Aula 1 arquitetura dos computadores - Fernando Boente

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Arquitetura e Organização de Computadores
Sistemas de Informação
Unidade 01
Prof. Alfredo Boente. PhD
www.boente.eti.br
professor@boente.eti.br
(21) 7750-8888
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Nos anos 60/70:
 - Minimizar espaço em memória
 - Melhorar o desempenho
Problema atual:
 - Hierarquia de memórias
 - Paralelismo dos processadores (pipeline)
 - Otimização dos compiladores
 - Sistema operacional
Introdução
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História dos Computadores (em 5 minutos)
Introdução
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 Automação: execução de tarefas autônomas
Capacidade: memoriza inúmeros dados
Rapidez: execução de milhares de dados/seg
Confiabilidade: probabilidade mínima de erro
Custo: baixo em termos de produtividade
Inteligência: simula o raciocínio humano - SAD
Criatividade: supera a capacidade humana
Trabalho Físico Especializado: imagem e voz (reconhecimento), leitura biométrica
A Importância dos Computadores
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Arquitetura do conjunto de instruções + Organização da máquina
Coordenação de muitos níveis de abstração
Arquitetura de Computadores
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Maior aprofundamento revela mais informações
Uma abstração omite detalhes desnecessários, ajudando a lidar com a complexidade
É uma descrição simplificada ou seletiva de um sistema
Abstração
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Uma importante abstração
 - Interface entre hardware e software de baixo nível
 - Padronização das instruções, linguagem de máquina etc.
 - Vantagens: diferentes implementações da mesma arquitetura
 - Desvantagem: algumas vezes impossibilita o uso de inovações
Arquitetura do Conjunto de Instruções
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Modernas arquiteturas de conjunto de instruções:
 - Intel (80x86/Pentium/K6/MMX)
 - PowerPC
 - DEC Alpha
 - SGI
 - SUN SPARC
 - HP PA-RISC
Arquitetura do Conjunto de Instruções
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Conjunto de instruções (ou código de operação) - Categoria de instruções - MIPS R3000
Computadores poderosos estão relacionados com seu porte. O porte do computador não tem relação direta com seu peso e tamanho. O porte é mensurado a partir de sua capacidade de processamento e armazenamento.
Arquitetura do Conjunto de Instruções
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A Evolução em Cinco Minutos...
Evolução dos Computadores
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Ábaco (4.000 ac - Habitantes da Mesopotânea)
Pascalina (1642 - Blase Pascal)
Calculator Machine (1671 - Gottfried Leibnitz )
Evolução dos Computadores
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Cartão Perfurado (1802 - Joseph Marie Jacquard)
Analitical Machine (1822/1834 - Charles Babbage)
Tabulador de Hollerith (1890 - Hermann Hollerith)
Evolução dos Computadores
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Nota: Hollerith, em 1896, fundou uma companhia chamada TMC - Tabulation Machine Company, vindo esta a se associar, em 1914 com duas outras pequenas empresas, formando a Computing Tabulation Recording Company vindo a se tornar, em 1924, a tão conhecida IBM - Internacional Business Machine.
Evolução dos Computadores
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Analisador Diferencial (1930 – Vannevar Bush)
Máquina de Turing (1936 – Alan Turing)
Somador Binário (1937 - George Stibitz)
Evolução dos Computadores
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Colossus (1943 – Alan Turing)
Mark I (1944 – Howard Aiken)
 comprimento = 15m; Altura = 2,5m;
 760.000 peças; 800 km de fio; 
 420 interruptores
Vonn Newman Machine (1945 – John vonn Newman)
 Elementos críticos de um
 sistema de computador
Evolução dos Computadores
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ENIAC (1946 – John W. Mauchly e J. Presper Eckert) Eletronic Numerical 
 Interpreter and Calculator
 17.468 válvulas
EDIVAC (1947 – Presper Eckert)
 Eletronic Discrete Variable Computer
 Sucessor do ENIAC
Transistor (1947 - John Bardeen, William Shockley e Walter Brattain)
Evolução dos Computadores
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EDSAC (1949 – Maurice Wilkes) 
 Eletronic Delay Storage
 Automatic Calculator
 
LEO (1951 – Leo Hendrik Baekeland)
 
 First Comercial Computer
 
Computer Transistor (1952 - A Bell Laboratories)
Evolução dos Computadores
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UNIVAC (1952 – John Mauchly e Presper Eckert ) 
 Universal Automatic Computer
Compilador para Linguagem de Programação Assembly & Fortran (1952 – Grace Murray Hopper)
 Memória Magnética (1953 - Jay Forrester)
Evolução dos Computadores
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IBM 650 (1954 – IBM) 
TRADIC (1955 – Bell Laboratories)
 Circuito Integrado (1958/1959 - Robert Noyce, Jean Hoerni, Jack Kilby e Kurt Lehovec)
Evolução dos Computadores
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IBM 360 (1960 – IBM) 
Circuitos Integrados MOS (1961 - Steven Hofstein)
PDP-8 (1965 - A Digital Equipament)
Evolução dos Computadores
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B2500/B3500 (1968 – Burroughs) 
Microprocessador Intel 4004 (1971 – Ted Hoff)
Microcomputador Altair 8800 (1974 – Ed Roberts)
Evolução dos Computadores
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BASIC - Beginners All-Purpose Symbolic Instruction Code (1975 - William (Bill) Gates e Paul Allen) 
Lançamento de Microcomputadores em Série no Mercado (1977 – Apple, Raio Shack e Commodore)
 Apple II TRS-80 PET
Evolução dos Computadores
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VISICALC - Primeiro Programa Comercial para Microcomputador (1979 - Software Arts) 
IC LSI - Integratede Circuit Large Scale Integration (1980 - Intel)
 
 Chip de Computador
Evolução dos Computadores
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IBM-PC (1981 - IBM) 
Microcomputador Doméstico MMX (1984 - BBC)
IC VLSI - Integrated Circuit Very Large Scale Integration (1990 - Intel) 
Evolução dos Computadores
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Toda essa evolução decorreu em virtude da evolução da eletrônica. Isso caracterizou o que chamamos de geração dos computadores.
1ª Geração: Válvulas
2ª Geração: Transistores
3ª Geração: Circuitos Integrados
4ª e 5ª Gerações: Evolução dos CI e Chip
6ª Geração: Nano Chips 
Evolução dos Computadores
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Lei de Moore verificada pela evolução do no de transistores dos microprocessadores produzidos pela Intel
Evolução dos Computadores
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Os processadores de hoje...
Processador Celeron
Processador Core i7
Processador Core2 QUAD
Processador Core2 DUO
Processador AMD Duron
Processador AMD Semprom
Processador AMD Athlon
Processador AMD Phenom
Evolução dos Computadores
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Etapas do Processamento de Dados
Dado: inserido no computador
Processamento: organização, transformação
Informação: extraído do computador
Feed-back: realimentação
Processamento de Dados
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Componentes Básicos da Informação
- Programa, dados de entrada, informações de saída, regras de comunicação
Programa de Computador/Software
 Idéia Algoritmo Programa
Processamento de Dados
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Processador: executa instruções
Memória de Instrução: armazena instruções dos programas
Memória de Dados: armazena dados
Interface Humano-Computador: elo de ligação entre o homem e a máquina
Estrutura Básica de um Computador
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Arquitetura Básica de um Computador
Estrutura Básica de um Computador
Processador
Unidade
de Controle
Unidade
de Dados
Memória de
Instrução
Periféricos
de I/O
Memória de
Dados
Unidade Lógica e Aritmética
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Atividade: Realizar um trabalho de pesquisa a cerca dos elementos básicos que compõe a arquitetura básica de um computador (grupo de até 5 componentes)
Seguir as normas da ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas
Estrutura Básica de um Computador
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O computador interpreta apenas números. Para ser mais específico, Zeros e Uns. A linguagem do computador é a linguagem binária (0 e 1) ou linguagem de máquina.
Linguagem do Computador
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Interação Humano-Computador
X
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Passos fundamentais desde o nível das pessoas até o nível do computador:
Uma pessoa (autor) elabora uma idéia em linguagem natural;
Outra pessoa (programador) transforma a especificação de um sistema em um programa de computador através de certa linguagem de programação (código-fonte);
Um programa específico (compilador) converte o código-fonte em linguagem de máquina para que o computador possa entendê-lo e executar corretamente suas ações.
Interação Humano-Computador
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É realizado através de um software denominado Sistema Operacional. Exemplos: MS-DOS, Windows, Unix, Linux, Mac OS X etc.
Atividade: Realize uma pesquisa a cerca dos Sistemas Operacionais (grupo de até 5 componentes)
Seguir as normas da ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas
O Gerenciamento de um Computador
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Cibernética - é uma tentativa de compreender a comunicação e o controle de máquinas, seres vivos e grupos sociais através de analogias com as máquinas cibernéticas (homeostatos, servomecanismos, cyborgs etc.)
Perspectivas da Evolução Futura
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Cyborg - é o termo que referencia a junção de cybernetic e organism. Em outras palavras, trata-se de um “robô” com capacidade de inteligência computacional com um tipo de tecido sintético, simulando o tecido humano.
Perspectivas da Evolução Futura