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Arquitetura de Computadores. AULA 1 Introdução

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Arquitetura de Computadores

AULA 1

Introdução

Adaptação do material desenvolvido pelo Profs. Eduardo Moresi e Edilson Ferneda UCB - DF

Edilberto M. Silva - Arquitetura de Computadores 2/45

Sumário

Sumário

w Conceituação w Histórico

n Computadores Mecânicos

n Computadores Eletrônicos (Primeira geração) n Computadores Eletrônicos (Segunda Geração) n Computadores Eletrônicos (Terceira Geração) n Computadores Eletrônicos (Quarta geração)

w Conclusão

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Conceituação

Conceituação

w

w Processamento de DadosProcessamento de Dados

n Tradução do termo inglês Data Processing, pode ser visto como uma série de atividades realizadas ordenadamente, com o objetivo de produzir um arranjo determinado de informações a partir de outras obtidas inicialmente. n A manipulação das informações coletadas no início da

atividade chama-se processamento

As informações iniciais são usualmente denominadas dados n Os termos dado e informação podem ser tratados como

sinônimos ou como termos distintos; dado pode ser definido como a matéria-prima originalmente obtida de uma ou mais fontes (etapa de coleta) e informação, como o resultado do processamento, isto é, o dado processado ou "acabado"

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Conceituação

Conceituação

w

w

Etapas básicas de um processamento de dados

Etapas básicas de um processamento de dados

Dados Processamento Resultado:

informação

Conceituação

Conceituação

w Exemplo: o processamento eletrônico de dados (PED) de itens do estoque de uma empresa

1aetapa:

§ deseja-se apenas atualizar as informações de estoque para uso do almoxarifado e, nesse caso, os dados (de entrada) são itens recebidos e retirados em um dia, bem como a posição do dia anterior

§ o processamento consistirá, basicamente, em operações aritméticas de soma e subtração (além de outras não principais)

§ como resultado (de saída), obtêm -se informações sobre a nova posição do estoque.

Conceituação

Conceituação

w Exemplo: o processamento eletrônico de dados (PED) de itens do estoque de uma empresa

2aetapa:

§ Pode-se ter um outro tipo de processamento, agora para produzir informações para um outro nível de tomada de decisão

Nesse caso, utiliza-se como dados a posição do estoque (informação no processamento anterior)

O processamento verificará quais itens estão abaixo de um mínimo, e na saída obtém -se a nova informação (itens especificamente selecionados)

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w Observação:

A busca de técnicas mais eficazes de processamento de dados, aliada ao natural avanço tecnológico em diversos outros ramos de atividade, como a eletrônica e a mecânica, por exemplo, conduziu o mundo ao desenvolvimento de equipamentos de PED - os computadores - capazes de coletar, armazenar e processar dados muito mais rapidamente que os antigos meios manuais.

w

w SistemasSistemas

Conjunto de partes coordenadas que concorrem para a realização de um determinado objetivo

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u

uSistemas de Processamento de DadosSistemas de Processamento de Dados

São aqueles responsáveis pela coleta, armazenamento,

processamento e recuperação, em equipamentos de processamento eletrônico, dos dados necessários ao funcionamento de um outro sistema maior: o sistema de informações

Compreende duas partes:

– o sistema de computação (o computador e os programas básicos), normalmente fornecido completo pelo fabricante – os sistemas de aplicação, desenvolvidos pelo usuário ou por

terceiros, especificamente dedicados à aplicação de interesse do usuário.

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u

uSistemas de InformaçãoSistemas de Informação (numa empresa)

Conjunto de métodos, processos e equipamentos necessários para se obter, processar e utilizar informações dentro da empresa Desta forma, ele compreende não só o SPD, como também todos os procedimentos manuais necessários a prover informações para um determinado nível de decisão de uma organização

Se desenvolvem segundo duas dimensões:

– os componentes da organização, isto é, seus diversos setores funcionais

– o nível de decisão, com os níveis operacional (de execução corriqueira e imediata, de competência dos menores escalões), gerencial (de nível intermediário, de competência da gerência setorial) e alta administração (de nível estratégico, de competência da diretoria)

Conceituação

Conceituação

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u

uSistemas de ComputaçãoSistemas de Computação

§ O conjunto formado pelos circuitos eletrônicos e partes eletromecânicas de um computador é conhecido como

hardware

hardware (ainda não há uma tradução adequada para esta

palavra)

É a parte física, visível do computador

§

§ SoftwareSoftware consiste em programas, de qualquer tipo e em

qualquer linguagem, que são introduzidos na máquina para fazê-la trabalhar, passo a passo, e produzir algum resultado

§ O hardware sozinho não funciona sem instruções (software) sobre o que e quando fazer

Conceituação

Conceituação

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u

uMáquina de PascalMáquina de Pascal (1642)

§ Blaise Pascal construiu um contador mecânico que realizava

operações aritméticas de soma e subtração através de rodas e engrenagens dentadas

§ A máquina baseava-se na existência de um disco para cada potência de 10, sendo que cada um destes era dotado de 10 dígitos (de 0 a 9)

§ Embora fosse capaz de realizar apenas adições e subtrações, outras operações, como multiplicações e divisões podiam ser realizadas através da combinação das primeiras

Histórico

Histórico

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Computadores

Computadores

mecânicos

mecânicos

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u

uMáquina de PascalMáquina de Pascal (1642)

§ O calculador de Pascal apresentou duas significativas inovações tecnológicas para sua época:

– permitia o uso de "vai 1", passado automaticamente para a parcela seguinte

– utilizava o conceito de complemento para realizar operações aritméticas de subtração através de soma de complemento (este conceito é até hoje essencialmente a base de funcionamento dos circuitos de operação aritmética em ponto fixo dos computadores)

Histórico

Histórico

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Computadores

Computadores

mecânicos

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uMáquina de PascalMáquina de Pascal (1642)

Histórico

Histórico

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Computadores

Computadores

mecânicos

mecânicos

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u

uMáquinas de BabbageMáquinas de Babbage (século XIX)

§ Charles Babbage, matemático e engenheiro britânico,

projetou dois tipos de máquina

– A máquina de diferenças, dispositivo mecânico que só realizava adições e subtrações (como a máquina de Pascal) e cujos cálculos se base avam no processo de diferenças finitas, pelo qual é possível calcular fórmulas (até com polinômios e funções trigonométricas) utilizando apenasa operação de adição

– A máquina analítica, capaz de armazenar 1.000 números de 20 algarismos e que possuía um programa que podia modificar o funcionamento da máquina, fazendo-a realizar diferentes cálculos Mesmos componentes que um computador atual: memória (rodas dentadas de contagem), processador (quatro operações aritméticas), “unidade de controle” (sistema de cartões perfurados para realizar uma certa operação), saída (impressora ou um perfurador de cartões)

Histórico

Histórico

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Computadores

Computadores

mecânicos

mecânicos

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u

uMáquinas de BabbageMáquinas de Babbage (século XIX)

Histórico

Histórico

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Computadores

Computadores

mecânicos

mecânicos

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u

uMáquina de Máquina de HollerithHollerith (1880)

§ Para resolver era a computação de dados do censo dos Estados Unidos, o estatístico Herman Hollerith teve a idéia de processar dados a partir de cartões perfurados

§ O tempo de processamento dos dados do censo baixou de 8 para 3 anos

§ A tecnologia de cartões perfurados foi adotada rapidamente por diversos países da Europa, difundindo a utilização das máquinas Hollerith em nível mundial e por longo tempo

§ Hollerith fundou uma companhia, aTabulating Machine Company que passaria a fazer parte da IBM

Histórico

Histórico

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Computadores

Computadores

mecânicos

mecânicos

u

uMáquina de Máquina de HollerithHollerith (1880)

Histórico

Histórico

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Computadores

Computadores

mecânicos

mecânicos

Cartão de Hollerith

u

uPrimeira geraçãoPrimeira geração (1945 -1955)

§ O primeiro computador eletrônico e digital, construído no mundo para emprego geral, isto é, com programa de instruções que podiam alterar o tipo de cálculo a ser realizado com os dados, foi denominado ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer) e foi projetado de 1943 a 1946, tendo funcionado daí em diante até 1955, quando foi desmontado

§ O ENIAC era uma máquina gigantesca, contendo mais de 17.000 válvulas e 800 quilômetros de cabos

Pesava cerca de 30 toneladas e consumia uma enorme quantidade de eletricidade, além do consumo de válvulas, que queimavam com grande freqüência devido ao calor

Histórico

Histórico

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Computadores

Computadores

eletrônicos

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u

uPrimeira geraçãoPrimeira geração (1945 -1955)

§ O ENIAC era extremamente rápido para sua época, realizando cerca de 10.000 operações por segundo

Possuía 20 registradores, cada um deles podendo armazenar um valor numérico de 10 dígitos

Era uma máquina decimal (não binária) e, por isso, cada dígito era representado por um anel de 10 válvulas, uma das quais estava ligada em cada instante, indicando o algarismo desejado

eletrônicos

eletrônicos

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uPrimeira geraçãoPrimeira geração (1945 -1955)

eletrônicos

eletrônicos

Válvula

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u

uPrimeira geraçãoPrimeira geração (1945 -1955)

Histórico

Histórico

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Computadores

Computadores

eletrônicos

eletrônicos

ENIAC

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uPrimeira geraçãoPrimeira geração (1945 -1955)

§ Em 1946, von Neumann e vários outros cientistas em Princeton iniciaram a construção de uma nova máquina, um computador eletrônico de programa armazenado, o IAS

§ Características básicas do IAS:

– quatro unidades principais: memória, UCP, UC e E/S

– memória com 1.000 posições ( palavras), cada uma podendo armazenar um valor com 40 bits

– Dados (valores numéricos) e instruções representados da mesma forma binária e armazenados na mesma memória

– 21 instruções de 20 bits cada uma, constituídas de 2 campos, um com 8 bits (código de operação) e o outro com 12 bits (endereço), para localizar cada uma das 1.000 palavras, endereçadas de 000 a 999 (embora pudesse endereçar 4096 (21 2= 4K) posições de memória, pois

o IAS somente possuía 1.000 endereços

Histórico

Histórico

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Computadores

Computadores

eletrônicos

eletrônicos

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u

uPrimeira geraçãoPrimeira geração (1945 -1955)

Histórico

Histórico

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Computadores

Computadores

eletrônicos

eletrônicos

Von Neumann e o IAS

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u

uPrimeira geraçãoPrimeira geração (1945 -1955)

§ Arquitetura original da máquina de von Neumann:

Histórico

Histórico

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Computadores

Computadores

eletrônicos

eletrônicos

Memória Unidade de Controle Entrada Saída Unidade lógico-aritmética Acumulador

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u

uSegunda geraçãoSegunda geração (1955-1965)

§ Outras fabricantes de computadores:

§A Digital Equipment Corporation (DEC) lança a linha PDP

§A Control Data Corporation (CDC) lança, em 1964, o CDC-6000, voltado primariamente para o processamento científico

§ Unidades aritméticas e lógicas e de controle mais complexas

§ Linguagens de programação de nível superior ao das linguagens Assembly da época (na realidade, o FORTRAN para o IBM 704, em 1957, era ainda de primeira geração)

§ IBM 7090, de 3 milhões de dólares, utilizado em aplicações inovadoras (defesa anti-mísseis, da Força Aérea Americana, sistema de reservas de passagens aéreas)

Histórico

Histórico

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Computadores

Computadores

eletrônicos

eletrônicos

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u

uSegunda geraçãoSegunda geração (1955-1965)

§ No início dos anos 60, a IBM passa a produzir a linha IBM 7040, menos poderosos que seus predecessores, mas de custo bastante inferior

§ Na Digital, surge o PDP 8, com arquitetura de 18 bits e com o primeiro sistema operacional de time-sharing do mundo Tinha memória de 4 K e interface para teleimpressora, leitora de papel perfurado e leitora de cartões perfurados

Histórico

Histórico

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Computadores

Computadores

eletrônicos

eletrônicos

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u

uSegunda geração Segunda geração (1955-1965)

Histórico

Histórico

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Computadores

Computadores

eletrônicos

eletrônicos

Transistor

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u

uSegunda geraçãoSegunda geração (1955-1965)

Histórico

Histórico

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Computadores

Computadores

eletrônicos

eletrônicos

CDC-6000

u

uSegunda geraçãoSegunda geração (1955-1965)

Histórico

Histórico

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Computadores

Computadores

eletrônicos

eletrônicos

PDP-8 IBM-704

u

uSegunda geraçãoSegunda geração (1955-1965)

Histórico

Histórico

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Computadores

Computadores

eletrônicos

eletrônicos

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u

uTerceira geraçãoTerceira geração (1965 -1970)

§ conceito de família de computadores

§ unidade de controle com microprogramação em vez das tradicionais unidades de controle no hardware

§ emprego da técnica de multiprogramação

§ elevada capacidade de processamento

§ memória principal orientada a byte

§ A IBM inventa o disco rígido e o disco flexível

§ Primeira UCP encapsulada num único circuito integrado

–O 4004 integrava 23000 transistores - realizava operações com palavras binárias de 4 bits

–Freqüência do clock de 108 KHz

–Endereçamento de dados de até 1 Kbyte e de programas de até 4 Kbytes

eletrônicos

eletrônicos

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u

uTerceira geraçãoTerceira geração (1965 -1970)

eletrônicos

eletrônicos

Circuito integrado

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u

uTerceira geraçãoTerceira geração (1965 -1970)

Histórico

Histórico

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Computadores

Computadores

eletrônicos

eletrônicos

Disco rígido Disco flexível

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u

uTerceira geraçãoTerceira geração (1965 -1970)

Histórico

Histórico

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Computadores

Computadores

eletrônicos

eletrônicos

Família IBM-360

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uTerceira geraçãoTerceira geração (1965 -1970)

Histórico

Histórico

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Computadores

Computadores

eletrônicos

eletrônicos

Família PDP-11

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u

uQuarta geraçãoQuarta geração (1970-20??)

§ Dispositivos eletrônicos capazes de armazenar, em um único invólucro, milhares e até milhões de diminutos componentes (VLSI)

§ Altair 8800: primeiro computador pessoal como máquina comercial, construído no fim de 1974

–Microprocessador Intel 8080, com um clock de 2MHz, memória RAM de 256 Kbytes e a interface com o usuário implementada por um conjunto de chaves octais disponíveis em seu painel

–Vendido em forma de kit por US$395,00 e montado por US$100,00

§ IBM PC (1980), primeiro sucesso comercial da computação pessoal

–“Baixo custo" (US$ 5.000,00) e fácil utilização (teclado, monitor de vídeo de fósforo verde e Sistema Operacional MS-DOS)

Histórico

Histórico

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Computadores

Computadores

eletrônicos

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uQuarta geraçãoQuarta geração (1970-20??)

Histórico

Histórico

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Computadores

Computadores

eletrônicos

eletrônicos

VLSI

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uQuarta geraçãoQuarta geração (1970-20??)

Histórico

Histórico

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Computadores

Computadores

eletrônicos

eletrônicos

IBM 370-145 Unidade de disco IBM 2314

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uQuarta geraçãoQuarta geração (1970-20??)

Histórico

Histórico

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Computadores

Computadores

eletrônicos

eletrônicos

Burroughs 6700

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uQuarta geraçãoQuarta geração (1970-20??)

Histórico

Histórico

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Computadores

Computadores

eletrônicos

eletrônicos

IBM 4341 Unidade de disco IBM RS/6000

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uQuarta geraçãoQuarta geração (1970-20??)

Histórico

Histórico

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Computadores

Computadores

eletrônicos

eletrônicos

Altair 8800 IBM PC

uO desenvolvimento em áreas tais como a Multimídia, a Inteligência Artificial e as Redes de Computadores estão tornando essas máquinas cada vez mais importantes para o ser humano, e fazendo da indústria da informática um dos negócios mais promissores

uO avanço vertiginoso vem superando todas as expectativas ...

Conclusão

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uAlgumas previsõesAlgumas previsões[Fonte: Veja, 17/06/2002]: 1946

Previsão: No futuro, os computadores pesarão 1 tonelada (Popular Mechanics)

Realidade : Meta Pad, computador com 280 gr 1977

Previsão: Não há razão para que um indiví duo tenha um computador em casa

(K. Olsen, presidente da Digital, atual Compaq) Realidade : Nos EUA, 2/3 dos domic ílios possuem um

computador. No Brasil, são 1/10.

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1981

Previsão: O mercado potencial de PCs seria, no máximo de 25 milhões de unidades (executivos da IBM)

Realidade : Até abril de 2002, já tinham sido vendidos 1 bilhão de PCs no mundo

1981

Previsão: Não há motivo para ser querer micros com mais de 64 KB de memória (Bill Gates)

Realidade : Já se vendem micros com 256 MB de memória, 4000 vezes mais que o limite de Gates.

u

uAlgumas previsõesAlgumas previsões[Fonte: Veja, 17/06/2002]:

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F I M

Perguntas ....

Referências

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