Marcos da Arquitetura de Computadores. Sediane Carmem Lunardi Hernandes

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Marcos da Arquitetura de

Computadores

Sediane Carmem Lunardi Hernandes

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Introdução

 Objetivo

◦ Apresentar um breve esboço de algumas máquinas (computadores) que marcaram época

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A geração zero – computadores mecânicos (1642 – 1945)

 Blaise Pascal (1623-1662)

◦ Cientista francês

◦ Primeira pessoa a construir (com 19 anos de idade) uma máquina de calcular operacional (1642)

 Projetada para ajudar seu pai, coletor de impostos

do governo francês

 Efetuava apenas duas operações: adição e subtração  Funcionava com uma manivela operada à mão

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Computadores mecânicos: realizavam cálculos através de sistemas de engrenagens

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A geração zero – computadores mecânicos (1642 – 1945)  Gottfriend Wilhelm von Leibniz (1646-1716) ◦ Matemático alemão ◦ Constrói outra

máquina mecânica que podia além de somar e subtrair, multiplicar e dividir (30 anos depois de Pascal- 1672)

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 Charles Babbage (1792-1871)

◦ Professor de Matemática da Universidade de Cambridge

◦ Projetou e construiu a primeira máquina

diferencial

 Só somava e subtraia

 Executava um único algoritmo

 Projetada para calcular tabelas de números úteis para a

navegação naval

 >>> Babbage cansou da máquina que só executava um único algoritmo

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 Máquina analítica

◦ Possuía 4 componentes:

 A armazenagem (memória)

 Consistia de 1.000 palavras usadas para conter variáveis e resultados

 O moinho (unidade de cálculo)

 Aceitava operandos da armazenagem e então os somava, subtraía, multiplicava e dividia e, devolvia o resultado a armazenagem

 A seção de entrada (leitora de cartões perfurados)  A seção de saída (saída perfurada e impressa)

◦ Realizava cálculos diversos dependendo das instruções dos cartões perfurados

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 Máquina analítica

◦ Programável em linguagem de montagem simples por isso

 Contratou Ada Augusta Lovelace para produzir software

 Primeira programadora de computadores do mundo

◦ Problema com o hardware

 Máquina necessitava de milhares de dentes, rodas e

engrenagens produzidos com alto grau de precisão que o século XIX não produzia

 Babbage é considerado o avô do

computador digital moderno

◦ Computadores modernos tem estrutura semelhante a sua máquina analítica

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 Konrad Zuse (Alemanha)

◦ Construiu no final da década de 30 uma série de máquinas calculadoras automáticas

◦ Máquina destruídas pelo bombardeio em Berlim (1944)

 John Atanasoff (Estados Unidos)

◦ Construiu uma máquina com memória, mas a tecnologia de hardware era inadequada para seu tempo

 George Stibbitz (Estados Unidos)

◦ Demonstrou sua máquina em uma conferência no

Dartmouth College (Nova York) em 1940

 John Mauchley (professor de física da Universidade da

Pennsylvania) estava presente  Enquanto isso....

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 Howard Aiken

◦ Construiu um computador de uso geral chamado Mark I em 1944

 Possuía 72 palavras

 A entrada e saída usava fita de papel perfurada

◦ Construiu o sucessor do Mark I, o Mark II

 Quando finalizou, os computadores de relés já

estavam obsoletos

 A era da eletrônica já havia começado

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A primeira geração – Válvulas (1945- 1955)  Época dos computadores eletrônicos ◦ Computadores eram construídos com muitas válvulas  O grande estímulo para o computador eletrônico foi a Segunda Guerra Mundial

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A primeira geração – Válvulas (1945- 1955)

 Fase inicial da guerra

15 Comando Berlim Msg codificada por máquina chamada ENIGMA Navios britânicos Submarinos alemães

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A primeira geração – Válvulas (1945- 1955)  ENIGMA Inventada por Thomas Jefferson

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 Ingleses conseguiram a máquina ENIGMA

◦ Para decifrar mensagem necessitava de muitos cálculos

 Demora, logo quando mensagem decifrada sem

valor

◦ Logo, para decodificar mensagem governo

inglês criou um laboratório ultra-secreto para construir uma máquina chamada COLOSSUS

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 COLOSSUS (1943)

◦ 1o._{Computador digital eletrônico do mundo} ◦ Projetado por Alan Turing (matemático

britânico)

Governo inglês construiu para decifrar mensagens enviadas pelos alemães durante 2ª. guerra mundial

◦ Governo britânico guardou todos os aspectos do projeto por 30 anos

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 A guerra também afetou a computação nos

Estados Unidos...

◦ Exército precisava de tabelas de alcance para mirar sua artilharia pesada

 Contratava mulheres para calcular isso usando

calculadoras

 Então...

 JOHN MAUCHLEY sabia que exército americano estava interessado em calculadoras mecânicas

 Montou proposta solicitando financiamento para a construção de um computador eletrônico

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John

Mauchley

http://www.library.upenn.edu/exhibits/ rbm/mauchly/jwmintro.html

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John Mauchly (far left) and Presper Eckert (far right) are pictured here with Major

General Gladeon Barnes, head of research and

development for the army ordnance,

reviewing the ENIAC maintenance

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 ENIAC (Eletronic Numerical Integrator and Compute –

Integrador e Computador Eletrônico numérico

eletrônico) (1943 – 1946)

◦ Construído por John Mauchley e J. Presper Eckert

 Finalidade  cálculo de artilharia do exército americano

◦ Continha

 18 mil válvulas

 1.500 relés

 Pesava 30 toneladas

 Consumia 140 quilowats de energia

 Continha 20 registradores com capacidade para conter um número decimal de 10 algarismos

◦ Programado com o ajuste de até 6 mil interruptores e com conexão de uma imensa quantidade de soquetes como uma verdadeira floresta de cabos de jumpers

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Página 10

projeto

ENIAC

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Página 11

projeto

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 ENIAC

◦ Construção concluída em 1946

 Guerra havia acabado

 Logo, seus criadores criaram curso de verão para cientistas mostrando sua invenção

 Explosão do interesse em computadores digitais

 Após curso de verão surgem outros computadores

 EDSAC (1949)  Universidade de Cambridge  JOHNIAC  Rand Corporation

 ILLIAC  Universidade de Illinois  MANIAC  Los Alamos Laboratory

 WEIZAC  Weizmann Institute em Israel

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 EDVAC (Eletronic Discrete Variable

Automatic Compute) ◦ Sucessor do ENIAC

◦ Construído por Mauchley e Eckert

◦ Teve seu projeto comprometido porque seus criadores deixaram a Universidade da

Pensilvânia para fundar sua própria empresa

 Eckert e Mauchley Corporation

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 EDVAC

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 Enquanto isso... John Von Neumann

(especialista em ciências físicas e

matemáticas) que trabalhou no projeto do ENIAC com Mauchley e Eckert constrói sua versão do EDVAC

◦ Máquina IAS

 Percebeu que programa podia ser representado em

forma digital na memória do computador junto com os dados

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Máquina IAS - Máquina de Von Neumann

 Base dos computadores atuais

 Características:

◦ 5 (cinco) partes básicas

 Memória (4096 palavras, uma palavra contendo 40 bits, cada

bit um 0 ou 1)

 Unidade Lógica e Aritmética (ULA)  Unidade de Controle (UC)

 Equipamento de entrada

 Equipamento de saída

 Primeiro computador de programa armazenado

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Máquina IAS - Máquina de Von Neumann

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 Enquanto isso...

 MIT construía um computador chamado

Whirlwind I

◦ Para controle em tempo real

 IBM

◦ Pequena empresa que produzia perfuradoras de cartões e máquinas mecânicas de classificação de cartões

◦ IBM 701(1953), IBM 704(1956), IBM 709(1958)  Passa a trabalhar com computadores depois de produzir

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A segunda geração – transistores (1955 – 1965)

 Primeiro computador feito com

transistores foi o TX-0 (Transistorized

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 Logo depois, membro da equipe do TXT fundou a

DEC (Digital Equipment Corporation)

 Em 1957 DEC fabrica PDP-1

◦ Aparece no mercado em 1961

◦ 4096 palavras de 18 bits

◦ Podia executar 200 mil instruções por segundo

◦ Custava 120 mil dólares

◦ Anos depois...

◦ DEC fabrica o PDP-8

 12 bits

 Custava 16 mil dólares

 Tinha barramento único para conectar todos os componentes

do computador

 Empresa vendeu 50 mil computadores

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 Enquanto isso....IBM lança IBM 7090 e

IBM 7094

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• Mas... ganha dinheiro com máquina 1401 – destinada a empresas • Control Data Corporation (CDC) lança o CDC 6600 – Seymour Cray

• Também surge um computador chamado B5000 - permitia programação em Algol 60

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A terceira geração – circuitos integrados (1965 – 1980)

 1958: invenção do circuito integrado de

silício

◦ Permitiu que dezenas de transistores fossem colocados em um único chip

 Computador menor, mais rápido, mais barato

 1964: IBM lança linha System/360 para

substituir suas duas máquinas precursoras (IBM 7094 e IBM 1401)

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A terceira geração – circuitos integrados (1965 – 1980)  Linha System/360 ◦ Computador da linha System/360  Modelo 195 ◦ Permitiu a multiprogramação

◦ Primeira máquina que podia emular (simular a execução) outros computadores

◦ Seguido pelas séries 370, 4300, 3080, 3090

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A terceira geração – circuitos integrados (1965 – 1980)

 Ao mesmo tempo DEC (Digital Eletronic

Corporation) lança série PDP-11 –

atualmente HP

◦ Sucessor de 16 bits do PDP-8

 Em 1980, o limite de memória se tornou

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A quarta geração – integração em escala muito grande (1980 - ?)

 Década de 1980

◦ VLSI (Very Large Scale Integration – Integração em escala muito grande)

 Possibilitou colocar milhões de transistores em um

único chip

 Computador mais rápido e menor

 Início da era do Computador Pessoal

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 1981: IBM lança IBM Personal Computer

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 1984 – Apple lança Machintosh

◦ Lançou anos antes o Apple e o Apple II

 Mercado leva ao desejo de computadores

portáteis

◦ Surge o Osborne-1 com 11 kg

 1985 – Intel lança o 386 – 1º. Pentium  Até 1992, os computadores pessoais

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Osborne-1

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A quinta geração – computadores invisíveis

 Computadores encolheram  Newton da Apple (1993)

◦ Percursor dos PDAs (Personal Digital Assistants – agendas eletrônicas)

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A quinta geração – computadores invisíveis

 Computadores embutidos em

eletrodomésticos, relógios, cartões bancários e diversos outros chips

◦ Hardware e software são projetados em conjunto

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Bibliografia

 TANEMBAUM, Andrew. Organização

Estruturada de Computadores. São

Paulo: Person Prentice Hall, 2007.

 Projeto ENIAC. Disponível por www em:

http://www.fi.edu/learn/case-files/eckertmauchly/heroes.html. Acesso

em 23 de agosto de 2011.

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