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Arquitetura
de
Computadores
URI - Universidade Regional Integrada do Alto Uruguai e das Missões
Aspectos Históricos na
evolução das Arquiteturas de
Computadores
Professor: Paulo R. B. Betencourt
e-mail: [email protected]
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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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Bibliografia• 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;
– autômatos
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Dispositivos Mecânicos
Ábaco (2000 a.C.)
Calx = mármore
Calculus = pedra/bolinha do ábaco
Calculare = fazer cálculos aritméticos
www.mathema.com.br/Abaco/abaco.html
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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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• 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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• Charles Babbage (1791-1871)
- 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
- Funcionou perfeitamente (31 dígitos de exatidão)
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• George Boole (1815 - 1864)
– Fundamentos da álgebra que se estabelece através de
relações binárias;
Dispositivos Mecânicos...
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• 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
Eletricidade e Relés
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• Howard Aiken (1900-1973)
– 1944 Mark1
• Enigma/Colossus
Eletricidade e Relés
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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)
– finalizado em 1946 (Lei de Babbage)
Válvula e Transistor
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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
unidade de controle e parte de E/S;
Válvula e Transistor
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Unidade deControle
Dispositivos
de E/S
Unidade
de Lógica e
Aritmética
Memória Principal
Válvula e Transistor
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monitor,
mouse,
teclado,
modem ...
UC
Dispositivos
de E/S
Memória
secundáriaCache
CPU
ULA
Memória Principal
Válvula e Transistor
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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
Válvula e Transistor
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• O que é o transistor?
• IBM transforma a série 700 em 7000 • IBM 7090; IBM 1401
• DEC lança o PDP
Válvula e Transistor
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• O que é Circuito Integrado?
• Incompatibilidade da família IBM.
– System/360
• S.O.
• Microprogramação
• Multiprogramação
• Memória orientada a byte
Integração e Miniaturização
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• VLSI - Very Large Scale Integration
• Intel
• Popularização
Integração e Miniaturização
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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
– 5a ? (IA, Redes...)
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• Processamento ótico?
• Processamento biológico?
• Processamento quântico?
Futuro
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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.
Questões?
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"tudo o que pode ser inventado já o foi." Diretor do departamento de patentes dos Estados
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.
Frases famosas
“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.
Históricas
“Modernas”
