Introdução. Prof. Marcos Zurita Teresina

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Lorena Carvalho Branco
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1 Universidade Federal do Piauí Centro de Tecnologia Departamento de Engenharia Elétrica Introdução Prof. Marcos Zurita Teresina Sumário 1. Evolução Histórica dos Computadores 2. Evolução dos Microprocessadores 3. Dos Microprocessadores aos Microcontroladores 4. Bibliografia 2

edu.br www.ufpi.br/zurita Teresina - 2011 Sumário 1.

2 1. Evolução Histórica dos Computadores 3 Evolução Histórica dos Computadores Principais Marcos na História dos Computadores Something, somewhere went terribly wrong 4

3 Evolução Histórica dos Computadores ~500 A.C. Invenção do ábaco pelos babilônios 5 Evolução Histórica dos Computadores 1642 O francês Blaise Pascal inventa a primeira calculadora mecânica (capaz de somar e subtrair). 6

Invenção do ábaco pelos babilônios 5 mputadores 1642 O

4 Evolução Histórica dos Computadores 1672 O alemão Gottfried Wilhelm von Leibniz aperfeiçoa a invenção de Pascal criando a calculadora mecânica universal, capaz de realizar as 4 operações. 7 Evolução Histórica dos Computadores 1801 O francês Joseph Marie Jacquard emprega pela primeira vez cartões perfurados como memória para comandar um tear. Nasce a noção de programação. 8

7 Evolução Histórica dos Computadores 1801 O francês Joseph Marie Jacquard emprega pela

5 Evolução Histórica dos Computadores 1822 O inglês Charles Babbage inventa a Máquina de Diferenças e 11 anos depois a Máquina Analítica, consideradas como os primeiros computadores mecânicos do mundo (tendo cartões perfurados como memórias de armazenamento). 9 Evolução Histórica dos Computadores 1890 O americano Hermann Hollerith inventa uma máquina mecânica, baseada em cartões perfurados, para realizar as operações de recenseamento da população americana. O tempo de processamento do senso americano cai de 10 anos para, apenas, 2 anos. 10

9 Evolução Histórica dos Computadores 1890 O americano Hermann Hollerith inventa uma máquina mecânica, baseada em cartões perfurados,

6 Evolução Histórica dos Computadores 1935 O alemão Konrad Zuse cria o Z1, o primeiro computador eletrônico do mundo. Empregando relés mecânicos, baseava-se no sistema numérico binário Z3: relés eletromecânicos controlados por um programa (primeiro computador operacional). 11 Evolução Histórica dos Computadores 1943 Um projeto britânico liderado Alan Turing coloca em operação o Colossus. A máquina era composta por cerca de 2000 válvulas, lia dados de uma fita de papel perfurado e tinha por objetivo decodificar mensagens alemãs na guerra. 12

1941 Z3: relés eletromecânicos controlados por um programa (primeiro computador operacional).

7 Evolução Histórica dos Computadores 1946 O ENIAC, projetado por J. Presper Eckert e John W. Mauchly, torna-se o primeiro computador eletrônico de grande escala (~17.5 mil válvulas). Encomendado pelo exército dos EUA, destinava-se a cálculos balísticos de guerra. 13 Evolução Histórica dos Computadores 1951 Nasce o primeiro computador comercial: Univac I. Projetado pelos mesmos projetistas do ENIAC. Sua programação era feita por cerca de 6 mil chaves e conexões de cabos. Usava 5200 válvulas, pesava 13 toneladas e consumia 125 kw. 14

Encomendado pelo exército dos EUA, destinava-se a cálculos balísticos de guerra.

8 Evolução Histórica dos Computadores 1952 O húngaro John von Neumann coloca em operação o computador eletrônico digital IAS. O projeto do IAS feito por Neumann é tido como a formalização do projeto de computadores, contendo diversas inovações. A maioria dos computadores atuais é baseado nesse modelo. 15 Evolução Histórica dos Computadores Gerações dos computadores eletrônicos: Geração 0: Computadores Mecânicos ( ) 1ª Geração: Válvulas ( ) 2ª Geração: Transistores ( ) 3ª Geração: Circuitos Integrados ( ) 4ª Geração: Circuitos VLSI (1980-?) 5ª Geração : Processadores Paralelos 16

A maioria dos computadores atuais é baseado nesse modelo.

9 2. Evolução dos Microprocessadores 17 Evolução dos Microprocessadores A evolução da capacidade de integração que deu origem aos computadores de 3ª geração, permitiu a construção de toda a unidade central de processamento (CPU) em um único circuito integrado. Surgia em 1971 o primeiro microprocessador em um único CI, o Intel 4004 (2,3k transistores, 4 bits, 740 khz). 18

construção de toda a unidade central de processamento (CPU) em um único circuito integrado.

10 Evolução dos Microprocessadores A calculadora NCR 18-36: o primeiro dispositivo comercial a empregar um microprocessador. 19 Evolução dos Microprocessadores Microprocessador Também abreviado por µp, up ou MPU; É o núcleo de um computador, sua unidade central de processamento, compreendendo 5 elementos básicos: Unidade de decodificação; Unidade de execução; Unidade lógica e aritmética; Barramentos de dados, endereço e de controle; Portas de entrada e saída de dados. 20

19 Evolução dos Microprocessadores Microprocessador Também abreviado por µp, up ou MPU; É o núcleo de um computador,

11 Evolução dos Microprocessadores Embora o 4004 tivesse sido projetado para uso em calculadoras, em pouco tempo o microprocessador foi adotado em diversas outras aplicações. Com um projeto totalmente novo, a Intel lança em 1972 o 8008, um µp 8 bits, capaz de endereçar até 16 kb de memória (3,5k transistores, clock de 500 khz). 21 Evolução dos Microprocessadores A evolução do i8008 deu origem aos µps: 8080 (1974) 8085 (1976) 8086 (1978) O Intel 8086, por sua vez, deu origem aos µps da série 80X86, da qual fazem parte os microprocessadores Pentium que equipam a maior parte dos computadores pessoais atualmente em uso. Ainda na década de 70 surgiram também outros µps de diferentes fabricantes com arquiteturas distintas, alguns voltados para computação de alto desempenho. 22

21 Evolução dos Microprocessadores A evolução do i8008 deu origem aos µps: 8080 (1974) 8085 (1976) 8086 (1978) O Intel 8086, por sua vez, deu origem aos µps da série 80X86, da qual fazem parte

12 Evolução dos Microprocessadores Linha do tempo dos principais µp da linha Intel. Aqui tem início a linha de µp da Motorola MC (1971) (1972) (1974) (1976) (1978) Z80 Aqui tem início a linha de µp Z80 da Zilog 8088 (XT) (1979) Pentium (1982) (1985) (1989) (1993) 23 Evolução dos Microprocessadores Intel i7-980x: 1,17 bilhões de transistores, 64 bits, 6 cores, 3,33GHz, 1366 pinos. 24

Z80 Aqui tem início a linha de µp Z80 da Zilog 8088 (XT) (1979) 80186 80188 80286 80386 80486 Pentium (1982)

13 Evolução dos Microprocessadores IBM z196-1,4 bilhões de transistores em 512 mm², 5,2 GHz: O mais rápido processador atual Dos Microprocessadores aos Microcontroladores 26

14 Dos Microprocessadores aos Microcontroladores A crescente capacidade de miniaturização dos microprocessadores e sua rápida adoção em diferentes setores da industria levou a Intel a lançar em 1976 o primeiro microcontrolador, o 8048: 27 Dos Microprocessadores aos Microcontroladores Microcontrolador Também abreviado por µc, uc ou MCU. É um componente que reúne num único chip um microprocessador, memória e periféricos de entrada e saída programáveis. Memória Temporizadores CPU Portas de E/S ADC DAC 28

Microprocessadores aos Microcontroladores Microcontrolador Também abreviado por µc, uc ou MCU.

15 Dos Microprocessadores aos Microcontroladores Microcontroladores são dispositivos voltados a sistemas embarcados e aplicações específicas, ao contrário dos µps, destinados a PCs e aplicações de uso geral. Memórias de programa e de dados também são frequentemente integradas ao chip, o que não ocorre nos µps. Consequências da integração dessas memórias ao µc: reduz o número de pinos do encapsulamento; reduz os custos com componentes externos; diminui as dimensões da montagem; simplifica o circuito de aplicação; aumenta o custo do µc; limita a complexidade do programa embarcado; limita o montante de dados manipuláveis. Dos Microprocessadores aos Microcontroladores PIC10F O menor microcontrolador comercial: 4 pinos de I/O 2 canais de conversão A/D Comunicação UART / SPI / I2C CPU 8 MHz 29 30

Consequências da integração dessas memórias ao µc: reduz o número de pinos do encapsulamento; reduz os custos com componentes externos; diminui as dimensões da montagem; simplifica o circuito de

16 Bibliografia Andrew S. Tanenbaum, Organização Estruturada de Computadores, 5a Ed., Pearson, J. L. Hennessy & D. A. Patterson, Arquitetura de Computadores - Uma Abordagem Quantitativa, Editora Campus, Willians Stallings, Arquitetura e Organização de Computadores, 5ª Edição, Pearson, Albert Paul Malvino, Microcomputadores e Microprocessadores, McGraw-Hill, Herbert Taub, Circuitos Digitais e Microprocessadores, Mcgranw-Hill,

Willians Stallings, Arquitetura e Organização de Computadores, 5ª Edição, Pearson, 2003.

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