CCF210_aula03

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CCF210 – Capítulo 1
INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
Prof. Minoru CCF210-Arq.e Org.de Computadores I 2
Capítulo 1 ­ IntroduçãoCapítulo 1 ­ Introdução
➔Programa – sequência de instruções
➔Linguagem de máquina
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1.1 – Organização estruturada de 
computadores
1.1.1 – Linguagens, níveis e 
máquinas virtuais
➔ Tradução 
➔ Interpretação 
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Máquina real Mn, com 
linguagem de máquina Ln
.
.
.
Nível n
Programas em Ln são 
interpretados por um interpretador 
que roda em uma máquina de nível 
inferior, ou são traduzidos para 
uma linguagem de máquina de 
uma máquina de nível inferior
Máquina real M3, com 
linguagem de máquina L3
Máquina real M2, com 
linguagem de máquina L2
Máquina real M1, com 
linguagem de máquina L1
Máquina real M0, com 
linguagem de máquina L0
Nível 3
Nível 2
Nível 1
Nível 0
Programas em L2 são interpretados 
por interpretadores que rodam em 
M1 ou M0, ou são traduzidos para 
L1 ou L0
Programas em L1 são 
interpretados por um interpretador 
que roda em M0, ou são traduzidos 
para L0
Programas em L0 podem ser 
executados diretamente pela 
máquina M0
Figura 1.1 – Máquina Multinível
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1.1.2 – Máquinas multiníveis contemporâneas
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1.1 – Evolução das máquinas 1.1 – Evolução das máquinas 
multiníveismultiníveis
“Hardware e software são logicamente 
equivalentes.” {Vahid, 2003}
➔ Hardware
➔ Software
Karen Panetta Lentz: “O hardware é 
simplesmente o software petrificado”
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A invenção do microprogramaA invenção do microprograma
➔1940 ­ 2 níveis: ISA (Instruction Set 
Architecture) e lógica digital
➔1951 – Maurice Wilkes – 
Universidade de Cambridge – 3 
níveis para simplificar o hardware
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A invenção do sistema operacionalA invenção do sistema operacional
● Nos primórdios
● Anos 60 – Sistema operacional
● Timesharing (Tempo compartilhado)
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A invenção do sistema operacionalA invenção do sistema operacional
● Nos primórdios
● Anos 60 – Sistema operacional
● Timesharing (Tempo compartilhado)
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Exemplo de trabalho para o 
sistema operacional FMS 
(FORTRAN Monitor System)
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● Migração de funcionalidades para o 
microcódigo (1960~1970)
● Eliminação da microprogramação
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1.2 – Macros da arquitetura de 1.2 – Macros da arquitetura de 
computadorescomputadores
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Gerações de computadoresGerações de computadores
• Geração Zero
Computadores Mecânicos (1642–1945)
• Primeira Geração
Válvulas  (1945–1955)
• Segunda Geração
Transistores (1955–1965)
• Terceira Geração
Circuitos Integrados (1965–1980)
• Quarta Geração
Integração em larga escala  (1980–?) 
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1.2.1 – A Geração Zero – Computadores 1.2.1 – A Geração Zero – Computadores 
Mecânicos (1642­1945)Mecânicos (1642­1945)
● 1642 – França – Blaise Pascal (1623­1662) – 
máquina de calcular soma e subtração
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● 1672 – Alemanha – Barão Gottfried Wilhelm 
von Leibniz (1646­1716) – máquina de 
calcular soma, subtração, multiplicação, 
divisão
● 1822 – Charles Babbage (1792­1871) – 
Universidade de Cambridge – máquina 
diferencial (+/­) – navegação naval
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Máquina analítica de Babbage
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● Babbage ainda projetou e construiu a 
máquina analítica – memória, unidade de 
computação, unidade de entrada e unidade 
de saída (memória de 100 palavras de 50 
dígitos decimais)
● Babbage contratou Ada Augusta Lovelace – 
primeira pessoa a programar um 
computador
● Babbage avô dos computadores digitais
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● 1930 – Alemanha – Konrad Zuse – máquinas 
de calcular com relés eletromagnéticos
● Estados Unidos: John Atanasoff (Iowa State 
College) e George Stibbitz (Bell Labs) – 
máquina de calcular com aritmética binária 
– memórias de capacitores
● A máquina de Stibbitz foi apresentado em 
1940 no Dartmouth College
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● Howard Aiken – Babbage com relés – 
Harvard ­> Mark I em 1944 – 72 palavras de 
23 dígitos decimais, 6 segundos/instrução
Z1(1936)
Primeira máquina
de calcular a relés
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Mark I
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Painel de programação do Mark I
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1.2.2 – A primeira geração – 1.2.2 – A primeira geração – 
Válvulas (1945 ­ 1955)Válvulas (1945 ­ 1955)
● Alemães utilizavam o Enigma para 
cifrar mensagens
● O governo britânico criou Colossus 
com ajuda de Alan Turing em 1943 
para decifrar as mensagens
● 1943 – John Mauchley inicia 
construção do ENIAC (Electrinic 
Numerical Integrator and Computer) 
junto com J.Presper Eckert
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● ENIAC – 18.000 válvulas e 1.500 relés, 30 
toneladas e consumo de 140 KW – 20 
registradores com capacidade de 
armazenar um número decimal de 10 
dígitos
● Programação: 6.000 chaves de várias 
posições e soquetes com inúmeros fios
● 1949 – EDSAC – Universidade de 
Cambridge por Maurice Wilkes
● JOHNIAC – Rand Corporation
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Eniac
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● ILLIAC – Universidade de Illinois
● MANIAC – Laboratório de Los Alamos
● WEIZAC – Instituto Weizmann – Israel
● Eckert e Mauchley – EDVAC (Electronic 
Discrete Variable Automatic Computer)
● Eckert e Mauchley ­> Unisys Corporation
● John von Neumann – Instituto de Estudos 
Avançados da Universidade de Princeton – 
nova versão do EDVAC a máquina IAS
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Illiac I
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A máquina de Von NeumannA máquina de Von Neumann
● Memória (4.096 palavras de 40 bits) ­ cada 
palavra 2 instruções
● Unidade aritmética lógica ­ Um registrador de 
40 bits => ACUMULADOR
● Unidade de controle
● Dispositivos de entrada
● Dispositivos de saída
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John Von Neumann com a sua máquina
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1.2.3 – A segunda geração – 1.2.3 – A segunda geração – 
Transistores (1955 ­ 1965)Transistores (1955 ­ 1965)
   O transistor foi inventado em 1948 no Bell Labs, 
por John Bardeen, Walter Brattain e William 
Shockley ­ Nobel de Física em 1956.
http://www.agostinhorosa.com.br/artigos/transistor­indice.html
➔ O primeiro computador dessa foi o TX­0 (Transistorized 
eXperimental computer 0), no MIT
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● TX­2 nunca funcionou bem
● Kenneth Olsen engenheiro dos TX fundou em 
1957 a Digital Equipament Corporation (DEC) 
que fabricou um equipamento semelhante ao 
TX­0
● 4 anos depois desenvolveu PDP­1
● 4 k palavras de 18 bits
● Clock com período de 5 microssegundos 
(200 KHz)
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PDP-1 da DEC
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● O PDP­1tinha a metade da performance do IBM 
7090 máquina transistorizada que sucedeu o IBM 
709, o 7090 era o computador mais rápido na 
época
● O PDP­1 custava apenas US$ 120.000
● O PDP­1 introduziu o sistema de vídeo com 
capacidade de plotar 512x512 pixels na tela. Os 
estudantes do MIT criaram um jogo de guerra 
espacial, criando o primeiro videogame.
Prof. Minoru CCF210-Arq.e Org.de Computadores I 35
● Alguns ano depois a 
DEC lançou PDP­8 de 
12 bits ao custo de 
US$ 16.000
● Inovações do PDP­8
● Barramento único 
– Omnibus
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Prof. Minoru CCF210-Arq.e Org.de Computadores I 37
● IBM lançou 7094
● Memória de 32K palavras de 36 bits
● Clock com período de 2 microsegundos (500 
KHz)
● Início do domínio IBM na computação científica
Foto de 1962, cortesia IBM
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● 1404 ­ máquina de pequeno porte da IBM 
para aplicações comerciais
● Ler e escrever fitas magnéticas
● Ler cartões perfurados
● Perfurar cartões
● Arquitetura inovadora
● Sem registradores
● Nem palavras de tamanho fixo
● Memória de 4K posições de 8 bits (4KB)
● Cada byte com um caracter de 6 bits, 1 bit 
administrativo e outro para indicar fim de palavra
● Instrução Move com endereço-fonte e endereço-
destino
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● 1964 A Control Data Corporation (CDC) 
lança 6600 comparável ao 7094 da IBM
– Muito rápido, introduziu o 
conceito de processamento 
paralelo
– Várias unidades funcionais 
operando em paralelo
– Podendo executar até 10 
instruções ao mesmo tempo
– Processamento descentralizado 
com vários processadores 
pequenos
– CDC 6600 estava décadas a frente 
do seu tempo
Prof. Minoru CCF210-Arq.e Org.de Computadores I 40
● Seymour Cray – projetista do 
6600 – projetista de 
supercomputadores
● 7600 e Cray-1
● Até então ninguém se 
preocupou com software, 
somente com a máquina: 
velocidade, performance, 
etc...
● Burroughs B5000 – hardware 
com preocupação com 
programas escritos em Algol 
60 
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