Engenharia da Computação - Computer engineering

Engenharia Informática
Ocupação
Nomes Engenheiro informático
Tipo de ocupação
Engenharia
Setores de atividade
Tecnologia da informação, indústria de tecnologia, indústria de engenharia
Especialidade Engenharia de hardware, engenharia de software, programação de software, robótica, rede
Descrição
Competências Conhecimento técnico, design de hardware, design de software
Campos de
trabalho
Ciência, tecnologia, engenharia, indústria, computador, exploração

Engenharia da computação ( CoE ou CpE ) é um ramo da engenharia que integra vários campos da ciência da computação e da engenharia eletrônica necessários para desenvolver hardware e software de computador . Os engenheiros de computação geralmente têm treinamento em engenharia eletrônica (ou engenharia elétrica ), design de software e integração hardware-software, em vez de apenas engenharia de software ou engenharia eletrônica. Os engenheiros da computação estão envolvidos em muitos aspectos de hardware e software da computação , desde o projeto de microcontroladores , microprocessadores , computadores pessoais e supercomputadores até o projeto de circuitos . Este campo da engenharia não se concentra apenas em como os próprios sistemas de computador funcionam, mas também em como eles se integram ao quadro mais amplo.

As tarefas usuais que envolvem engenheiros de computador incluem escrever software e firmware para microcontroladores incorporados , projetar chips VLSI , projetar sensores analógicos , projetar placas de circuito de sinal misto e projetar sistemas operacionais . Os engenheiros de computação também são adequados para pesquisas de robótica , que dependem fortemente do uso de sistemas digitais para controlar e monitorar sistemas elétricos como motores , comunicações e sensores .

Em muitas instituições de ensino superior, os alunos de engenharia da computação têm permissão para escolher áreas de estudo aprofundado no primeiro e no último ano, porque toda a extensão do conhecimento usado no projeto e na aplicação de computadores está além do escopo de um diploma de graduação . Outras instituições podem exigir que os alunos de engenharia concluam um ou dois anos de engenharia geral antes de declarar a engenharia da computação como seu foco principal.

Esta placa-mãe usada em um computador pessoal é o resultado de esforços da engenharia da computação.

História

The Difference Engine , o primeiro computador mecânico.
ENIAC , o primeiro computador eletrônico.

A engenharia da computação começou em 1939, quando John Vincent Atanasoff e Clifford Berry começaram a desenvolver o primeiro computador digital eletrônico do mundo por meio da física , matemática e engenharia elétrica . John Vincent Atanasoff já foi professor de física e matemática na Iowa State University e Clifford Berry, um ex-graduado em engenharia elétrica e física. Juntos, eles criaram o computador Atanasoff-Berry , também conhecido como ABC, que levou 5 anos para ser concluído. Enquanto o ABC original foi desmontado e descartado na década de 1940, uma homenagem aos inventores foi feita, uma réplica do ABC foi feita em 1997, onde uma equipe de pesquisadores e engenheiros levou quatro anos e $ 350.000 para ser construída.

O computador pessoal moderno surgiu na década de 1970, após vários avanços na tecnologia de semicondutores . Isso inclui o primeiro transistor funcional de William Shockley , John Bardeen e Walter Brattain na Bell Labs em 1947, o processo de passivação da superfície de silício (via oxidação térmica ) por Mohamed Atalla no Bell Labs em 1957, o chip de circuito integrado monolítico de Robert Noyce em Fairchild Semiconductor em 1959, o transistor de efeito de campo de semicondutor de óxido de metal (MOSFET, ou MOS transistor) por Mohamed Atalla e Dawon Kahng no Bell Labs em 1959, e o microprocessador de chip único ( Intel 4004 ) por Federico Faggin , Marcian Hoff , Masatoshi Shima e Stanley Mazor na Intel em 1971.

História da educação em engenharia da computação

O primeiro programa de graduação em engenharia da computação nos Estados Unidos foi estabelecido em 1971 na Case Western Reserve University em Cleveland , Ohio . Em 2015, havia 250 programas de engenharia da computação credenciados pela ABET nos Estados Unidos. Na Europa, o credenciamento de escolas de engenharia da computação é feito por uma variedade de agências que fazem parte da rede EQANIE . Devido aos crescentes requisitos de trabalho para engenheiros que podem simultaneamente projetar hardware, software , firmware e gerenciar todas as formas de sistemas de computador usados ​​na indústria, algumas instituições terciárias em todo o mundo oferecem um diploma de bacharelado geralmente chamado de engenharia da computação. Os programas de engenharia da computação e engenharia eletrônica incluem projeto de circuito analógico e digital em seu currículo. Como acontece com a maioria das disciplinas de engenharia, ter um conhecimento sólido de matemática e ciências é necessário para engenheiros de computação.

Educação

A engenharia da computação é conhecida como ciência da computação e engenharia em algumas universidades. A maioria dos empregos básicos de engenharia da computação exige pelo menos um diploma de bacharel em engenharia da computação (ou ciência da computação e engenharia). Normalmente, é preciso aprender uma série de matemática , como cálculo , álgebra e trigonometria e algumas aulas de ciência da computação . Às vezes, um diploma em engenharia eletrônica é aceito, devido à semelhança dos dois campos. Como os engenheiros de hardware geralmente trabalham com sistemas de software de computador, é necessário ter uma sólida experiência em programação de computadores. De acordo com o BLS, "uma especialização em engenharia da computação é semelhante à engenharia elétrica, mas com alguns cursos de ciência da computação adicionados ao currículo". Algumas grandes empresas ou empregos especializados exigem um diploma de mestre.

Também é importante que os engenheiros de computação acompanhem os rápidos avanços da tecnologia. Portanto, muitos continuam aprendendo ao longo de suas carreiras. Isso pode ser útil, especialmente quando se trata de aprender novas habilidades ou melhorar as existentes. Por exemplo, como o custo relativo de corrigir um bug aumenta quanto mais adiante ele está no ciclo de desenvolvimento de software, pode haver maior economia de custo atribuída ao desenvolvimento e teste de código de qualidade o mais rápido possível no processo e, particularmente, antes do lançamento.

Profissão: engenheiro da computação

Uma pessoa com uma profissão em engenharia da computação é chamada de engenheiro da computação.

Título Prefixo Sufixo Requisitos
Engenheiro informático Engr. CpE Graduado em engenharia da computação

Instituição: Instituição educacional (como faculdade, universidade)

Engenheiro de computação certificado Engr. CCpE Passou em um exame de certificação em engenharia da computação

Instituição: instituição privada (como organizações de engenharia da computação e empresas privadas)

Engenheiro de computação registrado Engr. RCpE Passou em um exame de licenciatura em engenharia da computação

Instituição: Instituição pública (como o Conselho Regulador do País)

Engenheiro de computação profissional Engr. PCpE Passou em um exame profissional em engenharia da computação ou experiência de trabalho

Instituição: Instituição pública ou privada

* pode variar de acordo com a região e o país.

Aplicações e prática

Existem dois focos principais na engenharia da computação: hardware e software.

Engenharia de hardware de computador

De acordo com o BLS , emprego Outlook Job para engenheiros de hardware de computador, o crescimento esperado de dez anos de 2019 a 2029 para engenharia de hardware de computador foi estimado em 2% e um total de 71.100 empregos. ("Mais lento do que a média" em suas próprias palavras, quando comparado a outras ocupações) ". Esta é uma diminuição da estimativa de engenharia de hardware de computador BLS de 2014 para 2024 de 3% e um total de 77.700 empregos." E diminuiu de 7% para a estimativa de BLS de 2012 a 2022 e está ainda mais abaixo de 9% na estimativa de BLS de 2010 a 2020. "Hoje, o hardware do computador é de alguma forma igual à engenharia eletrônica e da computação (ECE) e foi dividido em muitas subcategorias; a mais significativa está incorporada projeto de sistema.

Engenharia de software de computador

De acordo com o US Bureau of Labor Statistics (BLS), "os engenheiros de software de aplicativos de computador e engenheiros de software de sistemas de computador são projetados para estar entre as ocupações de crescimento mais rápido do que a média". O crescimento esperado de dez anos a partir de 2014 para a engenharia de software de computador foi estimado dezessete por cento e havia um total de 1.114.000 empregos naquele mesmo ano. Isso diminuiu em relação à estimativa de BLS de 2012 para 2022 de 22% para desenvolvedores de software. E, ainda mais abaixo da estimativa de BLS de 30% de 2010 a 2020. Além disso, as crescentes preocupações com a segurança cibernética colocam a engenharia de software de computador bem acima da taxa média de aumento para todos os campos. No entanto, parte da obra será terceirizada no exterior. Devido a isso, o crescimento do emprego não será tão rápido quanto na última década, já que os empregos que teriam sido atribuídos a engenheiros de software de computador nos Estados Unidos, em vez disso, iriam a engenheiros de software de computador em países como a Índia. Além disso, o BLS Job Outlook for Computer Programmers, 2014–24 tem um −8% (um declínio, em suas palavras) e um Job Outlook, 2019-29 -9% (Decline) para aqueles que programam computadores (ou seja, sistemas incorporados ) que não são desenvolvedores de aplicativos de computador. Além disso, o número de mulheres nas áreas de software tem diminuído ao longo dos anos ainda mais rápido do que em outras áreas da engenharia.

Licenciamento e prática de engenharia da computação

A engenharia da computação é geralmente praticada em grandes empresas de desenvolvimento de produtos, e tal prática pode não estar sujeita a licenciamento. No entanto, consultores independentes que anunciam engenharia da computação, assim como qualquer forma de engenharia, podem estar sujeitos às leis estaduais que restringem a prática profissional do engenheiro apenas àqueles que receberam a licença apropriada. O Conselho Nacional de Examinadores de Engenharia e Topografia (NCEES) ofereceu pela primeira vez um Exame de Princípios e Práticas de Engenharia para engenharia da computação em 2003.

Áreas especiais

Existem muitas áreas de especialidade no campo da engenharia da computação.

Design do processador

O processo de design do processador envolve a escolha de um conjunto de instruções e um determinado paradigma de execução (por exemplo, VLIW ou RISC) e resulta em uma microarquitetura, que pode ser descrita em, por exemplo, VHDL ou Verilog. O design da CPU é dividido em design dos seguintes componentes: caminhos de dados (como ALUs e pipelines), unidade de controle: lógica que controla os caminhos de dados, componentes de memória, como arquivos de registro, caches, circuitos de relógio, como drivers de relógio, PLLs, redes de distribuição de relógio , circuito transceptor de pad, biblioteca de células de porta lógica que é usada para implementar a lógica.

Codificação, criptografia e proteção de informações

Código-fonte escrito na linguagem de programação C.

Os engenheiros de computação trabalham com codificação, criptografia e proteção de informações para desenvolver novos métodos de proteção de várias informações, como imagens e música digital, fragmentação, violação de direitos autorais e outras formas de adulteração. Os exemplos incluem trabalho em comunicações sem fio, sistemas com várias antenas, transmissão óptica e marca d'água digital .

Comunicações e redes sem fio

Aqueles com foco em comunicações e redes sem fio, avanços de trabalho em sistemas e redes de telecomunicações (especialmente redes sem fio), modulação e codificação de controle de erros e teoria da informação. Projeto de rede de alta velocidade , supressão e modulação de interferência, projeto e análise de sistema tolerante a falhas e esquemas de armazenamento e transmissão fazem parte dessa especialidade.

Compiladores e sistemas operacionais

Windows 10, um exemplo de sistema operacional .

Esta especialidade concentra-se em compiladores e design e desenvolvimento de sistemas operacionais . Os engenheiros dessa área desenvolvem uma nova arquitetura de sistema operacional, técnicas de análise de programa e novas técnicas para garantir a qualidade. Exemplos de trabalho neste campo incluem desenvolvimento de algoritmo de transformação de código pós-link-time e desenvolvimento de novo sistema operacional.

Ciência e engenharia computacional

Ciência e engenharia da computação são disciplinas relativamente novas. De acordo com o Sloan Career Cornerstone Center, indivíduos que trabalham nesta área, "métodos computacionais são aplicados para formular e resolver problemas matemáticos complexos em engenharia e nas ciências físicas e sociais. Exemplos incluem projeto de aeronaves, processamento de plasma de nanômetros em wafers semicondutores , Projeto de circuito VLSI , sistemas de detecção de radar, transporte de íons através de canais biológicos e muito mais ".

Redes de computadores, computação móvel e sistemas distribuídos

Nesta especialidade, os engenheiros constroem ambientes integrados para computação, comunicações e acesso à informação . Os exemplos incluem redes sem fio de canal compartilhado, gerenciamento adaptativo de recursos em vários sistemas e melhoria da qualidade do serviço em ambientes móveis e ATM. Alguns outros exemplos incluem o trabalho em sistemas de rede sem fio e sistemas com fio de cluster Ethernet rápido.

Sistemas de computador: arquitetura, processamento paralelo e confiabilidade

Um exemplo de CPU de computador.

Engenheiros que trabalham em sistemas de computador trabalham em projetos de pesquisa que permitem sistemas de computador confiáveis, seguros e de alto desempenho. Projetos como o design de processadores para multi-threading e processamento paralelo estão incluídos neste campo. Outros exemplos de trabalho neste campo incluem o desenvolvimento de novas teorias, algoritmos e outras ferramentas que agregam desempenho aos sistemas de computador.

A arquitetura do computador inclui design de CPU , layout de hierarquia de cache , organização de memória e balanceamento de carga .

Visão computacional e robótica

Um exemplo de um robô humanóide .

Nesta especialidade, os engenheiros de computação se concentram no desenvolvimento de tecnologia de sensoriamento visual para detectar um ambiente, representação de um ambiente e manipulação do ambiente. As informações tridimensionais coletadas são então implementadas para realizar uma variedade de tarefas. Isso inclui modelagem humana aprimorada, comunicação de imagem e interfaces homem-computador, bem como dispositivos como câmeras para fins especiais com sensores de visão versáteis.

Sistemas embarcados

Exemplos de dispositivos que usam sistemas embarcados.

Os indivíduos que trabalham nessa área projetam tecnologia para aumentar a velocidade, a confiabilidade e o desempenho dos sistemas. Os sistemas incorporados são encontrados em muitos dispositivos, desde um pequeno rádio FM até o ônibus espacial. De acordo com o Sloan Cornerstone Career Center, os desenvolvimentos contínuos em sistemas embarcados incluem "veículos e equipamentos automatizados para realizar busca e resgate, sistemas de transporte automatizados e coordenação humano-robô para reparar equipamentos no espaço". A partir de 2018, as especializações em engenharia de computação embarcada em computador incluem design de sistema em chip , arquitetura de computação de ponta e Internet das coisas .

Circuitos integrados, design VLSI, testes e CAD

Esta especialidade da engenharia da computação requer conhecimento adequado de eletrônica e sistemas elétricos. Os engenheiros que trabalham nessa área trabalham para aumentar a velocidade, a confiabilidade e a eficiência energética de circuitos integrados de última geração ( VLSI ) e microssistemas. Um exemplo dessa especialidade é o trabalho realizado para reduzir o consumo de energia de algoritmos e arquitetura VLSI.

Processamento de sinal, imagem e fala

Os engenheiros da computação nesta área desenvolvem melhorias na interação homem-computador, incluindo reconhecimento e síntese de fala , imagens médicas e científicas ou sistemas de comunicação. Outro trabalho nesta área inclui o desenvolvimento da visão computacional, como o reconhecimento de características faciais humanas .

Computação quântica

Veja também

Campos relacionados

Associações

Referências

links externos