Arquitectura de Computadores (ACom)
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- Zilda Caetano Azenha
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1 Arquitectura de Computadores (ACom) MEAer Acetatos das Aulas Teóricas Versão Português Aula N o 01: Título: Apresentação Sumário: Apresentação da disciplina e seu funcionamento.. histórica. 2014/2015 Nuno.Roma@tecnico.ulisboa.pt
2 Arquitectura de Computadores (ACom) Introdução Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 1 / 70 Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 2 / 70
3 Porquê Estudar Arquitectura de Computadores? Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 3 / 70 Porquê Estudar Arquitectura de Computadores? O que é um computador? O que tem dentro? Como funciona? Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 3 / 70
4 Porquê Estudar Arquitectura de Computadores? Acabou a boleia para os programadores... Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 4 / 70 Porquê Estudar Arquitectura de Computadores? Analogia com o vendedor de carros: Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 5 / 70
5 Porquê Estudar Arquitectura de Computadores? Analogia com o vendedor de carros: Vejam! O carro!, diz o vendedor de carros. Alcança 30 km/h! Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 5 / 70 Porquê Estudar Arquitectura de Computadores? Analogia com o vendedor de carros: Vejam! O carro!, diz o vendedor de carros. Alcança 30 km/h! Oh, diz o consumidor, isso é fantástico! Posso transportar mercadoria muito mais depressa que antes, e não tenho que andar a limpar cocó de cavalo. Quero um! Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 5 / 70
6 Porquê Estudar Arquitectura de Computadores? Analogia com o vendedor de carros: Vejam! O carro!, diz o vendedor de carros. Alcança 30 km/h! Oh, diz o consumidor, isso é fantástico! Posso transportar mercadoria muito mais depressa que antes, e não tenho que andar a limpar cocó de cavalo. Quero um! O tempo passa. Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 5 / 70 Porquê Estudar Arquitectura de Computadores? Analogia com o vendedor de carros: Vejam! O carro!, diz o vendedor de carros. Alcança 30 km/h! Oh, diz o consumidor, isso é fantástico! Posso transportar mercadoria muito mais depressa que antes, e não tenho que andar a limpar cocó de cavalo. Quero um! O tempo passa. Vejam!, diz de novo o vendedor de carros. Um carro de 60 km/h! Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 5 / 70
7 Porquê Estudar Arquitectura de Computadores? Analogia com o vendedor de carros: Vejam! O carro!, diz o vendedor de carros. Alcança 30 km/h! Oh, diz o consumidor, isso é fantástico! Posso transportar mercadoria muito mais depressa que antes, e não tenho que andar a limpar cocó de cavalo. Quero um! O tempo passa. Vejam!, diz de novo o vendedor de carros. Um carro de 60 km/h! Boa!, diz o consumidor. Dá muito jeito. A 30 km/h demoro o dia inteiro para chegar à cidade. Isto vai simplificar muito a minha vida. Venha de lá esse carro! Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 5 / 70 Porquê Estudar Arquitectura de Computadores? Analogia com o vendedor de carros: Vejam! O carro!, diz o vendedor de carros. Alcança 30 km/h! Oh, diz o consumidor, isso é fantástico! Posso transportar mercadoria muito mais depressa que antes, e não tenho que andar a limpar cocó de cavalo. Quero um! O tempo passa. Vejam!, diz de novo o vendedor de carros. Um carro de 60 km/h! Boa!, diz o consumidor. Dá muito jeito. A 30 km/h demoro o dia inteiro para chegar à cidade. Isto vai simplificar muito a minha vida. Venha de lá esse carro! O tempo passa outra vez. Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 5 / 70
8 Porquê Estudar Arquitectura de Computadores? Analogia com o vendedor de carros: Vejam! O carro!, diz o vendedor de carros. Alcança 30 km/h! Oh, diz o consumidor, isso é fantástico! Posso transportar mercadoria muito mais depressa que antes, e não tenho que andar a limpar cocó de cavalo. Quero um! O tempo passa. Vejam!, diz de novo o vendedor de carros. Um carro de 60 km/h! Boa!, diz o consumidor. Dá muito jeito. A 30 km/h demoro o dia inteiro para chegar à cidade. Isto vai simplificar muito a minha vida. Venha de lá esse carro! O tempo passa outra vez. Vejam!, diz quem-vocês-sabem. Um carro de 120 km/h! Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 5 / 70 Porquê Estudar Arquitectura de Computadores? Analogia com o vendedor de carros: Vejam! O carro!, diz o vendedor de carros. Alcança 30 km/h! Oh, diz o consumidor, isso é fantástico! Posso transportar mercadoria muito mais depressa que antes, e não tenho que andar a limpar cocó de cavalo. Quero um! O tempo passa. Vejam!, diz de novo o vendedor de carros. Um carro de 60 km/h! Boa!, diz o consumidor. Dá muito jeito. A 30 km/h demoro o dia inteiro para chegar à cidade. Isto vai simplificar muito a minha vida. Venha de lá esse carro! O tempo passa outra vez. Vejam!, diz quem-vocês-sabem. Um carro de 120 km/h! Preciso de um desses! Assim posso ir visitar a minha Tia Anita à terra dela, e não tenho que lá dormir com os seus 42 gatos. Muito útil. Eu compro! Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 5 / 70
9 Porquê Estudar Arquitectura de Computadores? Analogia com o vendedor de carros: Vejam! O carro!, diz o vendedor de carros. Alcança 30 km/h! Oh, diz o consumidor, isso é fantástico! Posso transportar mercadoria muito mais depressa que antes, e não tenho que andar a limpar cocó de cavalo. Quero um! O tempo passa. Vejam!, diz de novo o vendedor de carros. Um carro de 60 km/h! Boa!, diz o consumidor. Dá muito jeito. A 30 km/h demoro o dia inteiro para chegar à cidade. Isto vai simplificar muito a minha vida. Venha de lá esse carro! O tempo passa outra vez. Vejam!, diz quem-vocês-sabem. Um carro de 120 km/h! Preciso de um desses! Assim posso ir visitar a minha Tia Anita à terra dela, e não tenho que lá dormir com os seus 42 gatos. Muito útil. Eu compro! Mais algum tempo. Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 5 / 70 Porquê Estudar Arquitectura de Computadores? Analogia com o vendedor de carros: Vejam! O carro!, diz o vendedor de carros. Alcança 30 km/h! Oh, diz o consumidor, isso é fantástico! Posso transportar mercadoria muito mais depressa que antes, e não tenho que andar a limpar cocó de cavalo. Quero um! O tempo passa. Vejam!, diz de novo o vendedor de carros. Um carro de 60 km/h! Boa!, diz o consumidor. Dá muito jeito. A 30 km/h demoro o dia inteiro para chegar à cidade. Isto vai simplificar muito a minha vida. Venha de lá esse carro! O tempo passa outra vez. Vejam!, diz quem-vocês-sabem. Um carro de 120 km/h! Preciso de um desses! Assim posso ir visitar a minha Tia Anita à terra dela, e não tenho que lá dormir com os seus 42 gatos. Muito útil. Eu compro! Mais algum tempo. Vejam!, diz ele, Dois carros de 100 km/h! Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 5 / 70
10 Porquê Estudar Arquitectura de Computadores? Analogia com o vendedor de carros: Vejam! O carro!, diz o vendedor de carros. Alcança 30 km/h! Oh, diz o consumidor, isso é fantástico! Posso transportar mercadoria muito mais depressa que antes, e não tenho que andar a limpar cocó de cavalo. Quero um! O tempo passa. Vejam!, diz de novo o vendedor de carros. Um carro de 60 km/h! Boa!, diz o consumidor. Dá muito jeito. A 30 km/h demoro o dia inteiro para chegar à cidade. Isto vai simplificar muito a minha vida. Venha de lá esse carro! O tempo passa outra vez. Vejam!, diz quem-vocês-sabem. Um carro de 120 km/h! Preciso de um desses! Assim posso ir visitar a minha Tia Anita à terra dela, e não tenho que lá dormir com os seus 42 gatos. Muito útil. Eu compro! Mais algum tempo. Vejam!, diz ele, Dois carros de 100 km/h! Como?! (adaptado de Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 5 / 70 Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 6 / 70
11 s da Fornecer conhecimentos nos seguintes tópicos: Princípios gerais da arquitectura de um computador; Arquitectura interna de um microprocessador; ção de um microprocessador; Hierarquia de memória; Sistema de entradas e saídas. Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 7 / 70 Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 8 / 70
12 Aulas Teóricas: 2 aulas/semana, de hora e meia cada: Terças 12h30-14h00 (FA2) Sextas 15h30-17h00 (EA4) Aulas de Laboratório Aulas de Problemas Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 9 / 70 Aulas Teóricas Aulas de Laboratório: 1 aula/semana, em semanas intercaladas com as aulas de problemas: Quintas 12h30-14h00 (LSD1) Quintas 17h00-18h30 (LSD1) Frequência obrigatória! Começam no dia 26 de Fevereiro. Aulas de Problemas Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 10 / 70
13 Aulas Teóricas Aulas de Laboratório Aulas de Problemas: 1 aula/semana, em semanas intercaladas com as aulas de laboratório: Quintas 12h30-14h00 (E3) Frequência muito recomendada... Começam no dia 20 de Fevereiro. Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 11 / 70 Professores Aulas Teóricas: Nuno Roma - Responsável da disciplina nuno.roma@tecnico.ulisboa.pt Aulas de dúvidas: A definir... Aulas de Laboratório/Problemas: Nuno Roma nuno.roma@tecnico.ulisboa.pt Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 12 / 70
14 Avaliação Componentes Teórica: 60% 2 Testes ou Exame; Datas (preliminares): 1 o Teste: 4 de Maio 2 o Teste: 19 de Junho Exame/Repescagem: 3 de Julho Na época de recurso poderão fazer a repescagem de um dos testes ou realizar um exame, contemplando toda a matéria. Componente Laboratorial: 40% Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 13 / 70 Laboratório Laboratórios funcionam com 8 a 9 grupos de 2 elementos; Consiste em: 8 trabalhos de laboratório: O relatório de cada trabalho será entregue até o domingo seguinte da sessão de laboratório em que se realizou o trabalho, através do sistema Fénix; Para isso, os alunos deverão preparar os trabalhos previamente. A nota de laboratório é individual, definida através dos relatórios e avaliação contínua ao longo de todo o semestre. Repententes: são válidas as notas de laboratório dos 2 últimos anos. Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 14 / 70
15 Laboratório A colectânea completa de software a utilizar no laboratório está disponível através de uma máquina virtual (P3VM), de acesso livre através do endereço: Na primeira aula de problemas será prestado apoio aos alunos para instalação da referida máquina nos seus computadores pessoais. Recomenda-se aos alunos que descarreguem previamente: Ficheiros de instalação do motor de virtualização (ex: Virtualbox, VMware Player ou VMware Fusion); Ficheiro com a imagem da máquina virtual. Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 15 / 70 Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 16 / 70
16 Plano das Aulas Teóricas O programa da disciplina contempla a descrição dos blocos básicos que compõem um sistema computacional moderno: Processador, Memória, Sistema de entradas/saídas. Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 17 / 70 Road Map Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 18 / 70
17 Planeamento Planeamento Semana Teórica 1 Teórica 2 Problemas (P) / Laboratório (L) 16-fev a 20-fev 23-fev a 27-fev 02-mar a 06-mar 09-mar a 13-mar 16-mar a 20-mar 23-mar a 27-mar CARNAVAL Apresentação da cadeira; Introdução P0: Revisões SD Instruções Assembly; Operandos e modos de endereçamento; Processador P3 L1: Modos de endereçamento Operações lógicas e aritméticas ISA do P3 P1: Assembly do P3 Periféricos do P3; Interrupções econtagemdo tempo no P3 L2: Instruções Aritméticas e Salto Técnicas de programação em Assembly Geração do código objecto. L3: Rotinas; Passagem parâmetros Estrutura de um processador Operandos; Pilha; Instruções de acesso à memória; Codificação das instruções. Traduçãode linguagemdealtonívelpara Assembly Unidade de processamento P2: Interrupções; Codificação de Instruções 30-mar a 03-abr 06-abr a 10-abr Unidade de controlo PÁSCOA PÁSCOA PÁSCOA Controlo microprogramado; Organização interna do P3: circuito de dados L4: IO; Interrupções 13-abr a 17-abr 20-abr a 24-abr 27-abr a 01-mai Organização interna do P3: circuito de controlo Organização interna do P3: microprogramação Família Intel x86; Arquitecturas de processadores em pipeline Dependências dados e de controlo; Conflitos Arquitecturas de processadores em pipeline; Dependências Tópicos avançados de arquitectura de computadores P3: Micro-programação L5: Micro-programação L6: Arduino 04-mai a 08-mai 11-mai a 15-mai 18-mai a 22-mai 25-mai a 29-mai Sistema de memória Memórias cache: políticas de substituição L7: Pipelines Memórias cache: políticas deescrita Memória virtual: TLB Memória virtual: definições, tabela de páginas hierárquica Espaços de endereçamento: memória e entradas/saídas P4: Pipeline; Caches L8: Caches Modos de transferência de dados DMA e Processadores IO P5: Mem. Virtual; Comunicação; IO. Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 19 / 70 Bibliografia Bibliografia principal: Arquitectura de Computadores: dos sistemas digitais aos microprocessadores Guilherme Arroz, José Monteiro, Arlindo Oliveira IST Press, 2009 Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 20 / 70
18 Página Web Esta informação, e outra que surja, está disponível na página da disciplina: Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 21 / 70 Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 22 / 70
19 Marcos na Evolução dos Computadores 3000AC Babilónia Ábaco. Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 23 / 70 Ábaco Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 24 / 70
20 Marcos na Evolução dos Computadores 3000AC Babilónia Ábaco Blaise Pascal Somador mecânico. Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 25 / 70 Somador Mecânico Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 26 / 70
21 Marcos na Evolução dos Computadores 3000AC Babilónia Ábaco Blaise Pascal Somador mecânico J-M Jacquard Máquina de tecer com padrões controlados por cartões perfurados. Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 27 / 70 Máquina de Tecer Automática Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 28 / 70
22 Máquina de Tecer Automática PROBLEMA: gerou revoltas por perdas de postos de trabalho!!! Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 28 / 70 Cartão Perfurado Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 29 / 70
23 Marcos na Evolução dos Computadores 3000AC Babilónia Ábaco Blaise Pascal Somador mecânico J-M Jacquard Máquina de tecer com padrões controlados por cartões perfurados Charles Babbage Analytical Engine: base dos computadores modernos. Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 30 / 70 Marcos na Evolução dos Computadores 3000AC Babilónia Ábaco Blaise Pascal Somador mecânico J-M Jacquard Máquina de tecer com padrões controlados por cartões perfurados Charles Babbage Analytical Engine: base dos computadores modernos. Na prática... Babbage começou por desenvolver o Differential Engine, que tinha como base um motor a vapor para calcular qualquer função que se pudesse representar por um polinómio. Tal como os sistemas anteriores estava limitada a uma operação. Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 30 / 70
24 Analytical Engine Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 31 / 70 Analytical Engine Progamável com cartões perfurados. É considerado como a base dos computadores modernos. Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 31 / 70
25 Marcos na Evolução dos Computadores 3000AC Babilónia Ábaco Blaise Pascal Somador mecânico J-M Jacquard Máquina de tecer com padrões controlados por cartões perfurados Charles Babbage Analytical Engine: base dos computadores modernos George Boole Escreve An Investigation to the Laws of Thought, base dos sistemas lógicos. Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 32 / 70 Marcos na Evolução dos Computadores 3000AC Babilónia Ábaco Blaise Pascal Somador mecânico J-M Jacquard Máquina de tecer com padrões controlados por cartões perfurados Charles Babbage Analytical Engine: base dos computadores modernos George Boole Escreve An Investigation to the Laws of Thought, base dos sistemas lógicos Fleming & Forest Invenção da válvula de vácuo. Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 32 / 70
26 Marcos na Evolução dos Computadores 3000AC Babilónia Ábaco Blaise Pascal Somador mecânico J-M Jacquard Máquina de tecer com padrões controlados por cartões perfurados Charles Babbage Analytical Engine: base dos computadores modernos George Boole Escreve An Investigation to the Laws of Thought, base dos sistemas lógicos Fleming & Forest Invenção da válvula de vácuo Vannevar Bush Differential Analyzer, sistema electrónico para cálculo diferencial. Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 33 / 70 Differential Analyzer Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 34 / 70
27 Differential Analyzer Maior máquina de cálculo da altura... Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 34 / 70 Marcos na Evolução dos Computadores 3000AC Babilónia Ábaco Blaise Pascal Somador mecânico J-M Jacquard Máquina de tecer com padrões controlados por cartões perfurados Charles Babbage Analytical Engine: base dos computadores modernos George Boole Escreve An Investigation to the Laws of Thought, base dos sistemas lógicos Fleming & Forest Invenção da válvula de vácuo Vannevar Bush Differential Analyzer, sistema electrónico para cálculo diferencial Alan Turing Escreve On Computable Numbers, modelo teórico para os computadores actuais.. Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 35 / 70
28 Marcos na Evolução dos Computadores Primeiros computadores: 1938 Konrad Zuse Z1, Alemanha 1940 Alan Turing Bombe, Reino Unido Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 36 / 70 Bombe Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 37 / 70
29 Bombe Sistema electromecânico criado para decifrar códigos encriptados pela máquina Enigma (2 a Guerra Mundial). Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 37 / 70 Marcos na Evolução dos Computadores Primeiros computadores: 1938 Konrad Zuse Z1, Alemanha 1940 Alan Turing Bombe, Reino Unido 1943 Betchley Park Colossus, Reino Unido 1944 Harvard Mark I, EUA 1945 Filadélfia ENIAC, EUA Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 38 / 70
30 ENIAC Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 39 / 70 ENIAC ENIAC funcionava a válvulas. Pesava 30 toneladas. Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 39 / 70
31 ção do ENIAC Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 40 / 70 Marcos na Evolução dos Computadores Primeiros computadores: 1938 Konrad Zuse Z1, Alemanha 1940 Alan Turing Bombe, Reino Unido 1943 Betchley Park Colossus, Reino Unido 1944 Harvard Mark I, EUA 1945 Filadélfia ENIAC, EUA 1945 Harvard Primeiro bug documentado. Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 41 / 70
32 Primeiro Bug Documentado Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 42 / 70 Marcos na Evolução dos Computadores Primeiros computadores: 1938 Konrad Zuse Z1, Alemanha 1940 Alan Turing Bombe, Reino Unido 1943 Betchley Park Colossus, Reino Unido 1944 Harvard Mark I, EUA 1945 Filadélfia ENIAC, EUA 1945 Harvard Primeiro bug documentado John von Neumann Conceito de programa em memória. Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 43 / 70
33 Marcos na Evolução dos Computadores Primeiros computadores: 1938 Konrad Zuse Z1, Alemanha 1940 Alan Turing Bombe, Reino Unido 1943 Betchley Park Colossus, Reino Unido 1944 Harvard Mark I, EUA 1945 Filadélfia ENIAC, EUA 1945 Harvard Primeiro bug documentado John von Neumann Conceito de programa em memória William Shockley Invenção do transistor. Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 43 / 70 Marcos na Evolução dos Computadores Primeiros computadores: 1938 Konrad Zuse Z1, Alemanha 1940 Alan Turing Bombe, Reino Unido 1943 Betchley Park Colossus, Reino Unido 1944 Harvard Mark I, EUA 1945 Filadélfia ENIAC, EUA 1945 Harvard Primeiro bug documentado John von Neumann Conceito de programa em memória William Shockley Invenção do transistor UNIVAC UNIVAC I, Primeiro computador comercial. Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 44 / 70
34 UNIVAC I - Primeiro Computador Comercial Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 45 / 70 Marcos na Evolução dos Computadores Primeiros computadores: 1938 Konrad Zuse Z1, Alemanha 1940 Alan Turing Bombe, Reino Unido 1943 Betchley Park Colossus, Reino Unido 1944 Harvard Mark I, EUA 1945 Filadélfia ENIAC, EUA 1945 Harvard Primeiro bug documentado John von Neumann Conceito de programa em memória William Shockley Invenção do transistor UNIVAC UNIVAC I, Primeiro computador comercial RAMAC Primeiro disco rígido. Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 46 / 70
35 Marcos na Evolução dos Computadores Primeiros computadores: 1938 Konrad Zuse Z1, Alemanha 1940 Alan Turing Bombe, Reino Unido 1943 Betchley Park Colossus, Reino Unido 1944 Harvard Mark I, EUA 1945 Filadélfia ENIAC, EUA 1945 Harvard Primeiro bug documentado John von Neumann Conceito de programa em memória William Shockley Invenção do transistor UNIVAC UNIVAC I, Primeiro computador comercial RAMAC Primeiro disco rígido Kilby & Noyce Invenção do circuito integrado. Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 46 / 70 Marcos na Evolução dos Computadores Primeiros computadores: 1938 Konrad Zuse Z1, Alemanha 1940 Alan Turing Bombe, Reino Unido 1943 Betchley Park Colossus, Reino Unido 1944 Harvard Mark I, EUA 1945 Filadélfia ENIAC, EUA 1945 Harvard Primeiro bug documentado John von Neumann Conceito de programa em memória William Shockley Invenção do transistor UNIVAC UNIVAC I, Primeiro computador comercial RAMAC Primeiro disco rígido Kilby & Noyce Invenção do circuito integrado DEC PDP-1, primeiro computador comercial com teclado e monitor. Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 46 / 70
36 PDP-1 Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 47 / 70 Marcos na Evolução dos Computadores Primeiros computadores: 1938 Konrad Zuse Z1, Alemanha 1940 Alan Turing Bombe, Reino Unido 1943 Betchley Park Colossus, Reino Unido 1944 Harvard Mark I, EUA 1945 Filadélfia ENIAC, EUA 1945 Harvard Primeiro bug documentado John von Neumann Conceito de programa em memória William Shockley Invenção do transistor UNIVAC UNIVAC I, Primeiro computador comercial RAMAC Primeiro disco rígido Kilby & Noyce Invenção do circuito integrado DEC PDP-1, primeiro computador comercial com teclado e monitor Douglas Engelbart Invenção do rato. Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 48 / 70
37 Primeiro Rato (1964) Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 49 / 70 Marcos na Evolução dos Computadores Primeiros processadores: 1971 Intel 4004, microprocessador de 4 bits. Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 50 / 70
38 Marcos na Evolução dos Computadores Primeiros processadores: 1971 Intel 4004, microprocessador de 4 bits Intel 8008, microprocessador de 8 bits. Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 50 / 70 Marcos na Evolução dos Computadores Primeiros processadores: 1971 Intel 4004, microprocessador de 4 bits Intel 8008, microprocessador de 8 bits Motorola 6800, microprocessador de 8 bits. Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 50 / 70
39 Marcos na Evolução dos Computadores Primeiros processadores: 1971 Intel 4004, microprocessador de 4 bits Intel 8008, microprocessador de 8 bits Motorola 6800, microprocessador de 8 bits Intel 8080, 1 o microprocessador com grande procura. Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 50 / 70 Marcos na Evolução dos Computadores Primeiros processadores: 1971 Intel 4004, microprocessador de 4 bits Intel 8008, microprocessador de 8 bits Motorola 6800, microprocessador de 8 bits Intel 8080, 1 o microprocessador com grande procura Altair Altair 8800, primeiro computador pessoal. Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 50 / 70
40 Altair Primeiro Computador Pessoal Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 51 / 70 Altair Primeiro Computador Pessoal Não tinha monitor nem teclado. 256 bytes de RAM! Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 51 / 70
41 Marcos na Evolução dos Computadores Primeiros processadores: 1971 Intel 4004, microprocessador de 4 bits Intel 8008, microprocessador de 8 bits Motorola 6800, microprocessador de 8 bits Intel 8080, 1 o microprocessador com grande procura Altair Altair 8800, primeiro computador pessoal Apple Apple II é lançado. Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 52 / 70 Apple II Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 53 / 70
42 Marcos na Evolução dos Computadores Primeiros processadores: 1971 Intel 4004, microprocessador de 4 bits Intel 8008, microprocessador de 8 bits Motorola 6800, microprocessador de 8 bits Intel 8080, 1 o microprocessador com grande procura Altair Altair 8800, primeiro computador pessoal Apple Apple II é lançado Intel 8086/8088, microprocessador de 16 bits. Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 54 / 70 Marcos na Evolução dos Computadores Primeiros processadores: 1971 Intel 4004, microprocessador de 4 bits Intel 8008, microprocessador de 8 bits Motorola 6800, microprocessador de 8 bits Intel 8080, 1 o microprocessador com grande procura Altair Altair 8800, primeiro computador pessoal Apple Apple II é lançado Intel 8086/8088, microprocessador de 16 bits Motorola 68000, microprocessador de 16 bits. Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 54 / 70
43 Marcos na Evolução dos Computadores Primeiros processadores: 1971 Intel 4004, microprocessador de 4 bits Intel 8008, microprocessador de 8 bits Motorola 6800, microprocessador de 8 bits Intel 8080, 1 o microprocessador com grande procura Altair Altair 8800, primeiro computador pessoal Apple Apple II é lançado Intel 8086/8088, microprocessador de 16 bits Motorola 68000, microprocessador de 16 bits IBM Lançamento do PC. Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 54 / 70 IBM PC (1981) Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 55 / 70
44 Marcos na Evolução dos Computadores Primeiros processadores: 1971 Intel 4004, microprocessador de 4 bits Intel 8008, microprocessador de 8 bits Motorola 6800, microprocessador de 8 bits Intel 8080, 1 o microprocessador com grande procura Altair Altair 8800, primeiro computador pessoal Apple Apple II é lançado Intel 8086/8088, microprocessador de 16 bits Motorola 68000, microprocessador de 16 bits IBM Lançamento do PC Sinclair ZX Spectrum, 1 o computador de baixo custo com grande procura (UK) Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 56 / 70 ZX Spectrum (1982) Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 57 / 70
45 Layout Processadores INTEL 4004, ano , ano khz, T 5 MHz, T Pentium 4, ano 2000 Core i7 (quad), ano ,5 GHz, T 3,0 GHz, T Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 58 / 70 Circuitos Integrados Processadores INTEL Pentium 4 Core i7 Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 59 / 70
46 Frases Famosas Everything that can be invented has been invented. - Charles H. Duel, US Commissioner of Patents, 1899 Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 60 / 70 Frases Famosas Everything that can be invented has been invented. - Charles H. Duel, US Commissioner of Patents, 1899 I think there is a world market for maybe five computers. - Thomas Watson, chairman of IBM, 1943 Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 60 / 70
47 Frases Famosas Everything that can be invented has been invented. - Charles H. Duel, US Commissioner of Patents, 1899 I think there is a world market for maybe five computers. - Thomas Watson, chairman of IBM, 1943 Computers in the future may weigh no more than 1.5 tons. - Popular Mechanics, 1949 Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 60 / 70 Frases Famosas Everything that can be invented has been invented. - Charles H. Duel, US Commissioner of Patents, 1899 I think there is a world market for maybe five computers. - Thomas Watson, chairman of IBM, 1943 Computers in the future may weigh no more than 1.5 tons. - Popular Mechanics, 1949 There is no reason anyone would want a computer in their home. - Ken Olson, president, chairman and founder of DEC, 1977 Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 60 / 70
48 Frases Famosas Everything that can be invented has been invented. - Charles H. Duel, US Commissioner of Patents, 1899 I think there is a world market for maybe five computers. - Thomas Watson, chairman of IBM, 1943 Computers in the future may weigh no more than 1.5 tons. - Popular Mechanics, 1949 There is no reason anyone would want a computer in their home. - Ken Olson, president, chairman and founder of DEC, K ought to be enough for anybody. - Bill Gates, 1981 Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 60 / 70 Porquê Estudar Arquitectura de Computadores? O que é um computador? O que tem dentro? Como funciona? Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 61 / 70
49 Porquê Estudar Arquitectura de Computadores? Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 62 / 70 Porquê Estudar Arquitectura de Computadores? O que é um computador? O que tem dentro? Como funciona? Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 62 / 70
50 O que é um computador? Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 63 / 70 O que tem dentro? Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 64 / 70
51 O que tem dentro? Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 65 / 70 O que tem dentro? Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 66 / 70
52 Como funciona? Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 67 / 70 Como funciona? Mas... Como funciona? Como tirar melhor partido do PC?... percebendo a sua arquitectura! Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 67 / 70
53 Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 68 / 70 Tipos de computadores Arquitectura básica de um computador Níveis de abstracção Código máquina vs linguagem Assembly Instruções Assembly Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 69 / 70
54 Nota de Agradecimento Agradecimento Algumas páginas desta apresentação foram extraidas de: [1] José Carlos Monteiro, Arquitectura de Computadores, Instituto Superior Técnico (IST), Universidade Técnica de Lisboa, Portugal, Prof. Nuno Roma ACom 2014/15 (MEAer) - DEEC-IST 70 / 70
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