MÁQUINAS DE NÍVEIS
HISTÓRICO
PRIMEIRA FASE (1945-1955)
INÍCIO DA SEGUNDA GUERRA SURGEM OS PRIMEIROS COMPUTARES: MILHARES DE VÁLVULAS, NECESSIDADES DE GRANDES ÁREAS, ALTO CONSUMO, LENTO
PRIMEIRO COMPUTADOR DE PROPÓSITO GERAL - ENIAC - CALCULO BÁLISTICO
- 18 MIL VÁLVULAS - 10 CAPACITORES - 70 MIL RESISTORES - PESAVA 30 TONELADAS
- CONSUMO DE 140 KVA EM FUNCIONAMENTO - 5 MIL ADIÇÕES POR SEGUNDO
SEGUNDA FASE (1956-1965)
- CRIAÇÃO DO TRANSISTOR E MEMÓRIA MAGNÉTICA
- SURGIMENTO DOS PRIMEIROS SISTEMAS OPERACIONAIS
- PRIMEIRAS LINGUAGENS ASSEMBLY E FORTRAN FACILITARAM A PROGRAMAÇÃO - PROCESSAMENTO BATCH
- OS SISTEMAS OPERACIONAIS PASSARAM A TER O SEU PRÓPRIO CONJUNTO DE ROTINAS PARA OPERAÇÃO DE ENTRADA/SAIDA (INPUT/OUTPUT CONTROL - IOCS)
- COM O IOCS O PROGRAMADOR NÃO NECESSITA ESCREVER A ROTINAS DE I/O (INDEPENDÊNCIA DO DISPOSITIVO)
TERCEIRA FASE (1966-1980)
- APARECIMENTO DOS CIRCUITOS INTEGRADOS E MICROPROCESSADORES, REDUÇÃO DE CUSTO E TAMANHO E AUMENTO DE PODER DE PROCESSAMENTO DAS MÁQUINAS
-IBM LANÇA A SÉRIE 360 (PEQUENA, PODERASA E COMPATÍVEL) QUE DURANTE A EVOLUÇÃO GARANTIA A COMPATIBILIDADE COM AS GERAÇÕES ANTERIORES (PRESERVA O INVESTIMENTO) - DESENVOLVIMENTO DO OS/360 QUE TENTAVA ATENDER TODOS OS TIPOS DE APLICAÇÕES E PERIFÉRICOS
- DEC LANÇA PDP-8
TERCEIRA FASE (1966-1980)
- COMPARTILHAMENTO DA MEMÓRIA PRINCIPAL E PROCESSADOR PERMITE A MULTIPROGRAMAÇÃO
- SUBSTITUIÇÃO DE FITA MAGNÉTICAS POR DISCO INTRODUZ MELHORIA NO SISTEMA EM BATCH, PODES-SE ALTERAR A ORDEM DA SEQUENCIA DE PROCESSAMENTO
- COMUNICAÇÃO COM O USUÁRIO (SISTEMAS ON-LINE) - TIME-SHARING
- SURGIMENTO DO SISTEMA OPERACIONAL UNIX (1969) (ASSEMBLER DEPOIS C) EM UM PDP-7 BASEADO NO MULTICS (DEC)
- SURGIMENTO DOS PRIMEIROS MICROCOMPUTADORES (CPM, 8 BITS)
QUARTA FASE (1981-1990)
- PROJETO DE MINIATURIZAÇÃO (LSI, VLSI) DE COMPONENTE - MINI E SUPERMINI COMPUTADORES GANHAM ESPAÇO
- SURGIMENTO DO PC (PERSONAL COMPUTER) DE 16 BITS DA IBM E O SISTEMA DOS (DISK OPERATION SYSTEM).
- OS SISTEMAS UNIX LIKE DOMINAM OS MINIS E SUPERMINIS - INTRODUÇÃO DO CONCEITO DE MULTIPROCESSAMENTO
- REDES DISTRIBUIDAS (WAN) COM PROTOCOLOS SNA, DECNET, TCP/IP COMEÇA A DESPONTAR - PRIMEIROS SISTEMAS OPERACIONAIS DE REDE (NETWARE).
QUINTA FASE (1991 - ????)
- A REDE MUNDIAL DE COMPUTADORES (INTERNET) - SISTEMAS ESPECIALISTAS (INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL) - REDES NEURAIS
- PROCESSAEMENTO DE GRANDES VOLUMES DE DADOS - PROCESSAMENTO DISTRIBUÍDO (RPC, CORBA)
- ARQUITETURA CLIENT/SERVER
- SURGIMENTO DA INTERFACE GRÁFICO (WINDOWS) - MULTIMÍDIA
- IMPLEMENTAÇÃO DE CONCEITOS UTILIZADOS EM COMPUTADORES GRANDES COMPUTADORES, AGORA NO DESKTOP
CONCEITOS DE HARDWARE E
SOFTWARE
HARDWARE
É COMPOSTO POR UM CONJUNTO DE COMPONENTES INTERLIGADOS: PROCESSADOR,
MEMÓRIA PRINCIPAL, REGISTRADORES, TERMINAIS, IMPRESSORAS, DISCOS MAGNÉTICOS, FITAS MAGNÉTICAS, ETC.
COMPONENTES SÃO DIVIDIDOS EM UNIDADES FUNCIONAIS:
- UCP
- MEMÓRIA PRINCIPAL
- DISPOSITIVOS DE ENTRADA E SAÍDA
UNIDADES FUNCIONAIS DE UM COMPUTADOR
UCP
- UNIDADES DA UCP:
UC - CONTROLA AS ATIVIDADES DE TODOS OS COMPONENTES DO COMPUTADOR, MEDIANTE A EMISSÃO DE PULSOS ELÉTRICOS GERADO POR UM DISPOSITIVO CHAMADO DE CLOCK.
ULA - REALIZAÇÃO DE OPERAÇÕES LÓGICAS (TESTES E COMPARAÇÕES) E ARITMÉTICAS (SOMAS E SUBTRAÇÕES)
- VELOCIDADE DO PROCESSADOR É MEDIDA EM NÚMERO DE INSTRUÇÕES EXECUTADAS EM UMA UNIDADE DE TEMPO (SEGUNDOS), PODE SER MIPS, MEGFLOPS
CLOCK
- DISPOSITIVO DE ALTA VELOCIDADE, LOCALIZADO NA UCP
- GERA PULSOS ELÉTRICO SINCRONOS EM DETERMINADO INTERVALO DE TEMPO - A QUANTIDADE DE VEZES QUE ESTE PULSO SE REPETE EM UM SEGUNDO DEFINE A FREQUENCIA DO CLOCK (MEDIDO EM HERTZ).
A UC UTILIZA O SINAL DE CLOCK PARA A EXECUÇÃO DAS INSTRUÇÕES
QUANTO MAIOR A VELOCIDADE, MAIOR A QUANTIDADE DE INSTRUÇÃO EXECUTADO EM UMA UNIDADE DE TEMPO
REGISTRADORES
- MEMÓRIA DE ALTA VELOCIDADE
- LOCALIZADO NO INTERIOR DO PROCESSADOR - ARMAZENAMENTO TEMPORÁRIO DE DADOS
- O NÚMERO DE PROCESSADOR VARIA EM FUNÇÃO DA ARQUITETURA DE CADA PROCESSADOR - REGISTRADORES COMUNS A TODAS ARQUITETURAS:
- CONTADOR DE INSTRUÇÃO (IP) - STACK POINTER (SP)
- REGISTRADOR DE ESTADO (FLAGS)
DESCRIÇÃO DOS REGISTRADORES DO PC 8086 - 16 BITS
DESCRIÇÃO DOS REGISTRADORES DO PC 80386 - 32 BITS
ARQUITETURA DO PC
MEMÓRIA PRINCIPAL (RAM)
- ORGANIZADO EM CÉLULAS
- CADA CÉLULA POSSUI UM NÚMERO DE BITS
- BIT É A UNIDADE BÁSICA DE MEMÓRIA E POSSUI VALOR 0 OU 1
- ATUALMENTE TODOS OS COMPUTADORES TRABALHAM COM CÉLULAS DE 8 BITS (PODE EXISTIR COM 32, 64)
- CADA CÉLULA POSSUI UMA IDENTIFICAÇÃO
MEMÓRIA PRINCIPAL
MEMÓRIA ROM
- MEMÓRIA NÃO VOLÁTIL
- NÃO NECESSITA DE ENERGIA PARA PRESERVAR O CONTEÚDO - PODE SER GRAVADAS UMA ÚNICA VEZ
- GRAVAÇÃO ATRAVÉS DE LUZ ULTRA VIOLETA
- EXISTEM OUTRAS VARIANTES: EPROM, EAROM, EAPROM, NVRAM
MEMÓRIA CACHE
- MEMÓRIA VOLÁTIL DE ALTA VELOCIDADE (nano) - TEMPO DE ACESSO MENOR QUE A MEMÓRIA
PRINCIPAL
- ANTES DE ACESSAR A MEMÓRIA PRINCIPAL É VERIFICADO A MEMÓRIA CACHE
- A CADA ACESSO A MEMÓRIA PRINCIPAL, É LIDO UM BLOCO DA MEMÓRIA E ATUALIZADO A MEMÓRIA CACHE
- POSSUI ALTO CUSTO
MEMÓRIA SECUNDÁRIA
- MEIO PERMANENTE DE ARMAZENAMENTO DE PROGRAMAS E DADOS - NÃO PRECISA DE ENERGIA PARA MANTER AS INFORMAÇÕES
- ACESSO LENTO (mili), BAIXO CUSTO
- GRANDE CAPACIDADE DE ARMAZENAMENTO - EXEMPLO DE MEMÓRIA SECUNDÁRIA
- FITA MAGNÉTICA - DISCO MAGNÉTICO - DISCO ÓPTICO
RELAÇÃO ENTRE OS TIPOS DE MEMÓRIAS
DISPOSITIVO DE ENTRADA/SAÍDA
- UTILIZADO PARA COMUNICAÇÃO ENTRE O COMPUTADOR E O MUNDO EXTERNO (TECLADO, IMPRESSORA, MONITOR, DISCOS, SCANNER, CANETA ÓTICA, MOUSE, MULTIMIDIA, FITAS)
- ATRAVÉS DESTES DISPOSITIVOS A UCP E MEMÓRIA PODEM COMUNICAR-SE COM OS USUÁRIOS (ANALISTAS, PROGRAMADORES, USUÁRIOS FINAIS)
- PODEM SER DIVIDIDOS DA SEGUINTE FORMA:
- INTERFACE HOMEM/MÁQUINA - MEMÓRIA SECUNDÁRIA.
BARRAMENTO
- AS UNIDADES FUNCIONAIS DO COMPUTADOR SÃO INTERLIGADAS ATRAVÉS DE LINHAS DE COMUNICAÇÃO DENOMINADAS BARRAMENTOS.
- NO BARRAMENTO TRAFEGAM INFORMAÇÕES COMO ENDEREÇOS, DADOS OU SINAIS DE CONTROLE
- A COMUNICAÇÃO NO BARRAMENTO PODE SER UNIDIRECIONAL OU BIDIRECIONAL - ENTRE A UCP E MEMÓRIA EXISTE TRÊS BARRAMENTO: BARRAMENTO DE DADOS, BARRAMENTO DE ENDEREÇOS, BARRAMENTO DE CONTROLE
BARRAMENTO
PIPELINING
- SEMELHANTE A UMA LINHA DE MONTAGEM, ONDE UMA TAREFA É DIVIDIDA EM SEQUENCIA DE SUBTAREFAS, E EXECUTADAS EM DIFERENTES ESTÁGIOS
- EXEMPLO DE PIPELINE: EXECUÇÃO DE UMA INSTRUÇÃO
- PODE SER UTILIZADA COMO TÉCNICA DE PARALELISMO EM SISTEMAS COM UM OU MAIS PROCESSADORES PARA AUMENTAR O DESEMPENHO DOS SISTEMA DE COMPUTADORES.
ARQUITETURA CISCxRISC
RISC (REDUCED INSTRUCTION SET COMPUTER) - POSSUI POUCAS INSTRUÇÕES DE MÁQUINA
- INSTRUÇÃO EXECUTADO DIRETAMENTE PELO HARDWARE - GRANDE NÚMERO DE PROCESSADORES
- EXEMPLO: SUN, SPARC, RS-6000, PA-RISC, ALPHA, MIPS CISC (COMPLEX INSTRUCTION SET COMPUTERS)
- INSTRUÇÕES COMPLEXAS QUE SÃO INTERPRETADAS POR MICROPROGRAMAS NÚMERO DE REGISTRADORES PEQUENO
- QQUER INSTRUÇÃO PODE ACESSAR A MEMÓRIA RAM - EXEMPLO: VAX, 80X86, PENTIUM, 68xxxx
SOFTWARE
- O HARDWARE POR SI SÓ NÃO POSSUI UTILIDADE.
- DEVE EXISTIR UM CONJUNTO DE PROGRAMAS, UTILIZADO COMO INTERFACE ENTRE AS NECESSIDADES DO USUÁRIO E AS CAPACIDADES DO HARDWARE.
- TIPOS DE SOFTWARE - TRADUTOR
- INTERPRETADOR - LINKER
- LOADER
- DEPURADOR
- LINGUAGEM DE CONTROLE (SHELL) - LINGUAGEM DE MÁQUINA
TRADUTOR
-INICIALMENTE, PARA PROGRAMAR ERA NECESSÁRIO CONHECER O HARDWARE E PROGRAMAR EM PAINÉIS E FIOS
- A PROGRAMAÇÃO ERA FEITO EM LINGUAGEM DE MÁQUINA DIRETAMENTE E CARREGADO EM MEMÓRIA
- COM O SURGIMENTO DAS LINGUAGENS DE MONTAGEM E ALTO NÍVEL, O PROGRAMADOR NÂO NECESSITA CONHECER ASPECTOS DE HARDWARE
- OS PROGRAMAS EM LINGUAGEM DE MONTAGEM E ALTO NÍVEL NÃO PODEM SER EXECUTADOS DIRETAMENTE PELA UCP , NECESSITAM PASSAR POR UM PROCESSO DE TRADUÇÃO ONDE TODA REPRESENTAÇÃO SIMBÓLICA É TRADUZIDO PARA UM CÓDIGO BINÁRIO
TRADUTOR
- O MÓDULO GERADO PELO TRADUTOR É CHAMADO DE CÓDIGO OBJETO
- DEPENDENDO DA LINGUAGEM DE PROGRAMAÇÃO UTILIZADO, O TRADUTOR PODE SER CHAMADO DE
- MONTADOR - COMPILADOR.
