Aula 01 - Fund Arq Comp

1

FUNDAMENTOS E ARQUITETURA

DE COMPUTADORES

Prof. Esp. Leandro Magno

[email protected]

2

Histria do Computador

Introduo

Aula 1 - Agenda

3


Introduo

Geraes de Computadores

Aula 1 - Agenda

4


Introduo


Histria dos Computadores

Aula 1 - Agenda

5


Introduo



Tipos de Computadores

Aula 1 - Agenda

6

Introduo

7

O que um computador?

Introduo

8


Uma mquina programvel que pode resolver

problemas executando instrues.

Introduo

9




Programa = uma sequncia de instrues que

descreve como realizar uma tarefa.

Introduo

10




Programa = uma sequncia de instrues


Circuitos eletrnicos executam um conjunto

limitado de instrues simples.

Introduo

11




Programa = uma sequncia de instrues


Circuitos eletrnicos executam um conjunto

limitado de instrues simples.

Instrues bsicas soma, comparao etc.

Introduo

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Geraes de

Computadores

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Gerao Zero Computadores Mecnicos

(1942-1945).


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(1942-1945).

Primeira Gerao Vlvulas (1945-1955).


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(1942-1945).


Segunda Gerao Transistores (1955-1965).


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(1942-1945).



Terceira Gerao Circuitos Integrados (1965-

1980).


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(1942-1945).




1980).

Quarta Gerao Microprocessador e

Integrao em Larga Escala (1980-?).


18


(1942-1945).




1980).

Quarta Gerao Microprocessador e

Integrao em Larga Escala (1980-?).

Quinta Gerao Computadores Invisveis.


19

Gerao Zero

20

Computadores Mecnicos

Calculadora da Blaise Pascal adio e

subtrao.

Gerao Zero

21



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.jpg

23



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

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Charles Babbage: Mquina Analtica

Uma demonstrao: Disponvel em: .

24 minutos, ingls, com legendas em portugus.

Gerao Zero

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Transio Mecnico Eletrnica

Howard Aiken (1944).

Gerao Zero

27



Mark I:

Usava rels (ou rels).

Entrada e sada perfurada em papel.

Gerao Zero

28



Mark I:



Mark II - obsoletado pelas vlvulas antes de

ficar pronto.

Gerao Zero

29



Mark I:



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.



Em 1936, consagrou-se com um modelo de

mquina focado apenas em aspectos lgicos:

Primeira Gerao

34

Vlvulas (1945-1955).

Alan Turing 1930.



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

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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





20 registradores - nmeros at 10 algarismos.

Primeira Gerao

38





20 registradores - nmeros at 10 algarismos.

EDIVAC Electronic Discrete Variable

Automatic Computer sucessor do ENIAC.

Primeira Gerao

39


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




Eckert-Mauchly Computer Corporation:

Primeira Gerao

42





BINAC (Binary Automatic Computer ),

Primeira Gerao

43






UNIVAC1 (Universal Automatic Computer)

1951.

Primeira Gerao

44






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


Arquitetura vigente at hoje,

com os componentes:

Memria.

Primeira Gerao

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com os componentes:

Memria.

Unidade Aritmtica e Lgica (ULA).

Primeira Gerao

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com os componentes:

Memria.


Unidade de Controle (UC).

Primeira Gerao

49



com os componentes:

Memria.


Unidade de Controle (UC).

Unidade Central de Processamento (UCP)

contendo vrios registradores.

Primeira Gerao

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Primeira Gerao

Memria

Unidade de

Controle (UC)

Unidade Lgica

Aritmtica (ULA)

Acumulador

Entrada Sada

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Primeira Gerao

Funcionamento da Mquina de Turing e da

Arquitetura de John von Newmann:

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Primeira Gerao



Buscar um programa na memria.

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Primeira Gerao




Instruo por instruo.

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Primeira Gerao





Execut-lo sobre os dados.

55

Primeira Gerao





Execut-lo sobre os dados.

Estes conceitos da computao so os

mesmos at hoje.

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Segunda

Gerao

57

Segunda Gerao

Transistores (1955-1965).

Bell Labs em 1948.

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Segunda Gerao


Bell Labs em 1948.

John Bardeen, Walter Brattain e

William Shockley.

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Segunda Gerao


Bell Labs em 1948.


William Shockley.

Prmio Nobel de Fsica em 1956.

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Segunda Gerao


Bell Labs em 1948.


William Shockley.

Prmio Nobel de Fsica em 1956.

Transfer Resistor.

61

Segunda Gerao

Transistores

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Segunda Gerao

Fim da linguagem de mquina.

63

Segunda Gerao


Surgimento das linguagens:

Assembly e outras simblicas.

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Segunda Gerao


Surgimento das linguagens:

Assembly e outras simblicas.

FORTRAN (1954).

COBOL (1959).

65

Terceira

Gerao

66

Terceira Gerao

Circuitos Integrados (1965-1980).

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Terceira Gerao


Robert Noyce (1958)

Circuito integrado de silcio.

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Terceira Gerao


Robert Noyce (1958)


Confiabilidade, tamanho reduzido e custo

baixo.

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Terceira Gerao


Robert Noyce (1958)



baixo.

IBM IBM 360 (1964).

70

Terceira Gerao


Robert Noyce (1958)



baixo.

IBM IBM 360 (1964).

Sistemas operacionais multitarefa.

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Comparao de Componentes

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Quarta

Gerao

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Quarta Gerao

Microprocessador e integrao em escala muito grande (1980-?). VLSI - Very Large Scale Integration.

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Quarta Gerao

Microprocessador e integrao em escala muito grande (1980-?). VLSI - Very Large Scale Integration.

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Quarta Gerao

Microprocessador e integrao em escala muito grande (1980-?). VLSI - Very Large Scale Integration. IBM PC.

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Quarta Gerao

IBM PC

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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.

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Quarta Gerao

Apple Machintosh (GUI - Interface Grfica de Usurio) 8, 16 ou 32 bits por palavra.

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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

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Quinta Gerao

Computadores Invisveis.

82

Quinta Gerao

Computadores Invisveis. Os computadores encolheram e esto por tudo.

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Quinta Gerao

Computadores Invisveis. Os computadores encolheram e esto por tudo. Passam despercebidos em muitos eletrnicos.

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Histria dos

Computadores

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Lei de Moore:

- 60% de aumento ao ano.

86


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.

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Apple (I) MITS Altair (1975) Primeiro computador pessoal. Sem tela e sem teclado.

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Apple (I) MITS Altair (1975) Primeiro computador pessoal. Sem tela e sem teclado. Steve Jobs e Steve Wozniak incluram interfaces com usurios.

89


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.

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IBM PC (1980)


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IBM PC (1980)

Ganhou o mercado em 18 meses.

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IBM PC (1980)


80 colunas em cada linha.

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IBM PC (1980)



Teclado com maisculas e minsculas.

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IBM PC (1980)




Possibilidade de expanso de memria.

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IBM PC (1980)




Possibilidade de expanso de memria.

Slots de expanso para perifricos.

96


Microsoft/Intel Microsoft Windows

Poltica de vendas Aproximadamente verso por ano

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Microsoft/Intel Microsoft Windows

Poltica de vendas Aproximadamente verso por ano

Processadores Intel

Qualidade ao preo que seja suficiente.

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Tipos de

Computadores

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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


Computador Descartvel

RFID - Radio Frequency IDentification

Identificao por radiofrequncia.

101





Transponder acionado eletromagneticamente.

102






Guarda poucos bits (tipicamente 128 bits).

103







Menos de 0,5mm de espessura.

104








Embutvel em cartes, selos e produtos.

105








Embutvel em cartes, selos e produtos.

Usado em pedgios, portos e outras aplicaes.

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Computador Descartvel RFID & Smartcard

107


Microcontroladores Computadores embutidos

No vendido como computadores, mas como

eletroeletrnicos que possuem algumas

funes.

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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


Equipamentos de entretenimento (VCR, DVD,

aparelho de som, MP3 player, transdutores de

TV).

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TV).

Aparelhos de reproduo de imagens (TV,

cmera digital, fotocopiadora).

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TV).

Aparelhos de reproduo de imagens (TV,

cmera digital, fotocopiadora).

Equipamentos mdicos (raios-X, MRI

(ressonncia magntica), monitor

cardaco, termmetro digital).

112


Sistema de armazenamentos militares (mssil

teleguiado, ICBM (mssil balstico

intercontinental, torpedo).

113





Dispositivos de vendas (mquina de venda

automtica, caixa eletrnico [ATM], caixa

registradora).

114





Dispositivos de vendas (mquina de venda

automtica, caixa eletrnico [ATM], caixa

registradora).

Brinquedos (bonecas que falam, consoles de

jogos, carros com radio controle).

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Microcontroladores

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Computadores de Jogos

Especializados em recursos que os jogos

exigem:

Qualidade de som estreo e com larga

frequncia de resposta.

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exigem:



Qualidade de imagem - processamento 3D

vetorial e renderizado de alta definio.

118




exigem:



Qualidade de imagem - processamento 3D

vetorial e renderizado de alta definio.

Excelente performance com processamento

em tempo-real.

119



As mesmas empresas produzem tambm

computadores de jogos portteis.

120



As mesmas empresas produzem tambm

computadores de jogos portteis.

So mais prximos de microcontroladores do

que de computadores pessoais.

121


Computadores Pessoais

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De mesa ou notebooks.

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Sistema operacional

elaborado.

124




Sistema operacional

elaborado.

Expansveis.

125


Servidores

Desktop modificado

126


Servidores

Desktop modificado

Mais memria

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Servidores

Desktop modificado

Mais memria

Discos especiais

128


Servidores

Desktop modificado

Mais memria

Discos especiais

Rede melhorada

129


Servidores

Desktop modificado

Mais memria

Discos especiais

Rede melhorada

Barramento mais rpido

130


Servidores

Estantes de lminas

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