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Arquitetura 1 Arquitetura 1 Presentation Transcript

  • ArquiteturaeorganizaçãodeComputadores Introdução - Histórico 1 Arquitetura e Organização deArquitetura e Organização de ComputadoresComputadores IntroduçãoIntrodução Evolução Histórica dos ComputadoresEvolução Histórica dos Computadores
  • ArquiteturaeorganizaçãodeComputadores Introdução - Histórico 2 Sumário • Introdução • Conceitos • Máquina multinível • Modelo de Von Newmann • Evolução histórica • Dispositivos mecânicos • Dispositivos Eletrônicos – Primeira geração de computadores – Segunda geração de computadores – Terceira geração de computadores – Quarta geração de computadores
  • ArquiteturaeorganizaçãodeComputadores Introdução - Histórico 3 Conceitos • “Um computador é uma máquina (composta de partes eletrônicas e eletromecânicas) capaz de sistematicamente coletar, manipular e fornecer resultados das manipulações de informações para um ou mais objetivos.” • “Processamento de dados consiste em uma série de atividades ordenadamente realizadas, com o objetivo de produzir um arranjo determinado de informações a partir de outras obtidas inicialmente.” View slide
  • ArquiteturaeorganizaçãodeComputadores Introdução - Histórico 4 Conceitos • “Dado pode ser definido como a matéria-prima originalmente obtida de uma ou mais fontes (etapa da coleta).” • “Informação é o resultado do processamento, isto é, o dado processado ou “acabado”. “ View slide
  • ArquiteturaeorganizaçãodeComputadores Introdução - Histórico 5 Conceitos - Sistemas • “Um sistema é um conjunto de partes coordenadas que concorrem para a realização de um determinado objetivo.” • O enfoque sistemático se faz presente em várias áreas do desenvolvimento comercial, científico, industrial e social. • “Sistema de processamento de dados (SPD) são aqueles responsáveis pela coleta, armazenamento, processamento e recuperação, em equipamento eletrônico, dos dados necessários ao funcionamento de um outro sistema maior: o sistema de informação.” a) Sistema de computação b) Sistema de aplicação.
  • ArquiteturaeorganizaçãodeComputadores Introdução - Histórico 6 Conceitos - Sistemas • “Sistema de informação de uma empresa pode ser conceituado como o conjunto de métodos, processos e equipamentos necessários para se obter, processar e utilizar informações dentro da empresa.” • Os sistemas de informações se desenvolvem segundo duas dimensões: a) componentes da organização: diversos setores funcionais; b) nível de decisão: operacional, gerencial e alto nível da organização. • “Sistema de informações gerenciais (SIG) é o sistema que engloba todos os componentes e todos os níveis de decisão de uma organização.”
  • ArquiteturaeorganizaçãodeComputadores Introdução - Histórico 7 Conceitos – Sistemas de computação • “Hardware é o conjunto formado pelos circuitos eletrônicos e partes eletromecânicas de um computador.” • “Software consiste em programas, de qualquer tipo e em qualquer linguagem, que são introduzidos na máquina para fazê-la trabalhar, passo a passo, e produzir algum trabalho.” • Sistemas de computação são compostos por um conjunto de hardware e software. Outra definição de software é programa de computador. • “Programa é um conjunto de instruções.”
  • ArquiteturaeorganizaçãodeComputadores Introdução - Histórico 8 Conceitos – Máquina multinível • Para aproximar os seres humanos da máquina é usada uma divisão em camadas das arquiteturas de computadores. Assim, quanto mais camadas tiver uma arquitetura, mais próxima da linguagem humana será a linguagem de alto nível deste computador.
  • ArquiteturaeorganizaçãodeComputadores Introdução - Histórico 9 Conceitos – Von Newmann • John Von Newmann matemático húngaro, naturalizado norte-americano, propôs nos anos 40 do século XX, um padrão de arquitetura de computadores que ainda hoje é seguido, sendo hoje em dia altamente pesquisada uma alternativa a esse padrão. • Ainda não se tem de fato uma idéia que seja melhor que a desse cientista. • A máquina proposta por Von Neumann conta com os seguintes componentes: uma Memória, uma Unidade Aritmética e Lógica (ULA), uma Unidade Central de Processamento (UCP), composta por diversos Registradores, e uma Unidade de Controle (UC) .
  • ArquiteturaeorganizaçãodeComputadores Introdução - Histórico 10 Conceitos – Von Newmann
  • ArquiteturaeorganizaçãodeComputadores Introdução - Histórico 11 Histórico Época dos dispositivos mecânicos (500 a.c – 1880) • A primeira referência a um computador (máquina que calcula) vem do ábaco.
  • ArquiteturaeorganizaçãodeComputadores Introdução - Histórico 12 Histórico Época dos dispositivos mecânicos (500 a.c – 1880) • O detalhe interessante desse período da história da computação é que Pascal inventou uma máquina que pudesse servir de calculadora para ajudar seu pai, que era fiscal de impostos do rei da França, e Ada Lovelace, filha de Lorde Byron, soube da invenção e escreveu um procedimento para programar essa máquina, sendo assim, ela é considerada a primeira pessoa a escrever um algoritmo, a primeira programadora. Em sua homenagem, uma das primeiras linguagens de programação foi batizada ADA.
  • ArquiteturaeorganizaçãodeComputadores Introdução - Histórico 13 Histórico Época dos dispositivos mecânicos (500 a.c – 1880) Em 1642, a máquina de Pascal tentava calcular
  • ArquiteturaeorganizaçãodeComputadores Introdução - Histórico 14 Histórico Época dos dispositivos mecânicos (500 a.c – 1880) Em 1672, a calculadora de Leibniz conseguia fazer cálculos envolvendo as quatro operações e extraindo a raiz quadrada
  • ArquiteturaeorganizaçãodeComputadores Introdução - Histórico 15 Histórico Época dos dispositivos Eletromecânicos (1888-1930) Em 1801, Joseph Marie Jacquard, dono de uma tecelagem, colocou desenhos nos teares, através de um sistema de cartões perfurados
  • ArquiteturaeorganizaçãodeComputadores Introdução - Histórico 16 Histórico Época dos dispositivos Eletromecânicos (1888-1930) Em 1890, Hermann Hollerith, para acelerar o trabalho do censo nos Estados Unidos, desenvolveu um equipamento utilizando os cartões idealizados por Jacquard
  • ArquiteturaeorganizaçãodeComputadores Introdução - Histórico 17 Histórico Época dos dispositivos Eletromecânicos (1888-1930) • Em 1896, o sucesso de Hollerith era tanto que ele fundou a Tabulation Machine Company, que se fundiu com duas empresas e formou a Computing Tabulation Recording Company. • Depois da morte dele, em 1924, a CTRC mudou de nome e virou IBM - Internacional Business Machine.
  • ArquiteturaeorganizaçãodeComputadores Introdução - Histórico 18 Histórico Época dos componentes eletrônicos – Primeiras Invenções (1930-1945) • Primeira Geração: Computadores a válvula - A história foi evoluindo até que na Segunda Guerra Mundial já existiam alguns componentes da eletrônica dos dias de hoje, alguns pesquisadores de renome mundial empenharam-se em fazer calculadoras automáticas - nomes como Konrad Zuze, Howard Aiken, Jonh Mauchley, dentre outros. • Essa ficou conhecida como a PRIMEIRA GERAÇÃO DE COMPUTADORES (1945-1955).
  • ArquiteturaeorganizaçãodeComputadores Introdução - Histórico 19 Histórico Época dos componentes eletrônicos – Primeiras Invenções (1930-1945) • O 1º. computador eletrônico digital – ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer): • Projetado de 1943 a 1946; • Funcionou até 1955; • Possuía 17.000 válvulas e 8000 Km de cabos; • Pesava 30 toneladas; • Consumia grande quantidade de energia e válvulas que queimava freqüentemente; • 10.000 operações por segundo; • 20 registradores que guardavam valor numérico de 10 dígitos; • Era uma máquina decimal, não binária, cada dígito é representado por um anel de 10 válvulas; • Programação feita através da recolocação dos fios.
  • ArquiteturaeorganizaçãodeComputadores Introdução - Histórico 20 Histórico ENIAC - 1946
  • ArquiteturaeorganizaçãodeComputadores Introdução - Histórico 21 Histórico Época dos componentes eletrônicos (1945 - ?) • Segunda Geração: Computadores Transistorizados - A eletrônica moderna surgiu em 23 de Dezembro de 1947. • Os transistores se tornaram não só sucesso em toda a indústria eletrônica (custo, tamanho e desempenho melhores que os dispositivos a válvula), como também formaram a base de todos os computadores digitais. O fato de que se pode ligar e desligar a corrente elétrica em um dispositivo é a base de toda a lógica digital. • Os computadores diminuíram de tamanho e ficaram mais eficientes nesta que ficou sendo a SEGUNDA GERAÇÃO DE COMPUTADORES (1955-1965).
  • ArquiteturaeorganizaçãodeComputadores Introdução - Histórico 22 Histórico 1954 - IBM 650 - As mulheres participavam das mudanças, trabalhando...
  • ArquiteturaeorganizaçãodeComputadores Introdução - Histórico 23 Histórico Época dos componentes eletrônicos (1945 - ?) Disco rígido em 1956 – 5 MB
  • ArquiteturaeorganizaçãodeComputadores Introdução - Histórico 24 Histórico Época dos componentes eletrônicos (1945 - ?) • Terceira Geração: Computadores com Circuitos Integrados - Em Outubro de 1958, Jack Kilby, da Texas Instruments Co., colocou dois circuitos em uma só peça de germânio. • Tinha sido inventado o circuito integrado, uma pequena pastilha (para os padrões da época) consumindo ainda menos energia e ocupando menos espaço que os equipamentos de antes, onde os transistores eram usados sem integração. Nasce a TERCEIRA GERAÇÃO DE COMPUTADORES (1965-1980). Estes circuitos ganharam denominações diferentes em alguns lugares do planeta, aqui no Brasil é comum chamar circuito integrado de CHIP.
  • ArquiteturaeorganizaçãodeComputadores Introdução - Histórico 25 Histórico Época dos componentes eletrônicos (1945 - ?) • Quarta Geração: Computadores que utilizam VLSI (Very Large Scale Integration) - De 1980 até os dias de hoje, vive- se a geração mais nova da computação, chamada VLSI, ou circuitos com integração em larga escala. São Circuitos Integrados especiais que contêm milhares (ou até milhões) de transistores por centímetro quadrado de área da pastilha. Esta é a QUARTA GERAÇÃO DE COMPUTADORES. Os PCs em uso hoje pertencem todos a esta geração. • Há quem defenda a existência de uma quinta geração nos dias de hoje, fala-se no computador invisível, porém isso ainda é considerado ficção científica.
  • ArquiteturaeorganizaçãodeComputadores Introdução - Histórico 26 Histórico Computadores Pessoais - Microcomputadores • Desde a chegada da geração dos Circuitos Integrados, a Unidade Central de Processamento dos computadores passou a agregar outros componentes do sistema, tais como: o clock, a UC, a ULA e até mesmo uma parte da memória conhecida por cache. • A esses novos circuitos VLSI dá-se o nome de PROCESSADOR. Esse tal processador acaba dando o nome ao sistema como um todo, ou seja, se no seu computador tem um processador PENTIUM™IV, costumamos dizer que este é o nome do computador em questão. • Em 1971, a Intel Corporation, produziu uma CPU em uma só pastilha de circuito integrado, denominado INTEL-4004, que possuía palavra de 4 bits e tinha cerca de 2.300 transistores na pastilha. • Logo em seguida, a Intel lançou o INTEL 8008 com 8 bits de palavra e 16 K de memória. • Vejamos a seguir uma tabela que mostra a evolução desses processadores.
  • ArquiteturaeorganizaçãodeComputadores Introdução - Histórico 27 Histórico Computadores Pessoais - Microcomputadores
  • ArquiteturaeorganizaçãodeComputadores Introdução - Histórico 28 Histórico Computadores Pessoais - Microcomputadores • Além desses processadores listados na tabela, existem outros fabricados pela Intel que são bastante populares, tais como: • – Celeron  desde o primeiro Pentium, esse é um processador alternativo para quem não precisa de todo o poder computacional do Pentium “completo”, aqui sempre tem um recurso não implementado para justificar um preço mais baixo para o consumidor, sem prejuízo de acesso a tecnologia mais recente. O Celeron mais recente é o CORE2-DUO, que é alternativo ao PENTIUM IV DUAL CORE; – XEON  pronuncia-se zíon, é uma família especial de Pentiums voltada para os servidores de rede. São processadores que contam com toda a tecnologia disponível no Pentium mais atual e são preparados especialmente para servidores de rede; – CENTRINO  processadores específicos para dispositivos portáteis e móveis, como notebooks e outros. Contam com recursos especiais de gerenciamento de energia e acesso a redes sem fio.
  • ArquiteturaeorganizaçãodeComputadores Introdução - Histórico 29 Histórico Computadores Pessoais - Microcomputadores • Atualmente fala-se muito em CORE, seja dual, duo ou quad, essa denominação refere-se na verdade ao núcleo do processador, onde fica a ULA. • Nos modelos DUAL ou DUO, esse núcleo é duplicado, o que proporciona uma execução de duas instruções efetivamente ao mesmo tempo, embora isto não aconteça o tempo todo. • Basta uma instrução precisar de um dado gerado por sua “concorrente” que a execução paralela torna-se inviável, tendo uma instrução que esperar pelo término da outra. • Os modelos QUAD CORE possuem o núcleo quadruplicado.
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