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Evolução da
Informática
Geração 4
Disciplina: Arquitetura de Computadores
Formador: Luís Charneca
2015
TIS-003
Diana Silva; Hugo Marques; Ivan Emídio; João Santos; Marco Casquinha
02-10-2015
Índice
Introdução..................................................................................................................................... 2
4ª Geração dos computadores...................................................................................................... 3
Microprocessador 1980 ............................................................................................................ 3
o CPU .............................................................................................................................. 3
Principais processadores desenvolvidos na 4ª geração.................................................. 4
Arquitectura x86 (década de 70)............................................................................................... 4
Principais características:.......................................................................................................... 5
(1971-1981)............................................................................................................................. 5
Evolução da comunicação – pré historia................................................................................ 6
Futuro ........................................................................................................................................... 7
Computador quântico............................................................................................................. 7
Capacidade de Processamento........................................................................................... 8
Capacidade de Memória ....................................................................................................... 8
Computadores ADN............................................................................................................... 9
Possíveis usos de computadores de ADN ....................................................................... 10
Introdução
Neste trabalho proposto na disciplina de Arquitectura de Computadores,
leccionada pelo formador Luís Charneca, iremos abordar o tema “Evolução da
Informática”, aprofundando especialmente a 4ª Geração.
Grupo constituído por 5 elementos, do qual faz parte: Diana Silva, Hugo
Marques, Ivan Emídio, João Santos e Marco Casquinha.
4ª Geração dos computadores
Microprocessador 1980
A quarta geração de computadores caracteriza-se pelo uso do
microprocessador.
O microprocessador é a CPU (Central Processing Unit) dos computadores, ou
seja, Unidade Central de Processamento.
No início da década de 70, os CPUs possuíam a capacidade de processar por
volta de 100.000 informações por segundo e foram utilizados nos primeiros
micros de 8 bits. Os computadores eram mais confiáveis, mais rápidos,
menores e com maior capacidade de armazenamento. Esta geração é marcada
pela venda de computadores pessoais.
o CPU é sigla inglesa de “Central Processing Unit”, que em Português,
significa “Unidade Central de Processamento”. Também conhecido
como processador, a CPU que corresponde ao cérebro do computador,
onde é feita a maior parte dos cálculos.
Principais processadores desenvolvidos na 4ª geração
O Intel 4004 foi o primeiro processador lançado em um único chip de silício. Ele
trabalhava com 4bits, sendo desenvolvido para o uso em calculadoras,
operando com o clock máximo de 0.78 Mhz. Esta CPU calculava até 92.000
instruções por segundo (ou seja, cada instrução gastava 11 microssegundos).
Intel 4004 (1971)
Arquitectura x86 (década de 70)
A arquitectura x86, lançada em meados da década de 70, ainda serve como
base para uma boa parte dos computadores actuais.
O primeiro processador que aproveitou todo o seu potencial foi o Intel 8086, de
1978. Pela primeira vez, a velocidade do clock alcançou 5 MHz, utilizando
instruções reais de 16bits, o dobro que suas versões concorrentes.
Intel 8086-2
Principais características:
o Introdução dos microprocessadores;
o Desenvolvimento dos computadores pessoais (PC);
o Evolução dos diversos componentes (hardware e software);
o Escala de Integração - VLSI: Very Large Scale Integration;
o Computadores pessoais e estações de trabalho;
o Sistemas operacionais MS-DOS, Windows e UNIX;
o Sistemas operacionais de rede;
o Evolução dos dispositivos diversos componentes (hardware e
software);
o Micro- programação
(1971-1981)
o 1971 O primeiro microprocessador, o Intel 4004
o 1971 Redes LAN sem fios (Wireless)
o 1971 O primeiro e-mail é enviado
o 1972 A Xerox1 inicia o desenvolvimento de uma interface gráfica
(GUI2)
o 1972 A Bell Laboratories desenvolve a popular linguagem de
programação C
o 1972 Surge a Ethernet
o 1973 Dennis Ritchie reescreveu o Unix na linguagem de alto nível
C
o 1974 A primeira rede ARPANET3 comercial
o 1975 A Microsoft é fundada por Bill
Gates e Paul Allen
o 1976 A Apple lança a Apple 1
o 1976 Surgem as drives de 5.25”
o 1977 Lançamento da Apple II
o 1979 A Apple lança o DOS 3.2
o 1980 A primeira drive de 3.5”
o 1980 Lançamento do Apple III
o 1981 Lançamento do IBM PC
o 1981 Dá-se início ao
desenvolvimento do MS-DOS
o 1981 Nasce a noção do ctrl+alt+del
1
Xerox Corporation
2
Graphical user interface
3
Advanced Research Projects Agency Network
Evolução da comunicação – pré historia
Desde os Inicio dos Tempos o Homem tenta comunicar com os
semelhantes, a forma como faz essa comunicação tem vindo a variar ao
longo dos seculos. No inicio os Homens comunicavam através de gestos
e gritos, mas a linguagem tem vindo a evoluir em paralelo com a espécie
humana, para além da linguagem e da fala, o homem primitivo deixou-
nos Ainda outro legado, as pinturas rupestres.
Naqueles tempos imemoriais contavam as suas historias fazendo
desenhos na parede dos locais que habitavam.
Mais tarde o homem inventou a escrita, começaram a usar a pedra, a
cerâmica e o papiro para escrever.
Passado pouco tempo e um pouco pela influencia da Suméria, surgem
os hieróglifos egípcios e a escrita na Índia.
Futuro
Computador quântico
É uma máquina que executa os seus processamentos, baseados
nas propriedades quânticas da matéria, criando um novo e revolucionário modo
de armazenar e tratar dados.
Algumas destas propriedades são tão fantásticas que só existem a nível
microscópico, não é possível descrevê-las com exemplos práticos do mundo.
A teoria do Computador Quântico dentro da ciência da computação existia
desde a época de Albert Einstein (anos 50), mas somente nos anos 80 foram
feitas as primeiras tentativas de se construir algo semelhante ao magnífico
computador quântico.
É possível destacar que a ciência da computação já saiu da era Eletrônica e
deu os primeiros passos na era Quântica, pois atualmente já existem alguns
protótipos construídos de computadores com tais propriedades.
Alguns destes protótipos já estão em funcionamento dentro de centros de
pesquisa em Universidades, mas nenhum deles provou ainda ser muito prático,
pois necessitam de muita energia ou mesmo de refrigeração extrema (algo em
torno de 200 graus celsius abaixo de zero).
Capacidade de Processamento
Levando em conta o processamento dentro da ciência da computação, o
computador quântico é mais eficiente pois trabalha com uma quantidade mais
densa de informações ao mesmo tempo.
Alguns problemas que um computador eletrônico levaria milhares de anos para
resolver, um computador quântico seria capaz de resolver em alguns minutos.
O bit quântico é mais denso, pois ao contrário do bit eletrônico tradicional que
armazena 2 tipos diferentes de estados, o bit quântico é capaz de armazenar 3
tipos:
Capacidade de Memória
Levando em conta a capacidade de armazenamento de dados na ciência da
computação, um qubit pode armazenar muito mais dados em muito menos
espaço.
Veja como apenas alguns qubits armazenam a mesma quantidade de
informações que alguns bilhões de bits:
Tabela de Equivalência entre Qubits e Bits
Qubits
(Tecnologia Quântica)
Bits
(Tecnologia Eletrônica)
1 qubit 2 bits
2 qubits 4 bits
3 qubits 8 bits
5 qubits 32 bits
10 qubits 1.024 bits = 1 Kilo Bit
20 qubts 1.048.576 bits = 1 Giga bit
30 qubits 1.073.741.824 bits = 1 Tera bit
Computadores ADN
Em 1965, o fundador da Intel, Gordon Moore, previu que os processadores e
chips iriam dobrar suas capacidades num período de dois anos. Isso quer dizer
que um processador que processe 1000 bits de informação por segundo, em
dois anos processaria 2000 bits por segundo e em mais dois anos, 4000 bits
por segundo e dois anos depois, 8000 bits por segundo.
Ao mesmo tempo, um chip de memória capaz de armazenar 1GB , em dois
anos, guardaria 2GB e em mais dois anos chegaria a 4GB. Isso é conhecido
como Lei de Moore.
Acontece que esse crescimento na capacidade de processadores e chips
chegou a 18 meses. Isso é excelente, porque em um ano e meio, um
computador top de linha dobraria sua capacidade de processamento e
memória.
Mas, eventualmente, os atuais chips de silício chegariam a um limite físico de
espaço e miniaturização, o que impediria o avanço dessa capacidade. Isso fez
com que cientistas e pesquisadores começassem a se preocupar com outras
formas de processamento para permitir maior capacidade em menor espaço e
que não fosse limitado fisicamente como os processadores de silício.
Foi quando em 1994, inspirado pelo livro Biologia Molecular dos Genes, de
James Watson, um dos codescobridores do ADN, o cientista da computação
Leonard Adleman sugeriu ser possível construir um computador baseado no
ADN, o Ácido Desoxirribonucleico. Ele percebeu que o funcionamento do ADN
era muito semelhante ao de um processador, pois nele seria possível carregar
informação e gerar informações a partir de outros dados de entrada.
Possíveis usos de computadores de ADN
Inicialmente, as principais aplicações do processamento de ADN seriam para
diagnósticos médicos. Se um computador é capaz de analisar efeitos de
moléculas pré-programadas, seria possível colocá-las dentro de uma célula
para ela investigar seu funcionamento e assim conseguir diagnosticar doenças
como o cancro de forma fácil, rápida e indolor. Além disso, esses
processadores de ADN conseguiriam diagnosticar doenças e ativar a liberação
da quantidade certa de remédio necessário para combatê-las.
Esta tecnologia pode ser usada para armazenamento. Cada núcleo de
informação pode entregar até quatro dados A, T, C ou G, que combinados
formam aminoácidos. Então o processamento não seria mais binário (0 ou 1),
mas poderia ter diversas possibilidades, dependendo unicamente da
quantidade de aminoácidos programados e poderia até se aproximar do
processamento dos computadores quânticos.
Cada bit de informação seria de um tamanho molecular, e teria a estabilidade
quase permanente dessas moléculas. Uma gota de ADN seria capaz de
guardar trilhões de bits de informação: muito mais memória em muito menos
espaço.
Esta tabela possui sete cidades codificadas com a respectiva
sequência de ADN.
Cidade Sequência de ADN
Lisboa TTGGCTAAGGTAAACGTCACC
Porto TTGGCCGTCGGCGCAGTC
Coimbra TTGAGCGTCAAGGATAACGGCACC
Faro TTGAGCACGACCGGAACAGTA
Viseu TTGAAAACCGGCGTC
Chaves TTGGGAAAGGTAACAGAA
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Evolução da Informática da 4a Geração ao Futuro

  • 1. Evolução da Informática Geração 4 Disciplina: Arquitetura de Computadores Formador: Luís Charneca 2015 TIS-003 Diana Silva; Hugo Marques; Ivan Emídio; João Santos; Marco Casquinha 02-10-2015
  • 2. Índice Introdução..................................................................................................................................... 2 4ª Geração dos computadores...................................................................................................... 3 Microprocessador 1980 ............................................................................................................ 3 o CPU .............................................................................................................................. 3 Principais processadores desenvolvidos na 4ª geração.................................................. 4 Arquitectura x86 (década de 70)............................................................................................... 4 Principais características:.......................................................................................................... 5 (1971-1981)............................................................................................................................. 5 Evolução da comunicação – pré historia................................................................................ 6 Futuro ........................................................................................................................................... 7 Computador quântico............................................................................................................. 7 Capacidade de Processamento........................................................................................... 8 Capacidade de Memória ....................................................................................................... 8 Computadores ADN............................................................................................................... 9 Possíveis usos de computadores de ADN ....................................................................... 10
  • 3. Introdução Neste trabalho proposto na disciplina de Arquitectura de Computadores, leccionada pelo formador Luís Charneca, iremos abordar o tema “Evolução da Informática”, aprofundando especialmente a 4ª Geração. Grupo constituído por 5 elementos, do qual faz parte: Diana Silva, Hugo Marques, Ivan Emídio, João Santos e Marco Casquinha.
  • 4. 4ª Geração dos computadores Microprocessador 1980 A quarta geração de computadores caracteriza-se pelo uso do microprocessador. O microprocessador é a CPU (Central Processing Unit) dos computadores, ou seja, Unidade Central de Processamento. No início da década de 70, os CPUs possuíam a capacidade de processar por volta de 100.000 informações por segundo e foram utilizados nos primeiros micros de 8 bits. Os computadores eram mais confiáveis, mais rápidos, menores e com maior capacidade de armazenamento. Esta geração é marcada pela venda de computadores pessoais. o CPU é sigla inglesa de “Central Processing Unit”, que em Português, significa “Unidade Central de Processamento”. Também conhecido como processador, a CPU que corresponde ao cérebro do computador, onde é feita a maior parte dos cálculos.
  • 5. Principais processadores desenvolvidos na 4ª geração O Intel 4004 foi o primeiro processador lançado em um único chip de silício. Ele trabalhava com 4bits, sendo desenvolvido para o uso em calculadoras, operando com o clock máximo de 0.78 Mhz. Esta CPU calculava até 92.000 instruções por segundo (ou seja, cada instrução gastava 11 microssegundos). Intel 4004 (1971) Arquitectura x86 (década de 70) A arquitectura x86, lançada em meados da década de 70, ainda serve como base para uma boa parte dos computadores actuais. O primeiro processador que aproveitou todo o seu potencial foi o Intel 8086, de 1978. Pela primeira vez, a velocidade do clock alcançou 5 MHz, utilizando instruções reais de 16bits, o dobro que suas versões concorrentes. Intel 8086-2
  • 6. Principais características: o Introdução dos microprocessadores; o Desenvolvimento dos computadores pessoais (PC); o Evolução dos diversos componentes (hardware e software); o Escala de Integração - VLSI: Very Large Scale Integration; o Computadores pessoais e estações de trabalho; o Sistemas operacionais MS-DOS, Windows e UNIX; o Sistemas operacionais de rede; o Evolução dos dispositivos diversos componentes (hardware e software); o Micro- programação (1971-1981) o 1971 O primeiro microprocessador, o Intel 4004 o 1971 Redes LAN sem fios (Wireless) o 1971 O primeiro e-mail é enviado o 1972 A Xerox1 inicia o desenvolvimento de uma interface gráfica (GUI2) o 1972 A Bell Laboratories desenvolve a popular linguagem de programação C o 1972 Surge a Ethernet o 1973 Dennis Ritchie reescreveu o Unix na linguagem de alto nível C o 1974 A primeira rede ARPANET3 comercial o 1975 A Microsoft é fundada por Bill Gates e Paul Allen o 1976 A Apple lança a Apple 1 o 1976 Surgem as drives de 5.25” o 1977 Lançamento da Apple II o 1979 A Apple lança o DOS 3.2 o 1980 A primeira drive de 3.5” o 1980 Lançamento do Apple III o 1981 Lançamento do IBM PC o 1981 Dá-se início ao desenvolvimento do MS-DOS o 1981 Nasce a noção do ctrl+alt+del 1 Xerox Corporation 2 Graphical user interface 3 Advanced Research Projects Agency Network
  • 7. Evolução da comunicação – pré historia Desde os Inicio dos Tempos o Homem tenta comunicar com os semelhantes, a forma como faz essa comunicação tem vindo a variar ao longo dos seculos. No inicio os Homens comunicavam através de gestos e gritos, mas a linguagem tem vindo a evoluir em paralelo com a espécie humana, para além da linguagem e da fala, o homem primitivo deixou- nos Ainda outro legado, as pinturas rupestres. Naqueles tempos imemoriais contavam as suas historias fazendo desenhos na parede dos locais que habitavam. Mais tarde o homem inventou a escrita, começaram a usar a pedra, a cerâmica e o papiro para escrever. Passado pouco tempo e um pouco pela influencia da Suméria, surgem os hieróglifos egípcios e a escrita na Índia.
  • 8. Futuro Computador quântico É uma máquina que executa os seus processamentos, baseados nas propriedades quânticas da matéria, criando um novo e revolucionário modo de armazenar e tratar dados. Algumas destas propriedades são tão fantásticas que só existem a nível microscópico, não é possível descrevê-las com exemplos práticos do mundo. A teoria do Computador Quântico dentro da ciência da computação existia desde a época de Albert Einstein (anos 50), mas somente nos anos 80 foram feitas as primeiras tentativas de se construir algo semelhante ao magnífico computador quântico. É possível destacar que a ciência da computação já saiu da era Eletrônica e deu os primeiros passos na era Quântica, pois atualmente já existem alguns protótipos construídos de computadores com tais propriedades. Alguns destes protótipos já estão em funcionamento dentro de centros de pesquisa em Universidades, mas nenhum deles provou ainda ser muito prático, pois necessitam de muita energia ou mesmo de refrigeração extrema (algo em torno de 200 graus celsius abaixo de zero).
  • 9. Capacidade de Processamento Levando em conta o processamento dentro da ciência da computação, o computador quântico é mais eficiente pois trabalha com uma quantidade mais densa de informações ao mesmo tempo. Alguns problemas que um computador eletrônico levaria milhares de anos para resolver, um computador quântico seria capaz de resolver em alguns minutos. O bit quântico é mais denso, pois ao contrário do bit eletrônico tradicional que armazena 2 tipos diferentes de estados, o bit quântico é capaz de armazenar 3 tipos: Capacidade de Memória Levando em conta a capacidade de armazenamento de dados na ciência da computação, um qubit pode armazenar muito mais dados em muito menos espaço. Veja como apenas alguns qubits armazenam a mesma quantidade de informações que alguns bilhões de bits: Tabela de Equivalência entre Qubits e Bits Qubits (Tecnologia Quântica) Bits (Tecnologia Eletrônica) 1 qubit 2 bits 2 qubits 4 bits 3 qubits 8 bits 5 qubits 32 bits 10 qubits 1.024 bits = 1 Kilo Bit 20 qubts 1.048.576 bits = 1 Giga bit 30 qubits 1.073.741.824 bits = 1 Tera bit
  • 10. Computadores ADN Em 1965, o fundador da Intel, Gordon Moore, previu que os processadores e chips iriam dobrar suas capacidades num período de dois anos. Isso quer dizer que um processador que processe 1000 bits de informação por segundo, em dois anos processaria 2000 bits por segundo e em mais dois anos, 4000 bits por segundo e dois anos depois, 8000 bits por segundo. Ao mesmo tempo, um chip de memória capaz de armazenar 1GB , em dois anos, guardaria 2GB e em mais dois anos chegaria a 4GB. Isso é conhecido como Lei de Moore. Acontece que esse crescimento na capacidade de processadores e chips chegou a 18 meses. Isso é excelente, porque em um ano e meio, um computador top de linha dobraria sua capacidade de processamento e memória. Mas, eventualmente, os atuais chips de silício chegariam a um limite físico de espaço e miniaturização, o que impediria o avanço dessa capacidade. Isso fez com que cientistas e pesquisadores começassem a se preocupar com outras formas de processamento para permitir maior capacidade em menor espaço e que não fosse limitado fisicamente como os processadores de silício. Foi quando em 1994, inspirado pelo livro Biologia Molecular dos Genes, de James Watson, um dos codescobridores do ADN, o cientista da computação Leonard Adleman sugeriu ser possível construir um computador baseado no ADN, o Ácido Desoxirribonucleico. Ele percebeu que o funcionamento do ADN era muito semelhante ao de um processador, pois nele seria possível carregar informação e gerar informações a partir de outros dados de entrada.
  • 11. Possíveis usos de computadores de ADN Inicialmente, as principais aplicações do processamento de ADN seriam para diagnósticos médicos. Se um computador é capaz de analisar efeitos de moléculas pré-programadas, seria possível colocá-las dentro de uma célula para ela investigar seu funcionamento e assim conseguir diagnosticar doenças como o cancro de forma fácil, rápida e indolor. Além disso, esses processadores de ADN conseguiriam diagnosticar doenças e ativar a liberação da quantidade certa de remédio necessário para combatê-las. Esta tecnologia pode ser usada para armazenamento. Cada núcleo de informação pode entregar até quatro dados A, T, C ou G, que combinados formam aminoácidos. Então o processamento não seria mais binário (0 ou 1), mas poderia ter diversas possibilidades, dependendo unicamente da quantidade de aminoácidos programados e poderia até se aproximar do processamento dos computadores quânticos. Cada bit de informação seria de um tamanho molecular, e teria a estabilidade quase permanente dessas moléculas. Uma gota de ADN seria capaz de guardar trilhões de bits de informação: muito mais memória em muito menos espaço. Esta tabela possui sete cidades codificadas com a respectiva sequência de ADN. Cidade Sequência de ADN Lisboa TTGGCTAAGGTAAACGTCACC Porto TTGGCCGTCGGCGCAGTC Coimbra TTGAGCGTCAAGGATAACGGCACC Faro TTGAGCACGACCGGAACAGTA Viseu TTGAAAACCGGCGTC Chaves TTGGGAAAGGTAACAGAA Évora GGAGTCGGCACC