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Arquitetura de Computadores
Aula 03-04 – Visão geral dos computadores
modernos e Evolução dos computadores
Prof. Sand Luz Corrêa
 
Roteiro
● Conceitos Básicos
● Computador Moderno
● Estrutura e Função
● Hardware 
● Software
● Evolução dos Computadores
 
Computador Moderno
● É uma máquina formada por componentes
eletrônicos digitais, ou seja componentes que
representam sinais elétricos de forma discreta
● Essa máquina é capaz de coletar dados, 
processá-los e fornecer resultados para um
ou mais objetivos, por meio de instruções
● O conjunto de instruções que comanda o
computador a realizar um objetivo é chamado
de programa
 
Computador Moderno
Dados
(entrada)
Processamento Resultado
(saída)
Computador
●Folha de Pagamento
●Controle de Estoque
●Site de Compras Web
●Site de Busca Web
●Simulação da massa do Sol
●Reconhecimento Facial
 
Computador Moderno
Dados
(entrada)
Processamento Resultado
(saída)
Computador
 
Funções do Computador
● Processamento de dados: transforma dados
de entrada em uma saída desejada
● Programas lidam com uma grande variedade de
tipos de dados 
● No entanto, existem apenas alguns tipos de
métodos fundamentais de processamento de
dados:
– Inteiro: ponto fixo
– Real: ponto flutuante
– Caracter
– Escalar: SIMD
 
Funções do Computador
● Armazenamento de dados
● Mesmo que um programa não utilize dados de
arquivos, um computador precisa armazenar dados
temporariamente
– Pelo menos aqueles que estão sendo usados em um
dado instante de tempo
● Portanto a função de armazenamento pode ocorrer:
– De forma temporária: memória principal e registradores
– De forma permanente: arquivos armazenados em discos
ou outros dispositivos.
 
Funções do Computador
● Movimentação de dados: computadores
movimentam dados internamente e com o mundo
exterior.
● Movimentação interna: movimentação de dados
entre a unidade de processamento e a unidade de
armazenamento (vice-versa)
● Movimentação Externa: 
– Entrada/Saída (E/S): Movimentação de dados de ou para
dispositivo conectados diretamente ao computador
– Comunicação de dados: Movimentação de ou para
dispositivos remotos
 
Funções do Computador
● Controle:
● Função que gerencia os recursos do computador e
coordena as demais funções em resposta às
instruções recebidas.
 
Estrutura do Computador
com um Único Processador
● Um computador é formado por 4 componentes principais:
● Unidade Central de Processamento (CPU)
– Normalmente chamado de processador
– Responsável pelas funções de controle e processamento
de dados
● Memória principal
– Responsável pela função de armazenamento
● Dispositivos de Entrada/Saída (E/S)
– Movimentam dados entre o computador e o meio externo
● Sistema de interconexão
– Mecanismo que permite a comunicação entre CPU,
memória e dispositivos de E/S
 
Estrutura do Computador
com um Único Processador
 
Estrutura do Computador
com Múltiplos Núcleos 
● Usamos o termo multicore para designar
vários processadores que residem no mesmo
chip.
● C a d a u n i d a d e d e p r o c e s s a m e n t o é
denominada core (núcleo)
● Funcionalmente, um core equivale a uma CPU
 
Estrutura do Computador
com Múltiplos Núcleos 
 
Hardware
● Conjunto de componentes físicos de um
computador. Podem ser de dois tipos:
● Escala nanométrica: transistores, resistores,
capacitores
● Componentes maiores: teclado, mouse, placas de
circuito interno, fiação elétrica interna, memória
● O hardware é um objeto inerte, sem
atividade própria
● Ele requer instruções para executar uma
atividade específica
 
Software
● As instruções que comandam o hardware a
executar uma tarefa são denominadas
Software
● São os programas de computador. Podem ser
de dois tipos:
● Software básico
– Drivers de dispositivos
– Sistema operacional
● Software de aplicativo
– Aplicativos comerciais
– Processador de texto
– Aplicativos Web
 
Evolução dos Computadores
● Primeira Geração
● Válvula
● Segunda Geração
● Transistores
● Terceira Geração
● Circuitos integrados
● Quarta Geração
● Integração em larga escala (VLSI)
 
Primeira Geração (1945-1955)
● Os primeiros computadores eletrônicos surgem
durante a II Guerra Mundial
● Motivação: 
● Dispositivos mecânicos/eletromecânicos não eram
apropriados para decodif icar rapidamente
mensagens do inimigo que eram interceptadas
● Solução: uso de elementos eletrônicos, as válvulas
(1906):
Válvula ENIAC
 
● ENIAC (EUA 1943)
● Considerado o primeiro computador eletrônico de
propósito geral
● Projetado na Universidade da Pensilvânia
● Representação decimal para os dados 
● Programado manualmente através da redistribuição de
cabos e rearranjo de chaves
● 18 mil válvulas
● 800 km de cabo
● Peso: 30 toneladas
● Ocupava uma área de aproximadamente 1200m2 
● Realizava 10.000 operações por segundo
Primeira Geração (1945-1955)
 
Primeira Geração (1945-1955)
● IAS (EUA 1952)
● Computador projetado por
v o n N e u m a n n n a
Universidade de Princeton
em 1952
● Representação binária
para instruções e dados
● 4 un idades pr inc ipa is :
memória, UAL, UC, entrada
e saída
● Programa armazenado na
memória, juntamente com
os dados
● Sua arquitetura ainda é
a base para os
computadores digitais
modernos.
 
Segunda Geração (1955-65)
● Eletrônica baseada em transistor (1947)
● Transistor: dispositivo de estado sólido feito a partir de
silício 
● Revolucionou a indústria de eletrônica
● Realizava as mesmas funções de uma válvula porém:
– Consumia menos energia 
– Gerava menos calor (diminui custos)
– Era menor que a válvula (economizando espaço) 
● Surgimento da indústria de computadores: IBM e
DEC
● Surgem também as primeiras linguagens de alto nível 
 
Terceira Geração (1965-80)
● Eletrônica baseada em circuitos integrados
● Antes dos circuitos integrados:
● transistores, resistores e capacitores eram
produzidos separadamente e depois montados em
uma placa de circuito impresso
● Circuitos integrados:
● Explora o fato de que circuitos inteiros podem ser
fabricados em um pequeno pedaço de silício
● Produção em massa de circuitos específicos
● Redução de custos 
 
Terceira Geração (1965-80)
1. Uma bolacha de silício é dividida em
uma matriz de células de poucos
milímetros quadrados
2. Em cada célula da matriz é construído
o mesmo tipo de circuito
3.Cada célula é então quebrada para
formar um chip
4. Cada chip é um conjunto de portas
lógicas e células de armazenamento.
O chip é então empacotado num
invólucro com vários pinos 
5. Posteriormente, vários chips podem ser
interconectados numa placa de circuito impresso para
formar um circuito mais complexo
 
Terceira Geração (1965-80)
● Com o passar do tempo, foi possível empacotar
 um número cada vez maior de componentes
num único chip
 
Terceira Geração (1965-80)
● Nessa época Gordon Moore, cofundador da
Intel, fez a seguinte observação
● O número de transistores que podem ser colocados
em um único chip dobrará a cada ano
● Essa observação ficou conhecida como Lei de
Moore e vem guiando a indústr ia de
semicondutores por quase 50 anos 
 
Terceira Geração (1965-80)
● Consequências da Lei de Moore
● O custo de um chip tem permanecido quase inalterado,
embora sua densidade tem aumentado. Logo, o custo
por elementos de lógica e armazenamento tem caído
significativamente
● Como mais elementos de lógica e armazenamento são
colocados na mesma área, a distância percorrida pelo
sinal elétrico entre os componentes é menor,
aumentando a velocidade de operação
● Com mais circuitos no mesmo chip há menosinterconexão de chips, aumentando a confiabilidade
● A demanda por energia diminui
● Os computadores se tornam menores.
 
Terceira Geração (1965-80)
● Resumindo: 
● Os circuitos integrados permitiram a construção de
computadores menores, mais rápidos (mais
transistores) e mais baratos.
● Surgem os computadores de grande porte
(mainframe)
● Surge a multiprogamação: 
● vários programas 
compartilhando a 
memória principal e 
dividindo o uso da CPU 
 
Quarta Geração(1980-????)
● Eletrônica baseada em VLSI (Very Large Scale
Integration): 
● milhões de transistores em um único chip.
● Primeiro microchip: Intel 4004
● Sucessores Intel: 8080, 8086, 8088, x86, Pentiums,
Core ix
● Sucessores não Intel: Z80, SPARC, PowerPC
● Surgimento e consolidação dos computadores
pessoais ou micro-computadores
 
Quarta Geração(1980-????)
● Popularização da computação:
● SOs com interface gráfica, editor de texto, planilhas
eletrônicas, jogos, aplicações interativas
● Mainframes gradativamente substituídos por
microcomputadores interconectados em redes
 
Quarta Geração(1980-????)
● Dispositivos moveis
● Computadores com CPU, memória e dispositivos
de E/S, porém com recursos limitados 
● Ex. smart phones, tablets, roteadores sem fio
● Dispositivos embarcados
● Computadores que controlam outros dispositivos.
● P r o c e s s a d o r e s s ã o d e n o m i n a d o s d e
microcontroladores (ex. Arduino, AVR)
● Executam aplicações muito específicas (controle de
automóveis, automação industrial, etc.)
 
Quarta Geração(1980-????)
● Computação em nuvem
● Esforço para tornar a computação um serviço de
utilidade, como água e energia
● Recursos de computação (processamento ou
armazenamento) são usados como um serviço
acessado através de uma rede de comunicação
 
Quarta Geração(1980-????)
● Visão do usuário final
● Qual desses serviços você ainda armazena
localmente?
– E - m a i l , f o t o s , c a l e n d á r i o , d o c u m e n t o s
compartilhados
● Computação em nuvem
 
Quarta Geração(1980-????)
● Visão do empresário
● Computação em nuvem
 
Contagem de Transistores em
CPUS
Processador Frequência
(Clock)
# de
Transistores
Intel 4004 108 kHz 2.300
Intel 8080 2 MHz 6.000
Intel 8086 5 MHz 29.000
Intel 80386 16 MHz–33
MHz
275.000
Intel pentium 60 MHz–166
MHz
3.1 milhões
Intel pentium
IV
1.3–1.8 GHz 42 milhões
Intel Core 2
Duo
1.06–1.2 GHz 291 milhões
Intel Core i7 2.67-3.33 GHz 2 bilhões
 
Bibliografia
● Capítulo 1 do Livro: STALLINGS, W.
Arquitetura e Organização de Computadores,
8a. Edição, Prentice-Hall, 2010.
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