Marcos da Arquitetura de Computadores. Sediane Carmem Lunardi Hernandes

Transcrição

1 Marcos da Arquitetura de Computadores Sediane Carmem Lunardi Hernandes 1

2 Introdução Objetivo Apresentar um breve esboço de algumas máquinas (computadores) que marcaram época 2

3 A geração zero computadores mecânicos ( ) Blaise Pascal ( ) Cientista francês Primeira pessoa a construir (com 19 anos de idade) uma máquina de calcular operacional (1642) Projetada para ajudar seu pai, coletor de impostos do governo francês Efetuava apenas duas operações: adição e subtração Funcionava com uma manivela operada à mão Computadores mecânicos: realizavam cálculos através de sistemas de engrenagens 3

4 A geração zero computadores mecânicos ( ) 4

5 A geração zero computadores mecânicos ( ) Gottfriend Wilhelm von Leibniz ( ) Matemático alemão Constrói outra máquina mecânica que podia além de somar e subtrair, multiplicar e dividir (30 anos depois de Pascal- 1672) 5

6 A geração zero computadores mecânicos ( ) Charles Babbage ( ) Professor de Matemática da Universidade de Cambridge Projetou e construiu a primeira máquina diferencial Só somava e subtraia Executava um único algoritmo Projetada para calcular tabelas de números úteis para a navegação naval >>> Babbage cansou da máquina que só executava um único algoritmo gravava saída sobre uma chapa de cobre projetou e construiu sua sucessora máquina analítica 6

7 A geração zero computadores mecânicos ( ) Máquina analítica Possuía 4 componentes: A armazenagem (memória) Consistia de palavras usadas para conter variáveis e resultados O moinho (unidade de cálculo) Aceitava operandos da armazenagem e então os somava, subtraía, multiplicava e dividia e, devolvia o resultado a armazenagem A seção de entrada (leitora de cartões perfurados) A seção de saída (saída perfurada e impressa) Realizava cálculos diversos dependendo das instruções dos cartões perfurados 7

8 A geração zero computadores mecânicos ( ) Máquina analítica 8

9 A geração zero computadores mecânicos ( ) Máquina analítica Programável em linguagem de montagem simples por isso Contratou Ada Augusta Lovelace para produzir software Primeira programadora de computadores do mundo Problema com o hardware Máquina necessitava de milhares de dentes, rodas e engrenagens produzidos com alto grau de precisão que o século XIX não produzia Babbage é considerado o avô do computador digital moderno Computadores modernos tem estrutura semelhante a sua máquina analítica 9

10 A geração zero computadores mecânicos ( ) Konrad Zuse (Alemanha) Construiu no final da década de 30 uma série de máquinas calculadoras automáticas Máquina destruídas pelo bombardeio em Berlim (1944) John Atanasoff (Estados Unidos) Construiu uma máquina com memória, mas a tecnologia de hardware era inadequada para seu tempo George Stibbitz (Estados Unidos) Demonstrou sua máquina em uma conferência no Dartmouth College (Nova York) em 1940 John Mauchley (professor de física da Universidade da Pennsylvania) estava presente Enquanto isso... 10

11 A geração zero computadores mecânicos ( ) Howard Aiken Construiu um computador de uso geral chamado Mark I em 1944 Possuía 72 palavras A entrada e saída usava fita de papel perfurada Construiu o sucessor do Mark I, o Mark II Quando finalizou, os computadores de relés já estavam obsoletos A era da eletrônica já havia começado 11

14 A primeira geração Válvulas ( ) Época dos computadores eletrônicos Computadores eram construídos com muitas válvulas O grande estímulo para o computador eletrônico foi a Segunda Guerra Mundial 14

15 A primeira geração Válvulas ( ) Fase inicial da guerra Comando Berlim Msg codificada por máquina chamada ENIGMA Navios britânicos Submarinos alemães 15

16 A primeira geração Válvulas ( ) ENIGMA Inventada por Thomas Jefferson 16

17 A primeira geração Válvulas ( ) Ingleses conseguiram a máquina ENIGMA Para decifrar mensagem necessitava de muitos cálculos Demora, logo quando mensagem decifrada sem valor Logo, para decodificar mensagem governo inglês criou um laboratório ultra-secreto para construir uma máquina chamada COLOSSUS

18 A primeira geração Válvulas ( ) COLOSSUS (1943) 18

19 A primeira geração Válvulas ( ) COLOSSUS (1943) 1 o. Computador digital eletrônico do mundo Projetado por Alan Turing (matemático britânico) Governo inglês construiu para decifrar mensagens enviadas pelos alemães durante 2ª. guerra mundial Governo britânico guardou todos os aspectos do projeto por 30 anos 19

20 A primeira geração Válvulas ( ) A guerra também afetou a computação nos Estados Unidos... Exército precisava de tabelas de alcance para mirar sua artilharia pesada Contratava mulheres para calcular isso usando calculadoras Então... JOHN MAUCHLEY sabia que exército americano estava interessado em calculadoras mecânicas Montou proposta solicitando financiamento para a construção de um computador eletrônico Proposta aceita em 1943 ENIAC (Eletronic Numerical Integrador And Compute integrador e computador numérico eletrônico) 20

21 John Mauchley rbm/mauchly/jwmintro.html

22 A primeira geração Válvulas ( ) John Mauchly (far left) and Presper Eckert (far right) are pictured here with Major General Gladeon Barnes, head of research and development for the army ordnance, reviewing the ENIAC maintenance records. Collections of the University of Pennsylvania.

23 A primeira geração Válvulas ( ) ENIAC (Eletronic Numerical Integrator and Compute Integrador e Computador Eletrônico numérico eletrônico) ( ) Construído por John Mauchley e J. Presper Eckert Finalidade cálculo de artilharia do exército americano Continha 18 mil válvulas relés Pesava 30 toneladas Consumia 140 quilowats de energia Continha 20 registradores com capacidade para conter um número decimal de 10 algarismos Programado com o ajuste de até 6 mil interruptores e com conexão de uma imensa quantidade de soquetes como uma verdadeira floresta de cabos de jumpers 23

24 A primeira geração Válvulas ( ) ENIAC Cada dígito era representado por 10 válvulas. 24

25 Página 10 projeto ENIAC

26 Página 11 projeto ENIAC

27 A primeira geração Válvulas ( ) ENIAC Construção concluída em 1946 Guerra havia acabado Logo, seus criadores criaram curso de verão para cientistas mostrando sua invenção Explosão do interesse em computadores digitais Após curso de verão surgem outros computadores EDSAC (1949) Universidade de Cambridge JOHNIAC Rand Corporation ILLIAC Universidade de Illinois MANIAC Los Alamos Laboratory WEIZAC Weizmann Institute em Israel 27

28 A primeira geração Válvulas ( ) EDVAC (Eletronic Discrete Variable Automatic Compute) Sucessor do ENIAC Construído por Mauchley e Eckert Teve seu projeto comprometido porque seus criadores deixaram a Universidade da Pensilvânia para fundar sua própria empresa Eckert e Mauchley Corporation Atualmente, UNISYS Corporation ( ) 28

29 A primeira geração Válvulas ( ) EDVAC 29

30 A primeira geração Válvulas ( ) Enquanto isso... John Von Neumann (especialista em ciências físicas e matemáticas) que trabalhou no projeto do ENIAC com Mauchley e Eckert constrói sua versão do EDVAC Máquina IAS Percebeu que programa podia ser representado em forma digital na memória do computador junto com os dados Projeto básico que ele descreveu agora é conhecido como máquina de Von Neumann usado no EDSAC 30

31 Máquina IAS - Máquina de Von Neumann Base dos computadores atuais Características: 5 (cinco) partes básicas Memória (4096 palavras, uma palavra contendo 40 bits, cada bit um 0 ou 1) Unidade Lógica e Aritmética (ULA) Unidade de Controle (UC) Equipamento de entrada Equipamento de saída Primeiro computador de programa armazenado Herman Goldstine ajudou na elaboração do projeto

32 Não tinha aritmética de ponto flutuante Máquina IAS - Máquina de Von Neumann

33 A primeira geração Válvulas ( ) Enquanto isso... MIT construía um computador chamado Whirlwind I Para controle em tempo real IBM Pequena empresa que produzia perfuradoras de cartões e máquinas mecânicas de classificação de cartões IBM 701(1953), IBM 704(1956), IBM 709(1958) Passa a trabalhar com computadores depois de produzir o IBM 701 em 1953

34 A primeira geração Válvulas ( ) IBM

35 A primeira geração Válvulas ( ) IBM

36 A segunda geração transistores ( ) Primeiro computador feito com transistores foi o TX-0 (Transistorized experimental Computer 0) - MIT 36

37 A segunda geração transistores ( ) Logo depois, membro da equipe do TXT fundou a DEC (Digital Equipment Corporation) Em 1957 DEC fabrica PDP-1 Aparece no mercado em palavras de 18 bits Podia executar 200 mil instruções por segundo Custava 120 mil dólares Anos depois... DEC fabrica o PDP-8 12 bits Custava 16 mil dólares Tinha barramento único para conectar todos os componentes do computador Empresa vendeu 50 mil computadores 37

38 A segunda geração transistores ( ) PDP 8 38

39 A segunda geração transistores ( ) Enquanto isso...ibm lança IBM 7090 e IBM 7094 Mas... ganha dinheiro com máquina 1401 destinada a empresas Control Data Corporation (CDC) lança o CDC 6600 Seymour Cray Também surge um computador chamado B permitia programação em Algol 60 39

40 A terceira geração circuitos integrados ( ) 1958: invenção do circuito integrado de silício Permitiu que dezenas de transistores fossem colocados em um único chip Computador menor, mais rápido, mais barato 1964: IBM lança linha System/360 para substituir suas duas máquinas precursoras (IBM 7094 e IBM 1401) 40

41 A terceira geração circuitos integrados ( ) Linha System/360 Computador da linha System/360 Modelo 195 Permitiu a multiprogramação Primeira máquina que podia emular (simular a execução) outros computadores Seguido pelas séries 370, 4300, 3080,

42 A terceira geração circuitos integrados ( ) Ao mesmo tempo DEC (Digital Eletronic Corporation) lança série PDP-11 atualmente HP Sucessor de 16 bits do PDP-8 Em 1980, o limite de memória se tornou um problema real e... 42

43 A quarta geração integração em escala muito grande (1980 -?) Década de 1980 VLSI (Very Large Scale Integration Integração em escala muito grande) Possibilitou colocar milhões de transistores em um único chip Computador mais rápido e menor Início da era do Computador Pessoal 43

44 A quarta geração integração em escala muito grande (1980 -?) 1981: IBM lança IBM Personal Computer (campeão de vendas) 46

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46 A quarta geração integração em escala muito grande (1980 -?) 1984 Apple lança Machintosh Lançou anos antes o Apple e o Apple II Mercado leva ao desejo de computadores portáteis Surge o Osborne-1 com 11 kg 1985 Intel lança o 386 1º. Pentium Até 1992, os computadores pessoais eram de 8, 16 ou 32 bits DEC lança Alpha com 64 bits 48

47 Osborne-1 49

48 A quinta geração computadores invisíveis Computadores encolheram Newton da Apple (1993) Percursor dos PDAs (Personal Digital Assistants agendas eletrônicas) 50

49 A quinta geração computadores invisíveis Computadores embutidos em eletrodomésticos, relógios, cartões bancários e diversos outros chips Hardware e software são projetados em conjunto 51

50 Bibliografia TANEMBAUM, Andrew. Organização Estruturada de Computadores. São Paulo: Person Prentice Hall, Projeto ENIAC. Disponível por www em: Acesso em 23 de agosto de ATA_E Maravillas modernas - operador 52

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