Arquitectura de Computadores (ACom)

(1)

Arquitectura de Computadores

(ACom)

MEAer

Acetatos das Aulas Te´

oricas

Vers˜

ao 4.0 - Portuguˆ

es

Aula N

o

01:

T´

ıtulo:

Apresenta¸

c˜

ao

(2)

Introdu¸c˜

ao

Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 1 / 70

Arquitectura de Computadores

(ACom)

Motiva¸c˜

ao

Motiva¸cão Objectivo Organiza¸cão da Disciplina Programa Perspectiva Histórica Próxima Aula

(3)

Porquˆ

e Estudar Arquitectura de Computadores?

Porquˆ

e Estudar Arquitectura de Computadores?

O que ´

e um computador?

O que tem dentro?

(4)

Porquˆ

e Estudar Arquitectura de Computadores?

Acabou a boleia para os programadores...

Porquˆ

e Estudar Arquitectura de Computadores?

(5)

Porquˆ

e Estudar Arquitectura de Computadores?

Analogia com o vendedor de carros:

◮

“Vejam! O carro!”, diz o vendedor de carros. “Alcan¸ca 30 km/h!”

Porquˆ

e Estudar Arquitectura de Computadores?

Analogia com o vendedor de carros:

◮

“Vejam! O carro!”, diz o vendedor de carros. “Alcan¸ca 30 km/h!”

◮

“Oh”, diz o consumidor, “isso ´e fant´

astico! Posso transportar mercadoria

muito mais depressa que antes, e n˜

ao tenho que andar a limpar coc´

o de

cavalo. Quero um!”

(6)

Porquˆ

e Estudar Arquitectura de Computadores?

Analogia com o vendedor de carros:

◮

“Vejam! O carro!”, diz o vendedor de carros. “Alcan¸ca 30 km/h!”

◮

“Oh”, diz o consumidor, “isso ´e fant´

astico! Posso transportar mercadoria

muito mais depressa que antes, e n˜

ao tenho que andar a limpar coc´

o de

cavalo. Quero um!”

◮

O tempo passa.

Porquˆ

e Estudar Arquitectura de Computadores?

Analogia com o vendedor de carros:

◮

“Vejam! O carro!”, diz o vendedor de carros. “Alcan¸ca 30 km/h!”

◮

“Oh”, diz o consumidor, “isso ´e fant´

astico! Posso transportar mercadoria

muito mais depressa que antes, e n˜

ao tenho que andar a limpar coc´

o de

cavalo. Quero um!”

◮

O tempo passa.

(7)

Porquˆ

e Estudar Arquitectura de Computadores?

Analogia com o vendedor de carros:

◮

“Vejam! O carro!”, diz o vendedor de carros. “Alcan¸ca 30 km/h!”

◮

“Oh”, diz o consumidor, “isso ´e fant´

astico! Posso transportar mercadoria

muito mais depressa que antes, e n˜

ao tenho que andar a limpar coc´

o de

cavalo. Quero um!”

◮

O tempo passa.

◮

“Vejam!”, diz de novo o vendedor de carros. “Um carro de 60 km/h!”

◮

“Boa!”, diz o consumidor. “D´

a muito jeito. A 30 km/h demoro o dia

inteiro para chegar `

a cidade. Isto vai simplificar muito a minha vida.

Venha de l´

a esse carro!”

Porquˆ

e Estudar Arquitectura de Computadores?

Analogia com o vendedor de carros:

◮

“Vejam! O carro!”, diz o vendedor de carros. “Alcan¸ca 30 km/h!”

◮

“Oh”, diz o consumidor, “isso ´e fant´

astico! Posso transportar mercadoria

muito mais depressa que antes, e n˜

ao tenho que andar a limpar coc´

o de

cavalo. Quero um!”

◮

O tempo passa.

◮

“Vejam!”, diz de novo o vendedor de carros. “Um carro de 60 km/h!”

◮

“Boa!”, diz o consumidor. “D´

a muito jeito. A 30 km/h demoro o dia

inteiro para chegar `

a cidade. Isto vai simplificar muito a minha vida.

Venha de l´

a esse carro!”

(8)

Porquˆ

e Estudar Arquitectura de Computadores?

Analogia com o vendedor de carros:

◮

“Vejam! O carro!”, diz o vendedor de carros. “Alcan¸ca 30 km/h!”

◮

“Oh”, diz o consumidor, “isso ´e fant´

astico! Posso transportar mercadoria

muito mais depressa que antes, e n˜

ao tenho que andar a limpar coc´

o de

cavalo. Quero um!”

◮

O tempo passa.

◮

“Vejam!”, diz de novo o vendedor de carros. “Um carro de 60 km/h!”

◮

“Boa!”, diz o consumidor. “D´

a muito jeito. A 30 km/h demoro o dia

inteiro para chegar `

a cidade. Isto vai simplificar muito a minha vida.

Venha de l´

a esse carro!”

◮

O tempo passa outra vez.

◮

“Vejam!”, diz quem-vocˆes-sabem. “Um carro de 120 km/h!”

Porquˆ

e Estudar Arquitectura de Computadores?

Analogia com o vendedor de carros:

◮

“Vejam! O carro!”, diz o vendedor de carros. “Alcan¸ca 30 km/h!”

◮

“Oh”, diz o consumidor, “isso ´e fant´

astico! Posso transportar mercadoria

muito mais depressa que antes, e n˜

ao tenho que andar a limpar coc´

o de

cavalo. Quero um!”

◮

O tempo passa.

◮

“Vejam!”, diz de novo o vendedor de carros. “Um carro de 60 km/h!”

◮

“Boa!”, diz o consumidor. “D´

a muito jeito. A 30 km/h demoro o dia

inteiro para chegar `

a cidade. Isto vai simplificar muito a minha vida.

Venha de l´

a esse carro!”

◮

O tempo passa outra vez.

◮

“Vejam!”, diz quem-vocˆes-sabem. “Um carro de 120 km/h!”

◮

“Preciso de um desses! Assim posso ir visitar a minha Tia Anita `

a terra

dela, e n˜

ao tenho que l´

a dormir com os seus 42 gatos. Muito ´

util. Eu

compro!”

(9)

Porquˆ

e Estudar Arquitectura de Computadores?

Analogia com o vendedor de carros:

◮

“Vejam! O carro!”, diz o vendedor de carros. “Alcan¸ca 30 km/h!”

◮

“Oh”, diz o consumidor, “isso ´e fant´

astico! Posso transportar mercadoria

muito mais depressa que antes, e n˜

ao tenho que andar a limpar coc´

o de

cavalo. Quero um!”

◮

O tempo passa.

◮

“Vejam!”, diz de novo o vendedor de carros. “Um carro de 60 km/h!”

◮

“Boa!”, diz o consumidor. “D´

a muito jeito. A 30 km/h demoro o dia

inteiro para chegar `

a cidade. Isto vai simplificar muito a minha vida.

Venha de l´

a esse carro!”

◮

O tempo passa outra vez.

◮

“Vejam!”, diz quem-vocˆes-sabem. “Um carro de 120 km/h!”

◮

“Preciso de um desses! Assim posso ir visitar a minha Tia Anita `

a terra

dela, e n˜

ao tenho que l´

a dormir com os seus 42 gatos. Muito ´

util. Eu

compro!”

◮

Mais algum tempo.

Porquˆ

e Estudar Arquitectura de Computadores?

Analogia com o vendedor de carros:

◮

“Vejam! O carro!”, diz o vendedor de carros. “Alcan¸ca 30 km/h!”

◮

“Oh”, diz o consumidor, “isso ´e fant´

astico! Posso transportar mercadoria

muito mais depressa que antes, e n˜

ao tenho que andar a limpar coc´

o de

cavalo. Quero um!”

◮

O tempo passa.

◮

“Vejam!”, diz de novo o vendedor de carros. “Um carro de 60 km/h!”

◮

“Boa!”, diz o consumidor. “D´

a muito jeito. A 30 km/h demoro o dia

inteiro para chegar `

a cidade. Isto vai simplificar muito a minha vida.

Venha de l´

a esse carro!”

◮

O tempo passa outra vez.

◮

“Vejam!”, diz quem-vocˆes-sabem. “Um carro de 120 km/h!”

(10)

Porquˆ

e Estudar Arquitectura de Computadores?

Analogia com o vendedor de carros:

◮

“Vejam! O carro!”, diz o vendedor de carros. “Alcan¸ca 30 km/h!”

◮

“Oh”, diz o consumidor, “isso ´e fant´

astico! Posso transportar mercadoria

muito mais depressa que antes, e n˜

ao tenho que andar a limpar coc´

o de

cavalo. Quero um!”

◮

O tempo passa.

◮

“Vejam!”, diz de novo o vendedor de carros. “Um carro de 60 km/h!”

◮

“Boa!”, diz o consumidor. “D´

a muito jeito. A 30 km/h demoro o dia

inteiro para chegar `

a cidade. Isto vai simplificar muito a minha vida.

Venha de l´

a esse carro!”

◮

O tempo passa outra vez.

◮

“Vejam!”, diz quem-vocˆes-sabem. “Um carro de 120 km/h!”

◮

“Preciso de um desses! Assim posso ir visitar a minha Tia Anita `

a terra

dela, e n˜

ao tenho que l´

a dormir com os seus 42 gatos. Muito ´

util. Eu

compro!”

◮

Mais algum tempo.

◮

“Vejam!”, diz ele, “Dois carros de 100 km/h!”

◮

“Como?!”

(adaptado de http://perilsofparallel.blogspot.com)

Objectivo

(11)

Objectivos da Disciplina

Fornecer conhecimentos nos seguintes t´opicos:

◮

Princ´ıpios gerais da arquitectura de um computador;

◮

Arquitectura interna de um microprocessador;

◮

Programa¸c˜ao de um microprocessador;

◮

Hierarquia de mem´oria;

◮

Sistema de entradas e sa´ıdas.

Organiza¸c˜

ao da Disciplina

(12)

Organiza¸c˜

ao da Disciplina

Aulas Te´oricas:

◮

2 aulas/semana, de hora e meia cada:

Ter¸cas

12h30-14h00

(FA2)

Sextas

15h30-17h00

(EA4)

Aulas de Laborat´orio

Aulas de Problemas

Organiza¸c˜

ao da Disciplina

Aulas Te´oricas

Aulas de Laborat´orio:

◮

1 aula/semana, em semanas intercaladas com as aulas

de problemas:

Quintas

12h30-14h00

(LSD1)

Quintas

17h00-18h30

(LSD1)

◮

Frequˆencia obrigat´oria!

◮

Come¸cam no dia 26 de Fevereiro.

(13)

Organiza¸c˜

ao da Disciplina

Aulas Te´oricas

Aulas de Laborat´orio

Aulas de Problemas:

◮

1 aula/semana, em semanas intercaladas com as aulas

de laborat´orio:

Quintas

12h30-14h00

(E3)

◮

Frequˆencia muito recomendada...

◮

Come¸cam no dia 20 de Fevereiro.

Professores

Aulas Te´oricas:

◮

Nuno Roma - Respons´avel da disciplina

nuno.roma@tecnico.ulisboa.pt

Aulas de d´

uvidas:

• A definir...

Aulas de Laborat´orio/Problemas:

◮

Nuno Roma

nuno.roma@tecnico.ulisboa.pt

(14)

Avalia¸c˜

ao

Componentes Te´

orica: 60%

◮

2 Testes ou Exame;

◮

Datas (preliminares):

•

1 o

Teste: 4 de Maio

•

2 o

_{Teste: 19 de Junho}

• Exame/Repescagem: 3 de Julho

◮

Na ´epoca de recurso poder˜ao fazer a repescagem de um

dos testes ou realizar um exame, contemplando toda a

mat´eria.

Componente Laboratorial: 40%

Laborat´

orio

Laborat´orios funcionam com 8 a 9 grupos de 2 elementos;

Consiste em:

◮

8 trabalhos de laborat´orio:

• O relatório de cada trabalho será entregue até o domingo

seguinte da sess˜ao de laborat´orio em que se realizou o

trabalho, atrav´es do sistema F´

enix;

• Para isso, os alunos dever˜ao preparar os trabalhos

previamente.

A nota de laboratório é individual, definida através dos

relat´orios e avalia¸c˜ao cont´ınua ao longo de todo o semestre.

Repententes: são válidas as notas de laboratório dos 2

´

(15)

Laborat´

orio

A colectˆanea completa de software a utilizar no laborat´orio

está dispon´ıvel através de uma máquina virtual (P3VM), de

acesso livre atrav´es do endere¸co:

http://web.tecnico.ulisboa.pt/~ist14359/sw/p3vm

Na primeira aula de problemas ser´a prestado apoio aos

alunos para instala¸c˜ao da referida m´aquina nos seus

computadores pessoais.

Recomenda-se aos alunos que descarreguem previamente:

◮

Ficheiros de instala¸c˜ao do motor de virtualiza¸c˜ao

(ex: Virtualbox, VMware Player ou VMware Fusion);

◮

Ficheiro com a imagem da m´aquina virtual.

Programa

(16)

Plano das Aulas Te´

oricas

O programa da disciplina contempla a descri¸c˜ao dos blocos

b´asicos que comp˜oem um sistema computacional moderno:

◮

Processador,

◮

Mem´

oria,

◮

Sistema de entradas/sa´ıdas.

Road Map

(17)

Planeamento

Semana Teórica 1 Teórica 2 Problemas (P) / Laboratório (L)

16-fev a 20-fev CARNAVAL Apresentação da cadeira; Introdução P0: Revisões SD 23-fev a 27-fev L1: Modos de endereçamento 02-mar a 06-mar Operações lógicas e aritméticas ISA do P3 P1: Assembly do P3 09-mar a 13-mar L2: Instruções Aritméticas e Salto 16-mar a 20-mar Técnicas de programação em Assembly Geração do código objecto. L3: Rotinas; Passagem parâmetros 23-mar a 27-mar Estrutura de um processador Unidade de processamento

30-mar a 03-abr Unidade de controlo PÁSCOA PÁSCOA 06-abr a 10-abr PÁSCOA L4: IO; Interrupções 13-abr a 17-abr Organização interna do P3: circuito de controlo Organização interna do P3: microprogramação P3: Micro-programação 20-abr a 24-abr L5: Micro-programação 27-abr a 01-mai Dependências dados e de controlo; Conflitos L6: Arduino 04-mai a 08-mai Sistema de memória Memórias cache: políticas de substituição L7: Pipelines 11-mai a 15-mai Memórias cache: políticas de escrita P4: Pipeline; Caches 18-mai a 22-mai Memória virtual: TLB L8: Caches 25-mai a 29-mai Modos de transferência de dados DMA e Processadores IO P5: Mem. Virtual; Comunicação; IO.

Instruções Assembly; Operandos e modos de

endereçamento; Processador P3 Operandos; Pilha; Instruções de acesso à memória; Codificação das instruções.

Periféricos do P3; Interrupções e contagem do

tempo no P3 Tradução de linguagem de alto nível paraAssembly

P2: Interrupções; Codificação de Instruções

Controlo microprogramado; Organização interna do P3: circuito de dados

Família Intel x86; Arquitecturas de

processadores em pipeline Arquitecturas de processadores em pipeline; Dependências Tópicos avançados de arquitectura de

computadores

Memória virtual: definições, tabela de páginas hierárquica

Espaços de endereçamento: memória e entradas/saídas

Bibliografia

Bibliografia principal:

◮

“Arquitectura de Computadores: dos sistemas digitais

aos microprocessadores”

Guilherme Arroz, Jos´e Monteiro, Arlindo Oliveira

IST Press, 2009

(18)

P´

agina Web

Esta informa¸cão, e outra que surja, está dispon´ıvel na página da

disciplina:

https://fenix.tecnico.ulisboa.pt/disciplinas/ACom20511/2014-2015/2-semestre

Perspectiva Hist´

orica

(19)

Marcos na Evolu¸c˜

ao dos Computadores

Data

Autor

Sistema

3000AC

Babil´onia

Abaco.

´

Abaco

(20)

Marcos na Evolu¸c˜

ao dos Computadores

Data

Autor

Sistema

3000AC

Babil´

onia

Abaco.

´

1642

Blaise Pascal

Somador mecˆanico.

Somador Mecˆ

anico

(21)

Marcos na Evolu¸c˜

ao dos Computadores

Data

Autor

Sistema

3000AC

Babil´

onia

Abaco.

´

1642

Blaise Pascal

Somador mecˆanico.

1801

J-M Jacquard

M´aquina de tecer com padr˜

oes controlados por

cart˜

oes perfurados.

M´

aquina de Tecer Autom´

atica

(22)

M´

aquina de Tecer Autom´

atica

PROBLEMA: gerou revoltas por perdas

de postos de trabalho!!!

Cart˜

ao Perfurado

(23)

Marcos na Evolu¸c˜

ao dos Computadores

Data

Autor

Sistema

3000AC

Babil´

onia

Abaco.

´

1642

Blaise Pascal

Somador mecˆanico.

1801

J-M Jacquard

M´aquina de tecer com padr˜

oes controlados por

cart˜

oes perfurados.

1833

Charles Babbage

Analytical Engine:

base dos computadores

modernos.

Marcos na Evolu¸c˜

ao dos Computadores

Data

Autor

Sistema

3000AC

Babil´

onia

Abaco.

´

1642

Blaise Pascal

Somador mecˆanico.

1801

J-M Jacquard

M´aquina de tecer com padr˜

oes controlados por

cart˜

oes perfurados.

1833

Charles Babbage

Analytical Engine:

base dos computadores

modernos.

(24)

Analytical Engine

Progam´avel com cart˜oes perfurados.

´

E considerado como a base dos

computa-dores modernos.

(25)

Marcos na Evolu¸c˜

ao dos Computadores

Data

Autor

Sistema

3000AC

Babil´

onia

Abaco.

´

1642

Blaise Pascal

Somador mecˆanico.

1801

J-M Jacquard

M´aquina de tecer com padr˜

oes controlados por

cart˜

oes perfurados.

1833

Charles Babbage

Analytical Engine:

base dos computadores

modernos.

1854

George Boole

Escreve An Investigation to the Laws of

Thought, base dos sistemas l´

ogicos.

Marcos na Evolu¸c˜

ao dos Computadores

Data

Autor

Sistema

3000AC

Babil´

onia

Abaco.

´

1642

Blaise Pascal

Somador mecˆanico.

1801

J-M Jacquard

M´aquina de tecer com padr˜

oes controlados por

cart˜

oes perfurados.

1833

Charles Babbage

Analytical Engine:

base dos computadores

modernos.

1854

George Boole

Escreve An Investigation to the Laws of

Thought, base dos sistemas l´

ogicos.

(26)

Marcos na Evolu¸c˜

ao dos Computadores

Data

Autor

Sistema

3000AC

Babil´

onia

Abaco.

´

1642

Blaise Pascal

Somador mecˆanico.

1801

J-M Jacquard

M´aquina de tecer com padr˜

oes controlados por

cart˜

oes perfurados.

1833

Charles Babbage

Analytical Engine:

base dos computadores

modernos.

1854

George Boole

Escreve An Investigation to the Laws of

Thought, base dos sistemas l´

ogicos.

1904

Fleming & Forest

Inven¸cão da válvula de vácuo.

1925

Vannevar Bush

Differential Analyzer, sistema electr´

onico para

c´alculo diferencial.

Differential Analyzer

(27)

Differential Analyzer

Maior m´aquina de c´alculo da altura...

Marcos na Evolu¸c˜

ao dos Computadores

Data

Autor

Sistema

3000AC

Babil´

onia

Abaco.

´

1642

Blaise Pascal

Somador mecˆanico.

1801

J-M Jacquard

M´aquina de tecer com padr˜

oes controlados por

cart˜

oes perfurados.

1833

Charles Babbage

Analytical Engine:

base dos computadores

modernos.

1854

George Boole

Escreve An Investigation to the Laws of

Thought, base dos sistemas l´

ogicos.

1904

Fleming & Forest

Inven¸cão da válvula de vácuo.

(28)

Marcos na Evolu¸c˜

ao dos Computadores

Primeiros computadores:

Data

Autor

Sistema

1938

Konrad Zuse

Z1, Alemanha

1940

Alan Turing

Bombe, Reino Unido

Bombe

(29)

Bombe

Sistema electromecˆanico criado para

de-cifrar c´odigos encriptados pela m´aquina

“Enigma” (2

a

Guerra Mundial).

Marcos na Evolu¸c˜

ao dos Computadores

Primeiros computadores:

Data

Autor

Sistema

1938

Konrad Zuse

Z1, Alemanha

1940

Alan Turing

Bombe, Reino Unido

1943

Betchley Park

Colossus, Reino Unido

1944

Harvard

Mark I, EUA

(30)

ENIAC

ENIAC funcionava a v´alvulas.

Pesava 30 toneladas.

(31)

Programa¸c˜

ao do ENIAC

Marcos na Evolu¸c˜

ao dos Computadores

Primeiros computadores:

Data

Autor

Sistema

1938

Konrad Zuse

Z1, Alemanha

1940

Alan Turing

Bombe, Reino Unido

1943

Betchley Park

Colossus, Reino Unido

1944

Harvard

Mark I, EUA

1945

Filad´elfia

ENIAC, EUA

(32)

Primeiro Bug Documentado

Marcos na Evolu¸c˜

ao dos Computadores

Primeiros computadores:

Data

Autor

Sistema

1938

Konrad Zuse

Z1, Alemanha

1940

Alan Turing

Bombe, Reino Unido

1943

Betchley Park

Colossus, Reino Unido

1944

Harvard

Mark I, EUA

1945

Filad´elfia

ENIAC, EUA

1945

Harvard

Primeiro bug documentado.

1945

John von Neumann

Conceito de programa em mem´

oria.

(33)

Marcos na Evolu¸c˜

ao dos Computadores

Primeiros computadores:

Data

Autor

Sistema

1938

Konrad Zuse

Z1, Alemanha

1940

Alan Turing

Bombe, Reino Unido

1943

Betchley Park

Colossus, Reino Unido

1944

Harvard

Mark I, EUA

1945

Filad´elfia

ENIAC, EUA

1945

Harvard

Primeiro bug documentado.

1945

John von Neumann

Conceito de programa em mem´

oria.

1947

William Shockley

Inven¸c˜ao do transistor.

Marcos na Evolu¸c˜

ao dos Computadores

Primeiros computadores:

Data

Autor

Sistema

1938

Konrad Zuse

Z1, Alemanha

1940

Alan Turing

Bombe, Reino Unido

1943

Betchley Park

Colossus, Reino Unido

1944

Harvard

Mark I, EUA

1945

Filad´elfia

ENIAC, EUA

1945

Harvard

Primeiro bug documentado.

1945

John von Neumann

Conceito de programa em mem´

oria.

1947

William Shockley

Inven¸c˜ao do transistor.

(34)

UNIVAC I - Primeiro Computador Comercial

Marcos na Evolu¸c˜

ao dos Computadores

Primeiros computadores:

Data

Autor

Sistema

1938

Konrad Zuse

Z1, Alemanha

1940

Alan Turing

Bombe, Reino Unido

1943

Betchley Park

Colossus, Reino Unido

1944

Harvard

Mark I, EUA

1945

Filad´elfia

ENIAC, EUA

1945

Harvard

Primeiro bug documentado.

1945

John von Neumann

Conceito de programa em mem´

oria.

1947

William Shockley

Inven¸c˜ao do transistor.

1951

UNIVAC

UNIVAC I, Primeiro computador comercial.

1956

RAMAC

Primeiro disco r´ıgido.

(35)

Marcos na Evolu¸c˜

ao dos Computadores

Primeiros computadores:

Data

Autor

Sistema

1938

Konrad Zuse

Z1, Alemanha

1940

Alan Turing

Bombe, Reino Unido

1943

Betchley Park

Colossus, Reino Unido

1944

Harvard

Mark I, EUA

1945

Filad´elfia

ENIAC, EUA

1945

Harvard

Primeiro bug documentado.

1945

John von Neumann

Conceito de programa em mem´

oria.

1947

William Shockley

Inven¸c˜ao do transistor.

1951

UNIVAC

UNIVAC I, Primeiro computador comercial.

1956

RAMAC

Primeiro disco r´ıgido.

1958

Kilby & Noyce

Inven¸c˜ao do circuito integrado.

Marcos na Evolu¸c˜

ao dos Computadores

Primeiros computadores:

Data

Autor

Sistema

1938

Konrad Zuse

Z1, Alemanha

1940

Alan Turing

Bombe, Reino Unido

1943

Betchley Park

Colossus, Reino Unido

1944

Harvard

Mark I, EUA

1945

Filad´elfia

ENIAC, EUA

1945

Harvard

Primeiro bug documentado.

1945

John von Neumann

Conceito de programa em mem´

oria.

1947

William Shockley

Inven¸c˜ao do transistor.

(36)

PDP-1

Marcos na Evolu¸c˜

ao dos Computadores

Primeiros computadores:

Data

Autor

Sistema

1938

Konrad Zuse

Z1, Alemanha

1940

Alan Turing

Bombe, Reino Unido

1943

Betchley Park

Colossus, Reino Unido

1944

Harvard

Mark I, EUA

1945

Filad´elfia

ENIAC, EUA

1945

Harvard

Primeiro bug documentado.

1945

John von Neumann

Conceito de programa em mem´

oria.

1947

William Shockley

Inven¸c˜ao do transistor.

1951

UNIVAC

UNIVAC I, Primeiro computador comercial.

1956

RAMAC

Primeiro disco r´ıgido.

(37)

Primeiro Rato (1964)

Marcos na Evolu¸c˜

ao dos Computadores

Primeiros processadores:

Data

Autor

Sistema

(38)

Marcos na Evolu¸c˜

ao dos Computadores

Primeiros processadores:

Data

Autor

Sistema

1971

Intel

4004, microprocessador de 4 bits.

1972

Intel

8008, microprocessador de 8 bits.

Marcos na Evolu¸c˜

ao dos Computadores

Primeiros processadores:

Data

Autor

Sistema

1971

Intel

4004, microprocessador de 4 bits.

1972

Intel

8008, microprocessador de 8 bits.

1974

Motorola

6800, microprocessador de 8 bits.

(39)

Marcos na Evolu¸c˜

ao dos Computadores

Primeiros processadores:

Data

Autor

Sistema

1971

Intel

4004, microprocessador de 4 bits.

1972

Intel

8008, microprocessador de 8 bits.

1974

Motorola

6800, microprocessador de 8 bits.

1974

Intel

8080, 1

o

_{microprocessador com grande procura.}

Marcos na Evolu¸c˜

ao dos Computadores

Primeiros processadores:

Data

Autor

Sistema

1971

Intel

4004, microprocessador de 4 bits.

1972

Intel

8008, microprocessador de 8 bits.

1974

Motorola

6800, microprocessador de 8 bits.

1974

Intel

8080, 1

o

microprocessador com grande procura.

1975

Altair

Altair 8800, primeiro computador pessoal.

(40)

Altair 8800 - Primeiro Computador Pessoal

Motiva¸cão Objectivo Organiza¸cão da Disciplina Programa Perspectiva Histórica

Pr´oxima Aula

N˜ao tinha monitor nem teclado.

(41)

Marcos na Evolu¸c˜

ao dos Computadores

Primeiros processadores:

Data

Autor

Sistema

1971

Intel

4004, microprocessador de 4 bits.

1972

Intel

8008, microprocessador de 8 bits.

1974

Motorola

6800, microprocessador de 8 bits.

1974

Intel

8080, 1

o

_{microprocessador com grande procura.}

1975

Altair

Altair 8800, primeiro computador pessoal.

1976

Apple

Apple II ´e lan¸cado.

Apple II

(42)

Marcos na Evolu¸c˜

ao dos Computadores

Primeiros processadores:

Data

Autor

Sistema

1971

Intel

4004, microprocessador de 4 bits.

1972

Intel

8008, microprocessador de 8 bits.

1974

Motorola

6800, microprocessador de 8 bits.

1974

Intel

8080, 1

o

_{microprocessador com grande procura.}

1975

Altair

Altair 8800, primeiro computador pessoal.

1976

Apple

Apple II ´e lan¸cado.

1978

Intel

8086/8088, microprocessador de 16 bits.

Marcos na Evolu¸c˜

ao dos Computadores

Primeiros processadores:

Data

Autor

Sistema

1971

Intel

4004, microprocessador de 4 bits.

1972

Intel

8008, microprocessador de 8 bits.

1974

Motorola

6800, microprocessador de 8 bits.

1974

Intel

8080, 1

o

microprocessador com grande procura.

1975

Altair

Altair 8800, primeiro computador pessoal.

1976

Apple

Apple II ´e lan¸cado.

1978

Intel

8086/8088, microprocessador de 16 bits.

1979

Motorola

68000, microprocessador de 16 bits.

(43)

Marcos na Evolu¸c˜

ao dos Computadores

Primeiros processadores:

Data

Autor

Sistema

1971

Intel

4004, microprocessador de 4 bits.

1972

Intel

8008, microprocessador de 8 bits.

1974

Motorola

6800, microprocessador de 8 bits.

1974

Intel

8080, 1

o

_{microprocessador com grande procura.}

1975

Altair

Altair 8800, primeiro computador pessoal.

1976

Apple

Apple II ´e lan¸cado.

1978

Intel

8086/8088, microprocessador de 16 bits.

1979

Motorola

68000, microprocessador de 16 bits.

1981

IBM

Lan¸camento do PC.

IBM PC (1981)

(44)

Marcos na Evolu¸c˜

ao dos Computadores

Primeiros processadores:

Data

Autor

Sistema

1971

Intel

4004, microprocessador de 4 bits.

1972

Intel

8008, microprocessador de 8 bits.

1974

Motorola

6800, microprocessador de 8 bits.

1974

Intel

8080, 1

o

_{microprocessador com grande procura.}

1975

Altair

Altair 8800, primeiro computador pessoal.

1976

Apple

Apple II ´e lan¸cado.

1978

Intel

8086/8088, microprocessador de 16 bits.

1979

Motorola

68000, microprocessador de 16 bits.

1981

IBM

Lan¸camento do PC.

1982

Sinclair

ZX Spectrum, 1

o

_{computador de baixo custo}

com grande procura (UK)

ZX Spectrum (1982)

(45)

Layout Processadores INTEL

4004, ano 1971

8086, ano 1978

108 kHz, 2.300 T

5 MHz, 29.000 T

Pentium 4, ano 2000

Core i7 (quad), ano 2008

1,5 GHz, 42.000.000 T

3,0 GHz, 731.000.000 T

Circuitos Integrados Processadores INTEL

4004

8086

(46)

Frases Famosas

“Everything that can be invented has been invented.”

- Charles H. Duel, US Commissioner of Patents, 1899

Frases Famosas

“Everything that can be invented has been invented.”

- Charles H. Duel, US Commissioner of Patents, 1899

“I think there is a world market for maybe five computers.”

- Thomas Watson, chairman of IBM, 1943

(47)

Frases Famosas

“Everything that can be invented has been invented.”

- Charles H. Duel, US Commissioner of Patents, 1899

“I think there is a world market for maybe five computers.”

- Thomas Watson, chairman of IBM, 1943

“Computers in the future may weigh no more than 1.5 tons.”

- Popular Mechanics, 1949

Frases Famosas

“Everything that can be invented has been invented.”

- Charles H. Duel, US Commissioner of Patents, 1899

“I think there is a world market for maybe five computers.”

- Thomas Watson, chairman of IBM, 1943

“Computers in the future may weigh no more than 1.5 tons.”

- Popular Mechanics, 1949

“There is no reason anyone would want a computer in their

home.”

(48)

Frases Famosas

“Everything that can be invented has been invented.”

- Charles H. Duel, US Commissioner of Patents, 1899

“I think there is a world market for maybe five computers.”

- Thomas Watson, chairman of IBM, 1943

“Computers in the future may weigh no more than 1.5 tons.”

- Popular Mechanics, 1949

“There is no reason anyone would want a computer in their

home.”

- Ken Olson, president, chairman and founder of DEC, 1977

“640K ought to be enough for anybody.”

- Bill Gates, 1981

Porquˆ

e Estudar Arquitectura de Computadores?

O que ´

e um computador?

O que tem dentro?

(49)

Porquˆ

e Estudar Arquitectura de Computadores?

Porquˆ

e Estudar Arquitectura de Computadores?

O que ´

e um computador?

O que tem dentro?

(50)

O que ´

e um computador?

O que tem dentro?

(51)

O que tem dentro?

(52)

Como funciona?

Mas...

Como funciona?

Como tirar melhor partido do PC?

... percebendo a sua

“arquitectura”

!

(53)

Pr´

oxima Aula

Pr´

oxima Aula

Tipos de computadores

Arquitectura b´asica de um computador

N´ıveis de abstrac¸c˜ao

C´odigo m´aquina vs linguagem Assembly

(54)

Nota de Agradecimento

Agradecimento

Algumas p´aginas desta apresenta¸c˜ao foram extraidas de:

[1] Jos´e Carlos Monteiro, “Arquitectura de Computadores”, Instituto

Superior T´ecnico (IST), Universidade T´ecnica de Lisboa, Portugal,

2010.