297578_Cap_02[8]

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William Stallings 
Arquitetura e Organização de Computadores
Capitulo 2
Evolução e desempenho de computadores
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ENIAC – Geral
Electronic Numerical Integrator And Computer
Computador e Integrador Numérico e Eletrônico)
Eckert e Mauchly
Universidade da Pennsylvania
Tabela de trajetória e alcance de novas armas
Começado 1943
Terminado 1946
Atrasado para esforço de guerra
Usado até as 1955
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ENIAC - Detalhes
Decimal (não usa o sistema binário)
20 acumuladores de 10 dígitos
Programado manualmente através de chaves
18.000 válvulas
30 toneladas
15.000 pés quadrados
140 kW (consumo)
5.000 adições por segundo
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von Neumann/Turing
Conceito de Programa armazenado
Memória principal que armazena programas e dados
ALU que opera em dados binários
Controle unidade interpretando instruções de memória e as executando
 Equipamentos de I/O gerenciados pela unidade de controle
Princeton Institute for Advanced Studies 
IAS
Completado 1952
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Estrutura da máquina de von Nuemann
Memória
Principal
Unidade lógica e 
aritmética
Unidade de controle
Equipamento de
Entrada e
Saída
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IAS - Detalhes
Memória de 1000 palavras 
palavra de 40 bits
Números binários
Instruções de 20 bit (2 instruções por palavra)
Conjunto de registradores (armazenado na CPU)
Registrador temporário de dados (Memory Buffer Register MBR)
Registrador de endereço à memória (Memory Address Register MAR)
Registrador de Instruções (Instruction Register IR)
Registrador de armazenamento temporaio de instruções (Instruction Buffer Register IBR)
Contador do programa (Program Counter PC)
Acumulador (Accumulator AC)
Quociente de Multiplicaçào (Multiplier Quotient MQ)
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Estrutura IAS – Detalhes
Memória
principal
Unidade Lógica e Aritmética
Unidade de controle
Equipamentos
De entrada
E saída
MBR
Circuitos lógicos e aritméticos
MQ
Acumulador
MAR
Circuitos
De controle
IBR
IR
PC
Endereços
Instruções
E dados
Unidade Central de Processamento
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Computadores Comerciais
1947 - Eckert-Mauchly Computer Corporation
UNIVAC I (Universal Automatic Computer)
Calculo do Censo 1950 Tornou parte da Sperry-Rand Corporation
Final da decada de 1950s - UNIVAC II
Mais rápido
Mais memória
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IBM
Equipamentos para cartões perfurados
1953 - O 701
Primeiro computador eletrônico programável da IBM
Cálculos científicos
1955 - O 702
Aplicações comerciais
Primeiros das series 700/7000
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Transistores
Substituiu as válvulas
Menor 
Mais barato 
Menos dissipação de calor 
Dispositivo Estatal sólido 
Feito de Silicone (Areia) 
Inventado 1947 a Sino Labs 
William Shockley et al. 
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Computadores de transistores
Computadores de segunda geração
NCR & RCA produziram pequenas máquinas transistorizadas
IBM 7000
DEC - 1957
Produziu PDP-1
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Microeletrônica
Literalmente - “eletrônica pequena”
Um computador é composto de portas, celas de memória e interconexões
Estes podem ser fabricados em um semicondutor 
por exemplo pastilhas de silicone
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Gerações de computadores
Válvulas - 1946-1957 
Transistor - 1958-1964 
Integração em baixa escala - 1965
Até 100 dispositivos por pastilha 
Integração em média escala - para 1971 
100-3,000 dispositivos por pastilha
Integração em grande escala - 1971-1977 
3,000 - 100,000 dispositivos por pastilha 
Integração em escala muito grande - 1978 
100,000 - 100,000,000 dispositivos por pastilha
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Lei de Moore
Incremento da densidade de componentes no chip
Gordon Moore – um dos fundadores da Intel
Número de transistores por fatia dobrará a cada ano
A partir 1970, reduziu-se a velocidade 
Número de transistores dobra a cada 18 meses
Custo de uma pastilha permaneceu quase inalterado
Densidade de embalagem mais alta significa caminhos elétricos menores e dá desempenho mais alto
Tamanho menor aumenta a flexibilidade 
Redução da necessidade de energia e refrigeração
Poucas interconexões aumenta a confiabilidade
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Crescimento do número de transistores da CPU
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Serie - IBM 360
1964
Substituiu a 7000 série (não compatível)
Primeira “família” planejada de computadores
Conjunto de instruções semelhantes ou idênticos 
O/S semelhante ou idêntico
Velocidade crescente
Número crescente de portas de I/O (terminais)
Capacidade de memória crescente 
Custo crescente
Estrutura de chaveamento multiplexada
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DEC PDP-8
1964
Primeiro minicomputador
Não precisava de uma sala com ar condicionado
Pequeno suficiente para uma bancada de laboratório
$16,000 
$100k+ for IBM 360
Usado em outros equipamentos & OEM
Estrutura de barramentos
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DEC - PDP-8 Estrutura do Barramento
OMNIBUS
Controlador
Do console
CPU
Memória
principal
Módulo 
De I/O
Módulo
De I/O
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Memória de semicondutores
1970
Fairchild
Tamanho de um único núcleo magnético
Armazenava 256 bits
Leitura não destrutiva
Muito mais rápida do que os núcleos magnéticos
A capacidade dobra a cada ano
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Intel
1971 - 4004 
Primeiro microprocessado
Todos os componentes da CPU em uma pastilha
4 bit
Seguido em 1972 by 8008
8 bit
Projetado para aplicações especificas
1974 - 8080
Primeiro microprocessador de propósito geral da INTEL
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Aumentado a performance
Pipelining
On board cache
On board L1 & L2 cache
Previsão dos desvios
Analise do fluxo de dados
Execução especulativa
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Performance 
Aumento da velocidade do processador
Aumento da capacidade da memória
Velocidade de memória atrás de velocidade de processador
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Caracteritisca de Processadores e DRAMs
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Tendencias do uso de DRAM 
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Soluções
Aumentar o número de bits recuperados de uma vez
Fazer a DRAM mais “larga” do que “profunda”
Mudar a interface da DRAMs
Cache
Reduzir a freqüência de acesso a memória
Cache mais complexas e em um unico chip
Aumentar o bandwidth
Barramentos de alta velocidades
Hierarquia de barramentos
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Recursos na Internet
http://www.intel.com/ 
Procure pelo Intel Museum
http://www.ibm.com
http://www.dec.com
Charles Babbage Institute
PowerPC
Intel Developer Home