FCD1 SISTEMAS DE COMPUTAÇÃO

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CAPÍTULO 1
SISTEMAS DE COMPUTADORES
	1.1- CONCEITOS 
	1.1.1 - Processamento Dados
	Processar dados consiste em manipular informações iniciais com o objetivo de produzir outras informações, outros dados ou os mesmos dados sob uma nova forma , tarefa esta desenvolvida desde os primórdios da civilização em todas as atividades.
	1.1.2 - Computador 
	É um equipamento constituído de componentes eletrônicos e mecânicos criado com a finalidade de executar operações repetitivas com grande velocidade .
	Com o avanço do computador que passou a executar as tarefas repetitivas , o processamento de dados passou a ser chamado de processamento eletrônico de dados e quase como um acrônimo, voltou-se a chamar de Processamento de Dados.
	A necessidade de se criar uma máquina com as características do computador nasceu do crescente volume de dados a serem manipulados e demandada de tempo para a obtenção dos resultados , bem como a precisão destes.
	O termo dado é considerado como o elemento básico para a geração de uma informação , entretanto , uma informação que acabamos de produzir pode ser considerada apenas como um dado inicial para geração de outra informação.
	 Os avanços tecnológicos , principalmente da microeletrônica e da mecânica , permitem o desenvolvimento de dispositivos capazes de coletar , armazenar e processar dados cada vez mais rapidamente .
Figura 1.1 - Fluxo básico de um Processamento de Dados
1.1.3 - Programa
	Conjunto de ordens , escrito em uma linguagem inteligível pelo computador , elaboradas e executadas sistematicamente com objetivo de realizar uma determinada tarefa. Cada ordem é considerada como uma instrução para cada computador, que as executa da forma e seqüência tal qual estão descritas no programa.
	
	1.1.4- A Linguagem do computador 
	O computador possui uma linguagem própria , formada por conjuntos específicos de zeros e uns ( Linguagem Binária ou de Máquina) para a qual todos os caracteres da linguagem humana são convertidos de modo que o computador possa entender os comandos que desejamos que ele execute .
	A Linguagem de Máquina é a forma de se representar os dois estados (ligado/desligado) da corrente elétrica utilizados nos circuitos eletrônicos dos computadores . É a única linguagem inteligível pelo computador .
	1.1.5- Linguagem de Programação
	Como a Linguagem de Máquina é de difícil compreensão e manipulação , foram desenvolvidas linguagens intermediárias entre a da máquina e a do homem; estas linguagens denominam-se Linguagens de Programação . Dizemos que quanto mais próxima da linguagem humana for a linguagem de programação ela é de alto nível, caso contrário é considerado baixo nível .
	Os programas são geralmente , escritos em linguagem de programação e convertidos para linguagem de máquina através de programas específicos .
	1.1.6 - Hardware, Software e Firmware
	Chamamos de Hardware ao conjunto formado pelos circuitos eletrônicos e partes eletromecânicas de um computador. De Software ao conjunto de qualquer tipo de programa , em qualquer linguagem de programação , que seja utilizado pelo computador. Firmware , a integração dos dois componentes anteriores, por exemplo , um conjunto microinstruções armazenadas em memória ROM.
1.1.7 - Sistema de Computação 
	É um conjunto de componentes integrados que realizam algum tipo de operação sobre os dados com o objetivo de se obter um determinado resultado .
	
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Os sistemas computacionais podem ser classificados sob três pontos de vista diferentes: 
1.1.7.1 Do ponto de vista do número de usuários que utilizam o sistema, podemos ter um sistema:
monousuário – apenas um e só um usuário trabalha de cada vez. 
multiusuário – permite o uso da máquina por vários usuários ao mesmo tempo, ou seja, cada usuário pode executar um ou mais programas simultaneamente.
1.1.7.2 Dependendo da forma como os programas são executados, de forma seqüencial ou concorrente, os sistemas podem ser classificados como:
Sistema monoprogramado ou monotarefa - processador, memória principal e dispositivos de E/S (periféricos) ficam dedicados a um único usuário/programa. Os programas são executados instrução-a-instrução, até que seu processamento seja concluído, ou seja, todos os recursos da máquina são alocados para um único programa até a conclusão de sua execução. Por exemplo, enquanto o programa aguarda a digitação de um dado, o processador fica ocioso sem realizar qualquer tarefa; a memória é subtilizada caso o programa não a preencha totalmente e os periféricos, como discos e impressoras, nem sempre são utilizados de forma integral. O sistema operacional só tem capacidade de controlar e gerenciar um programa de cada vez.
São de simples implementação, se comparados a outros sistemas, não havendo muita preocupação com problemas de proteção, pois só existe um usuário/programa utilizando-o.
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Sistema multiprogramado ou multitarefa - Os recursos da máquina são alocados de modo dinâmico entre o número de programas ativos de acordo com o nível de prioridade ou o estágio de execução de cada um dos programas. O sistema gerencia o acesso concorrente aos seus diversos recursos, de forma ordenada e protegida, pelos diversos programas. Dessa forma é possível aumentar a produtividade e reduzir os custos de utilização do sistema, aproveitando melhor o hardware. Por exemplo, enquanto um programa espera por uma operação de leitura ou gravação em disco, outros programas podem estar sendo processados no mesmo intervalo de tempo. 
São mais complexos e eficientes do que os sistemas monoprogramados, já que vários programas utilizam os mesmos recursos. Podem ser classificados pela forma com que suas aplicações são gerenciadas/interação com os usuários, sendo que um sistema operacional pode suportar um ou mais desses tipos de processamento: 
BATCH (LOTE) - Os programas quando executados são armazenados em disco ou fita, onde esperam para serem ‘atendidos’. Normalmente, os programas (jobs ou tarefas) que são executados nesses sistemas não exigem interação com os usuários (por exemplo, compilações e linkedições);
TIME-SHARING (TEMPO-COMPARTILHADO) - O sistema aloca uma ‘fatia de tempo’ (time-slice) do processador para cada usuário. Caso o programa do usuário não esteja concluído nesse intervalo de tempo, ele é substituído por um de outro usuário, e fica esperando por uma nova fatia de tempo. Como estas trocas ocorrem muito rapidamente os usuários tem a ilusão de que dispõem do computador somente para si, não percebendo que diversos trabalhos são realizados de forma concorrente. Permitem a interação dos usuários com o sistema;
REAL-TIME (TEMPO-REAL) - Semelhante ao time-sharing, sendo a maior diferença o tempo de resposta exigido na execução. Enquanto em sistemas de tempo compartilhado o tempo de resposta pode variar sem comprometer as aplicações em execução, nos sistemas de tempo real os tempos de resposta devem estar dentro de limites rígidos. Não existe a idéia de fatia de tempo, um programa executa o tempo que for necessário, ou até que apareça outro prioritário em função de sua importância. Essa importância ou prioridade de execução é controlada pela própria aplicação e não pelo sistema operacional, como acontece no sistema de tempo-compartilhado. Esse tipo de sistema está normalmente presente em controle de processos, como no monitoramento de refinarias de petróleo, controle de tráfego aéreo, usinas termoelétricas e nucleares, ou em qualquer aplicação onde a segurança é fator fundamental.
	
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1.1.7.3 Do ponto de vista do número de processadores, podemos ter: 
Sistema monoprocessado - Caracteriza-se por possuir um único processador.
 
Sistema multiprocessado - Caracteriza-se por possuir mais de um processador. Múltiplos processadores permitem que vários programas sejam executados ao mesmo tempo, ou que um programa seja dividido em subprogramas, paraexecução simultânea por mais de um processador. Sistemas com múltiplos processadores possibilitam aumentar a capacidade computacional com menor custo (escalabilidade), além de permitirem a reconfiguração e o balanceamento do sistema. A reconfiguração é a capacidade de um sistema poder continuar o processamento, mesmo se um dos processadores falhar ou parar de funcionar, embora com menor capacidade de computação. O balanceamento possibilita distribuir a carga de processamento entre os diversos sistemas da configuração, melhorando o desempenho como um todo.
O multiprocessamento mantém todos os conceitos de multiprogramação, só que aplicados a vários processadores. Com o multiprocessamento, novos problemas de concorrência foram surgindo, pois vários processadores podem estar acessando as mesmas áreas de memória, além da dificuldade de interligação eficiente dos processadores, memória e periféricos. Para o desenvolvimento de sistemas operacionais com múltiplos processadores é importante que se conheça a forma de comunicação entre esses processadores e o grau de compartilhamento da memória principal e dos dispositivos de E/S. Em função desses fatores, podemos classificar os sistemas em:
fortemente acoplados – dois ou mais processadores (multiprocessadores) compartilhando uma única memória e demais dispositivos. 
fracamente acoplados – caracterizam-se por possuir dois ou mais processadores (multicomputadores), conectados através de linhas de comunicação, onde cada um desses sistemas funciona de forma independente, possuindo seu(s) próprio(s) processador(es), memória principal e dispositivos de E/S. Em uma rede multicomputadores, onde existem dois um mais sistemas independentes, também chamados de nós, hosts ou estações.
1.2 -HISTÓRICO
	Todo profissional deve conhecer , mesmo que basicamente , o histórico da evolução e o desenvolvimento da sua ferramenta de trabalho .
	A idéia de se criar um dispositivo que auxiliasse nos cálculos cada vez mais esternos e complicados com os quais o homem se deparava a cada vez que tentava progredir, data de muito tempo .
	1.2.1 - Dispositivos Mecânicos (500 a.C. - 1880)
	O primeiro equipamento para efetuar cálculos matemáticos , data do século Ac, inventado pelos babilônicos , foi o ábaco.
	O ábaco foi utilizado também pelos romanos e pelos chineses que mantém em uso até os dias de hoje no ensino da aritmética básica.
	A evolução do ábaco só ocorreu no século XVII(1642), proporcionada pelo tráfego e matemático francês Blaise Pascal que construiu um contador mecânico que realizava operações aritméticas de soma e subtração através de rodas e engrenagens dentadas. Cada engrenagem continha 10 dentes que , após um giro completo , acarretava o avanço de um dente de uma segunda engrenagem , exatamente o mesmo princípio de um odômetro de um automóvel e base das calculadoras mecânicas.
	O alemão Gottfried Leibniz, também filósofo e matemático aperfeiçoou o invento de pascal. Construiu uma calculadora que executava as quatro operações básicas da aritmética , sendo que multiplicação e divisão eram realizados através de somas e subtrações sucessivas , respectivamente .
	A primeira utilização prática de dispositivos mecânicos para computar dados automaticamente data de início de 1801, quando Joseph Jacquard introduziu no processo de tecelagem , o controle das máquinas através de instruções registradas em orifícios em cartões perfurados.
	Um dos mais importantes trabalhos pioneiros em computação por processos mecânicos foi realizado pelo inglês Charles Babbage, que em 1823, foi contratado pelo governo inglês para produzir uma calculadora programável , capaz de gerar as tabelas de navegação para a Marinha Britânica . Na época , as tabelas eram escritas manualmente por diversos funcionários que tinham duas tarefas básicas:
	1) Realizar sucessivas e repetidas operações de adição e multiplicação;
	
2) Escrever os resultados.
	Foi constatado que , devido à natureza permanente e repetitiva do processo realizado por pessoas , ocorriam erros (tanto nos cálculos , quanto no registro dos resultados).
	Babage projetou dois tipos de máquina: a máquina de diferenças e a máquina analítica.
 	A máquina de diferenças utilizava o processo matemático de diferenças finitas - só realizava operações de adição e subtração e como a máquina de Pascal , possuía um conjunto de registradores mecânicos , cada um contendo rodas com dígitos que serviam para armazenar um valor decimal . A máquina era movida por um motor a vapor , que realizava uma série de etapas e finalmente apresentava um resultado . Além disso , ela possuía um dispositivo de gravação em uma chapa de cobre , uma espécie de agulha que marcava os valores na chapa, a qual servia de matriz para posterior impressão em papel. Este processo de gravação pode ser considerado como pioneiro em termos de dispositivos de armazenamento secundário.
	A máquina analítica era , na realidade , um computador mecânico capaz de armazenar 100 números de 20 algarismos e que possuía um programa que permitia modificar o funcionamento da máquina, fazendo - a realizar diferentes cálculos. Por esta capacidade, pode - se dizer que esta máquina foi a percursora dos primeiros computadores eletrônicos , inclusive no seu método de introduzir instruções por cartões perfurados .
	Embora inteiramente mecânica, a máquina analítica de Babbage possuía essencialmente os mesmos componentes que um computador atual , quais sejam:
Memória Constituída de rodas dentadas de contagem ;
Processador: Com uma unidade capaz de realizar as quatro operações aritméticas (operando com pares de registradores ) e “unidades de controle”, constituída de cartões perfurados convenientemente para realizar esta ou aquela operação;
Saída: Para impressora ou para um dispositivo perfurado de cartões.
	O projeto final de Babbage , que pretendia calcular valores com 50 algarismos , nunca chegou a se tornar realidade física , por ser avançado demais para uma época em que a tecnologia não dispunha da devida capacidade para a fabricação dos dispositivos necessários ao funcionamento das engrenagens.
	O projeto de Babbage também fez ressaltar alguns detalhes Históricos , como o tempo estimado para execução de adição - um segundo - e de multiplicação - um minuto - e que o programa criado para fazer a máquina funcionar foi desenvolvido por uma mulher chamada Ada ovelace , que pode ser , então considerada a primeira programadora de computadores da história e que surgiu de nome para uma linguagem moderna de programação ADA desenvolvida para o departamento de defesa dos EUA.
	
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1.2.2- Dispositivos Eletrônicos (1880-1930)
	Com a invenção do motor elétrico no fim do século passado , surgiu uma grande quantidade de máquinas de somar acionadas por motores elétricos , baseados no princípio de funcionamento da máquina de Pascal.
	Em 1889, Herman Holleritrh desenvolveu o cartão perfurado para guardar dados e também uma máquina tabuladora mecânica , acionada por um motor elétrico , que contava classificava e ordenava informações armazenada em cartões perfurados . A sua invenção utilizava na apuração do censo americano de 1890 pelo Bureau of Census dos EUA, que contratou Hollerith. O trabalho durou apenas dois anos e meio , o que manualmente levaria 10 anos 
	O sucesso de Hollerith o conduziu a criação da Computer Tabulating Machine Company, em 1896, que em 1914 juntou-se a mais duas e surgiu a tabulating Recording Corporation. Em 1924, Thomas Watson mudou o nome da empresa para IBM - International Business Machine.
	Os cartões perfurados foram utilizados até a década de 80 , como um dos principais elementos de entrada de dados dos computadores .
	A primeira máquina de calcular eletrônica foi criada pelo engenheiro alemão Konrad Zuse, Chamada Z1. Baseava-se em relés eletromecânicos que atuavam como chaves , abrindo e fechando automaticamente o fluxo de corrente elétrica , o que levou à utilizaçãode números binários em vez de algarismos decimais , utilizados nas engrenagens da máquina de Babage.
	Com o aperfeiçoamento , a máquina passou a ter um teclado como dispositivo de entrada e l6ampadas como saída . Em 1941, Zuse concluiu o Z3 que era controlado por um programa , sendo talvez o primeiro computador operacional do mundo.
	O modelo Z4 foi utilizado por militares alemães para auxiliar no projeto de aviões e mísseis durante a Segunda Guerra , os bombardeiros aliados destruíram a maior parte dos computadores construídos por Zuse, restando apenas o registro histórico dessas invenções.
	Outro inventor desta época foi o americano Howard Aiken, físico e matemático , que desenvolveu o computador chamado MARK I, utilizado os princípios de Babage, ou seja , com engrenagens decimais. O MARK I foi concluído em 1944, era capaz de armazenar 72número , realizar uma soma em seis segundos e uma divisão em doze, e as instruções eram introduzidas na máquina através de fita de papel perfurada. Está máquina tornou-se obsoleta antes de operar comercialmente em escala, pois a eletrônica já começava a substituir os componentes eletromecanicos pelas válvulas , muito mais rápidas.
	1.2.3 - Componentes eletrônicos(1930-1945)
	Os sistemas de armazenamento e chaveamento utilizado nos computadores eletromecânicos desgastavam-se com o tempo, tornando-os lentos e não muito confiáveis os seus resultados.
	Esses problemas foram solucionados com a utilização da válvula, ( inventada em 1906) que permitiam maior velocidade de processamento e armazenamento , pois não necessitavam de partes mecânicas para realizar as operações.
	Desta época, destacam-se dois cientistas , o inglês Alan Turing que desenvolveu um computador com a finalidade única de decifrar códigos militares alemães, portanto uma máquina de emprego específico , denominado Colossus. O outro foi John Macuchilyn, um dos construtores do ENIAC, que foi reconhecido como o que deu início à computação eletrônica.
	A evolução dos computadores eletrônicos está dividida em geração que são caracterizadas de acordo com o elemento básico utilizado na fabricação do processador central , como veremos a seguir.
1.3 - GERAÇÕES DE COMPUTADORES ELETRÔNICOS
	1.3.1 - Primeira Geração : Computadores à válvula 
	O ENIAC ( Eletrônic Numeral Integrator And Computer) foi o primeiro computador eletrônico digital construído para emprego geral , isto é , podia-se alterar o tipo de cálculo a ser realizado com os dados , mudando-se o programa . Esta máquina foi projetada por John Macuchlyn e John P. Eckert, de 1943 a 1946 e funcionou até 1955.
	O projeto foi proposto ao exército americano com a finalidade de auxiliar nos cálculos de elaboração das tabelas balísticas ( alcance e trajetória dos tiros de armas), que na época empregava mais de 200 pessoas e gastavam muito tempo para sua confecção .
	O ENIAC era uma máquina de proporções gigantescas, contendo mais de 17.000 válvulas e 80.000 metros de cabos; pesava cerca de 30 toneladas e consumia uma grande quantidade de energia elétrica , além do consumo com válvulas , que queimavam com grande freqüência devido ao calor.
	Como só ficou pronto após a guerra não foi utilizado para o seu propósito inicial . Esta máquina era decimal e não binária, sendo cada dígito representado por 10 válvulas , e sua programação era feita através da combinação de cabos em tomadas diferentes e de arranjo de chaves(cerca de 6.000), tarefas que consumiam vários dias, porém , a sua velocidade de processamento era alta , realizava 10.000 operações por segundo.
	Nesta mesma época , John von Neumann, colaborador no projeto ENIAC iniciou o projeto do inicialmente chamado IAS (Institute for Advanced Studies da Universidade de Princeton ) que era um aperfeiçoamento do ENIAC. Enquanto Macuchlyn e Eckert iniciaram a construção do EDVAC ( Eletronic Discret Variable Automatic Computer), este projeto não foi concluído pois os dois cientistas deixaram a Universidade para criarem sua própria empresa , que mais tarde tornou-se a Univac que, uniu-se à Burroughs e atualmente denomina-se UNISYS.
	Jhon Von Neumann assume o desenvolvimento do EDVAC e define uma arquitetura de computadores com programa armazenado que é utilizada até os dias atuais.
	Em 1949, a univac de Macuchlyn e Eckert, construiu o primeiro computador para fins comerciais , O UNIVAC II e a série 1110, voltada para computação científica.
	Em 1953, a IBM lança seu primeiro computador eletrônico de programa armazenado, o IBM-701, com memória de 2K palavras de 36 bits, destinado ao processamento científico, e em seguida os IBM-702 e 709, com 4K palavras de memória , para fins comerciais.
	1.3.2 - Segunda Geração : Computadores transistorizados
	Os cientistas do Bell Laboratóries produzem em 1947 o transistor. Dispositivos que permite controlar a condução de corrente elétrica de circuito eletrônico (ligar/desligar) com uma velocidade muito maior , menor custo , menor tamanho e menor consumo de energia do que as válvulas . Esse dispositivo tornou-se a base de todos os computadores e da industria eletrônica digital.
	A NCR foi a primeira empresa a lançar o computador transistorizado , seguida da RCA. Esta Geração teve grande participação da IBM com seus computadores para fins comerciais e científicos , por exemplo a série 7000 e grande sucesso comercial que foi o IBM-1401.
	Marcaram , também esta geração , o surgimento da DEC ( Digital Equipment Corporation), que também lançou máquinas eficazes tecnologicamente , com nível superior ao família VAX e, o aparecimento de linguagens de programação com nível superior ao Assembly.
	1.3.3- Terceira Geração: Computadores com circuitos integrados
	Em 1958 a Texas Instruments Co., através de Jack Kilby, criou o que seria o primeiro circuito integrado, interligando dois circuitos em peça de germânio . Pouco depois , Robert Noyce integrou vários circuitos em pastilha de silício, que provou ter muita vantagem sobre o germânio.
	Surgia uma nova geração de computadores mais poderosos e menores , devido a integração em larga escala (LSI- Large Scale Integration) Proporcionada pelos circuitos integrados.
	A IBM, nesta geração , consolida sua posição como a maior fabricante no mercado de computadores , pois utilizou-se dos novos avanços tecnológicos da microeletrônica e lançou a série 1360. Este sistema incorporou diversas inovações que se tornaram um marco histórico em termos de computação , dentre elas ,podemos citar:
	a) O conceito da família de computadores , em vez de máquina individual . Este conceito permite que o fabricante ofereça o mesmo tipo de máquina, ou seja , mesma arquitetura, linguagem de máquina semelhante etc, porém com diferentes capacidades e preços , o que garantia uma maior quantidade de clientes . Como por exemplo, a família 360 foi lançada com cinco modelos diferentes. A figura 1.3 mostra um quadro comparativo da família 360.
	b) Emprego da técnica de multiprogramação, que permite que vários programas compartilhem da mesma memória principal e o mesmo processador, dando a impressão ao usuário de que vários programas estão sendo executados simultaneamente.
	c) Elevada capacidade de processamento , com palavras de 32 bits e ciclo de instruções de até 250 nanosegundos e grande capacidade de armazenamento na memória principal, 16 Mbytes, valores considerados surpreendentes para a época(1964).
	d) Memória Principal orientada a Byte, ou seja, em grupo de oito Bytes. Esta característica tornou-se padrão no mercado , mantendo-se até hoje; exceto nos computadores científicos.
	
Surgiram também , nesta geração , os microcomputadores da Dec, com circuitos integrados , memória principal orientada a byte e palavra de 16 bits, o PDP-11 e o seu sucessor , o VAX-11 que teve grande sucesso no ambiente universitário.
	
	
	
	
	
	CARACTERÍSTICA DA FAMÍLIA IBM 360
	Característica
	Modelo 30
	Modelo 40
	Modelo 50
	Modelo 65 
	Modelo75
	Capacidade máxima de MP (Bytes)
	64 Kb
	256 Kb
	256 Kb
	512 Kb
	512 Kb
	Ciclo do Processo em micros segundos
	1
	0,625
	0,5
	0,25
	0,2
	Quantidade máxima de canais (E/S)
	3
	3
	4
	6
	6
	Bytes movidos da MP para UCP por ciclo
	1
	2
	4
	16
	16
Figura 1.4- Características da Família IBM/360
1.3.4 - Quarta Geração : Computadores que utilizam LSI
	VLSI (Large Scale Integration) consiste na técnica de armazenar, em um mesmo recipiente, milhões de microcomponentes eletrônicos. Este dispositivo denominado chip (pastilha), constitui a base da estrutura da todos sistemas de computação modernos.
Esta técnica de miniaturização de componentes eletrônicos , deu início ao desenvolvimento dos microcomputadores ou computadores pessoais.
1.3.4 - Quinta Geração : Computadores que utilizam ULSI
	Grandes avanços em termos de hardware, software e telecomunicações e ocorreram a partir do início da década de 1990. 
O advento do uso intenso das redes de computadores, chegando a uma escala planetária ( INTERNET) associado a evolução da microeletrônica (ULSI - Ultra Large Scale Integration) permitindo que milhões de circuitos sejam implementados em um único chip levou a miniaturização cada vez maior dos computadores e no aumento de sua capacidade de processsamento.
O advento do processamento paralelo e dos sistemas distribuídos tem revolucionado a informática mudando completamente o seu perfil.
	
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	Fases
	Primeira 
(1945 - 55)
	Segunda 
(1956 – 65)
	Terceira 
(1966 – 80)
	Quarta 
(1981 – 90)
	Quinta
 (1991 - )
	Computadores
	ENIAC
EDVAC
UNIVAC
	NCR
IBM 7094
CDC 6600
	IBM 360
PDP-11
Cray 1
	Cray XMP
IBM 308
IBM PC
	
	Hardware
	Válvulas
Tambor Magnético
Tubos de Raios Catódicos
	Transistor
Memória Magnética
	Circuitos integrados,
Discos Magnéticos
MiniComputador
Microprocessador
	LSI
Disco Ótico
Microcomputador
	Arquiteturas Paralelas
Sistemas Distribuídos
VLSI e ULSI
	Software
	Linguagem de Máquina
Assembly
	Linguagem de Alto Nível
Processamento Batch
	Linguagens Estruturadas
Multiprogramação
Tempo Compartilhado
	Sistemas Especialistas
Multiprocessamento
Orientação a Objetos
	Linguagens Paralelas e Concorrentes,
Linguagens Naturais
Programação Funcional
	Telecomunicações
	Telefone e Teletipo
	Transmissão Digital
	Comunicação Via Satélite
Microondas
Redes
Fibra Ótica
	Redes Distribuídas
	Internet
	Performance
	10.000 IPS
	200.000 IPS
	5 MIPS
	30 MIPS
	1 GFLOPS
Figura 1.5 – Resumo da Evolução dos Computadores.
1.3.5 - Evolução dos Microcomputadores
	Em 1971, a Intel Corporation produziu a primeira CPU em um único chip de circuito integrado , com cerca de 2.300 transistores e palavra de 4 bits, chamada de INTEL - 4004. Esta CPU foi desenvolvida para equipar uma calculadora . Em seguida , foi lançado o microprocessador 8008, com 8 bits de palavra , 16K de memória e cerca de 3.500transistores, também com a mesma finalidade.
	
	Em 1973, a Intel lança o 8080, o primeiro microprocessador de emprego geral do mundo. O 8080 possuía cerca de 5.000 transistores, palavras de 8 bits, podia endereçar até 64 Kbytes de memória e conjunto de 78 instruções de máquina.
Com este lançamento , a Intel assume o mercado de microprocessadores , vendendo milhões de exemplares e desenvolvendo novos produtos , até o lançamento do seu top de linha, o Pentium, com cerca de 3,5 milhões de transistores em um único chip.
	A figura 1.4 mostra um quadro comparativo entre as principais características dos microprocessadores de maior mercado
	
	
	
	Quadro Comparativo de Características de microprocessadores
	Microprocessador
	Data de 
Lançamento
	Palavra de 
Dados
	Endereçamento Máximo de MP
	Intel 4004
	1971
	4
	1 K Bytes
	Intel 8080
	1973
	8
	64 K Bytes
	Intel 8088
	1980
	16
	1 K Bytes
	Intel 80286
	1982
	16
	16 M Bytes
	Intel 80386
	1985
	32
	4 G Bytes
	Intel 80486
	1989
	32
	4 G Bytes
	Intel Pentium
	1993
	32
	4 G Bytes
	Motorola MC 6800
	1974
	8
	64K Bytes
	MC 68000
	1979
	32
	16 M bytes
	MC 68010
	1983
	32
	16 M Bytes
	MC 68020
	1984
	32
	4 G Bytes
	MC 60030
	1987
	32
	4G bytes
	MC 68040
	1989
	32
	4 G bytes
	Zilog Z80
	1974
	8
	64 K bytes
	Zilog Z80
	1979
	16
	1M Bytes
Figura 1.6 - Quadro comparativo de características de microprocessadores.
 Outros fabricantes também desenvolveram microprocessadores, citados acima, como a Motorola , que equipa os microcomputadores Machintoshi(Aplle) e Amiga(da Comodore).
	A Zilog, constituída pelos dissidentes da intel, deixou o mercado de microcomputadores de emprego geral e só fabrica microprocessadores específicos para controle de processos .
b
1.4 - CLASSIFICAÇÃO DE SISTEMAS DE COMPUTAÇÃO
	
	A classificação ou diferenciação do porte dos computadores é feita levando-se em conta uma série de aspectos:
Velocidade de processamento e volume de transações
Capacidade de processamento e número de usuários concorrentes
Capacidade de armazenamento
Tipo de CPU e tamanho da memória disponível.
Apesar de suas diferenças quanto ao desempenho, as funções de qualquer tipo de computador são conceitualmente as mesmas. Os limites entre as classes são pouco nítidas, não existindo um consenso no mercado em relação à classificação dos computadores. no entanto, uma descrição básica de cada tipo de máquina comumente utilizado atualmente nos ajudará a identificar as principais nomenclaturas.
	Microcomputador - O nome é relativo ao seu tamanho e à sua capacidade de processamento ; surgiu com advento dos microprocessadores nos meados da década de 70. O micro, por ser utilizado por uma única pessoa de cada vez, ganhou título de PC (Personal Computer).
	Existem , hoje em dia várias categorias de microcomputadores, baseadas em seus tamanhos e seu grau de portabilidade. Eles podem ser do tipo de mesa ou torre (Desktop), em geral , constituído por 3 partes separadas: unidade de processamento (UCP, acionadores de discos e memória), monitor de vídeo e teclado. Outros microcomputadores, ainda menores são conhecidos por Notebooks (tamanho e formato parecidos com um livro ) e Palmtops que têm tamanho pouco maior que a da palma da mão.
	Podemos citar como exemplos de micros, os das marcas IBM, Compaq e Machintoshi. Estas marcas fabricam o microprocessador e os demais componentes, no entanto , encontramos com mais freqüência no mercado , micros com processadores de um fabricante e os demais componentes fabricados por vários outros.
	Os principais de microprocessadores são Intel, AMD e Cyrix.
	Estação de Trabalho - É um micro projetado para efetuar tarefas mais pesadas nas áreas industriais , Cientificas e gerais. Estas máquinas possuem maior velocidade de processamento e capacidade de memória , requeridas por tarefas com CAD (Computer Aided Design), CAM (Computer Aided Manufacturing) e composição, manipulação e apresentação de imagens de altíssima resolução .
	Como exemplo , podemos citar: DECstation 5000/33, IBM RS/6000
	Minicomputadores - São máquinas empregadas para atender simultaneamente a demanda de execução de programas de vários usuários . Para suportar múltiplos usuários e programas , requer maior velocidade /capacidade de memória e uma grande potencialidade para manipular diversos periféricos.
	Exemplos para essas máquinas , são : VAX-11/780, AS400 da IBM
	Computadores de Grande Porte - São computadores projetados para manusear grandes volumes de dados e executar simultaneamente programas de uma grande quantidade de usuários e gerenciar unidades de armazenamento em grande escala. Processos controlados por estes tipos de máquinas operam com tempo de resposta muito rígidos , na casa de décimos de segundos.
	Exemplos típicos são sistemas IBM 3090 e o Control Data CDC 6600.
	Supercomputadores- São computadores construídos para atender um propósito específico; realizar grandes quantidades de cálculos matemáticos com grande velocidade, o que exige muito do processador e pouco dos demais componentes . São empregados em tarefas como: Previsão do tempo , simulação de situações que gerariam riscos à pessoas, modelagem tridimensional . Estas máquinas são capazes de realizar dois bilhões de operações matemáticas por segundo.
	Exemplos deste tipo de máquina são o Cray Y-MP e o IBM 90221.
	
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1.5 - REPRESENTAÇÃO DAS INFORMAÇÕES NO COMPUTADOR
	1.5.1 - Bit, Caracter, Byte e Palavra
	Os computadores são equipamentos eletrônicos digitais. Portanto, toda informação a ser armazenada , movimenta e processada internamente , deve ser transformada para o formato binário. Os circuitos eletrônicos digitais permitem que represente os valores de voltagem elétrica de seus componentes com os dois dígitos do sistema binário (0 e 1).
O principio de funcionamento dos circuitos digitais é totalmente básico na lógica digital ou booleana, que admite apenas dois estados para um único elemento (SIM/NÃO,LIGADO/DESLIGADO,ABERTO/FECHADO etc.).
	Em vista disso, teremos como menor unidade de informação que pode ser armazenada em um computador , o conhecido bit (Binary Digit), que admite apenas dois valores: 0 e 1.
	Um bit nos permite representar apenas duas informações , ou símbolos, um de cada vez, e a linguagem humana possui vários símbolos (Caracteres); por essa razão , as informações manipuladas pelo computador são codificadas em grupo ordenados de 8 bits, chamados byte(Binary Term). O nome Byte foi instituído pela IBM e , utilizado por praticamente todos os fabricantes como unidade de armazenamento e transferência de dados. Os caracteres podem ser codificados com outras quantidades de bits diferentes de 8, através de outros códigos de representação de caracteres, porém , neste trabalho , usaremos sempre o conceito de byte.
	Vejamos um Exemplo:
	Com 8 bits é possível representar um grupo de 256 símbolos diferente, como é o caso dos caracteres padrões utilizados pela maioria dos computadores.
	Como cada bit pode assumir dois valores e utilizamos 8 bits , então, teremos:
		2x onde :
	2 é o número de valores assumidos por um bit e,
	X é a quantidade de bits utilizados
	28 = 256 combinações diferentes, cada uma representando um caracter.
	Por conseguinte, com 3 bits, podemos representar 8 diferentes símbolos , com 5 bits, 32 símbolos; com 9 bits, 512 símbolos e assim por diante.
	Nas memórias dos computadores as operações de armazenamento e recuperação de informação são realizadas byte ou palavra a palavra (grupo de bytes), unidades de transferências . Portanto , é costume mencionar a quantidade de mercadoria do computador em bytes. Porém, um byte armazena apenas um caracter e precisamos de muitos mais para escrevermos um simples nome, como por exemplos , logicamente, precisamos de quantidades maiores de memória para efetuar qualquer trabalho.
	Para representar valores maiores, - que aumentam a cada dia - utilizaremos os símbolos de grandezas métricas , com alguma modificação , visto que nos computadores as indicações numéricas são tratadas em potência de 2.
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Vejamos alguns exemplos:
	1 byte ( 8 bits
	Kilobytes ou KB (1024 bytes ( potência de 2 é 1.024 = 210)
	Megabytes ou MB ( 1024 KB ou 1.024 x 1.024 = 1.048.576 bytes
	Gigabytes ( 1.024 MB = 1.048.576 x 1024 = 1.073.741.824 bytes
	Terabytes ou TB( 1024 x GB = 1.073.741.824 x 1024 = 1.099.511.627.776 bytes
	Um outro conceito importante para o armazenamento e transferência de dados entre a MP e a UCP é a palavra.
	A definição de palavra não atende rigorosamente a todos os fabricantes de computadores, pois cada um adota o conceito baseado em seus componentes internos e outro , de uma forma mais abrangente.
	De modo geral , usam-se dois valores diferentes: um relacionado à unidade de armazenamento - o Byte (oito Bits) e outro para indicar unidade de transferência e processamento - a palavra ( na qual emprega-se quantidades múltiplas do byte - 16 (2 bytes) ou 32 (4 bytes, são os valores mais usados ).
	Atualmente, os micros Pentium e similares , utilizam palavra com 32 bits, enquanto que máquinas com processador RISC, da DEC, empregam 64 bits.
	Conceitos aqui citados , serão melhor detalhados nos capítulos seguintes.
1.5.2 – Código Padrão de Caracteres
	O caracter é a unidade básica de armazenamento de informação na maioria dos sistemas. A regra geral é um caracter por byte, no início cada computador usava seu próprio código de 8 bits para representar cada caracter. Com o passar do tempo surgiram códigos padronizados( Figura 1.7).
	O mais utilizado atualmente pelos fabricantes de computadores é o ASCII – American Standard Code For Information Interchange. É o código utilizado por praticamente todos os microcomputadores. Outro código utilizado em sistemas de grande porte da IBM é o EBCDIC – Extended Binary Coded Decimal Interchange Code.
	Caracter
	Código ASCII
	Código EBCDIC
	Branco
	0100 0000
	0100 0000
	0
	0101 0000
	1111 0000
	9
	0101 1001
	1111 1001
	a
	1010 0001
	1100 0001
	b
	1010 0010
	1100 0010
	c
	1010 0011
	1100 0011
	z
	1011 1010
	1110 1001
Figura 1.7 Exemplo de Código de Caracteres
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1.5.3 - Arquivos e Registros e Campos
	Já sabemos que uma tarefa efetuada por um computador , é a execução de um programa ( conjunto de instruções) sobre os dados e , que estes dois elementos devem estar armazenados na memória principal para que haja o processamento.
	Os conceitos utilizados para arquivo, registro e campos em processamento de dados , têm exatamente o mesmo significado e a mesma aplicação para a Administração , ou mesmo para a vida prática.
	Tanto os programas quando os dados são identificados por grupos distintos de armazenamento (em memória principal ou secundária), denominados arquivo.
	O arquivo, é portanto, um conjunto organizado de dados de um mesmo tipo ou para uma mesma aplicação. Por exemplo, o arquivo dos produtos de uma loja , contendo informações individuais de cada produto , ou contendo as instruções de um programa.
	Um arquivo é formado por um conjunto de itens individuais de informação (como cada produto , no exemplo ), denominados registros. Assim, um arquivo que possua 500 produtos , terá 500 registros.
	O registro é constituído de dados elementares, denominados campos, que armazenam características de cada registro armazenado no arquivo (como o código de um produto, no exemplo).
	Para melhor entendermos os conceitos citados acima, vamos fazer uma analogia a um sistema manual de controle de produtos de uma loja de produtos de limpeza possua 5.000 itens diferentes em seu estoque e necessite controlar a entrada de produtos . Vejamos como isso acontece na prática:
	As informações sobre os produtos são escritos em uma ficha padronizada, uma para cada produto(registro), estruturada em campos separados para cada um dos dados elementares sobre o produto, tais como: código do produto, nome do produto, fornecedor, preço unitário etc;
	As fichas são guardadas em uma gaveta (arquivo), somente para produtos, que serão identificados com um nome que lembre o seu conteúdo
	A figura 1.8 Exemplifica a estrutura de um arquivo de dados.
 
	
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1.6 Componentes básicos de um Computador
 
Um sistema de computação é um conjunto de componentes que são integrados como se fossem um único elemento e têm por objetivo realizar manipulações com dados, realizando operações com estes dados de modo a obter uma informação útil.
Em um sistema de computação poderemos identificar dois componentes básicos:
Software
Hardware
Os computadores foram projetados para entender e realizar tarefas bem simples e curtas, tais como: somar dois números, mover um número de um local para outro, ler o caractere correspondente à teclaque acabamos de apertar e assim por diante.
Portanto o programa introduzido no sistema não pode ser diretamente processado, pois seus comandos são complexos para o entendimento da máquina. Algoritmos devem ser escritos em alguma linguagem de programação e posteriormente convertidos para linguagem de máquina, ou objeto. Para este fim são utilizadas linguagens de programação que ao serem interpretadas ou compiladas fornecem as informações necessárias à execução das operações desejadas em um programa.
Os softwares são os programas introduzidos no computador via teclado (Entrada), aonde são transformados em linguagem de máquina e gravados em disco (Saída) para serem usados quando necessário. Para executar um programa, ele deve ser lido do disco e armazenado na memória, de onde a CPU buscará as instruções a serem executadas. Cada instrução poderá se referenciar a dados residentes na memória, de onde serão operados, ou em uma unidade externa (entrada/saída), de onde serão lidos ou gravados.
As informações produzidas pelo programa podem ser exibidas (vídeo ou impressora) ou armazenadas em algum dispositivo de memória auxiliar (discos, fitas, etc. )
Os componentes básicos de um computador são:
Unidade Central de Processamento (UCP ou comumente chamada de CPU)
Dispositivos de Entrada e Saída
Memória
1.6.1 CPU
A CPU é o componente responsável por acessar as instruções na memória do computador, decodificá-las e executá-las, sendo que algumas instruções acessam dados nos dispositivos de entrada, trazendo-os para a memória, ou levam os dados da memória para unidades de saída. Assim, a CPU é a responsável por todo o funcionamento do computador, controlando os demais componentes através de sinais de controle.
O ciclo de instrução de uma CPU é o seguinte:
Buscar informações na memória
Interpretar que operação a instrução está requerendo
Buscar dados onde estiverem armazenados
Executar efetivamente a operação
Reiniciar o processo para uma nova instrução
A estrutura física de um computador pode ser representada, esquematicamente e de maneira simplificada, como se segue:
A Unidade de Controle (UC) controla o funcionamento do computador. É encarregada de integrar todas as funções do sistema, como determinar qual instrução deve ser executada, procurando-a na memória principal, interpretando-a e acionando as outras unidades para sua execução. A função de controle é efetuada por circuitos sob o comando de uma seqüência pré-organizada de operações chamada programa. 
A Unidade de Lógica e Aritmética (ULA)	Tem como função realizar o conjunto das operações necessárias para converter os dados iniciais nos resultados finais desejados. Opera sobre os dados que recebe, seguindo as ordens dadas pela Unidade de controle. Esta função é executada pelos circuitos aritméticos e lógicos, sendo a seqüência das operações de classificação, alteração, inclusão, retirada de dados, comparações, verificações, etc.
1.6.2Memória
A memória é responsável pelo armazenamento temporário das informações lidas de um dispositivo de entrada, para serem processadas pela CPU e eventualmente gravadas em um dispositivo de saída.
Devido a um grande variedade de tipos de memória não é possível implementar um sistema de computador com uma única memória. Na realidade, há muitas memórias no computador, as quais se integram de forma bem estruturada, constituindo um sistema em si, parte do sistema global de computação, podendo ser denominado de subsistema de memória.
Este subsistema é organizado de forma hierárquica e podem ser considerados os seguintes componentes:
Registradores : permite armazenar informações no próprio processador para que possa interpretar as instruções e acionar as unidades da CPU, possui o menor tempo de acesso, menor capacidade de armazenamento e maior custo
Memória Cachê: evita que os registradores busquem as instruções diretamente na memória principal, acelerando a velocidade de transferência das informações entre CPU e MP
Memória Principal: é a memória básica de um sistema de computação é o dispositivo onde o programa vai ser executado e armazenado para que a CPU vá buscando as instruções.
Memória Secundária: também denominada de auxiliar ou de massa pois garante o armazenamento mais permanente de toda a estrutura de dados e programas do usuário.
Como tipos principais de memória poderemos ter a memória volátil e a não volátil
Volátil
Memória de acesso aleatório, chamada de memória de trabalho. É onde se gravam os dados e programas temporariamente para que os mesmos pos​sam ser acessados diretamente pelo microprocessador. Seu conteúdo é perdido quando o computador é desligado. É chamada de RAM (Random Access Memory).
Não volátil
Memória somente de leitura, não pode ser alterada nem apagada, já vem gravada de fábrica com alguns programas que supervisionam e dão suporte ao equipamento. Seu conteúdo não é perdido quando o equipamento é desligado. ROM (Read Only Memory) - somente de leitura: tem seu conteúdo gravado durante a confecção do seu circuito.
Memória Intermediária ou BUFFER:
Memória utilizada quando um periférico tem velocidade de transmissão de dados diferente da CPU ou de outro periférico, compatibilizando a velocidade, ou seja, retendo as informações temporariamente e mandando devagar para o periférico mais lento.
1.6.3 Dispositivos de Entrada e Saída
Os dispositivos de Entrada e Saída servem basicamente para permitir que o sistema de computação se comunique com o mundo exterior, realizando ainda, alem da interligação, a conversão das linguagens do sistema para linguagem do meio exterior e vice-versa. 
O teclado, por exemplo, interliga o usuário e o computador, permitindo a comunicação entre ambos através do uso de suas teclas. Ao pressionar uma tecla os circuitos convertem a pressão mecânica em um grupo de sinais elétricos que correspondem ao caractere pressionado.
Os dispositivos de Saída operam de modo semelhante, porem em sentido inverso, do computador para o exterior, convertendo os sinais elétricos internos em símbolos conhecidos pelos humanos.
ENTRADA
PROCESSAMENTO
SAIDA
SISTEMAS
OPERACIONAIS 
DE REDE
SISTEMAS
DISTRIBUÍDOS
SIMÉTRICOS
ASSIMÉTRICOS
SISTEMAS
Computacioanais
MONOPROGRAMÁVEIS/
MONOTAREFA
MULTIPROGRAMÁVEIS/
MULTITAREFA
SISTEMAS COM
MÚLTIPLOS PROCESSADORES
BATCH
TIME-SHARING
REAL-TIME
FORTEMENTE
ACOPLADOS
FRACAMENTE
ACOPLADOS
Tipos de processamento:
Comunicação entre UCP´s
e compartilhamento de memória
principal e dispositivos de E/S:
Figura 1.2 - Classificação dos sistemas Computacionais
Figura 1.3 - Evolução dos Sistemas Computacionais
REGISTRO ...N
:
REGISTRO 2
REGISTRO 1
CÓDIGO:
NOME:
PREÇO:
FORNECEDOR:
QTDE:
CAMPOS