01 Introducao Historico Computadores v2

HISTRICO DOS COMPUTADORES

Profa. Atslands Rego da Rocha

INTRODUO CINCIA DA COMPUTAO

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Introduo

Gerao Zero Computadores Mecnicos Primeira Gerao -Vlvulas Segunda Gerao - Transistores Terceira Gerao - Circuitos Integrados Quarta Gerao Integrao em Escala Muito

Grande Quinta Gerao Computadores Invisveis

GERAO ZERO (1642 - 1945)

Dispositivos Mecnicos

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Mquina de Pascal por Blaise Pascal (1642) Primeira calculadora mecnica (6 rodas dentadas, cada um algarismos de 0 a 9). Adio e Subtrao; Engrenagens dentadas e manivela operada mo.

Dispositivos Mecnicos (1642 - 1945)

Pascal: matemtico, fsico e filsofo, construiu a mquina aos 19 anos

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Calculadora de Leibniz (1672) Quatro Operaes (equivalente calculadora); Primeira mquina com multiplicao e diviso.

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Mquina de Diferenas pelo matemtico Charles Babbage (1823) Calculadora programvel Marinha Britnica Um nico algoritmo (mtodo de diferenas

finitas para navegao Naval; Resultados em chapas de gravao de cobre;


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Mquina Analtica por Babbage (1834) Av do computador digital; 1 tentativa para computador digital de avano geral; Quatro operaes usando a base 10; Quatro componentes ainda atuais:

armazenamento (memria) + moinho (unidade de clculo) + entrada (leitora de cartes) + sada (perfurada e impressa).

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Mquina Analtica (cont,) Programvel em linguagem de montagem simples (software); Primeira programadora: Ada Lovelace;

Criou programas para a mquina. Problemas: Hardware da poca era limitado (nunca foi construdo).

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Cdigo Morse por Samuel F. B. Morse (1837) Sistema telegrfico que usava energia eltrica para transmitir sinais distncia; Ainda utilizado atualmente.

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Tabulador por Herman Hollerith (1890) 1880: 8 anos usando tabulao manual 1890: 3* anos usando o tabulador Instalou a Companhia de Mquinas Tabuladoras para vender sua inveno; Aps diversas fuses, sua empresa tornou-se a International

Business Machines Corporation (IBM). Uso de cartes perfurados; Sucesso: emprego de eletricidade para a leitura, contagem e classificao dos cartes.

Dispositivos Eletromecnicos

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Dispositivos Eletromecnicos (1930 - 1945)

Mquina de Atanasoff (1935) Aritmtica binria; Memria com capacitores recarregados

periodicamente (conceito usado na memria DRAM atual);

No se tornou operacional por conta da tecnologia de hardware existente.

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Turing Universal Machine (Mquina terica) Possibilitava calcular qualquer nmero e funo de acordo com instrues apropriadas;

Heath Robinson por Alan Turing (1940) Construo do 1 computador operacional para o servio de inteligncia britnico; Usado para decifrar mensagens alems (II Guerra Mundial) cifradas pela mquina Enigma.


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Mark I por Howard Aiken (Completado em 1944) Primeiro computador norte-americano de uso geral

construdo (continuou projeto da mquina da Babbage); Fita de papel perfurado; Engrenagens decimais e rels eletromecnicos (ao invs de

rodas dentadas); 15 metros de comprimento e 2,5 de altura; 760.000 peas e 800 km de fios; Sucessor Mark II (rels) obsoleto antes de ser terminado

pela entrada da eletrnica.

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Mark I Ajuste manual dos 420 interruptores para introduo de valores

PRIMEIRA GERAO (1945 - 1955)

Vlvulas

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As vlvulas substituram os rels; Foram descobertas por Thomas Edison (inventor da

lmpada) em 1906; Desvantagens: Esquentavam demais; Consumiam muita eletricidade; Queimavam com facilidade.

Primeira Gerao: Vlvulas (1945-1955)

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Colossus por Turing (1943) Substituto do Heath

Robinson; Primeiro computador

verdadeiramente eletrnico digital;

Vlvulas eletrnicas; Projeto militar guardado

durante 30 anos;


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Colossus por Turing (cont.) Capaz de processar cerca de 5 mil caracteres/ seg.; Capaz de quebrar o cdigo da segunda gerao de

mquinas Enigma. No final da guerra, 10 Colossus em operao permitiam

que os ingleses soubessem melhor que o alemes onde estavam seus submarinos.


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ENIAC por Mauchly e Eckert (1943-1946) Eletronic Numerical Integrator and Compute (ENIAC); Incio da histria moderna dos computadores; Dizem ser o 1 computador digital eletrnico (Briga por

patente); n Atanasoff foi considerado o inventor do computador digital.

Programa de instrues de clculos sobre os dados; 18.000 vlvulas, 30 toneladas, 800 Km de cabos (ocupava

uma rea de 150m2); 25m de comprimento, 5,5 de altura e 140 kw de consumo; Programao atravs de 6000 chaves manuais (maioria

mulheres); Sistema decimal (cada dgito com 10 vlvulas).

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Problemas do ENIAC: n 1,7 bilhes de chance de uma vlvula queimar a cada 1s; n Temperatura das vlvulas poderia chegar a 67 graus!

Sucessor: EDVAC (Eletronic Discrete Variable Automatic Compute) por Mauchly e Eckert.

ENIAC (Electronic Numerical Integrator Analyzer and Computer)

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IAS por John Von Neumann (1946) Memorizava tudo que ouvira, vira ou lera na vida; Aperfeioamento do ENIAC; n Von Neumman participou do projeto do ENIAC;

Programa armazenado em memria e aritmtica binria; Memria, CPU (ULA e UC) e Entrada/Sada; Concludo em 1952 n Arquitetura bsica atual na maioria dos computadores.


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John von Neumann IAS

(Institute of Advanced Studies of Princenton)


23 Estrutura da mquia de John von Neumann


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UNIVAC por Mauchly e Eckert (1949) Primeiro computador para fins comerciais; Censo dos USA de 1950; 1905 operaes/segundo; Preo: U$1 milho; Fita magntica ao invs de cartes; UNIVAC II: mais rpido e mais memria.

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UNIVAC

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IBM-701 (1953) Primeiro computador eletrnico comercializado de

programa armazenado; Memria: 2K palavras de 36 bits; Srie: IBM-702 (1955), IBM-704 (1956) e IBM-709

(1958); Desenvolvimento de hardware de ponto flutuante.


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IBM-701


SEGUNDA GERAO (1955 - 1965)

Transistores

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Segunda Gerao: Transistores (1955-1965)

Inventado no Bell Labs que recebeu prmio Nobel de Fsica (1956);

Vantagens em relao s vlvulas: Menos energia e calor; Menor tamanho; Melhor desempenho; Feito de silcio; Menor custo; Maior durabilidade.

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Transistor Aperfeioado

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Primeiro Compilador por Grace Hopper (1952) e ajudou a desenvolver duas linguagens de programao que tornaram os computadores mais atrativos para comrcio;

Memria Magntica por Jay Forrester (1953) do MIT - menor e bem mais rpida, a qual substitua as que usavam vlvulas eletrnicas.

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TX-0 (Transistorized eXperimental Computer 0) (1956): primeiro computador com transistores;

Fortran (1957): Permitia executar tarefas repetidas a partir de um conjunto de instrues;

Minicomputador PDP-1 (DEC) (1961) de U$120 mil; Demorou 4 anos de projeto, porque os investidores de

risco no acreditavam no mercado de computadores; T. J. Watson (ex-presidente da IBM) disse que o

mercado mundial de computadores era 4-5 unidades; Vendeu dezenas de unidades: nasceu a indstria de

minicomputadores;

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PDP-8

PDP-1 dado ao MIT; Estudantes transformaram

no 1 vdeo game (Guerra no Espao);

PDP-8 (1965) com custo de U$16 mil; Barramento nico; 50.000 unidades

vendidas!


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Srie IBM-7000 (1959) Primeiros mainframes transistorizados; Mais rpido do mundo (7090);

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IBM 1401 Uso em empresas; Mainframe barato; Cartes perfurados, fitas

magnticas; Impresso veloz de

resultados; A mais bem sucedida

mquina na histria dos computadores da poca.

IBM 1401

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Lanamento de uma mquina com paralelismo dentro da CPU (6600 - Seymour Cray (da CDC)); Unidade funcional para adies, outras para

multiplicaes e outra para diviso em paralelo; CPU para clculos e pequenos computadores internos

para gerenciar jobs e entrada/sada;

Cray desenvolveu outros supercomputadores mais rpidos: 7600 e Cray-1;

Todos interessados em desenvolver hardware: baratos (DEC) ou rpidos (IBM e CDC);

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Burroughs B5000 Objetivo: Software; n Descobriram que tambm era importante!

Programao em Algol 60 (precursora do C e JAVA); n Linguagem logo foi esquecida.

Cobol (Common Business Oriented Language): Linguagem desenvolvida nessa gerao por vrios fabricantes de computadores e o Pentgono para o uso geral em programao.

TERCEIRA GERAO (1965 - 1980)

Circuitos Integrados

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Terceira Gerao: Circuitos Integrados (1965-1980)

Descoberto por Robert Noyce (1958); Vantagens em relao aos transistores: Menor espao: dezenas de transistores em um nico chip; Menos energia e calor.

Nova gerao de mquinas (LSI Large Scale Integration) mais poderosas, menores e mais baratas;

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IBM lder do mercado na poca; Mquinas de sucesso 7094 e 1401 incompatveis!

IBM lanou a famlia System-360 (consolidou-a ainda mais no mercado); Vantagem: Compatibilidade entre as mquinas. Uso para computao cientfica e comercial; Software funcionava em todas as mquinas; Ampla faixa de preos e desempenhos (mais clientes); Multiprogramao; Emulao/Simulao outros computadores.

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PDP-11 (DEC) Lder de fabricantes de minicomputadores

(universidades);

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Algumas curiosidades dessa gerao: ASCII American Standard Code for Information

Interchange (1963): permite troca de dados entre mquinas diferentes;

Criao da Linguagem Basic (1964) Criao da Intel por Robert Noyce e Gordon

Moore (1967) Desenvolvimento do Unix e da Arpanet (exrcito

americano) (1969) e TCP/IP (1973) Desenvolvimento da Linguagem C (dcada de 70)

QUARTA GERAO (1980 - ?)

Integrao em escala muita grande

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Quarta Gerao: VLSI (1980 ?)

VLSI Very Large Scale Integration Armazena milhes de transistores em um chip; Sem a necessidade das centrais de computao para

os enormes computadores; Base para o avano dos microcomputadores (PCs); n Uso domstico, empresarial, jogos, etc.

PCs vendidos como kits e software devia ser escrito pelo comprador (responsvel por montar o PC);

Primeiro sistema operacional: CP/M de Gary Kildall. n Disco flexvel, sistema de arquivo, comandos via teclado;

Chip

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Quarta Gerao: VLSI (1980 ?) AppleI (e AppleII) por Steve Jobs (na famosa

garagem) Primeiro computador pessoal com um GUI; Popular entre usurios domsticos e escolas e tornou a

Apple competitiva da noite para o dia; Surgiu poucos meses antes dos PCs; Base para o Machintosh; Melhor configurao; Interface grfica bem elaborada; Aplicativos a la Office; Podia ser ligado uma TV (dispensava terminal de vdeo)

Apple II

Apple I

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Atari 800 Usado em algumas universidades; Mais vendido como video-game n Diferena apenas na compra dos dispositivos;

Programas em Basic.


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IBM-PC (Personal Computer) (1981) Iniciou a era moderna dos PCs; Construiu o PC com a CPU 8088 da Intel e peas do mercado; Verso inicial: DOS; Maior campeo de vendas da histria! No manteve segredo (ou patente) e publicou o projeto

para facilitar a fabricao de placas de conexo; n Surgiu uma indstria de clones do IBM-PC!

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IBM-PC

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Primeiro computador porttil: Osborne-1; Pesava 11 quilos! (Porttil?! Ou arrastvel?); Modesto sucesso comercial; Osborne Computer Corporation.

Compaq lanou IBM-PC clone porttil MS-DOS fornecida pela (desconhecida) Microsoft; Virou lder de mercado.

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Lanamentos de novos sistemas operacionais OS/2 semelhante ao Machintosh (fracasso); Windows; Intel e Microsoft derrubam a IBM do mercado.

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Em 1985 Intel lanou o 386 (um dos sucessores do 8088) que (em essncia) foi o primeiro Pentium; Arquitetura similar.

Arquiteturas mais velozes RISC e CPUs superescalares;

DEC lanou Alpha de 64 bits (1992) com modesto sucesso; Quase uma dcada aps, os computadores de 64 bits

tiveram real sucesso. Pentium da Intel (1993)

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AMD-Duron AMD


Intel-Pentium

Pentium 4

QUINTA GERAO (HOJE)

Computadores Invisveis

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Quinta Gerao: Computadores Invisveis

Inteno dos japoneses: computadores baseados em inteligncia artificial Causou pnico nos USA e Europa; Ideia visionria para a tecnologia da poca (fracasso);

Fato: diminuio do tamanho dos computadores. Ex: PDA (Personal Digital Assistants): agendas

eletrnicas.

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Revoluo: Computadores invisveis; Embutidos em eletrodomsticos, relgios, cartes

bancrios, etc. CPUs com mais funcionalidade e menor custo, alm de

variedade de aplicaes; Hardware e software projetados em conjunto; Uma nova gerao? (Esto por a desde de 1970, mas

esto revolucionando o presente).


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Quinta gerao: mudana de paradigma e no uma nova arquitetura especfica;

Nosso futuro: computao ubqua ou computao pervasiva (computadores por toda parte - embutidos em tudo - invisveis);


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E hoje?

Indstria de computadores cresce devido ao empacotamento crescente de transistores por chip. Se a tecnologia de aviao tivesse progredido to rapidamente

quanto a tecnologia de computadores, um avio custaria 500 dlares e daria uma volta na Terra em 20 minutos com 5 gales de gasolina e seria do tamanho de uma caixa de sapato.

Gordon Moore (Co-fundador e ex-presidente da Intel)

Lei de Nathan: O software um gs. Ele se expande at preencher o recipiente que o contm. Nathan Myhrvold (antigo alto executivo da Microsoft)

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Gordon Moore cofundador da Intel; Maior densidade de componentes no chip; Nmero de transistores dobra a cada 18 meses; Maior densidade de empacotamento significa caminhos

eltricos mais curtos, gerando maior desempenho; Menor tamanho oferece maior flexibilidade; Reduo nos requisitos de potncia e resfriamento; Menos interconexes aumenta a confiabilidade; Custo de um chip permaneceu quase inalterado.

Lei de Moore

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Crescimento na contagem de transistores da CPU

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Previses: Fim da Lei de Moore

Falta de espao fsico por conta do tamanho dos chips atuais;

O aumento da velocidade aumenta o consumo de energia e a dissipao de calor;

Os sistemas atuais exigem menos recursos do processador;

Os custos para pesquisas de novos processadores esto cada vez mais altos.

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Fim da Lei de Moore provocar crise econmica (Ser?) (Fonte: ComputerWorld.com)

Por volta de 2020, a Lei de Moore vai gradualmente parar de ser verdadeira e o Vale do Silcio pode lentamente se transformar em um cinturo enfraquecido a no ser que seja encontrada uma tecnologia substituta

Michio Kaku (Physics of the Future)

Desinteresse dos consumidores por conta da falta do rpido upgrade.

Os transistores sero to pequenos que teoria quntica ou fsica atmica iro assumir o lugar.

Michio Kaku (Physics of the Future)

Tecnologia ptica: vivel trocarmos o eltron pela luz Fbio Gandour (IBM)

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Zoolgico dos Computadores

E hoje, o que temos? Tipos de Computadores: Computador Descartvel; Microcontrolador; Sensores; Computador de Jogos; Computador Pessoal; Servidor; Conjunto de Estaes de Trabalho; Mainframe.

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Computadores Descartveis

Chip RFID (Radio Frequency IDentification): Ex: Chips RFID sem bateria com um radiotransponder; nCompra e pagamento de produtos; nSistema antifurto; nAlarme de produtos com defeitos de fabricao; nRastreamento de animais e veculos em rodovias;

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Microcontroladores

Computadores embutidos em dispositivos (pequenos, mas completos). No vendidos como computadores;

Gerenciam o dispositivo e manipulam GUI; Aplicaes (tempo real): Eletrodomsticos (mquina lavar, alarme antifurto); Entretenimento (DVD, MP3 player, aparelho de som); Reproduo de imagem (TV, cmera digital); Mdicos(raio X, monitor cardaco, termmetro digital); Armamentos militares (mssil teleguiado, torpedo); Dispositivo de Vendas(caixa eletrnico, registradora); Brinquedos (bonecas que falam, radiocontrole).

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Ns sensores

Dispositivos com capacidades de sensoriamento, processamento, armazenamento e comunicao que cooperativamente monitoram condies ambientais. Temperatura, umidade, acelerao... Comunicao via rdio (sem fio); Redes de Sensores Sem Fio (RSSFs).

Aplicaes: Monitoramento de estruturas de engenharia; Deteco de fogo; Ambientes inteligentes; Redes veiculares.

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Computadores de Jogos

Computadores normais, recursos grficos e de som especiais;

Software limitado e pouca capacidade de extenso;

Ex: Sony PlayStation 3, Xbox;

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Computadores Pessoais

Desktops, notebooks, netbooks, tablets; Placa de circuito impresso com CPU, memria e E/S; PCS mais potentes ou estaes de trabalho; Um ou vrios processadores; Mesmos sistemas operacionais para PCs.

Servidores

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Conjunto de Estaes de Trabalho

COWs (Clusters of Workstations); Conectados por redes de Gigabits; Software especial para as mquinas trabalharem

em conjunto em um nico problema; Conjunto de poucas mquinas ou milhares delas. Exemplo: Servidor Web (server farm).

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Mainframes

No so mais rpidas que servidores de grande potncia; Tm mais capacidade de E/S do que servidores; Colees de discos rgidos (milhares de Gbytes de

dados); Ainda existentes por conta do enorme investimento

em software, dados, procedimentos de operao e pessoal em caso de troca.

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E os supercomputadores?

CPUs extremamente rpidas, TBytes de memrias, discos e redes velozes;

Usados para clculos cientficos e de engenharia; Simulao de coliso de galxias, sntese de remdios,

etc... Quase totalmente substitudos pelos COWs.

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Dvidas?

Fonte Principal: Organizao Estruturada de Computadores. Andrew S. Tanenbaum. Pearson. 5 edio.

No Pain, no Gain

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