Evolução histórica dos computadores

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Evolução histórica dos computadores
DESCREVER A ORGANIZAÇÃO FUNCIONAL DE UM COMPUTADOR. IDENTIFICAR AS PRINCIPAIS FORMAS
DE UTILIZAÇÃO E APLICAÇÃO DE COMPUTADORES.
Nesta primeira aula, abordaremos os conceitos fundamentais de Arquitetura de Computadores.
Apresentaremos a técnica de máquinas multiníveis e a evolução dos computadores, desde a válvula até os
circuitos integrados de larga escala, tudo isso dentro do padrão proposto por Von Newmann.
Introdução
Desde a Antiguidade, pode-se observar a necessidade do homem em computar (calcular). Inicialmente ele
utilizava seus próprios dedos como forma de contagem, daí a base de nosso sistema de numeração ser
decimal. Com o passar dos tempos, os dez dedos não eram mais suficientes, então ele passou a utilizar
pedrinhas: "O pastor guardava em um saco uma pedrinha para cada ovelha de seu rebanho, depois associava
cada pedrinha a uma ovelha". As evoluções não pararam e o homem aperfeiçoou suas técnicas criando
instrumentos de apoio à contagem e computo. Cada vez mais, os números foram crescendo, a necessidade
de precisão e a dificuldade em solucionar cálculos mais e mais complexos levou o homem a criar
mecanismos com o intuito de simplificar uma tarefa tão árdua. Daí surgiu ferramentas como: ábaco, régua
de cálculo, máquina de calcular e o computador.
Computador
O computador é uma máquina capaz de receber, armazenar, tratar e produzir informações de forma
automática, com grande rapidez e precisão. A evolução dos sistemas de computação teve seu início no
século XVI, mas estes somente mostraram-se úteis no século XX, e sua vulgarização se deu graças à recente
evolução na microeletrônica.
Tipos de computadores digitais
Atualmente, as famílias de computadores podem ser classificadas em cinco grupos distintos: os
computadores pessoais (PCs), os minicomputadores, os supermini, os computadores de grande porte
(mainframes) e os supercomputadores. A tabela a seguir dá um exemplo das máquinas comerciais que se
enquadram nesses grupos e as suas aplicações típicas.
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Modelo de Von Neumann
A grande maioria dos computadores existentes atualmente segue um modelo proposto pelo matemático
americano Von Neumann, por volta de 1940. Nesse modelo, um elemento processador segue as instruções
armazenadas em uma memória de programas, para ler canais de entrada, enviar comandos sobre canais de
saída e alterar as informações contidas em uma memória de dados.
Esse modelo inicial evoluiu para uma estrutura em barramento, que é a base dos computadores modernos.
Nessa estrutura, as memórias de dados e de programa são fundidas em uma memória única, e as
comunicações entre elementos são efetuadas por meio de uma via comum de alta velocidade.
História e geração dos computadores
A história dos computadores começou no momento em que o homem sentiu a necessidade de efetuar
cálculos complexos de maneira automática.
Precursores (geração zero)
O primeiro elemento com que o homem contou para fazer seus cálculos foi o conjunto de dedos de suas
mãos, daí veio a palavra digital, vindo de dígito, que significa dedo. Com a evolução da humanidade, fez-se
necessárias novas invenções para auxiliar os cálculos:
Ábaco
A primeira calculadora de que se tem notícias é o ábaco, de origem chinesa, do século V a.C., capaz de
efetuar operações algébricas elementares.
Calculadoras mecânicas
Anteriormente à década de 1940 já existiam calculadoras mecânicas, dentre elas, pode-se destacar: a
calculadora de Charles Babbage.
Uma das primeiras máquinas de processar dados data de 1880, quando Hermann Hollerith, funcionário do
United States Census Bureau, inventou uma máquina para realizar as operações de recenseamento da
população. A máquina "lia" cartões perfurados em código BCD (Binary Coded Decimal) e efetuava contagens
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da informação referente à perfuração respectiva. O sistema foi patenteado em 1884. As máquinas de
Hollerit foram utilizadas no censo de 1890 nos EUA. O tempo gasto nesse recenseamento foi 1/3 do tempo
normal.
Em 1896, Hollerit fundou a Tabulating Machine Company, que construía as tabuladoras e outros
dispositivos por ele inventados. Com o crescimento da empresa, ela passou a chamar-se em 1911
Computing Tabulating and Recording Company, e em 1924 passou a ostentar o nome que tem atualmente,
IBM – International Business Machines Corporation.
As máquinas de primeira geração (1930-1958)
Foi na década de 1940 que surgiram as primeiras válvulas eletrônicas. O Exército americano necessitava de
um equipamento para efetuar cálculos de balística, foi quando se iniciaram os estudos para esse fim.
Cada válvula era capaz de representar um bit de informação (somente aceitava dois estados, ligada ou
desligada). Os bytes eram compostos por oito válvulas.
Como não se tinha muita confiança nos resultados, por causa da constante queima de válvulas, cada cálculo
era efetuado por três circuitos diferentes, e os resultados comparados. Se dois deles coincidissem, aquele
era considerado o resultado certo.
Portanto, por exemplo, para 2 KB de memória, seriam necessárias 16.384 válvulas, e para três circuitos
16.384 x 3 = 49.152 válvulas. Os computadores eram verdadeiros monstros eletrônicos que ocupavam muito
espaço e consumiam muita energia.
O ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer), construído em 1948, tinha 19.000 válvulas e
consumia cerca de 200 quilowatts, um absurdo para a época.
Computadores de segunda geração (1955-1965)
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Foi em 1947 que surgiu o primeiro transistor, produzido pela Bell Telephone Laboratories. Essa descoberta
revolucionou a eletrônica, e os circuitos passaram a consumir muitíssimo menos energia, a ocupar menos
espaço, isso a um custo bem satisfatório.
Os transistores eram e são muito mais confiáveis que as válvulas. São feitos de cristal de silício, o elemento
mais abundante na Terra.
Em 1954, a Texas Instruments iniciou a produção comercial de transistores.
Da mesma forma, os transistores, nos circuitos digitais, foram utilizados para representar os dois estados:
ligado/desligado, ou seja, zero/um.
Nos anos 1960 e 70, por causa do emprego do transistor nos circuitos, se deu a explosão, o boom do uso de
computadores. Eles ocupavam menos espaço e tinham um custo satisfatório.
Em 1968, chegou o primeiro computador da Unicamp, um IBM 1130, com 16 KB de memória e um disco de 1
MB. Foi um acontecimento, ele trabalhava com cartões perfurados. Rodava programas em ASSEMBLER,
Fortran e PL1.
Para dar partida, se utilizava console e cartões perfurados especialmente codificados, denominados ?cold
start?, funções executadas hoje pela ROM e o BIOS.
Computadores de terceira geração (1965-1980)
Nos anos 1960, iniciou-se o encapsulamento de mais de um transistor num mesmo receptáculo. Surgiu
assim o Circuito Integrado – CI. Os primeiros contavam com cerca de 8 a 10 transistores por cápsula (chip).
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Computadores de quarta geração (1980-199?)
Durante a década de 1970, com a tecnologia da alta escala de integração LSI – Large Scale of Integration),
pôde-se combinar até 65 mil componentes em uma só pastilha de silício (chip). Nos anos 1980, com o
grande desenvolvimento da tecnologia de circuitos integrados, o número de transistores podendo ser
integrados numa pastilha de silício atingiu a faixa dos milhares e, logo em seguida, dos milhões. Foi assim
que surgiram os novos computadores, ainda menores, mais velozes e mais poderosos que aqueles da
geração anterior. Na segunda metade da década de 1990, houve a passagem da LSI para a VLSI (Very Large
Scale of Integration– muito alta escala de integração). As máquinas de todas as gerações têm como
característica comum a existência de uma única CPU para executar o processamento. Porém, mais
recentemente, já existem computadores funcionando com mais de uma CPU.
Desde o início da década de 1980, os preços haviam caído de tal maneira que já começava a ser possível a
uma pessoa ter o seu próprio computador — começava então a era da informática pessoal. Os computadores
pessoais passaram então a ser utilizados de uma maneira relativamente distinta da dos grandes
computadores de então. No início dessa geração nasceu a Intel, que começou a desenvolver o primeiro
microprocessador, o Intel 4004 de 4 bits, 
um circuito integrado com 2250 transistores, equivalente ao ENIAC.
O 4004 foi seguido pelo Intel 8008 de 8 bits e, mais tarde, pelo Intel 8080. O primeiro microcomputador da
história foi o Altair 8800, que usava o chip Intel 8088 e tornou-se padrão mundial da época para os
microcomputadores de uso pessoal, abrindo uma nova era na história da informática.
Stephen Wozniak e Steve Jobs formaram em 1976 uma pequena empresa, a Apple, onde construíram, numa
garagem de fundo de quintal, o Apple I. Um ano depois, com um novo e melhor projeto, surgiu o Apple II,
primeiro microcomputador com grande sucesso comercial e, mais tarde, o Apple III. Em 1983, entrou no
mercado o Lisa e, em 1984, o Macintosh, com tecnologia de 32 bits.
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Em 1981, a IBM entrou no mercado de micros, introduzindo o PC, um microcomputador com tecnologia de
16 bits (Intel 8088) que em pouco tempo se tornou um padrão. Os principais modelos de PC são:
PC
PX-XT
PC-XT 286
PC-AT
PC-386
PC
Em 1993, chegou ao mercado o Pentium, cuja versão Pentium III possui cerca de nove milhões de
transistores. O Pentium trouxe um novo fôlego às chamadas estações de trabalho (microcomputadores
poderosos usados em tarefas pesadas, como computação gráfica e aplicações científicas).
Uma das novidades dele é que possibilita a simulação de dois processadores, ou seja, um princípio de
paralelização antes possível apenas em supercomputadores e que agora está ao alcance dos usuários de
microcomputadores.
Computadores de quinta geração (década de 1990)
Pentium P55C ou MMX
A evolução das aplicações de multimídia, envolvendo gráficos, imagens e sons, tornou uma necessidade a
implementação de instruções que facilitassem sua execução. Assim, a Intel adicionou ao Pentium 57 novas
instruções voltadas para esse tipo de processamento, que são as chamadas instruções MMX, ou seja,
Multimedia Extentions. São instruções que englobam várias instruções comuns, e são executadas por
hardware, facilitando aos produtores de software a criação de seus programas já se valendo dessas novas
instruções.
Tais instruções propiciam um bom ganho em velocidade de processamento. O P55C apresenta uma cache
interna de 32 kB, o dobro das dos Pentiums P54C. Isso pode se traduzir por uma melhoria de performance
da ordem de 10% nos processamentos ditos normais, não envolvendo as funções MMX.
Pentium II
Engloba o poder de processamento de 32 bits do Pentium PRO, uma melhor performance nos programas de
16 bits e as facilidades do Pentium MMX, operando com clock interno de 266 MHz e até 300 MHz.
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Seu encapsulamento ocorre com uma cache externa ou cache 2, que, contígua ao processador, facilita o
gerenciamento da memória e melhora seu desempenho.
Pentium II Celeron
Semelhante ao Pentium II, é uma opção mais barata, também operando com um clock externo de 66 MHz e
um clock interno de 300 MHz, porém sem a cache 2 e as vantagens advindas dela.
REFERÊNCIA
MACHADO, Francis B.; MAIA, Luiz P. Arquitetura de sistemas operacionais. 4. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2007.
STALLINGS, Willian. Arquitetura e organização de computadores. 5. ed. Prentice Hall. São Paulo, 2006.
TANENBAUM. Andrew S. Organização estruturada de computadores. 5. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2007.
WEBER, Raul Fernando. Arquitetura de computadores pessoais. 2. ed. Porto Alegre: Sagra Luzzatto, 2003.
_______. Fundamentos de arquitetura de computadores. 3. ed. Porto Alegre: Sagra Luzzatto, 2004.
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