Aspectos Históricos na evolução das Arquiteturas de Computadores

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i t e t u r a d e C o m p u t a d o r e s

Aspectos Históricos na

evolução das Arquiteturas de

Computadores

Professor: Paulo R. B. Betencourt e-mail: pbetencourt@urisan.tche.br

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A r q u i t e t u r a d e C o m p u t a d o r

Aspectos Históricos

1 - Abstrações Iniciais 2 - Dispositivos Mecânicos 3 - Eletricidade e Relés 4 - Válvula e Transistores 5 - Integração e Miniaturização 6 - Futuro...

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• TANNENBAUM, Andrew. Organização

Estruturada de Computadores. Rio de Janeiro: McGrawHill.

• PATTERSON & HANNESSY. Organização e Projeto de Computadores. Rio de Janeiro: LTC • GONICK, Larry. Introdução Ilustrada à

Computação. São Paulo: Harper & Row.

• MEYER; BABER & PFAFFENBERGER. Nosso Futuro e o Computador. Porto Alegre: Ed.Bookman.

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Abstrações Iniciais

• Evolução desde a origem do homem :

processamento de informações - sons, gestos, etc..

• Linguagem:

Se vocês prestarem atenção e responderem as questões corretamente então não haverá outra avaliação, a menos que eu mude de idéia...

• Números, formatos de representação e sistemas de numeração.

• Operações “automáticas”:

– dispositivos de cálculo;

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i t e t u r a d e C o m p u t a d o r e s Ábaco (2000 a.C.) Calx = mármore

Calculus = pedra/bolinha do ábaco Calculare = fazer cálculos aritméticos

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Dispositivos Mecânicos...

• Histórias – Relógios de água; – Máquina de xadrez; • Blaise Pascal (1623-1662) – Pascalina: soma e subtração;

http://www.estado.estadao.com.br/edicao/especial/cientis/ cumali.html

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i t e t u r a d e C o m p u t a d o r e s • Von Leibniz (1646-1716)

máquina com multiplicação e divisão “inventor” do cálculo integral

• Joseph Marie Jacquard (1804)

– mecânico de teares;

– utilização de cartões perfurados para controlar os padrões de formas e cores nos tecidos

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Dispositivos Mecânicos...

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i t e t u r a d e C o m p u t a d o r e s - calculador diferencial:

- saída de dados perfurando uma placa de cobre;

- construiu um modelo para calcular tabelas de funções (logaritmos, funções trigonométricas, etc.) sem a

intervenção de um operador humano. – calculador analítico

- computador mecânico;

- moinho, armazem, entrada e saída;

- permitia programação através de cartões perfurados;

http://www.sciencemuseum.org.uk/collections/exhiblets/ba bbage/start.asp

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• Augusta Ada Byron (1815 – 1852)

– Trabalhou vários anos com Babbage

– Noção de programação da máquina analítica para executar funções diferentes

– Uma das primeiras cientistas de computação do mundo (primeira programadora de computadores)

– Nome dado a uma linguagem de programação

Em 1991, o museu de Ciência de Londres construiu o Engenho Diferencial com o custo de US$ 1 milhão – Tamanho: 3 metros de largura

1,5 metros de altura - 4000 partes

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i t e t u r a d e C o m p u t a d o r e s • George Boole (1815 - 1864)

– Fundamentos da álgebra que se estabelece através de relações binárias;

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A r q u i t e t u r a d e C o m p u t a d o r • Hermann Hollerith (1860 - 1929)

– Máquina para o processamento de dados do censo americano baseada em cartões perfurados;

– Redução do tempo em dois terços; • Konrad Zuze (1910 - 1995)

– Calculadora elétrica baseada em relés (utilizando aritmética binária);

– Desenvolveu a linguagem Plankalkül

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i t e t u r a d e C o m p u t a d o r e s • Howard Aiken (1900-1973) – 1944 Mark1 • Enigma/Colossus

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• O que é uma válvula?

• ENIAC - Eletronic Numerical Integrator and Computer

– John Mauchley (1907 - 1980) – Presper Eckert (1919 - 1995)

– 18.000 válvulas; 140 kWatts de consumo; 1.500 relés; 30 toneladas

– 20 registradores de 10 digitos decimais;

– programação via chaves multiposicionais (6.000)

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• EDSAC (1949) - Maurice Wilkes. Digital • JOHNIAC, WEIZAC, MANIAC.

• UNIVAC - Comercial

• John von Neumann (1903 - 1957)

– Considerado pai do computador moderno

• utilização de aritmética binária ao invés de aritmética decimal;

• organização funcional do computador em quatro unidades principais: a memória, a unidade aritmética e lógica, a

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A r q u i t e t u r a d e C o m p u t a d o r Unidade de Controle Dispositivos de E/S Unidade de Lógica e Aritmética Memória Principal

Válvula e Transistor

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i t e t u r a d e C o m p u t a d o r e s monitor, mouse, teclado, modem ... UC Dispositivos de E/S Memória secundária Cache CPU ULA Memória Principal

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• Características Von Neumann

• Construção de computadores de programa armazenado, ou seja, armazenar tanto os dados como também os

próprios programas na memória; • ciclo de programa repetitivo;

• IBM-701 - Computador Científico IBM - 1953 • IBM-702 - Computador Comercial IBM - 1955

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i t e t u r a d e C o m p u t a d o r e s • O que é o transistor?

• IBM transforma a série 700 em 7000 • IBM 7090; IBM 1401

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• O que é Circuito Integrado?

• Incompatibilidade da família IBM. – System/360

• S.O.

• Microprogramação • Multiprogramação

• Memória orientada a byte

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• VLSI - Very Large Scale Integration • Intel

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Classificação dos Computadores

• Quanto à característica de operação

– Analógicos – Digitais

• Quanto à característica de utilização

– Científicos – Comerciais

• Quanto à característica de construção

– 1a geração – 2a geração – 3a geração – 4a geração

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i t e t u r a d e C o m p u t a d o r e s • Processamento ótico? • Processamento biológico? • Processamento quântico?

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• Faça um detalhamento das características

propostas por Von Neumann no que tange ao funcionamento dos computadores.

• Quais as implicações da Lei de Moore em termos da performance dos computadores?

• Explicar o princípio básico de funcionamento de um “tipo” de processamento pesquisado para utilização futura.

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u i t e t u r a d e C o m p u t a d o r e s

Unidos, em 1899, solicitando que sua repartição fosse abolida porque achava que não havia mais nada para inventar.

"Acho que no mercado mundial há lugar para talvez cinco computadores." Thomas Watson,

presidente do conselho de administração da IBM, em 1943.

“Where a calculator on the ENIAC is equipped with 18,000 vacuum tubes and weighs 30 tons,

computers in the future may have only 1,000 vaccuum tubes and perhaps weigh 1.5 tons.”

unknown, Popular Mechanics, March 1949.

“toda a necesssidade de processamento de dados mundial é perfeitamente atendida por menos de dez computadores do porte do ENIAC." Alguns cientistas por volta de 1950.

“There is no reason for any individual to have a computer in his home”. Ken Olsen (1926 - ), President, Digital Equipment, 1977.

“If the automobile had followed the same development cycle as the computer, a Rolls-Royce

would today cost $100, get a million miles per gallon, and explode once a year, killing everyone inside”. Robert X. Cringely, InfoWorld magazine.

“Imagine if every Thursday your shoes exploded if you tied them the usual way. This happens to

us all the time with computers, and nobody thinks of complaining.” Jeff Raskin, interviewed in

Doctor Dobb's Journal.

“Modernas”