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Evolução dos computadoresEvolução dos computadores
Prof. Alex Dias Camargo
alexcamargo@ifsul.edu.br
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA
SUL-RIO-GRANDENSE
CÂMPUS BAGÉ
ARQUITETURA DE COMPUTADORES
2
I. Plano de aula
Na aula anterior foi visto:
 Conceitos básicos de informática

 Computadores: hardware e software
ARQ - Evolução dos computadores
3
I. Plano de aula
Nesta aula será apresentado:
 Gerações dos computadores

 Evolução e desempenho
ARQ - Evolução dos computadores
4
1. Introdução
A evolução dos computadores tem sido caracterizada pelo aumento
na velocidade do processador, diminuição no tamanho do
componente, aumento no tamanho da memória e velocidade da E/
S.
 Um fator responsável pelo grande aumento na velocidade do
processador é o encolhimento no tamanho dos componentes
do processador; isso reduz a distância entre os componentes.
 Contudo, os verdadeiros ganhos na velocidade nos anos
recentes têm vindo da organização do processador
(execução paralela) e de técnicas especulativas (tentativa de
execução de instruções futuras que poderiam ser necessárias).
 Em particular, a velocidade do processador aumentou mais
rapidamente do que o tempo de acesso da memória. Porém,
algumas técnicas são usadas para compensar essa
divergência: incluindo caches, caminhos de dados mais largos.
ARQ - Evolução dos computadores
5
1. Introdução
ARQ - Evolução dos computadores
Figura. Gerações de computadores
6
2. A primeira geração: válvulas
O ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer), projetado
e construído na Universidade da Pensilvânia, foi o primeiro
computador digital eletrônico de uso geral do mundo.
 O projeto foi uma resposta às necessidades dos EUA durante a
Segunda Guerra Mundial. Uso em equações balísticas.
 A máquina resultante era enorme, pesava 30 toneladas,
contendo mais de 18 000 válvulas.
 O ENIAC era uma máquina decimal, ao invés de binária. Ou
seja, a aritmética era realizada no sistema decimal.
 Foi concluído em 1946, muito tarde para ser usado no esforço
da guerra. Operou até 1955, quando foi desmontado.
ARQ - Evolução dos computadores
7
2. A primeira geração: válvulas
ARQ - Evolução dos computadores
Figura. ENIAC: visão geral do equipamento
8
2. A primeira geração: válvulas
ARQ - Evolução dos computadores
Figura. ENIAC: programadoras da equipe
9
2. A primeira geração: válvulas
ARQ - Evolução dos computadores
Figura. ENIAC: principais características
10
2. A primeira geração: válvulas
ARQ - Evolução dos computadores
Figura. ENIAC: instruções de programação
11
2. A primeira geração: válvulas
ARQ - Evolução dos computadores
Figura. ENIAC: esquema de funcionamento
12
2. A primeira geração: válvulas
Em 1946, von Neumann e seus colegas começaram o projeto de
um novo computador de programa armazenado, conhecido como
computador EDVAC. O computador (de propósito geral) consiste
em:
 Uma memória principal, que armazena dados e instruções.
 Uma unidade lógica e aritmética (ALU) capaz de operar sobre
dados binários.
 Uma unidade de controle, que interpreta as instruções na
memória e faz com que sejam executadas.
 Equipamento de entrada e saída (E/S) operado pela unidade de
controle.
ARQ - Evolução dos computadores
13
2. A primeira geração: válvulas
ARQ - Evolução dos computadores
Figura. EDVAC: detalhes de sua concepção
14
2. A primeira geração: válvulas
ARQ - Evolução dos computadores
Figura. EDVAC: detalhes de sua estrutura
15
2. A primeira geração: válvulas
COMPUTADORES COMERCIAIS A década de 1950 viu o
nascimento da indústria do computador com duas empresas,
Sperry e IBM, dominando o mercado.
 UNIVAC I: primeiro computador comercial de sucesso. Ele
tinha como finalidade aplicações científicas e comerciais.
Uso: cálculos algébricos de matriz e problemas de logística.
 UNIVAC II: tinha maior capacidade de memória e maior
desempenho que o UNIVAC I. Avanço na construção de novos
computadores “compatíveis” pelas empresas.
ARQ - Evolução dos computadores
16
2. A primeira geração: válvulas
ARQ - Evolução dos computadores
Figura. UNIVAC: detalhes de sua concepção
17
2. A primeira geração: válvulas
COMPUTADORES COMERCIAIS A década de 1950 viu o
nascimento da indústria do computador com duas empresas,
Sperry e IBM, dominando o mercado.
 UNIVAC I: primeiro computador comercial de sucesso. Ele
tinha como finalidade aplicações científicas e comerciais.
Uso: cálculos algébricos de matriz e problemas de logística.
 UNIVAC II: tinha maior capacidade de memória e maior
desempenho que o UNIVAC I. Avanço na construção de novos
computadores “compatíveis” pelas empresas.
 IBM 701: o principal fabricante de equipamentos de
processamento de cartão perfurado entregou seu primeiro
computador de programa armazenado.
Uso: aplicações científicas.
ARQ - Evolução dos computadores
18
2. A primeira geração: válvulas
ARQ - Evolução dos computadores
Figura. IBM 701: detalhes de sua concepção
19
2. A segunda geração: transistores
A primeira mudança importante no computador eletrônico veio
com a substituição da válvula pelo transistor, inventado na Bell
Laboratórios em 1947.
 O transistor é menor, mais barato e dissipa menos calor que
uma válvula, mas pode ser usado da mesma forma.
 Diferente da válvula, que exige fios, placas de metal, uma
cápsula de vidro e um vácuo, o transistor é um dispositivo de
estado sólido, feito de silício.
 O uso do transistor define a segunda geração de
computadores.
 Mas também existem outras mudanças: unidades lógicas e
aritméticas e unidades de controle mais complexas, linguagens
de programação de alto nível e o software de sistema.
ARQ - Evolução dos computadores
20
2. A segunda geração: transistores
ARQ - Evolução dos computadores
Figura. DEC PDP-1: detalhes de sua estrutura
21
2. A segunda geração: transistores
A primeira mudança importante no computador eletrônico veio
com a substituição da válvula pelo transistor, inventado na Bell
Laboratórios em 1947.
 DEC PDP-1 (1957): empresa e computador iniciaram o
fenômeno do minicomputador, que se tornaria tão proeminente
na terceira geração.
 IBM 7094 (1962): inclui um Instruction Backup Register,
usado para armazenar a próxima instrução.
ARQ - Evolução dos computadores
22
2. A segunda geração: transistores
ARQ - Evolução dos computadores
Figura. IBM 7094: detalhes de sua estrutura
23
3. A terceira geração:
circuitos integrados
Em 1958, chegou a realização que revolucionou a eletrônica e
iniciou a era da microeletrônica: a invenção do circuito integrado,
que define a terceira geração de computadores.
 Os primeiros computa dores de segunda geração continham
cerca de 10 000 transistores. Componentes fabricados
separadamente e soldados (ou ligados) em placas de circuíto.
 Microeletrônica: significa literalmente “pequena eletrônica”.
Um esforço eminente da eletrônica.
 Circuitos integrados: semicondutores com muitos
transistores construídos em um só componente.
 Os computadores criados nessa época eram classificados como
super computadores ou minicomputadores.
ARQ - Evolução dos computadores
24
3. A terceira geração:
circuitos integrados
Em 1958, chegou a realização que revolucionou a eletrônica e
iniciou a era da microeletrônica: a invenção do circuito integrado,
que define a terceira geração de computadores.
 IBM SYSTEM/360 (1964): sucesso da década que concretizou
a IBM como o fornecedor de computadores dominante.
Desvantagem: incompatibilidade com os modelos anteriores.
ARQ - Evolução dos computadores
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3. A terceira geração:
circuitos integrados
ARQ - Evolução dos computadores
Figura. IBM SYSTEM/360: detalhes de sua estrutura
26
3. A terceira geração:
circuitos integrados
Em 1958, chegou a realização que revolucionou a eletrônica e
iniciou a era da microeletrônica: a invenção do circuito integrado,
que define a terceira geração de computadores.
 IBM SYSTEM/360 (1964): sucesso da década que concretizou
a IBM como o fornecedor de computadores dominante.
Desvantagem: incompatibilidade com os modelos anteriores.
 DEC PDP-8 (1964): pequeno o suficiente para poder ser
colocado sobre uma bancada de laboratório ou embutido em
outro equipamento.
Desvantagem: não podia fazer tudo o que um mainframe fazia,
mas era barato o suficiente para um uso individual pelos
técnicos. 50 000 unidades vendidas.
ARQ - Evolução dos computadores
27
3. A terceira geração:
circuitos integrados
ARQ - Evolução dos computadores
Figura. DEC PDP-8: detalhes de sua estrutura
28
4. Quarta geração:
computadores pessoais
Com o desenvolvimento de circuitos integrados em larga escala
(VLSI), chips contendo milhares de transistores em um centímetro
quadrado de silício, surgiu a era dos computadores pessoais.
 CRAY 1, CRAY X-MP, CRAY 2 e CYBER 205: chegavam a
executar 800 milhões de operações por segundo com muita
memória para a época.
ARQ - Evolução dos computadores
29
4. Quarta geração:
computadores pessoais
ARQ - Evolução dos computadores
Figura. CRAY Computers: detalhes de sua estrutura
30
4. Quarta geração:
computadores pessoais
Com o desenvolvimento de circuitos integrados em larga escala
(VLSI), chips contendo milhares de transistores em um centímetro
quadrado de silício, surgiu a era dos computadores pessoais.
 CRAY 1, CRAY X-MP, CRAY 2 e CYBER 205: chegavam a
executar 800 milhões de operações por segundo com muita
memória para a época.
 PC (Personal Computer): microprocessadores 8008 e 8080
incluídos no Apple II e PC IBM.
Nessa geração também é importante lembrar a invenção dos
floppy disks (discos flexíveis ou disquetes).
ARQ - Evolução dos computadores
31
4. Quarta geração:
computadores pessoais
ARQ - Evolução dos computadores
Figura. IBM PC: detalhes de sua estrutura
32
4. Exercícios
1. Escreva um artigo no formato de resumo expandido (2 páginas)
sobre “Computação de Quinta Geração” utilizando o formato
padrão SBC. O documento dever conter as seguintes seções:
- Título (baseado no tema)
- Resumo (somente em português, 5 linhas)
- Introdução (com uma figura adaptada)
- Referencial teórico (com uma tabela)
- Considerações finais (opiniões sobre o conteúdo abordado)
- Referências (Google Acadêmico, mínimo 3)
A entrega deverá ser realizada via e-mail (
alexcamargoweb@gmail.com), com a seguinte identificação:
Assunto: Artigo Computação de Quinta Geração
Arquivo: resumo_nomedoaluno.pdf
ARQ - Evolução dos computadores
33
4. Exercícios
2. Porque é importante entender a História da Computação?
3. Na história dos computadores, quais inventos você achou mais
significativos? Por quê?
4. Cite alguns problemas que o uso de válvulas provocava nos
computadores de 1ª geração.
5. O que diferencia os computadores de 1ª geração dos da 2ª?
6. O que contribui para que os computadores, na sua evolução,
sejam significativamente menores que seus antecessores?
7. Que problema existente na época foi resolvido pela Arquitetura
de Von Neumann?
ARQ - Evolução dos computadores
34
4. Exercícios
8. Explique sucintamente a evolução dos computadores sob o
ponto de vista das 5 gerações de computadores.
9. O que é um supercomputador? Onde são utilizados?
10. A evolução dos computadores se baseia em quais pontos
principais? Por quê?
ARQ - Evolução dos computadores
35
Referências básicas
STALLINGS, William. Arquitetura e Organização de
Computadores. 8.ed. São Paulo: Prentice Hall, 2010.
ARQ - Evolução dos computadores

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Arquitetura de Computadores: Evolução dos computadores

  • 1. Evolução dos computadoresEvolução dos computadores Prof. Alex Dias Camargo alexcamargo@ifsul.edu.br INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA SUL-RIO-GRANDENSE CÂMPUS BAGÉ ARQUITETURA DE COMPUTADORES
  • 2. 2 I. Plano de aula Na aula anterior foi visto:  Conceitos básicos de informática   Computadores: hardware e software ARQ - Evolução dos computadores
  • 3. 3 I. Plano de aula Nesta aula será apresentado:  Gerações dos computadores   Evolução e desempenho ARQ - Evolução dos computadores
  • 4. 4 1. Introdução A evolução dos computadores tem sido caracterizada pelo aumento na velocidade do processador, diminuição no tamanho do componente, aumento no tamanho da memória e velocidade da E/ S.  Um fator responsável pelo grande aumento na velocidade do processador é o encolhimento no tamanho dos componentes do processador; isso reduz a distância entre os componentes.  Contudo, os verdadeiros ganhos na velocidade nos anos recentes têm vindo da organização do processador (execução paralela) e de técnicas especulativas (tentativa de execução de instruções futuras que poderiam ser necessárias).  Em particular, a velocidade do processador aumentou mais rapidamente do que o tempo de acesso da memória. Porém, algumas técnicas são usadas para compensar essa divergência: incluindo caches, caminhos de dados mais largos. ARQ - Evolução dos computadores
  • 5. 5 1. Introdução ARQ - Evolução dos computadores Figura. Gerações de computadores
  • 6. 6 2. A primeira geração: válvulas O ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer), projetado e construído na Universidade da Pensilvânia, foi o primeiro computador digital eletrônico de uso geral do mundo.  O projeto foi uma resposta às necessidades dos EUA durante a Segunda Guerra Mundial. Uso em equações balísticas.  A máquina resultante era enorme, pesava 30 toneladas, contendo mais de 18 000 válvulas.  O ENIAC era uma máquina decimal, ao invés de binária. Ou seja, a aritmética era realizada no sistema decimal.  Foi concluído em 1946, muito tarde para ser usado no esforço da guerra. Operou até 1955, quando foi desmontado. ARQ - Evolução dos computadores
  • 7. 7 2. A primeira geração: válvulas ARQ - Evolução dos computadores Figura. ENIAC: visão geral do equipamento
  • 8. 8 2. A primeira geração: válvulas ARQ - Evolução dos computadores Figura. ENIAC: programadoras da equipe
  • 9. 9 2. A primeira geração: válvulas ARQ - Evolução dos computadores Figura. ENIAC: principais características
  • 10. 10 2. A primeira geração: válvulas ARQ - Evolução dos computadores Figura. ENIAC: instruções de programação
  • 11. 11 2. A primeira geração: válvulas ARQ - Evolução dos computadores Figura. ENIAC: esquema de funcionamento
  • 12. 12 2. A primeira geração: válvulas Em 1946, von Neumann e seus colegas começaram o projeto de um novo computador de programa armazenado, conhecido como computador EDVAC. O computador (de propósito geral) consiste em:  Uma memória principal, que armazena dados e instruções.  Uma unidade lógica e aritmética (ALU) capaz de operar sobre dados binários.  Uma unidade de controle, que interpreta as instruções na memória e faz com que sejam executadas.  Equipamento de entrada e saída (E/S) operado pela unidade de controle. ARQ - Evolução dos computadores
  • 13. 13 2. A primeira geração: válvulas ARQ - Evolução dos computadores Figura. EDVAC: detalhes de sua concepção
  • 14. 14 2. A primeira geração: válvulas ARQ - Evolução dos computadores Figura. EDVAC: detalhes de sua estrutura
  • 15. 15 2. A primeira geração: válvulas COMPUTADORES COMERCIAIS A década de 1950 viu o nascimento da indústria do computador com duas empresas, Sperry e IBM, dominando o mercado.  UNIVAC I: primeiro computador comercial de sucesso. Ele tinha como finalidade aplicações científicas e comerciais. Uso: cálculos algébricos de matriz e problemas de logística.  UNIVAC II: tinha maior capacidade de memória e maior desempenho que o UNIVAC I. Avanço na construção de novos computadores “compatíveis” pelas empresas. ARQ - Evolução dos computadores
  • 16. 16 2. A primeira geração: válvulas ARQ - Evolução dos computadores Figura. UNIVAC: detalhes de sua concepção
  • 17. 17 2. A primeira geração: válvulas COMPUTADORES COMERCIAIS A década de 1950 viu o nascimento da indústria do computador com duas empresas, Sperry e IBM, dominando o mercado.  UNIVAC I: primeiro computador comercial de sucesso. Ele tinha como finalidade aplicações científicas e comerciais. Uso: cálculos algébricos de matriz e problemas de logística.  UNIVAC II: tinha maior capacidade de memória e maior desempenho que o UNIVAC I. Avanço na construção de novos computadores “compatíveis” pelas empresas.  IBM 701: o principal fabricante de equipamentos de processamento de cartão perfurado entregou seu primeiro computador de programa armazenado. Uso: aplicações científicas. ARQ - Evolução dos computadores
  • 18. 18 2. A primeira geração: válvulas ARQ - Evolução dos computadores Figura. IBM 701: detalhes de sua concepção
  • 19. 19 2. A segunda geração: transistores A primeira mudança importante no computador eletrônico veio com a substituição da válvula pelo transistor, inventado na Bell Laboratórios em 1947.  O transistor é menor, mais barato e dissipa menos calor que uma válvula, mas pode ser usado da mesma forma.  Diferente da válvula, que exige fios, placas de metal, uma cápsula de vidro e um vácuo, o transistor é um dispositivo de estado sólido, feito de silício.  O uso do transistor define a segunda geração de computadores.  Mas também existem outras mudanças: unidades lógicas e aritméticas e unidades de controle mais complexas, linguagens de programação de alto nível e o software de sistema. ARQ - Evolução dos computadores
  • 20. 20 2. A segunda geração: transistores ARQ - Evolução dos computadores Figura. DEC PDP-1: detalhes de sua estrutura
  • 21. 21 2. A segunda geração: transistores A primeira mudança importante no computador eletrônico veio com a substituição da válvula pelo transistor, inventado na Bell Laboratórios em 1947.  DEC PDP-1 (1957): empresa e computador iniciaram o fenômeno do minicomputador, que se tornaria tão proeminente na terceira geração.  IBM 7094 (1962): inclui um Instruction Backup Register, usado para armazenar a próxima instrução. ARQ - Evolução dos computadores
  • 22. 22 2. A segunda geração: transistores ARQ - Evolução dos computadores Figura. IBM 7094: detalhes de sua estrutura
  • 23. 23 3. A terceira geração: circuitos integrados Em 1958, chegou a realização que revolucionou a eletrônica e iniciou a era da microeletrônica: a invenção do circuito integrado, que define a terceira geração de computadores.  Os primeiros computa dores de segunda geração continham cerca de 10 000 transistores. Componentes fabricados separadamente e soldados (ou ligados) em placas de circuíto.  Microeletrônica: significa literalmente “pequena eletrônica”. Um esforço eminente da eletrônica.  Circuitos integrados: semicondutores com muitos transistores construídos em um só componente.  Os computadores criados nessa época eram classificados como super computadores ou minicomputadores. ARQ - Evolução dos computadores
  • 24. 24 3. A terceira geração: circuitos integrados Em 1958, chegou a realização que revolucionou a eletrônica e iniciou a era da microeletrônica: a invenção do circuito integrado, que define a terceira geração de computadores.  IBM SYSTEM/360 (1964): sucesso da década que concretizou a IBM como o fornecedor de computadores dominante. Desvantagem: incompatibilidade com os modelos anteriores. ARQ - Evolução dos computadores
  • 25. 25 3. A terceira geração: circuitos integrados ARQ - Evolução dos computadores Figura. IBM SYSTEM/360: detalhes de sua estrutura
  • 26. 26 3. A terceira geração: circuitos integrados Em 1958, chegou a realização que revolucionou a eletrônica e iniciou a era da microeletrônica: a invenção do circuito integrado, que define a terceira geração de computadores.  IBM SYSTEM/360 (1964): sucesso da década que concretizou a IBM como o fornecedor de computadores dominante. Desvantagem: incompatibilidade com os modelos anteriores.  DEC PDP-8 (1964): pequeno o suficiente para poder ser colocado sobre uma bancada de laboratório ou embutido em outro equipamento. Desvantagem: não podia fazer tudo o que um mainframe fazia, mas era barato o suficiente para um uso individual pelos técnicos. 50 000 unidades vendidas. ARQ - Evolução dos computadores
  • 27. 27 3. A terceira geração: circuitos integrados ARQ - Evolução dos computadores Figura. DEC PDP-8: detalhes de sua estrutura
  • 28. 28 4. Quarta geração: computadores pessoais Com o desenvolvimento de circuitos integrados em larga escala (VLSI), chips contendo milhares de transistores em um centímetro quadrado de silício, surgiu a era dos computadores pessoais.  CRAY 1, CRAY X-MP, CRAY 2 e CYBER 205: chegavam a executar 800 milhões de operações por segundo com muita memória para a época. ARQ - Evolução dos computadores
  • 29. 29 4. Quarta geração: computadores pessoais ARQ - Evolução dos computadores Figura. CRAY Computers: detalhes de sua estrutura
  • 30. 30 4. Quarta geração: computadores pessoais Com o desenvolvimento de circuitos integrados em larga escala (VLSI), chips contendo milhares de transistores em um centímetro quadrado de silício, surgiu a era dos computadores pessoais.  CRAY 1, CRAY X-MP, CRAY 2 e CYBER 205: chegavam a executar 800 milhões de operações por segundo com muita memória para a época.  PC (Personal Computer): microprocessadores 8008 e 8080 incluídos no Apple II e PC IBM. Nessa geração também é importante lembrar a invenção dos floppy disks (discos flexíveis ou disquetes). ARQ - Evolução dos computadores
  • 31. 31 4. Quarta geração: computadores pessoais ARQ - Evolução dos computadores Figura. IBM PC: detalhes de sua estrutura
  • 32. 32 4. Exercícios 1. Escreva um artigo no formato de resumo expandido (2 páginas) sobre “Computação de Quinta Geração” utilizando o formato padrão SBC. O documento dever conter as seguintes seções: - Título (baseado no tema) - Resumo (somente em português, 5 linhas) - Introdução (com uma figura adaptada) - Referencial teórico (com uma tabela) - Considerações finais (opiniões sobre o conteúdo abordado) - Referências (Google Acadêmico, mínimo 3) A entrega deverá ser realizada via e-mail ( alexcamargoweb@gmail.com), com a seguinte identificação: Assunto: Artigo Computação de Quinta Geração Arquivo: resumo_nomedoaluno.pdf ARQ - Evolução dos computadores
  • 33. 33 4. Exercícios 2. Porque é importante entender a História da Computação? 3. Na história dos computadores, quais inventos você achou mais significativos? Por quê? 4. Cite alguns problemas que o uso de válvulas provocava nos computadores de 1ª geração. 5. O que diferencia os computadores de 1ª geração dos da 2ª? 6. O que contribui para que os computadores, na sua evolução, sejam significativamente menores que seus antecessores? 7. Que problema existente na época foi resolvido pela Arquitetura de Von Neumann? ARQ - Evolução dos computadores
  • 34. 34 4. Exercícios 8. Explique sucintamente a evolução dos computadores sob o ponto de vista das 5 gerações de computadores. 9. O que é um supercomputador? Onde são utilizados? 10. A evolução dos computadores se baseia em quais pontos principais? Por quê? ARQ - Evolução dos computadores
  • 35. 35 Referências básicas STALLINGS, William. Arquitetura e Organização de Computadores. 8.ed. São Paulo: Prentice Hall, 2010. ARQ - Evolução dos computadores