Arquitetura de Computadores. Prof.º Me. James Clauton

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Silvana Silva Beltrão
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1 Arquitetura de Computadores Prof.º Me. James Clauton

2 Plano de Aula Apresentação da Turma Apresentação da Disciplina Apresentação geral Ementa Bibliografia Critério de avaliação Motivação

3 Apresentação da Disciplina Base numérica; Introdução a arquitetura; Arquitetura básica(cpu, registradores, Unidade Logica aritmética(ula), unidade de controle,...); Arquitetura avançada(risc, pipelining, multiprocessamento,...); Barramentos; Memoria(codificação de endereços); Arquitetura do conjunto de instruções(isa); Ciclo de busca e execução.

4 Bibliografia Introdução a Organização de Computadores - 4º ed Mario A. Monteiro LTC 2002; Arquitetura e Organização de Computadores 5º ed. Willian Stallings - Prentice Hall ; Organização estruturada de computadores 4º ed. Andrew S. Tanenbaum LTC 2002;

5 Critério de Avaliação Exercícios aplicados em sala de aula e laboratório; Exercícios extra classe; Trabalhos; Provas individuais; Média Provas peso 6(seis); Trabalhos peso 4(quatro).

organizar e assim transforma-los em informação.

6 Computadores Os computadores são maquinas eletrônicas e eletromecânicas capaz de coletar dados sistematicamente e manipula-los de forma a organizar e assim transforma-los em informação. Esta manipulação nos o chamamos de processamento e as informações iniciais são denominadas de dados.

7 Um conjunto de instruções sequencialmente organizadas e executadas por um único processador é chamado de trem de dados. SISD (Single instruction stream, single data stream): são processadores que executam uma instrução completa de cada vez, isto de forma sequencial. MISD (Multiple instruction stream, single data stream): varias instruções podem ser executadas simultaneamente, mais manipulando um único conjunto de dados. SIMD (Single instruction stream, multiple data stream): o processador opera de modo que uma única instrução acessa e manipula um conjunto de dados simultaneamente. Neste caso a unidade controle do processador aciona diversas unidades de processamento. MIMD(Multiple instruction stream, multiple data stream): executa várias ações diferentes em múltiplas partes dos dados simultaneamente. Um exemplo é a realização simultânea de diversos cálculos matemáticos, como adição e multiplicação, para a resolução de um problema matemático complexo com muitos componentes separados.

8 Computadores X Maquinas de Cálculos Alta velocidade na execução de suas operações; Grande capacidade de armazenar informações(memória); Capacidade de executar longa sequencia alternativa de operações(programa).

9 Abaco A primeira calculadora que se tem notícias é o ábaco, de origem chinesa, do século V a.c. (antes de Cristo) capaz de efetuar operações algébricas elementares.

10 Maquina de calcular A evolução do Abaco foi a maquina de calcular de Blaise Pascal que surgiu no século XVII(1642), onde construiu um contador mecânico que realiza operações aritméticas de adição e subtração por meio de rodas e engrenagens dentadas.

11 Maquina de calcular Em 1823 Chales Babbagem produziu uma maquina de calcular programável, coma finalidade de gerar tabelas de navegação para a Marinha Britânica. Babbage projetou dois maquinas, sendo elas: Maquina das diferenças: era um dispositivo mecânico que usava somente adição e subtração, e cujo cálculos matemáticos se baseavam no processo das diferenças finitas. Maquina analítica: era um computador mecânico capaz de armazenar cerca de 1000 números de 20 dígitos e que possuía um programa que podia modificar o seu funcionamento, fazendo realizar diferentes cálculos.

12 Maquina das Diferenças Maquina Analítica

13 O alemão Konrad Zuse criou em 1936 uma maquina chamada de Z1, baseada em reles mecânicos, que usava um teclado com entrada de dados e lâmpadas como saída(dispositivo binário acesa e apagada). Em 1937 pode-se dizer que nasce a ideia do computador moderno com as publicações de Alan Turning e dos planos de John Von Neumann para uma maquina de calcular que poderia fazer cálculos matemáticos e processamento logico das informações. Em 1941 Zuse aperfeiçoou o equipamento o nomeando como Z3, onde utilizava reles eletromagnéticos e era controlado por um programa.

14 1º Geração Computadores a reles e válvulas; Entre 1943 e 1946 John Mauchly e John P. Eckert projetaram o primeiro computador eletrônico e digital, que poderia alterar através de um programa o tipo de calculo a ser realizado com os dados. Este computador era o Eniac (Eletronic Numerical Integrator And Computer) Também foi projetado o Edvac em 1952, que era uma melhoria em relação ao Eniac.

15 Eniac

16 Edvac

17 Sobre Eniac: válvulas; 7000 resistores; capacitores; Peso: 30 toneladas; Area: 1400m²; Consumo:150 Kw; Programação: cartões perfurados;

18 As válvulas representavam um grande avanço tecnológico, mas apresentavam alguns problemas: Alto aquecimento: queima constante; Elevado consumo de energia; Relativamente lentos;

19 2ª Geração Os cientistas do Bell Laboratories em 1947 produziram o efeito transistor, usando um diodo semicondutor. Os transistores são menores, dissipam menor quantidade de calor e usam menor quantidade de energia do que as válvulas.

20 A IBM tornou-se a maior fabricante de computadores, seguida pela DEC(Digital Equipment Corporation); A DEC lançou o PDP-1, uma maquina de pequeno porte comparada com as existentes e com uma tecnologia avançada comparada com as demais; O aparecimento de unidades aritméticas e logicas mais complexas; O aparecimento da linguagem de programação de nível superior aos das linguagens Assembly da época, o Fortran. A Texas Instruments anunciou o inicio da produção dos transistores de silício.

21 3º Geração O surgimento do circuito integrado(ci), que consumia menor quantidade de energia, dissipava menor quantidade de calor e era menor; No primeiro CI existia cinco componentes em uma peça de germânio com meia polegada de comprimento e fina como um palito de dente;

22 As maquina eram mais rápidas; Maior poder de processamento num menor espaço e um menor consumo de energia; Aparecimento dos microprocessadores num único chip, produzidos pela Intel Corparation; Primeiros CI 10 ou 20 transistores em um chip(ssi Small-Scale Integration); 20 a 200 transisitores em um chip(msi Medium-Sacel Integration) anos 60; Até 5000 transistores em um chip(lsi Large-Scale Integration) anos 70;

23 Redes Surgimento dos minicomputadores permitiu introduzir a noção de sistema distribuído; Repartição das capacidades de processamento e armazenamento de dados entre vários equipamentos; Compartilhamento de dados e recursos; Adaptação das estruturas de interconexão à estrutura das atividade empresarias: diversos microcomputadores distribuídos nos diversos setores(departamentos) de uma empresa;

24 4º Geração Integração em larga escala(vlsi), onde milhares de milhões de transistores num único chip; Computadores pessoais(pcs) e estações de trabalho.

25 Computadores da 4º Geração PC XT PC AT PC 386 PC 486 Pentium

26 Os microprocessadores caminham para arquiteturas de 64 bits, ao mesmo tempo surge processadores dedicados a internet e a sinais digitais(dsp Digital Signal Processor). Grandes computadores caminham para o processamento paralelo, onde vários processadores será envolvidos para resolver um único problema.

27 Ultimas gerações A passagem entre as outras gerações não são claras como as anteriores, mais pode-se notar grande evolução dentre os computadores. Uma característica é a diminuição dos computadores e seus componentes.

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