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Aula_01_-_Fund_Arq_Comp
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1
FUNDAMENTOS E ARQUITETURA
DE COMPUTADORES
Prof. Esp. Leandro Magno
2
Histria do Computador
Introduo
Aula 1 - Agenda
3
Histria do Computador
Introduo
Geraes de Computadores
Aula 1 - Agenda
4
Histria do Computador
Introduo
Geraes de Computadores
Histria dos Computadores
Aula 1 - Agenda
5
Histria do Computador
Introduo
Geraes de Computadores
Histria dos Computadores
Tipos de Computadores
Aula 1 - Agenda
6
Introduo
7
O que um computador?
Introduo
8
O que um computador?
Uma mquina programvel que pode resolver
problemas executando instrues.
Introduo
9
O que um computador?
Uma mquina programvel que pode resolver
problemas executando instrues.
Programa = uma sequncia de instrues que
descreve como realizar uma tarefa.
Introduo
10
O que um computador?
Uma mquina programvel que pode resolver
problemas executando instrues.
Programa = uma sequncia de instrues
descreve como realizar uma tarefa.
Circuitos eletrnicos executam um conjunto
limitado de instrues simples.
Introduo
11
O que um computador?
Uma mquina programvel que pode resolver
problemas executando instrues.
Programa = uma sequncia de instrues
descreve como realizar uma tarefa.
Circuitos eletrnicos executam um conjunto
limitado de instrues simples.
Instrues bsicas soma, comparao etc.
Introduo
12
Geraes de
Computadores
13
Gerao Zero Computadores Mecnicos
(1942-1945).
Geraes de Computadores
14
Gerao Zero Computadores Mecnicos
(1942-1945).
Primeira Gerao Vlvulas (1945-1955).
Geraes de Computadores
15
Gerao Zero Computadores Mecnicos
(1942-1945).
Primeira Gerao Vlvulas (1945-1955).
Segunda Gerao Transistores (1955-1965).
Geraes de Computadores
16
Gerao Zero Computadores Mecnicos
(1942-1945).
Primeira Gerao Vlvulas (1945-1955).
Segunda Gerao Transistores (1955-1965).
Terceira Gerao Circuitos Integrados (1965-
1980).
Geraes de Computadores
17
Gerao Zero Computadores Mecnicos
(1942-1945).
Primeira Gerao Vlvulas (1945-1955).
Segunda Gerao Transistores (1955-1965).
Terceira Gerao Circuitos Integrados (1965-
1980).
Quarta Gerao Microprocessador e
Integrao em Larga Escala (1980-?).
Geraes de Computadores
18
Gerao Zero Computadores Mecnicos
(1942-1945).
Primeira Gerao Vlvulas (1945-1955).
Segunda Gerao Transistores (1955-1965).
Terceira Gerao Circuitos Integrados (1965-
1980).
Quarta Gerao Microprocessador e
Integrao em Larga Escala (1980-?).
Quinta Gerao Computadores Invisveis.
Geraes de Computadores
19
Gerao Zero
20
Computadores Mecnicos
Calculadora da Blaise Pascal adio e
subtrao.
Gerao Zero
21
Computadores Mecnicos
Calculadora da Blaise Pascal adio e
subtrao.
Charles Babbage:
Mquina diferencial sada perfurada (cobre).
Gerao Zero
22
Charles Babbage: Mquina diferencial
Disponvel em: .
Gerao Zero
http://www.biografiasyvidas.com/biografia/b/fotos/babbage_2.jpg23
Computadores Mecnicos
Calculadora da Blaise Pascal adio e
subtrao.
Charles Babbage:
Mquina diferencial sada perfurada (cobre).
Mquina analtica leitora de cartes
perfurados, perfuradora de cartes e
impressora.
Gerao Zero
24
Charles Babbage: Mquina Analtica
Disponvel em: .
Gerao Zero
25
Charles Babbage: Mquina Analtica
Uma demonstrao: Disponvel em: .
24 minutos, ingls, com legendas em portugus.
Gerao Zero
26
Transio Mecnico Eletrnica
Howard Aiken (1944).
Gerao Zero
27
Transio Mecnico Eletrnica
Howard Aiken (1944).
Mark I:
Usava rels (ou rels).
Entrada e sada perfurada em papel.
Gerao Zero
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Transio Mecnico Eletrnica
Howard Aiken (1944).
Mark I:
Usava rels (ou rels).
Entrada e sada perfurada em papel.
Mark II - obsoletado pelas vlvulas antes de
ficar pronto.
Gerao Zero
29
Transio Mecnico Eletrnica
Howard Aiken (1944).
Mark I:
Usava rels (ou rels).
Entrada e sada perfurada em papel.
Mark II - obsoletado pelas vlvulas antes de
ficar pronto.
Harward, dezembro de 1940. Disponvel em: .
Gerao Zero
30
Primeira
Gerao
31
Vlvulas (1945-1955).
Alan Turing 1930.
Primeira Gerao
32
Vlvulas (1945-1955).
Alan Turing 1930.
COLOSSUS usado para decodificao de
cifras alems com o ENIGMA.
Primeira Gerao
33
Vlvulas (1945-1955).
Alan Turing 1930.
COLOSSUS usado para decodificao de
cifras alems com o ENIGMA.
Em 1936, consagrou-se com um modelo de
mquina focado apenas em aspectos lgicos:
Primeira Gerao
34
Vlvulas (1945-1955).
Alan Turing 1930.
COLOSSUS usado para decodificao de
cifras alems com o ENIGMA.
Em 1936, consagrou-se com um modelo de
mquina focado apenas em aspectos lgicos:
A Mquina de Turing Disponvel em: .
Primeira Gerao
35
Alan Turing: COLOSSUS
Disponvel em: .
Primeira Gerao
36
John Mauchley e J. Presper Eckert 1943
ENIAC Electronic Numerical Integrator and
Computer: 18000 vlvulas, 1500 rels, 30
toneladas, 140 KW/hora.
Primeira Gerao
37
John Mauchley e J. Presper Eckert 1943
ENIAC Electronic Numerical Integrator and
Computer: 18000 vlvulas, 1500 rels, 30
toneladas, 140 KW/hora.
20 registradores - nmeros at 10 algarismos.
Primeira Gerao
38
John Mauchley e J. Presper Eckert 1943
ENIAC Electronic Numerical Integrator and
Computer: 18000 vlvulas, 1500 rels, 30
toneladas, 140 KW/hora.
20 registradores - nmeros at 10 algarismos.
EDIVAC Electronic Discrete Variable
Automatic Computer sucessor do ENIAC.
Primeira Gerao
39
John Mauchley e J. Presper Eckert 1943
ENIAC
Disponvel em: .
Primeira Gerao
40
Depois do EDVAC, a gerao de "AC's"
EDSAC, ILLIAC, FLAC, MIDAC, ORDVAC,
OARAC, MANIAC, ODABAC.
Primeira Gerao
41
Depois do EDVAC, a gerao de "AC's"
EDSAC, ILLIAC, FLAC, MIDAC, ORDVAC,
OARAC, MANIAC, ODABAC.
Eckert-Mauchly Computer Corporation:
Primeira Gerao
42
Depois do EDVAC, a gerao de "AC's"
EDSAC, ILLIAC, FLAC, MIDAC, ORDVAC,
OARAC, MANIAC, ODABAC.
Eckert-Mauchly Computer Corporation:
BINAC (Binary Automatic Computer ),
Primeira Gerao
43
Depois do EDVAC, a gerao de "AC's"
EDSAC, ILLIAC, FLAC, MIDAC, ORDVAC,
OARAC, MANIAC, ODABAC.
Eckert-Mauchly Computer Corporation:
BINAC (Binary Automatic Computer ),
UNIVAC1 (Universal Automatic Computer)
1951.
Primeira Gerao
44
Depois do EDVAC, a gerao de "AC's"
EDSAC, ILLIAC, FLAC, MIDAC, ORDVAC,
OARAC, MANIAC, ODABAC.
Eckert-Mauchly Computer Corporation:
BINAC (Binary Automatic Computer ),
UNIVAC1 (Universal Automatic Computer)
1951.
Cliente: National Bureau of Standards
Seria usado no censo de 1950.
Primeira Gerao
45
John Von Newmann anos 40.
Primeira Gerao
46
John Von Newmann anos 40.
Arquitetura vigente at hoje,
com os componentes:
Memria.
Primeira Gerao
47
John Von Newmann anos 40.
Arquitetura vigente at hoje,
com os componentes:
Memria.
Unidade Aritmtica e Lgica (ULA).
Primeira Gerao
48
John Von Newmann anos 40.
Arquitetura vigente at hoje,
com os componentes:
Memria.
Unidade Aritmtica e Lgica (ULA).
Unidade de Controle (UC).
Primeira Gerao
49
John Von Newmann anos 40.
Arquitetura vigente at hoje,
com os componentes:
Memria.
Unidade Aritmtica e Lgica (ULA).
Unidade de Controle (UC).
Unidade Central de Processamento (UCP)
contendo vrios registradores.
Primeira Gerao
50
Primeira Gerao
Memria
Unidade de
Controle (UC)
Unidade Lgica
Aritmtica (ULA)
Acumulador
Entrada Sada
51
Primeira Gerao
Funcionamento da Mquina de Turing e da
Arquitetura de John von Newmann:
52
Primeira Gerao
Funcionamento da Mquina de Turing e da
Arquitetura de John von Newmann:
Buscar um programa na memria.
53
Primeira Gerao
Funcionamento da Mquina de Turing e da
Arquitetura de John von Newmann:
Buscar um programa na memria.
Instruo por instruo.
54
Primeira Gerao
Funcionamento da Mquina de Turing e da
Arquitetura de John von Newmann:
Buscar um programa na memria.
Instruo por instruo.
Execut-lo sobre os dados.
55
Primeira Gerao
Funcionamento da Mquina de Turing e da
Arquitetura de John von Newmann:
Buscar um programa na memria.
Instruo por instruo.
Execut-lo sobre os dados.
Estes conceitos da computao so os
mesmos at hoje.
56
Segunda
Gerao
57
Segunda Gerao
Transistores (1955-1965).
Bell Labs em 1948.
58
Segunda Gerao
Transistores (1955-1965).
Bell Labs em 1948.
John Bardeen, Walter Brattain e
William Shockley.
59
Segunda Gerao
Transistores (1955-1965).
Bell Labs em 1948.
John Bardeen, Walter Brattain e
William Shockley.
Prmio Nobel de Fsica em 1956.
60
Segunda Gerao
Transistores (1955-1965).
Bell Labs em 1948.
John Bardeen, Walter Brattain e
William Shockley.
Prmio Nobel de Fsica em 1956.
Transfer Resistor.
61
Segunda Gerao
Transistores
62
Segunda Gerao
Fim da linguagem de mquina.
63
Segunda Gerao
Fim da linguagem de mquina.
Surgimento das linguagens:
Assembly e outras simblicas.
64
Segunda Gerao
Fim da linguagem de mquina.
Surgimento das linguagens:
Assembly e outras simblicas.
FORTRAN (1954).
COBOL (1959).
65
Terceira
Gerao
66
Terceira Gerao
Circuitos Integrados (1965-1980).
67
Terceira Gerao
Circuitos Integrados (1965-1980).
Robert Noyce (1958)
Circuito integrado de silcio.
68
Terceira Gerao
Circuitos Integrados (1965-1980).
Robert Noyce (1958)
Circuito integrado de silcio.
Confiabilidade, tamanho reduzido e custo
baixo.
69
Terceira Gerao
Circuitos Integrados (1965-1980).
Robert Noyce (1958)
Circuito integrado de silcio.
Confiabilidade, tamanho reduzido e custo
baixo.
IBM IBM 360 (1964).
70
Terceira Gerao
Circuitos Integrados (1965-1980).
Robert Noyce (1958)
Circuito integrado de silcio.
Confiabilidade, tamanho reduzido e custo
baixo.
IBM IBM 360 (1964).
Sistemas operacionais multitarefa.
71
Comparao de Componentes
72
Quarta
Gerao
73
Quarta Gerao
Microprocessador e integrao em escala muito grande (1980-?). VLSI - Very Large Scale Integration.
74
Quarta Gerao
Microprocessador e integrao em escala muito grande (1980-?). VLSI - Very Large Scale Integration.
75
Quarta Gerao
Microprocessador e integrao em escala muito grande (1980-?). VLSI - Very Large Scale Integration. IBM PC.
76
Quarta Gerao
IBM PC
77
Quarta Gerao
Microprocessador e integrao em escala muito grande (1980-?). VLSI - Very Large Scale Integration. IBM PC. Apple Machintosh (GUI - Interface Grfica de Usurio) 8, 16 ou 32 bits por palavra.
78
Quarta Gerao
Apple Machintosh (GUI - Interface Grfica de Usurio) 8, 16 ou 32 bits por palavra.
79
Quarta Gerao
Microprocessador e integrao em escala muito grande (1980-?). VLSI - Very Large Scale Integration. IBM PC Apple Machintosh. (GUI - Interface Grfica de Usurio) 8, 16 ou 32 bits por palavra. DEC Alpha (1992) RISC 64 bits.
80
Quinta
Gerao
81
Quinta Gerao
Computadores Invisveis.
82
Quinta Gerao
Computadores Invisveis. Os computadores encolheram e esto por tudo.
83
Quinta Gerao
Computadores Invisveis. Os computadores encolheram e esto por tudo. Passam despercebidos em muitos eletrnicos.
84
Histria dos
Computadores
85
Histria dos Computadores
Lei de Moore:
- 60% de aumento ao ano.
86
Histria dos Computadores
Lei de Moore:
- 60% de aumento ao ano.
Crculo virtuoso:
Quanto mais o software melhora,
mais exige de hardware.
Quanto mais capacidade de hardware,
mais a qualidade de aplicativos.
87
Histria dos Computadores
Apple (I) MITS Altair (1975) Primeiro computador pessoal. Sem tela e sem teclado.
88
Histria dos Computadores
Apple (I) MITS Altair (1975) Primeiro computador pessoal. Sem tela e sem teclado. Steve Jobs e Steve Wozniak incluram interfaces com usurios.
89
Histria dos Computadores
Apple (I) MITS Altair (1975) Primeiro computador pessoal. Sem tela e sem teclado. Steve Jobs e Steve Wozniak incluram interfaces com usurios. Apple II combinado com uma aplicao planilha eletrnica (VisiCalc) = sucesso.
90
IBM PC (1980)
Histria dos Computadores
91
Histria dos Computadores
IBM PC (1980)
Ganhou o mercado em 18 meses.
92
Histria dos Computadores
IBM PC (1980)
Ganhou o mercado em 18 meses.
80 colunas em cada linha.
93
Histria dos Computadores
IBM PC (1980)
Ganhou o mercado em 18 meses.
80 colunas em cada linha.
Teclado com maisculas e minsculas.
94
Histria dos Computadores
IBM PC (1980)
Ganhou o mercado em 18 meses.
80 colunas em cada linha.
Teclado com maisculas e minsculas.
Possibilidade de expanso de memria.
95
Histria dos Computadores
IBM PC (1980)
Ganhou o mercado em 18 meses.
80 colunas em cada linha.
Teclado com maisculas e minsculas.
Possibilidade de expanso de memria.
Slots de expanso para perifricos.
96
Histria dos Computadores
Microsoft/Intel Microsoft Windows
Poltica de vendas Aproximadamente verso por ano
97
Histria dos Computadores
Microsoft/Intel Microsoft Windows
Poltica de vendas Aproximadamente verso por ano
Processadores Intel
Qualidade ao preo que seja suficiente.
98
Tipos de
Computadores
99
Tipos de Computadores
Tipo Preo (US$)
Exemplo
Computador Descartvel 0,5 Cartes de Felicitao
Microcontrolador 5 Relgios, carros, eletrodomsticos
Computador de Jogos 50 Videogames domsticos
Computador pessoal 500 Computador de mesa ou notebook
Servidor 5.000(+) Servidor de rede
Conjunto de estaes de trabalho 50.000 a 500.000
Minissupercomputador departamental
Mainframe 5.000.000 Processador de dados em bloco em um banco Fonte: Vilela, 2014.
100
Tipos de Computadores
Computador Descartvel
RFID - Radio Frequency IDentification
Identificao por radiofrequncia.
101
Tipos de Computadores
Computador Descartvel
RFID - Radio Frequency IDentification
Identificao por radiofrequncia.
Transponder acionado eletromagneticamente.
102
Tipos de Computadores
Computador Descartvel
RFID - Radio Frequency IDentification
Identificao por radiofrequncia.
Transponder acionado eletromagneticamente.
Guarda poucos bits (tipicamente 128 bits).
103
Tipos de Computadores
Computador Descartvel
RFID - Radio Frequency IDentification
Identificao por radiofrequncia.
Transponder acionado eletromagneticamente.
Guarda poucos bits (tipicamente 128 bits).
Menos de 0,5mm de espessura.
104
Tipos de Computadores
Computador Descartvel
RFID - Radio Frequency IDentification
Identificao por radiofrequncia.
Transponder acionado eletromagneticamente.
Guarda poucos bits (tipicamente 128 bits).
Menos de 0,5mm de espessura.
Embutvel em cartes, selos e produtos.
105
Tipos de Computadores
Computador Descartvel
RFID - Radio Frequency IDentification
Identificao por radiofrequncia.
Transponder acionado eletromagneticamente.
Guarda poucos bits (tipicamente 128 bits).
Menos de 0,5mm de espessura.
Embutvel em cartes, selos e produtos.
Usado em pedgios, portos e outras aplicaes.
106
Tipos de Computadores
Computador Descartvel RFID & Smartcard
107
Tipos de Computadores
Microcontroladores Computadores embutidos
No vendido como computadores, mas como
eletroeletrnicos que possuem algumas
funes.
108
Tipos de Computadores
Microcontroladores Computadores embutidos
No vendido como computadores, mas como
eletroeletrnicos que possuem algumas
funes.
Exemplos:
Aparelhos de comunicao (telefone sem fio,
telefone celular, fax).
Perifricos de Computadores (impressora,
scanner, modem, drive de CD/DVD-ROM).
109
Tipos de Computadores
Equipamentos de entretenimento (VCR, DVD,
aparelho de som, MP3 player, transdutores de
TV).
110
Tipos de Computadores
Equipamentos de entretenimento (VCR, DVD,
aparelho de som, MP3 player, transdutores de
TV).
Aparelhos de reproduo de imagens (TV,
cmera digital, fotocopiadora).
111
Tipos de Computadores
Equipamentos de entretenimento (VCR, DVD,
aparelho de som, MP3 player, transdutores de
TV).
Aparelhos de reproduo de imagens (TV,
cmera digital, fotocopiadora).
Equipamentos mdicos (raios-X, MRI
(ressonncia magntica), monitor
cardaco, termmetro digital).
112
Tipos de Computadores
Sistema de armazenamentos militares (mssil
teleguiado, ICBM (mssil balstico
intercontinental, torpedo).
113
Tipos de Computadores
Sistema de armazenamentos militares (mssil
teleguiado, ICBM (mssil balstico
intercontinental, torpedo).
Dispositivos de vendas (mquina de venda
automtica, caixa eletrnico [ATM], caixa
registradora).
114
Tipos de Computadores
Sistema de armazenamentos militares (mssil
teleguiado, ICBM (mssil balstico
intercontinental, torpedo).
Dispositivos de vendas (mquina de venda
automtica, caixa eletrnico [ATM], caixa
registradora).
Brinquedos (bonecas que falam, consoles de
jogos, carros com radio controle).
115
Tipos de Computadores
Microcontroladores
116
Tipos de Computadores
Computadores de Jogos
Especializados em recursos que os jogos
exigem:
Qualidade de som estreo e com larga
frequncia de resposta.
117
Tipos de Computadores
Computadores de Jogos
Especializados em recursos que os jogos
exigem:
Qualidade de som estreo e com larga
frequncia de resposta.
Qualidade de imagem - processamento 3D
vetorial e renderizado de alta definio.
118
Tipos de Computadores
Computadores de Jogos
Especializados em recursos que os jogos
exigem:
Qualidade de som estreo e com larga
frequncia de resposta.
Qualidade de imagem - processamento 3D
vetorial e renderizado de alta definio.
Excelente performance com processamento
em tempo-real.
119
Tipos de Computadores
Computadores de Jogos
As mesmas empresas produzem tambm
computadores de jogos portteis.
120
Tipos de Computadores
Computadores de Jogos
As mesmas empresas produzem tambm
computadores de jogos portteis.
So mais prximos de microcontroladores do
que de computadores pessoais.
121
Tipos de Computadores
Computadores Pessoais
122
Tipos de Computadores
Computadores Pessoais
De mesa ou notebooks.
123
Tipos de Computadores
Computadores Pessoais
De mesa ou notebooks.
Sistema operacional
elaborado.
124
Tipos de Computadores
Computadores Pessoais
De mesa ou notebooks.
Sistema operacional
elaborado.
Expansveis.
125
Tipos de Computadores
Servidores
Desktop modificado
126
Tipos de Computadores
Servidores
Desktop modificado
Mais memria
127
Tipos de Computadores
Servidores
Desktop modificado
Mais memria
Discos especiais
128
Tipos de Computadores
Servidores
Desktop modificado
Mais memria
Discos especiais
Rede melhorada
129
Tipos de Computadores
Servidores
Desktop modificado
Mais memria
Discos especiais
Rede melhorada
Barramento mais rpido
130
Tipos de Computadores
Servidores
Estantes de lminas