Arquitetura 1

ArquiteturaeorganizaçãodeComputadores
Introdução - Histórico 1
Arquitetura e Organização deArquitetura e Organização de
ComputadoresComputadores
IntroduçãoIntrodução
Evolução Histórica dos ComputadoresEvolução Histórica dos Computadores

Sumário
• Introdução
• Conceitos
• Máquina multinível
• Modelo de Von Newmann
• Evolução histórica
• Dispositivos mecânicos
• Dispositivos Eletrônicos
– Primeira geração de computadores
– Segunda geração de computadores
– Terceira geração de computadores
– Quarta geração de computadores

Conceitos
• “Um computador é uma máquina (composta de partes
eletrônicas e eletromecânicas) capaz de sistematicamente
coletar, manipular e fornecer resultados das manipulações
de informações para um ou mais objetivos.”
• “Processamento de dados consiste em uma série de
atividades ordenadamente realizadas, com o objetivo de
produzir um arranjo determinado de informações a partir
de outras obtidas inicialmente.”

Conceitos
• “Dado pode ser definido como a matéria-prima
originalmente obtida de uma ou mais fontes (etapa da
coleta).”
• “Informação é o resultado do processamento, isto é, o
dado processado ou “acabado”. “

Conceitos - Sistemas
• “Um sistema é um conjunto de partes coordenadas que
concorrem para a realização de um determinado objetivo.”
• O enfoque sistemático se faz presente em várias áreas do
desenvolvimento comercial, científico, industrial e social.
• “Sistema de processamento de dados (SPD) são aqueles
responsáveis pela coleta, armazenamento, processamento
e recuperação, em equipamento eletrônico, dos dados
necessários ao funcionamento de um outro sistema maior:
o sistema de informação.”
a) Sistema de computação
b) Sistema de aplicação.

Conceitos - Sistemas
• “Sistema de informação de uma empresa pode ser
conceituado como o conjunto de métodos, processos e
equipamentos necessários para se obter, processar e
utilizar informações dentro da empresa.”
• Os sistemas de informações se desenvolvem segundo duas
dimensões:
a) componentes da organização: diversos setores funcionais;
b) nível de decisão: operacional, gerencial e alto nível da
organização.
• “Sistema de informações gerenciais (SIG) é o sistema que
engloba todos os componentes e todos os níveis de
decisão de uma organização.”

Conceitos – Sistemas de
computação
• “Hardware é o conjunto formado pelos circuitos eletrônicos
e partes eletromecânicas de um computador.”
• “Software consiste em programas, de qualquer tipo e em
qualquer linguagem, que são introduzidos na máquina para
fazê-la trabalhar, passo a passo, e produzir algum
trabalho.”
• Sistemas de computação são compostos por um conjunto
de hardware e software. Outra definição de software é
programa de computador.
• “Programa é um conjunto de instruções.”

Conceitos – Máquina multinível
• Para aproximar os seres humanos da máquina é usada
uma divisão em camadas das arquiteturas de
computadores. Assim, quanto mais camadas tiver uma
arquitetura, mais próxima da linguagem humana será a
linguagem de alto nível deste computador.

Conceitos – Von Newmann
• John Von Newmann matemático húngaro, naturalizado
norte-americano, propôs nos anos 40 do século XX, um
padrão de arquitetura de computadores que ainda hoje é
seguido, sendo hoje em dia altamente pesquisada uma
alternativa a esse padrão.
• Ainda não se tem de fato uma idéia que seja melhor que a
desse cientista.
• A máquina proposta por Von Neumann conta com os
seguintes componentes: uma Memória, uma Unidade
Aritmética e Lógica (ULA), uma Unidade Central de
Processamento (UCP), composta por diversos
Registradores, e uma Unidade de Controle (UC) .

Conceitos – Von Newmann

Histórico
Época dos dispositivos mecânicos (500 a.c – 1880)
• A primeira referência a um computador (máquina que
calcula) vem do ábaco.

Histórico
• O detalhe interessante desse período da história da
computação é que Pascal inventou uma máquina que
pudesse servir de calculadora para ajudar seu pai, que era
fiscal de impostos do rei da França, e Ada Lovelace, filha
de Lorde Byron, soube da invenção e escreveu um
procedimento para programar essa máquina, sendo assim,
ela é considerada a primeira pessoa a escrever um
algoritmo, a primeira programadora. Em sua homenagem,
uma das primeiras linguagens de programação foi batizada
ADA.

Histórico
Em 1642, a máquina de Pascal tentava calcular

Histórico
Em 1672, a calculadora de Leibniz conseguia fazer cálculos
envolvendo as quatro operações e extraindo a raiz quadrada

Histórico
Época dos dispositivos Eletromecânicos (1888-1930)
Em 1801, Joseph Marie Jacquard, dono de uma tecelagem, colocou
desenhos nos teares, através de um sistema de cartões
perfurados

Histórico
Em 1890, Hermann Hollerith, para acelerar o trabalho do censo
nos Estados Unidos, desenvolveu um equipamento utilizando os
cartões idealizados por Jacquard

Histórico
• Em 1896, o sucesso de Hollerith era tanto que ele fundou
a Tabulation Machine Company, que se fundiu com duas
empresas e formou a Computing Tabulation Recording
Company.
• Depois da morte dele, em 1924, a CTRC mudou de nome e
virou IBM - Internacional Business Machine.

Histórico
Época dos componentes eletrônicos – Primeiras
Invenções (1930-1945)
• Primeira Geração: Computadores a válvula - A história
foi evoluindo até que na Segunda Guerra Mundial já
existiam alguns componentes da eletrônica dos dias de
hoje, alguns pesquisadores de renome mundial
empenharam-se em fazer calculadoras automáticas -
nomes como Konrad Zuze, Howard Aiken, Jonh Mauchley,
dentre outros.
• Essa ficou conhecida como a PRIMEIRA GERAÇÃO DE
COMPUTADORES (1945-1955).

Histórico
Época dos componentes eletrônicos – Primeiras
Invenções (1930-1945)
• O 1º. computador eletrônico digital – ENIAC (Electronic
Numerical Integrator And Computer):
• Projetado de 1943 a 1946;
• Funcionou até 1955;
• Possuía 17.000 válvulas e 8000 Km de cabos;
• Pesava 30 toneladas;
• Consumia grande quantidade de energia e válvulas que queimava
freqüentemente;
• 10.000 operações por segundo;
• 20 registradores que guardavam valor numérico de 10 dígitos;
• Era uma máquina decimal, não binária, cada dígito é
representado por um anel de 10 válvulas;
• Programação feita através da recolocação dos fios.

Histórico
ENIAC - 1946

Histórico
Época dos componentes eletrônicos (1945 - ?)
• Segunda Geração: Computadores Transistorizados - A
eletrônica moderna surgiu em 23 de Dezembro de 1947.
• Os transistores se tornaram não só sucesso em toda a indústria
eletrônica (custo, tamanho e desempenho melhores que os
dispositivos a válvula), como também formaram a base de todos
os computadores digitais. O fato de que se pode ligar e desligar a
corrente elétrica em um dispositivo é a base de toda a lógica
digital.
• Os computadores diminuíram de tamanho e ficaram mais
eficientes nesta que ficou sendo a SEGUNDA GERAÇÃO DE
COMPUTADORES (1955-1965).

Histórico
1954 - IBM 650 - As mulheres participavam das mudanças,
trabalhando...

Histórico
Disco rígido em 1956 – 5 MB

Histórico
• Terceira Geração: Computadores com Circuitos
Integrados - Em Outubro de 1958, Jack Kilby, da Texas
Instruments Co., colocou dois circuitos em uma só peça de
germânio.
• Tinha sido inventado o circuito integrado, uma pequena pastilha
(para os padrões da época) consumindo ainda menos energia e
ocupando menos espaço que os equipamentos de antes, onde os
transistores eram usados sem integração. Nasce a TERCEIRA
GERAÇÃO DE COMPUTADORES (1965-1980). Estes circuitos
ganharam denominações diferentes em alguns lugares do
planeta, aqui no Brasil é comum chamar circuito integrado de
CHIP.

Histórico
• Quarta Geração: Computadores que utilizam VLSI (Very
Large Scale Integration) - De 1980 até os dias de hoje, vive-
se a geração mais nova da computação, chamada VLSI, ou
circuitos com integração em larga escala. São Circuitos
Integrados especiais que contêm milhares (ou até milhões) de
transistores por centímetro quadrado de área da pastilha. Esta é
a QUARTA GERAÇÃO DE COMPUTADORES. Os PCs em uso hoje
pertencem todos a esta geração.
• Há quem defenda a existência de uma quinta geração nos dias de
hoje, fala-se no computador invisível, porém isso ainda é
considerado ficção científica.

Histórico
Computadores Pessoais - Microcomputadores
• Desde a chegada da geração dos Circuitos Integrados, a Unidade
Central de Processamento dos computadores passou a agregar
outros componentes do sistema, tais como: o clock, a UC, a ULA
e até mesmo uma parte da memória conhecida por cache.
• A esses novos circuitos VLSI dá-se o nome de PROCESSADOR.
Esse tal processador acaba dando o nome ao sistema como um
todo, ou seja, se no seu computador tem um processador
PENTIUM™IV, costumamos dizer que este é o nome do
computador em questão.
• Em 1971, a Intel Corporation, produziu uma CPU em uma só
pastilha de circuito integrado, denominado INTEL-4004, que
possuía palavra de 4 bits e tinha cerca de 2.300 transistores na
pastilha.
• Logo em seguida, a Intel lançou o INTEL 8008 com 8 bits de
palavra e 16 K de memória.
• Vejamos a seguir uma tabela que mostra a evolução desses
processadores.

Histórico

Histórico
• Além desses processadores listados na tabela, existem outros
fabricados pela Intel que são bastante populares, tais como:
•
– Celeron  desde o primeiro Pentium, esse é um processador
alternativo para quem não precisa de todo o poder computacional do
Pentium “completo”, aqui sempre tem um recurso não implementado
para justificar um preço mais baixo para o consumidor, sem prejuízo
de acesso a tecnologia mais recente. O Celeron mais recente é o
CORE2-DUO, que é alternativo ao PENTIUM IV DUAL CORE;
– XEON  pronuncia-se zíon, é uma família especial de Pentiums
voltada para os servidores de rede. São processadores que contam
com toda a tecnologia disponível no Pentium mais atual e são
preparados especialmente para servidores de rede;
– CENTRINO  processadores específicos para dispositivos portáteis e
móveis, como notebooks e outros. Contam com recursos especiais de
gerenciamento de energia e acesso a redes sem fio.

Histórico
• Atualmente fala-se muito em CORE, seja dual, duo ou
quad, essa denominação refere-se na verdade ao núcleo
do processador, onde fica a ULA.
• Nos modelos DUAL ou DUO, esse núcleo é duplicado, o que
proporciona uma execução de duas instruções
efetivamente ao mesmo tempo, embora isto não aconteça
o tempo todo.
• Basta uma instrução precisar de um dado gerado por sua
“concorrente” que a execução paralela torna-se inviável,
tendo uma instrução que esperar pelo término da outra.
• Os modelos QUAD CORE possuem o núcleo quadruplicado.

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