Aula 2 - Histórico e Evolução

(1)

Prof. Ms. Marcelo Fernandes

História da

Arquitetura dos

Computadores

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Geração Zero

– Computadores Mecânicos (1642 - 1945)

Geração Zero



Blaise Pascal (1623-1662)

 Primeira máquina de calcular, baseada em

engrenagens e alavancas, e que permitia fazer adições e subtrações.

(3)

Geração Zero



Leibniz (1646-1716)

 Construiu outra máquina no mesmo estilo, mas

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j

Geração Zero



Charles Babbage (1792-1871)

 Máquina Diferencial:

• Tratava tabelas de números para fins de

navegação naval

• Executava um único algoritmo: método das

diferenças finitas usando polinômios; a saída era

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Geração Zero



Charles Babbage (1792-1871)

 Máquina Analítica:

• Máquina de propósito geral (PROGRAMÁVEL!)

o Lia instruções (de tratamento aritmético e de desvio condicional) através de cartões perfurados e as executava.

• Quatro componentes:

o Memória, unidade de computação, unidade de entrada (leitora de cartões perfurados) e unidade de saída (saída impressa e com perfuração);

• unidade de computação lia números da memória, fazia cálculos (adição, subtração, multiplicação e divisão) e podia retornar o resultado para a memória.

• Primeira pessoa (uma mulher!) a escrever programas: Ada Augusta

Lovelace.

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Geração Zero

 Máquinas a relé eletromagnético [vídeo]  Konrad Zuse (~ 1930)

 John Atanasoff e George Stibbitz

 Howard Aiken

 Construiu durante a década de 1930 uma série de máquinas de

calcular baseadas em relés eletromagnéticos.

 Construíram no final da década de 1930 calculadoras que já usavam

aritmética binária

 Memória baseada em capacitores (semelhante as DRAM’s)

 Construiu em 1944 uma máquina de propósito geral chamada Mark I  Baseada no trabalho de Babbage

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Primeira Geração

–

Válvulas (1945 - 1955)

Primeira Geração

–

Válvulas (1945 - 1955)



Colossus

 Primeiro computador digital eletrônico

 Construído pelo Governo Britânico em 1943.

 Objetivo: decodificar as mensagens trocadas pelos

alemães durante a Segunda Guerra, que eram criptografadas por uma máquina chamada ENIGMA.

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Primeira Geração

–

Válvulas (1945 - 1955)

Primeira Geração

–

Válvulas (1945 - 1955)

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Primeira Geração

–

Válvulas (1945 - 1955)

Primeira Geração

–

Válvulas (1945 - 1955)

 Alan Turing:

 É tido como o Pai da ciência da computação

 Outras Contribuições:

• Máquina de Turing (A máquina de Turing é o

limite de computabilidade)

• Teste de Turing (Avalia se uma máquina é

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Primeira Geração

–

Válvulas (1945 - 1955)

Primeira Geração

–

Válvulas (1945 - 1955)

 ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) (1943)

 Computador eletrônico construído por John Mauchley e J. Presper Eckert

(EUA) em 1946 para fins militares.

 Possuia:  18.000 válvulas (aproximadamente)  70.000 resistências,  10.000 capacitores,  1.500 relés  6.000 comutadores manuais.  500.000 conexões de solda  30 toneladas de peso  5,5 m de altura  25 m de comprimento  150 m² de área  20 registradores de números decimais

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Primeira Geração

–

Válvulas (1945 - 1955)

Primeira Geração

–

Válvulas (1945 - 1955)



_{Seminário organizado por Mauchley e Eckert para}

divulgar resultados à comunidade científica motivou a construção de vários outros computadores:

 EDSAC (1949): Universidade de Cambridge  JOHNIAC: Rand Corporation

 ILLIAC: Universidade de Illinois

 MANIAC: Laboratório de Los Alamos  WEIZAC: Instituto Weizmann, Israel

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Primeira Geração

–

Válvulas (1945 - 1955)

Primeira Geração

–

Válvulas (1945 - 1955)

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Primeira Geração

–

Válvulas (1945 - 1955)

Primeira Geração

–

Válvulas (1945 - 1955)



John Von Neumann:

 Fabuloso matemático e físico. Possuia uma memória

impressionante

 Construiu em 1952 o computador IAS (Institute for

Advanced Study – Princeton, USA)

• Processamento baseado em aritmética binária, ao invés de decimal

• Programa Armazenado: programas e dados representados de forma digital em memória (esse mesmo proj. foi usado no EDSAC)

• Motivação: mais flexibilidade e rapidez (ao invés de chaves e cabos)

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Primeira Geração

–

Válvulas (1945 - 1955)

Primeira Geração

–

Válvulas (1945 - 1955)



John Von Neumann:

 Formalizou o projeto lógico de um computador:

Máquina de Von Neumann

 Componentes:

• Memória

• Unidade de Controle

• Unidade Lógica e Aritmética (ULA)

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Primeira Geração

–

Válvulas (1945 - 1955)

Primeira Geração

–

Válvulas (1945 - 1955)



Máquina de Von Neumann:

A Arquitetura de Von Neumann se caracteriza pela possibilidade de uma máquina digital armazenar seus programas no mesmo espaço de memória que os dados, podendo assim manipular tais programas.

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Segunda Geração

–

Transistores (1955 - 1965)

Segunda Geração

–

Transistores (1955 - 1965)



Invenção do Transistor

 1948, Bell Labs, EUA

 John Bardeen, Walter Brattain e William Shockley

 aquecimento mínimo

 baixo consumo de energia

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Segunda Geração

–

Transistores (1955 - 1965)

Segunda Geração

–

Transistores (1955 - 1965)

Exemplos de Transistores Camisa com a representação de um Transistor

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Segunda Geração

–

Transistores (1955 - 1965)

Segunda Geração

–

Transistores (1955 - 1965)



TX-0 (Transistorized eXperimental computer)

 Primeiro computador construído com transistor (no

MIT)



PDP-1 (

_{1961, DEC - Digital Equipment Corporation}

)

 Custava $120.000,00. Primeiro computador

comercializado

 Memória: 4K (K=210) palavras de 18 bits

 Primeiro computador com display visual: tela de

512x512 pontos (que resultou no primeiro game criado que se tem notícia: Guerra no espaço)

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Segunda Geração

–

Transistores (1955 - 1965)

Segunda Geração

–

Transistores (1955 - 1965)

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Segunda Geração – Transistores (1955 - 1965)



PDP-8 (

_{DEC - Digital Equipment Corporation}

)

 Lançada alguns anos depois do PDP-1 e já bem mais

barata! $ 16.000,00

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Terceira Geração – Circuitos Integrados (1965 - 1980)



Invenção do circuito integrado de silício

(1958, Robert Noyce)

 Dezenas de transistores em um único chip

 Possibilitou construir computadores menores, mais

rápidos e mais baratos



System/360 (IBM, 1965)

 Inovações:

o Família de máquinas c/ a mesma linguagem de Montagem (poder de processamento e tamanho variados)

o Multiprogramação: Vários programas em memória em execução simultânea (quando um aguardava uma operação de entrada ou saída se completar, outro podia executar).

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Terceira Geração – Circuitos Integrados (1965 - 1980)



_{PDP-11 (DEC, 1970)}  Sucessor do PDP-8  Grande sucesso especialmente nas universidades PDP-11

(23)

Quarta Geração – Circuitos VLSI(1980 - 2005)



VLSI – Very Large Scale Integration

 Integração de Circuitos em Escala Muito Alta



Grande compactação dos circuitos integrados

 Dezenas de milhares, depois centenas de milhares e

finalmente milhões de transistores em um chip

 Desempenho aumentou muito

 Preços caíram muito

 Computadores deixaram de ser privilégio de grandes

corporações

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Quarta Geração – Circuitos VLSI(1980 - 2005)



Primeiros Computadores Pessoais

 Desktops (outros propósitos: processamento de texto, uso de

planilhas eletrônicas e aplicações interativas)

 Software não era fornecido, o consumidor tinha que escrever

seu próprio software



1983 – A APPLE lança o Lisa, de 16 bits e o

primeiro computador a utilizar o mouse e a

interface gráfica

 tecnologia desenvolvida pela Xerox e deixada de lado por

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Quarta Geração – Circuitos VLSI(1980 - 2005)



Apple, Apple II

 Steve Jobs e Steve Wozniak

 Muito popular para uso doméstico e em escolas



IBM PC – Personal Computer em 1981

 Intel 8088

 Projeto de circuitos público

 Objetivo: permitir que outros fabricassem componentes

facilmente acopláveis ao PC

 Conseqüência: indústria de clones  Sistema operacional: MS-DOS

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Quarta Geração – Circuitos VLSI(1980 - 2005)



Surgimento do Windows



Meados da década de 1980: surge os conceitos

das arquiteturas RISC



Anos 1990: processadores superescalares

 Várias intruções em paralelo

 Replicação de unidades funcionais (ex: ALUs)



Computadores Multi-processados

(multi-threading)

 n processadores

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Quarta Geração – Circuitos VLSI(1980 - 2005)

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Quarta Geração – Circuitos VLSI(1980 - 2005)

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Próximas Gerações ???????????????????????????????



Processadores multicore

 Dois ou mais núcleos em um único  chip



Nanotecnologia

 Campo de pesquisa multidisciplinar  Impactos em informática, fabricação

de materiais e componentes, medicina

e saúde, meio ambiente,energia e outros Exemplo de chip com mais de um núcleo

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Lei de Moore

(31)

Lei de Moore

Gordon E. Moore, co-fundador e ex-CEO da Intel

Lei de Moore

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Lei de Moore

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Lei de Moore

Tendências da Computação

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Lei de Moore

Tendências da Computação

Clusters de Computadores

(35)

Lei de Moore

Tendências da Computação

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Lei de Moore

Tendências da Computação



Computação Pervasiva/Ubíqua

 Uso do computador transparente ao usuário: não tem que ligar,

desligar computador. Ele está distribuído no ambiente e imperceptível

 Uso de sensores  Computação Móvel

 Mark Weiser foi o primeiro a definir o termo (computação

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Lei de Moore

Tendências da Computação

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Lei de Moore

Tendências da Computação

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Lei de Moore

Tendências da Computação

Cloud Computing se refere, essencialmente, à ideia de utilizarmos, em qualquer lugar e independente de plataforma, as mais variadas aplicações por meio da internet com a mesma facilidade de tê-las instaladas em nossos próprios computadores

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Site da Disciplina

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Bibliografia

 Andrew S. Tanenbaum. Structured Computer

Organization. Prentice Hall, 4ª edição, 2001