Introdução ao PCs

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Introdução aos IBM PCs: 
Conceitos Básicos
Fernando Cesar Miranda
LHW – Versão 1.1
01/08/2012
Agenda
Histórico.
O IBM PC.
O Processador.
Intel 8086/8088.
Arquitetura IBM PC XT.
Família IBM PC.
Histórico
1792-1871
Charles Babbage – 1o. Computador Digital
1945-1955
Vaccum Tubes e Plugboards
1955-1965
Transistor e Sistemas Batch
1965-1975
CI, Multiprogramação
1975 ~
PersonalComputer
Histórico
O ENIAC (Eletronic Numerical Integrator and Computer), construído em 1948 tinha 19.000 válvulas e consumia cerca de 200 quilowatts, um absurdo para a época.
Histórico
Em novembro de 1971, a Intel introduziu o primeiro microprocessador comercial, o 4004. Ele continha somente 2.300 transistores e executava cerca de 60.000 cálculos por segundo.
O IBM PC
Em 12 de agosto de 1981 a IBM lança o seu computador IBM 5150 no mercado de computadores pessoais.
Até então o mercado de computadores pessoais era dominado por outros fabricantes com máquinas tais como o Apple II e Comodore e outros que utilizavam o CP/M como sistema.
Era uma tentativa de conquistar este mercado.
O IBM PC
Na tentativa de recuperar mercado a IBM utilizou-se das seguintes estratégias:
Desenvolver o produto através da utilização de partes e componentes de outros fabricantes, contrariando a idéia da original da IBM de produzir internamente todos os componentes.
As especificações da BIOS tornaram-se públicas, permitindo o surgimento de máquinas “clones”.
A estratégia deu tão certo que o termo Personal Computer ficou definitivamente ligado a IBM.
O Processador
Uma das questões cruciais no desenvolvimento do IBM PC foi a seleção do processador a ser instalado neste novo computador.
A tomada de decisão sobre qual processador seria adotado levou em consideração diversos fatores:
Concorrência: a IBM não queria ver seu produto associado ao nome de concorrentes e nem avalizar seus produtos, assim os chips fornecidos a Apple (6502) e Z80 (computadores com SO CP/M) estavam fora de cogitação.
Preço: o produto IBM deveria ter preço compatível com os praticados no mercado, assim algumas soluções “caseiras” foram rejeitadas.
Fornecimento: A IBM desejava um fornecedor confiável, com o qual já tivesse uma relação comercial sólida e bom conhecimento técnico sobre a linha de produtos.
O Processador
Finalmente a decisão ficou entre o Motorola 68000 e o Intel 8086/88, sendo que o segundo foi o escolhido pelas razões listadas a seguir:
Menor custo de implementação.
Pertencia a uma família em desenvolvimento com relação a desempenho e a capacidade de endereçamento de memória.
Não era usado pelos concorrentes (Demonstrar a liderança da IBM).
Migração dos softwares escritos para os processadores da familia 8080, incluindo CP/M.
O Intel 8086/8088
O Intel 8086 (1978) foi o primeiro microprocessador desenvolvido pela Intel com a arquitetura de 16 bits.
Em 1979 a Intel lança o Intel 8088 como uma versão simplificada do 8086. É este microprocessador que equipa os primeiros IBM PCs.
A principal diferença entre os 8086 e os 8088 é que os primeiros tem barramento de dados de 16 bits, enquanto os 8088 possuem barramento de 8 bits.
Na época a maioria dos dispositivos disponíveis eram para 8 bits.
O Intel 8086/8088
O microprocessadores Intel 8086/8088 possuíam:
4 registradores de dados: AX,BX, CX e DX.
4 registradores de endereço; SP, BP, SI, DI.
4 registradores de segmento: CS, DS, SS, ES.
Apontador de instruções: IP.
Registrador de estado: Flag.
Todos os registradores são de 16 bits.
O Intel 8086/8088
O microprocessador Intel 8086/8088 era capaz de endereçar 1 MB, embora seus registradores fossem de 16 bits.
Para isso a memória era dividida em 4 segmentos controlados pelos registradores de segmentos. 
O endereço físico era obtido pela combinação do endereço do segmento com o deslocamento (offset) oferecido pelo registrador.
O Intel 8086/8088
Em particular no IBM PC podemos observar as ligações do microprocessador ao barramento local na figura abaixo:
O Intel 8086/8088
O microprocessador Intel 8086/8088 manipula somente aritmética inteira.
Para a realização de aritmética de ponto flutuante é necessário a presença do co-processador aritmético Intel 8087.
A memória no IBM PC
O processador Intel 8086/8088 era capaz de endereçar 1 M de memória.
8 * chips de matriz unidimensional de 16K + 1 chip para paridade (diferencial).
Memória expansível até 64K (27 soquetes na placa mãe).
Endereços imediatamente abaixo de 1M foram reservados para BIOS e memória de video (20 K + 4K).
Memória de massa
Unidades de disco flexível de 5 ¼.
Unidade de fita cassete.
Sistema de Vídeo
Teletipo
Memória de vídeo e sistema de mapeamento de caracter.
Tabela ASCII.
Acesso a memória de vídeo.
Byte extra de vídeo nos IBM PCs.
Família IBM PC
PC Original:
CPU 8088 – 4,77 Mhz.
Teclado de 84 teclas.
Soquete para co-processador 8087
8053: Temporizadores e controladores,
8237: 4 canais de DMA.
8259: 8 interrupções.
BIOS 40 KB ROM.
RAM: 4 x 16 K x 9 bits.
Circuito controlador de gravador K-7.
Barramento de expansão de 5 slots e 8 bits.
Família IBM PC
PC XT:
CPU 8088 – 4,77 Mhz.
Teclado de 84 teclas.
Soquete para co-processador 8087
8053: Temporizadores e controladores,
8237: 4 canais de DMA.
8259: 8 interrupções.
BIOS 40 KB ROM.
RAM: 4 x 64 K x 9 bits.
Circuito controlador de gravador K-7.
Barramento de expansão de 8 slots e 8 bits.
Família IBM PC
IBM PC AT:
CPU 80286 – 6 a 25 Mhz.
Teclado de 101 teclas.
Soquete para co-processador 287
80534 Temporizadores e controladores,
7 canais de DMA (4 x 8 bits e 3 x 16 bits).
2 x 8259: 16 interrupções.
BIOS 64 KB ROM.
RAM: 4 x 128 K x 9 bits.
Relógio permanente e RAM CMOS de 64 bytes.
Barramento de expansão de 8 slots e 8/16 bits.
O 80286 funciona em modo real e modo protegido.
Família IBM PC
Acompanha a evolução da linha de processadores:
Intel 80386
Intel 80496.
Intel Pentium, Pro, MMX, II, III, IV, e HT.
Intel Xeon.
Intel Core e Core2.
Arquiteturas SMP.
Família IBM PC
Evolução dos barramentos:
ISA.
EISA.
PCI.
VESA Local Bus.
AGP.
SCSI.
Front Side Bus.
Outros.