Combinava todos os componentes da CPU em um único CI (chip) programável. Possuía 2.250 transistores e podia realizar 60 mil operações por segundo, era de 4 bits e 740 kHz de clock (similar a uma calculadora). Surgem muitas linguagens de alto nível e nasce a teleinformática.
· Integração em larga escala (LSI): Com a técnica de integração em larga escala (“Large Scale Integration”) da ordem 1000 componentes conseguiam ser implementados em um único chip: miniaturização e barateamento dos equipamentos com grande aumento do poder de processamento e redução das dimensões dos equipamentos e custos.
· Integração em muito alta escala (VLSI): Ao final da fase os circuitos integrados evoluíram para a integração de escala muito alta: VLSI (“Very large Scale Integration”), aglutinando em uma única pastilha semicondutora mais de 100.000 transistores.
· Surgimento dos terminais de vídeo: comunicação entre usuários e computador tornou-se mais rápida.
· É criado o drive de disquete e, em 1975, o primeiro PC, um Altair 8800, disponível como um kit, é apresentado ao público.
· Em 1976, Steve Jobs e Steve Wozniak desenham e constróem o Apple I.
· Minis e super mini computadores multi-usuários: sistema multi-usuário com execução de tarefas simultâneas (multi-tarefas). Destaque para os sistemas operacionais Unix e VMS.
· Difusão das redes distribuídas WAN (Wide Area Network) e das primeiras redes locais LAN (Local Area Network): acesso a outros sistemas computacionais independente do local e fabricante. Desenvolvimento de vários protocolos de rede como o DECnet, o SNA (System Network Architecture), o TCP/IP e o CCITT X25, por exemplo.
· Em 1980, a IBM escolhe o PC-DOS, da recém criada Microsoft, como o sistema operacional para seu novo PC e em agosto de 1981 o 1o IBM PC é lançado, iniciando a era da microinformática.

5ª Fase - 1981 ... (5ª Geração)
· teleinformática: afirmação definitiva da informática e a convergência entre a informática e as telecomunicações: a teleinformática.
· Integração em ultra alta escala (ULSI): os circuitos integrados evoluíram para a integração de escala ultra alta: ULSI (“Ultra large Scale Integration”), aglutinando em uma única pastilha semicondutora mais de 1.000.000 de componentes.
· Grandes avanços em hardware, software e telecomunicações.
· Os Micromputadores passam a ser objetos de utilização cotidiana.
· A utilização da Internet se populariza.
· Interfaces GUI (Graphical User Interface).

Comentários

Ricardo Lins disse…
Bem legal as informações Adilson estou no primeiro ano de sistema de informação tambem sou morador de Poá SP, e as informações aqui contidas me ajudaram muito.

Obrigado

Ricardo
opa Ricardo, fico feliz em poder ter ajudado sempre que eu puder posto algo legal...abração!

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