Arquitetura e organização de computadores 3º. Semestre Sistemas de informação Prof. Emiliano S. Monteiro
1. Introdução Um computador é uma máquina (conjunto de partes eletromecânicas) capaz de sistematicamente coletar, manipular e fornecer os resultados da manipulação de informações para um ou mais objetos. Processamento de dados (Data Processing) consiste, então, em uma série de atividades ordenadamente realizadas, com o objetivo de produzir um arranjo determinado de informações a partir de outras obtidas inicialmente. A manipulação das informações coletadas no início da atividade chama-se processamento; informações iniciais são usualmente denominadas dados.
1. Introdução Os termos dado e informação podem ser tratados como sinônimos ou como termos distintos; dado pode ser definido como uma matériaprima originalmente obtida de uma ou mais fontes (etapa de coleta), e informação como resultado do processo, isto é, o dado processado o acabado. Informação subentende dados organizados (segundo uma orientação o específica) para o atendimento ou emprego de uma pessoa ou grupo que os recebe.
1. Introdução Um sistema pode ser definido de diferentes maneiras... Um sistema pode ser compreendido, por exemplo, como um conjunto de partes que cooperam para atingir-se um objetivo comum. Porém, a que parece mais apropriada para nossa conceituação é a seguinte, ligeiramente diferente da anterior: Conjunto de partes coordenadas que concorrem para a realização de um determinado objeto.
1. Introdução O avanço tecnológico na área de telecomunicações também contribuiu de modo considerável para o crescimento do uso de computadores, visto que permitiu sua interligação, criando-se redes de comunicação de dados, tanto as internas (internet/lan)a uma empresa quanto aquelas que interligam outras redes (Internet/wan). O exemplo mais claro e de conhecimento mais amplo do público em geral é o da internet, a rede mundial capaz de permitir a comunicação entre praticamente todos os tipos de computador, alavancando, também, seu conhecimento e sua utilização em áreas da sociedade muitas vezes distantes de qualquer tipo de tecnologia.
1. Introdução A arquitetura do mesmo computador é uma outra parte da mesma ciência da computação, mais do nível de conhecimento desejado pelo programador, visto que suas características (as da arquitetura de uma determinada máquina) têm impacto direto na elaboração de um programa. São elementos de uma arquitetura: 1. o conjunto de instruções de um processador 2. o tamanho da palavra 3. os modos de endereçamento das instruções
1. Introdução Processamento de dados é uma série de atividades ordenadas realizadas com o objetivo de produzir um arranjo determinado de informações Dados Informação Etapas do processamento de dados: Entrada Processamento Saída Sistema: conjunto de partes coordenadas que concorrem para a realização de um deterinado objetivo.
1. Introdução - 1.1.Histórico 1.1.1. Época dos dispositivos mecânicos O conceito de efetuar cálculos com algum tipo de equipamento vem dos babilônicos e sua invenção, o ábaco Em 1642 Blaise Pascal (filósofo e matemático) construiu o contador mecânico para realizar somas e subtrações usando engrenagens dentadas. Gottfried Leibniz construiu uma calculadora mais completa que a de Pascal e realizava as 4 operações matemática. Joseph Jacquard produziu com sucesso um retrato de tecelagem cuja produção era mecânica, o retrato de Joseph consumiu 24.000 cartões. Em 1823, Charles Babage contratado pela Royal Astronomical Society of Great Britain financiou dias máquinas: A) a máquina de diferenças: foi idealizada para atender as necessidades da marinha inglesa no calculo de tabelas de navegação B) a máquina analítica: era um computador mecânico capaz de armazenar até 1000 números de 20 algarismos e que possuía um programa que podia modificar o funcionamento da máquina, fazendo-a realizar diferentes cálculos. O programa usado para fazer a máquina calcular foi criado pela Sra. Ada Lovelace, posteriormente considerada a primeira programadora da história e deu o nome a linguagem de programação ADA
1. Introdução - 1.1.Histórico 1.1.2. Época dos dispositivos eletromecânicos (1880-1930) O final do século XIX trouxe as máquinas de calcular movidas a motores elétricos, todas baseadas no princípio da máquina de Pascal Em 1889, Herman Hollerith desenvolveu o cartão perfurado para guardar dados (a mesma idéia de Joseph Jacquard). Em 1896 Hollerith fundou a Tabulating Machine Company e vendia máquinas de tabulação. Em 1914 houve a fusão de 3 empresas similares no mercado formando a Computer Tabulating Machines. Thomas Watson foi contratado com gerente geral desta empresa em 1924 mudando o nome da empresa para IBM. Os cartões perfurados foram ainda utilizados até 1980! Em 1935 Konrad Zuse constrói a primeira calculadora eletrônica, versões comerciais posteriores foram chamadas de Z1.
1. Introdução - 1.1.Histórico 1.1.3. Época dos componentes eletrônicos Um desses cientistas foi John Vincent Atanasoff, que, por volta de 1.939, projetou uma máquina calculadora para resolver equações lineares. Em 1.943, com o propósito de quebrar códigos militares secretos de comunicação dos alemães, a máquina construída por Alan Turing com válvulas eletrônicas, denominada Colossus, provavelmente devido ao seu tamanho
1. Introdução - 1.1.Histórico 1.1.4. Primeira geração válvula O primeiro computador eletrônico e digital, construído no mundo para emprego geral, isto é, com programa de instruções que podia alterar o tipo de cálculo a ser realizado com os dados, foi denominado ENIAC (Eletronic Numeral Integrator And Computer) e foi projetado por John Mauchly e John P. Eckert, de 1.943 a 1.946, tendo funcionado daí em diante até 1.955, quando foi desmontado. O ENIAC era uma máquina gigantesca, contendo mais de 17.000 válvulas e 800 quilômetros de cabos. Pesava cerca de 100 toneladas e consumia quantidade de eletricidade, além de válvulas, que queimavam com grande freqüência devido ao calor.
1. Introdução - 1.1.Histórico 1.1.4. Primeira geração válvula O ENIAC provocou, com sucesso, que era uma máquina de emprego geral ao ser utilizado para realização de complexos cálculos em relação ao uso da bomba H A outra vertente do aperfeiçoamento do ENIAC, pelo desenvolvimento do ENIVAC, é atribuída, como já mencionado, a John von Neumann. E é a ele que se acredita de um modo geral a definição de arquitetura de computadores com programa armazenado, que até os dias atuais é empregada nas máquinas modernas. Em 1.945, von Neumann divulgou seu conceito ao publicar a especificação básica do EDVAC, isto é, da sua versão do EDVAC, no trabalho First Draft of a Report on the EDVAC (Primeiro Rascunho de um Relatório sobre o EDVAC). O relatório definia as características essenciais de uma máquina seqüencial de programa armazenado.
1. Introdução - 1.1.Histórico 1.1.4. Primeira geração válvula Em 1.953, a IBM, até então mais voltada, e com sucesso, para a construção de equipamentos de processamento por cartão perfurado, lançou o seu primeiro computador eletrônico de programa armazenado, o IBM-701, voltado para o processamento científico. Esta máquina possuía uma memória com 2 K palavras de 36 bits. Em 1.955, a IBM modificou o hardware do 701 para adaptá-lo ao uso comercial, lançando o IBM-702 e, em 1.946, foi lançado o IBM-704, com 4 K palavras de memória e, finalmente em 1.958, a IBM lançou outra máquina, mais aperfeiçoada, o IBM-709. Nessa ocasião, a IBM já se destacava no mercado em relação à UNIVAC, que vinha ser a numero 1 desde 1.950.
1. Introdução - 1.1.Histórico 1.1.4. Segunda geração Transistores A eletrônica moderna surgiu em 23 de dezembro de 1.947, quando três cientistas do Bell Laboratories, John Bardeen, Walter Bratain e William Schockley, produziram pela primeira vez o efeito transistor. Eles descobriram que as propriedades condutoras de um diodo semicondutor poderiam ser controladas por um terceiro elemento. Os transistores se tornaram não só um sucesso em toda indústria eletrônica (custo, tamanho e desempenho melhores que os dispositivos a válvula), mas também formaram a base de todos os computadores digitais até os dias atuais. O fato de que se pode ligar e desligar (dois estados) a corrente elétrica em um dispositivo é a base de toda a lógica digital. O transistor realiza as mesmas funções básicas de uma válvula, porém o faz consumindo muito menos energia e calor, o que o tornou rapidamente substituto completo das válvulas.
TV gigante GE Performance Television, pioneiro modelo widescreen lançado em 1978. De acordo com a General Electric, a imagem tinha, na diagonal, o tamanho de três TVs de 25 polegadas. Para funcionar, o telão usava um esquema de projeção interno, que ampliava as imagens de um projetor interno, e um conjunto de lentes, para ajustar o foco da ampliação. Outra novidade da TV era um sistema especial para controlar a temperatura das cores, feito por meio de um circuito de computador. O gabinete de madeira fazia parte do pacote, o videocassete (também gigante), não.
Referências Bibliográficas MONTEIRO, Mário A. Introdução à organização de computadores. 4a. Edição. LTC Rio de Janeiro, 2001. TANENBAUM, Andrew S. Organização Estruturada de Computadores. 4a Edição. LTC Rio de Janeiro, 2001. STALLINGS, William. Arquitetura e Organização de Computadores. 5a. Edição. Prentice Hall. São Paulo, 2002.