Unidade I ORGANIZAÇÃO DE. Prof. Antônio Palmeira

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1 Unidade I ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES Prof. Antônio Palmeira

2 Apresentação da disciplina Conhecer as estruturas de hardware de um sistema computacional. Entender o funcionamento dos vários módulos que compõem um sistema computacional. Conhecer a organização interna dos computadores. Desenvolver uma visão crítica sobre os requisitos de desempenho associados a um sistema computacional.

3 Conteúdo da unidade I Entender o conceito do computador como sistema hierárquico. Entender a função e a estrutura de um computador. Conhecer o histórico e a evolução dos computadores.

4 O que é um computador? Aquele que computa, calculador, calculista. Máquina destinada ao processamento de dados. Dispositivo capaz de obedecer a instruções que visam produzir certas transformações no dados com o objetivo de alcançar um fim determinado.

5 Sistema computacional Sistemas: combinação de peças componentes ou partes reunidas com funções específicas que concorrem para um determinado objetivo. Exemplos: sistemas de arrefecimento de veículos; sistemas de abastecimento de água potável.

6 Computador x Homem

7 Funções básicas de um computador Processamento de dados. Armazenamento de dados. Movimentação de dados. Controle.

8 Estrutura básica de um computador

9 Estrutura básica de um computador Unidade Central de Processamento (CPU): controla a operação do computador e realiza as funções de processamento de dados. Memórias primária e secundária: armazenam dados.

10 Estrutura básica de um computador Entrada e Saída (E/S): movem dados entre o computador e seu ambiente externo. Barramento: mecanismo que oferece comunicação entre a CPU, E/S e memórias.

11 Computador Não enxerga a realidade. Processamentos baseados em informações pré-instaladas. Soma e compara números. Copia dados de uma parte da memória para outra. Executa as operações por meio de instruções primitivas, denominadas linguagem de máquina.

12 Interatividade Qual dos componentes da estrutura de um computador é responsável pelo controle da operação do computador? a) Memória. b) Entrada. c) CPU. d) Barramento. e) Unidade lógica.

13 Máquina multinível

14 Nível 0 (nível lógico digital) Projetado pelo fabricante. Representado por circuitos eletrônicos que realizam o processamento de informações na forma de impulsos elétricos dentro do processador.

15 Nível 1 (nível de microarquitetura) Projetado pelo fabricante. Corresponde à microarquitetura do processador (seus elementos internos).

16 Nível 2 (nível de arquitetura de conjunto de instruções) Projetado pelo fabricante. Corresponde ao conjunto de instruções suportado pelo processador.

17 Nível 3 (nível de sistema operacional) É o nível do Sistema Operacional (SO). Realiza a ligação entre o homem e a máquina de forma intuitiva. Gerencia as estruturas computacionais e oferece recursos aos demais aplicativos.

18 Nível 4 (linguagem de montagem) Fornece um método de programação para os níveis 1, 2 e 3 em uma forma mais amigável que a linguagem de máquina.

19 Nível 5 (linguagem de alto nível) Corresponde à linguagem orientada à solução de problemas e independe da plataforma a ser utilizada. Deve ser traduzida para um formato que o SO compreenda e envie para os níveis inferiores.

20 História e evolução dos computadores Geração zero dos computadores (computadores mecânicos e eletromecânicos). Primeira geração (válvulas). Segunda geração (transistores). Terceira geração (circuitos integrados). Quarta geração (integração em escala muito grande).

21 Antigos instrumentos de cálculos Ábaco: Estima-se que tenha surgido em aproximadamente a.c. Utilizado nas operações de somar e subtrair.

22 Antigos instrumentos de cálculos Régua de cálculo: Inventada em 1622 pelo inglês William Oughtred. Continha escalas em que a posição dos números era proporcional ao seu logaritmo.

23 Interatividade Numa máquina multinível, qual dos níveis abaixo é projetado pelo fabricante e é representado por circuitos eletrônicos que realizam o processamento de informações na forma de impulsos elétricos dentro do processador? a) Nível 0 b) Nível 1 c) Nível 2 d) Nível 3 e) Nível 4

24 História e evolução dos computadores Geração zero dos computadores (computadores mecânicos e eletromecânicos).

25 Geração zero dos computadores Período de 1642 a Computadores mecânicos e eletromecânicos. Principais inventores: Blaise Pascal Gottfried Wilhelm von Leibniz Charles Babbage Konrad Zuse John Atanasoff George Stibbitz

26 Geração zero dos computadores Máquina de calcular Pascalina Criada em 1642 por Blaise Pascal. Máquina totalmente mecânica. Realizava soma e subtração.

27 Geração zero dos computadores Máquina de calcular Staffelwaze Criada por volta de 1672 por Gottfried Wilhelm von Leibniz. Executava as quatro operações básicas.

28 Geração zero dos computadores Máquina de diferencial Criada por volta de 1822 por Babbage. Dispositivo mecânico capaz de executar um algoritmo (sequência de instruções). Inovadora por não apenas fazer cálculos, como os demais instrumentos existentes até então. Produzia tabelas úteis para a navegação marítima.

29 Geração zero dos computadores Entre 1930 e 1940, surgem dispositivos calculadores baseados em relés eletromagnéticos e capacitores nos Estados Unidos e na Alemanha. Em 1944, nos Estados Unidos, surge o Mark I, primeiro computador digital da história.

30 História e evolução dos computadores Primeira geração (válvulas).

31 Primeira geração (válvulas) Período de 1945 a Computadores eletrônicos a válvulas. Principais inventores: Alan Turing John Mauchly John Von Neumann

32 Primeira geração (válvulas) Colossus Primeiro computador eletrônico. Tinha o objetivo de quebrar códigos gerados por sistemas da Alemanha nazista. Sua construção teve a participação do matemático Alan Turing. O projeto ficou em segredo e só foi revelado décadas depois, quando estava obsoleto.

33 Primeira geração (válvulas) ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer): Construído nos Estados Unidos. Ficou pronto em Tinha válvulas, relés, pesava 30 toneladas e consumia 140 kw de energia. Teve John Von Neumann como maior colaborador na construção, porque foi dele a ideia de armazenar a memória da máquina junto aos dados.

34 Primeira geração (válvulas) Máquina de Von Neumann A memória consistia em palavras, cada palavra contendo 40 bits. Uma palavra poderia ter 2 instruções. Unidade lógica e aritmética

35 Interatividade No início da evolução dos computadores, surgiram dispositivos que faziam apenas cálculos de somas e subtração. Qual foi o primeiro dispositivo computacional que não apenas executava cálculos, mas também algoritmos? a) Ábaco. b) Colossus. c) Máquina diferencial. d) Pascalina. e) Staffelwaze.

36 História e evolução dos computadores Segunda geração (transistores).

37 Segunda geração (transistores) Período de 1955 a Computadores eletrônicos a transistores MIT: desenvolve o primeiro computador a transistor, TX IBM: lança o IBM 7090, o computador mais rápido do mundo até então DEC (Digital Equipment Corporation): lançou o PDP-1, com metade da capacidade de processamento do 7090 e 10 vezes mais barato.

38 Segunda geração (transistores) 1963 DEC: desenvolve o PDP-8, mais barato que o PDP-1 e que trouxe a inovação do uso de barramento. DEC: começa a vender milhões de computadores, consolidando-se no mercado. IBM: consolida-se com computadores voltados para aplicações científicas.

39 História e evolução dos computadores Terceira geração (circuitos integrados).

40 Terceira geração (circuitos integrados) Período de 1965 a Computadores eletrônicos baseados em circuitos integrados IBM: lança a família de computadores System/360, os primeiros a usar circuitos integrados.

41 Terceira geração (circuitos integrados) Novidades e diferenciais do IBM System/360: Compatibilidade: um mesmo programa utilizado nos vários modelos. Emulação: simulação de outros computadores. Multiprogramação: o computador mantém vários programas na memória.

42 História e evolução dos computadores Quarta geração (integração em escala muito grande).

43 Quarta geração (integração em escala muito grande) A partir de Computadores eletrônicos baseados na integração de milhões de transistores em um único chip. A miniaturização e o baixo custo favoreceram o uso do computador pessoal (PC). No início dessa época, surge o primeiro microcomputador, que recebeu o nome de Altair.

44 Quarta geração (integração em escala muito grande) Surge a Apple, de Steve Jobs, com seus computadores de uso mais simples e intuitivo. A Apple lança, em 1984, o Macintosh, o primeiro computador com interface gráfica.

45 Resumo da unidade Entendemos basicamente o que é um computador. Conhecemos a estrutura e as funções de um sistema computacional. Entendemos um computador como uma máquina multinível. Conhecemos um pouco da evolução do computador.

46 Interatividade Em que fase da evolução do computador surgiu o uso do barramento para interligar as estruturas internas de um sistema computacional? a) Com o Altair, construído pela IBM. b) Com o Macintosh, construído pela Apple. c) Com o System/360, construído pela IBM. d) Com o PDP-8, criado pela DEC. e) Com o ENIAC, criado por Von Neumann.

47 ATÉ A PRÓXIMA!

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