Introdução aos computadores

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1 Introdução aos computadores Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 1

2 Primeiro objeto de cálculo Ábaco - desde 3000 A.C. Usado ainda hoje (China, por exemplo) Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 2

3 Primeiro somador mecânico 1642 Blaise Pascal (filho de um cobrador de impostos ) Primeiro e vai um automático Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 3

4 Primeira automatização 1801 Joseph- Marie Jacquard Máquina de tecer com cartões perfurados Causou motins contra as máquinas substituirem as pessoas Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 4

5 Primeira grande aplicação Recenseamento em 1890 nos Estados Unidos Hollerith Tabulating Company Deu origem à IBM em 1924 Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 5

6 Primeiras aplicações de dados 1959 ERMA Processamento automático de dados Produção automatizada de cheques Início do verdadeiro impacte na sociedade e no mercado de trabalho Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 6

7 Primeiro computador mecânico 1822 Charles Babbage Difference Engine Máquina para calcular tabelas Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 7

8 Primeiro computador eletromecânico 1944 Harvard Mark I Usado no cálculo de tabelas matemáticas e navegação Objetivo semelhante à máquina de Babbage 3 segundos para uma multiplicação de 10 dígitos Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 8

9 Primeiro bug documentado 1945 Testes no Harvard Mark II Descobriram que um relé não fazia contacto devido a uma traça. Este bug era real Traça em fita-cola Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 9

10 Primeiro computador eletrónico 1946 ENIAC válvulas eletrónicas 30 toneladas Sala com 30 metros Cada registo: 60 cm 1000 vezes mais rápido que o Mark I (3 ms para uma mulplicação de 10 dígitos) Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 10

11 A revolução: o transistor 1947 Tecnologia de semicondutores Permitiu a substituição das válvulas Menor consumo Maior integração Deu um prémio Nobel Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 11

12 Primeiro computador comercial 1952 UNIVAC Fez uma previsão correta dos resultados da eleição presidencial de Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 12

13 1965 Primeiro minicomputador DEC PDP-8 Começo da era do down-sizing Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 13

14 Nova revolução o primeiro microprocessador 1971 Nascimento da Intel (com empregados da Motorola e Texas Instruments) 4004 Microprocessador 4 bits 108 KHertz 2300 transistores Tecnologia 10 µ Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 14

15 Primeiro computador pessoal 1975 ALTAIR Preço: $375 Memória: 256 bytes PCs actuais: 4 a 16 Giga bytes! Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 15

16 Início da indústria do SW Compilador de Basic para o Altair Bill Gates desistiu do curso na Universidade de Harvard Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 16

17 1978 Microprocessador 16 bits 5 MHertz transistores Tecnologia 3 µ 8086 Primeiro microprocessador a sério. Ainda hoje os Core i3 a i7 são compatíveis com o Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 17

18 Início da era IBM-PC 1981 PC - Personal Computer, com um 8088 IBM: HW e SW não IBM. Além disso, publicou os detalhes (o que acabou por permitir os clones ). O PC foi declarado o man of the year de 1982 pela revista Time Magazine. Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 18

19 80386 Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 19

20 Pentium 4 Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 20

21 Core i5 e i7 Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 21

22 Core i7q (4 núcleos) Há Core i7 com 6 núcleos Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 22

23 VLSI Very Large Scale Integration Fundamental para o hardware de computadores (que têm muitos circuitos). Longe vai o tempo do IBM 360 (chips com 4 transistores) e de um famoso relatório que dizia que os transistores não tinham futuro e o que era preciso era miniaturizar as válvulas! Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 23

24 Embalagem É um dos fatores mais cruciais e caros num microprocessador Um processador pode dissipar cerca de 250 W (Itanium) e ter mais de 2000 pinos (Core i7)! Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 24

25 Sockets 2011 pinos! Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 25

26 Os processadores dissipam toda a energia em calor (até 250 W). Dissipadores Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 26

27 Dissipadores laptops Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 27

28 O PC desktop O site contém informação sobre toda a tecnologia PC. Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 28

29 A placa mãe (motherboard) Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 29

30 Laptops Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 30

31 Netbooks Processador típico: Intel Atom (cerca de metade do desempenho do processador de um laptop) Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 31

32 (R)Evolução da computação pessoal Desktop laptop netbook tablet Microsoft domina, exceto nos tablets (a Apple domina) Vantagens dos tablets: autonomia (~10 horas), touch screen, simples, leves, bons para ver conteúdos Desvantagens dos tablets: não são compatíveis com PCs, maus para produzir e editar conteúdos Soluções: híbridos tablet/laptop, teclados USB, acesso a Office via apps web Steve Jobs, o visionário Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 32

33 Evolução da venda de PCs Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 33

34 Evolução da venda de tablets Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 34

35 Tablets ipad (ios) Galaxy (Android) Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 35

36 Windows 8 Os tablets influenciaram muito o Windows 8 O problema é que ficou com dupla personalidade! Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 36

37 Microsoft Surface RT Baseado no ARM Pro Baseado no Core i5 Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 37

38 Variantes do Surface Surface RT Outubro 2012 Processador Nvidia Tegra 3 (1300 MHz quad-core ARM Cortex-A9) Corre Windows 8 RT e uma versão light do Office, mas não é compatível com PCs a nível de outras aplicações! Surface Pro Fevereiro 2013 Processador Dual-core 1.7 GHz Intel Core i5-3317u Corre Windows 8 Pro e Office Totalmente compatível com PCs. Não é líquido que a Microsoft domine a longo prazo! Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 38

39 E a nível empresarial? Centros de dados: infraestruturas de informática Três componentes fundamentais: Computação (servidores) Armazenamento (discos) Comunicação (redes de dados) Empresas com grandes centros de dados: Google ( 1 milhão servidores) Amazon ( servidores) Microsoft ( servidores) Facebook ( servidores) A Internet permite aceder a qualquer servidor em qualquer parte do mundo. Onde está o Google? Ou o Facebook? Ou? Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 39

40 Exemplo: Google Data Center Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 40

41 Centros de dados Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 41

42 Sala de servidores Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 42

43 Blue Gene - supercomputador Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 43

44 Racks de servidores Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 44

45 Racks de servidores Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 45

46 Racks de servidores Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 46

47 Antes dos racks Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 47

48 Com racks Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 48

49 Racks Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 49

50 Servidores 2U 2 x quad-core Xeon (Intel) 1 x dual-core Power5 (IBM) 2 x dual-core Opteron (AMD) 1 x eight-core SPARC T4 (Oracle antiga SUN) Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 50

51 Painéis frontal e posterior Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 51

52 Interior de um servidor 1U Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 52

53 Blades servers compactos Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 53

54 Racks de blades Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 54

55 Memória (RAM) Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 55

56 Armazenamento (discos) Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 56

57 SSDs (Solid State Drives) Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 57

58 Rede simples Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 58

59 Switches Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 59

60 Painéis, switches, patch cords Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 60

61 Cabo UTP Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 61

62 Fibra Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 62

63 Tipos de computadores Servidor alto desempenho, grande memória, ligado permanentemente, formato rack) Computador pessoal (desktop, laptop, tablet) caixa própria, gráficos, autonomia, preço Smartphones (específicos, mas com apps) Sistemas embebidos (específicos, sem apps). Exemplos: Consolas (jogos, set-top boxes) Equipamento de escritório (routers, switches, impressoras, copiadoras) Eletrodomésticos (TVs, máquinas de lavar, etc) Automóveis, aviões ATMs, POS (terminais MB, registadoras) Sensores, atuadores, controladores Smart cards, RFIDs Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 63

64 Sistemas de informação N-tier Cada tier pode ter vários servidores O Fenix é um exemplo desta arquitetura Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 64

65 Arquitetura típica de um PC Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 65

66 Automóvel informatizado Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 66

67 Smart cards Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 67

68 RFIDs Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 68

69 Wearable computers Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 69

70 O futuro?! Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 70

71 Conclusões Estamos rodeados de computadores (mais do que pensamos!) Um telemóvel tem vários (principal, displays, SIM, câmara) Um carro tem várias dezenas (principal, airbags, sensores, atuadores) Como engenheiros, a nossa tarefa é saber lidar com os sistemas computacionais: Programá-los Usá-los Configurá-los Otimizá-los Perceber as suas limitações A nossa missão é saber usar computadores para o benefício da Humanidade Precisamos de perceber como funcionam! Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 71

72 Arquitetura de Computadores Introdução aos computadores 72

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