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Evolução dos Computadores e Organização de Memória

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Organização e Arquitetura de Computadores
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Evolução dos Computadores;
Linguagem de Máquina;
Organização Interna, Análise de Desempenho;
Organização de Memória e Dispositivos de Entrada e Saída.
Sistemas operacionais
A Evolução dos Computadores
 Ábaco
A primeira calculadora que se tem notícias é o ábaco, de origem chinesa, do século V a.C. capaz de efetuar operações algébricas elementares.
 Calculadoras mecânicas
Anteriormente à década de 40 já existiam calculadoras mecânicas, dentre elas, pode se destacar: a calculadora de Charles Babbage
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Atribui-se a Blaise Pascal (1623-1662) a construção da primeira calculadora mecânica capaz de fazer somas e subtrações.
A primeira máquina de verdade foi construída por Wilhelm Schickard (1592-1635); 
somar, subtrair, multiplicar e dividir; 
perdida durante a guerra dos trinta anos; 
Durante muitos anos nada se soube sobre essa máquina, por isso, atribuía-se a Blaise Pascal (1623-1662) a construção da primeira máquina calculadora, que fazia apenas somas e subtrações.
Em 1801, Joseph Marie Jacquard inventou um tear mecânico dotado de uma leitora de cartões perfurados, os quais representavam os desenhos do tecido;
portanto um processador das informações relativas à padronagem do tecido; 
o tear funcionava tão bem que este é o primeiro exemplo prático de desemprego provocado pela automação.
TEAR PROGRAMÁVEL
Charles Babbage (1792-1871) concebeu um Computador Analítico dotado de um dispositivo a que chamou de MOINHO (uma máquina de somar com precisão de até 50 casas decimais), e um dispositivo de entrada (inspirado no tear de Jacquard) que leria cartões perfurados contendo não somente números (os dados) mas também INSTRUÇÕES (o que fazer com os dados). 
Imaginou ainda um dispositivo de memória que chamou de ARMAZÉM para guardar os números, um banco com 1000 "registradores" cada qual capaz de armazenar um número de 50 dígitos. 
Finalmente, incluiu um dispositivo impressor para dar saída aos resultados. 
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As instruções (gravadas em cartões) possíveis de ser implementadas pelo moinho eram:
entrar com um número no armazém
entrar com um número no moinho
mover um número do moinho para o armazém
mover um número do armazém para o moinho
comandar o moinho para executar uma operação
sair com um resultado.
Para construir um dispositivo a partir destas idéias, Babbage contou com a colaboração inestimável da matemática Ada Augusta Byron, Lady Lovelace, filha do poeta Lord Byron. Ada desenvolveu séries de instruções para o calculador analítico, criando conceitos tais como sub-rotinas, loops e saltos condicionais.
Babbage é considerado o precursor do computador. Ada é considerada a precursora (pioneira) do software.
Herman Hollerith (1860-1929) também inspirou-se nos cartões de Jacquard para criar uma máquina para acumular e classificar informações - a Tabuladora de Censo.
Aplicação: processamento dos dados do censo.
1941- Konrad Zuse (Alemanha) Primeiro computador digital, automático, programável, de propósito geral, completamente funcional (eletromecânico).
Em algumas regiões brasileiras, principalmente em São Paulo, os empregados recebem o holerite. Na maior parte do país, em vez de holerite, recebemos o contracheque, aquele documento emitido por firma comercial ou repartição pública no qual se especifica o ordenado bruto do funcionário e respectivas deduções.
John V. Atanasoff / Clifford Berry (EUA)
Primeiro protótipo de calculador eletrônico que funcionou nos EUA.
Construído entre 1937 e 1942 na Univ. do Estado de at Iowa.
John V. Atanasoff
Clifford Berry
ABC Computer 
(Atanasoff-Berry Computer)
Colossus, desenvolvido na Inglaterra no período de 1939 a 1943 com a intenção de quebrar o código da máquina de criptografia alemã denominada Enigma, que gerava seqüências aleatórias com período de 1019 caracteres. 
Deste projeto, tomou parte Alan Turing. Após a guerra, esse projeto foi descontinuado, mas permaneceu secreto até 1973. 
1944 - Howard Aiken (Universidade de Harvard - EUA) Primeiro computador eletromecânico automático de grande porte.
Howard Hathaway Aiken
Na década de 40 surgiram as primeiras válvulas eletrônicas;
Cada válvula era capaz de representar um bit de informação; 
Os bytes eram compostos por oito válvulas.
 Primeira geração – ENIAC (Eletronic Numerical Integrator and Computer), projetado durante a Segunda Grande Guerra com a finalidade de calcular tiros de artilharia. Quando ele ficou pronto, em 1946, a guerra já havia acabado. Seu peso era de 30 t, tinha 800 quilômetros de cabo consumia 140 kW e tinha 19.000 válvulas. 
Primeiro computador eletrônico digital de grande porte. 
John Mauchly e J. Presper Eckert.
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Mauchley e Eckert - ENIAC – 1946:
18mil válvulas, 1500 relés e 6mil chaves;
Marco da história do computador moderno;
Fundaram uma empresa (hoje, Unisys).
Para 2 KB de memória seriam necessárias 16.384 válvulas e para três circuitos 16.384 x 3 = 49.152 válvulas.
Como não se tinha muita confiança nos resultados, devido à constante queima de válvulas, cada cálculo era efetuado por três circuitos diferentes e os resultados comparados.
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Comemora-se na Universidade da Pensylvania os cinqüenta anos do ENIAC, e para tal foi montado o ENIAC num chip, com as mesmas funções do original.
CHIP ENIAC desenvolvido para as comemorações dos 50 anos do ENIAC
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Surgem os grandes computadores e, por detrás deles, as grandes empresas: IBM, Bourroughs, NCR, etc.. 
É a era de máquinas grandes, acessadas por uma multidão de terminais burros. 
Chegou-se a prever que no mundo haveria cinco grandes computadores, um para cada continente. 
Era a visão de homens simples perante máquinas maravilhosas e as vezes fatais, como conta Arthur Clark em "2001“.
A seguir veremos quatro marcos interessantes sobre esse passado. 
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O termo “bug”, que sempre foi usado pelos engenheiros para indicar pequenas falhas em suas máquinas. Em 1947, os engenheiros que trabalhavam com o Harvard Mark I encontraram uma traça entre seus circuitos, prenderam-na no livro de registro e rotularam-na como o “primeiro bug” encontrado. 
O primeiro "bug", 1947 
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O computador IAS, de 1952, que foi construído segundo orientação de von Newmann e muito influenciou o projeto do IBM 701, o primeiro computador eletrônico comercializado pela IBM. 
Computador IAS, 1952. 
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John Von Newmann matemático húngaro, naturalizado norte americano, propôs nos anos 40 do século XX, um padrão de arquitetura de computadores que ainda hoje é seguido, sendo hoje em dia altamente pesquisada uma alternativa a esse padrão. Ainda não se tem de fato uma idéia que seja melhor que a desse cientista. 
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A máquina proposta por Von Neumann conta com os seguintes componentes: uma Memória, uma Unidade Aritmética e Lógica (ULA), uma Unidade Central de Processamento (UCP), composta por diversos Registradores, e uma Unidade de Controle (UC), cuja função é a mesma da tabela de controle da máquina de Turing universal: buscar um programa na memória, instrução por instrução, e executá-lo sobre os dados de entrada. A figura a seguir ilustra tal máquina. 
Janeiro de 2005
O UNIVAC, projetado pelos idealizadores do ENIAC 
Modelo do UNIVAC, 1954 
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PDP-8, primeiro computador com preço acessível, tendo sido uma máquina da série PDP onde Ken Thompson e Dennis Ritchie desenvolveram o UNIX.
Início do domínio da IBM (International Business Machines)
Minicomputador PDP-8, 1965
Barramento único
Surgimento dos minicomputadores 
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Segunda Geração
Foi em 1947 que surgiu o primeiro transistor, produzido pela Bell Telephone Laboratories; 
Os transistores eram e são muito mais confiáveis que as válvulas;
São feitos de cristal de silício, o elemento mais abundante na Terra;
Em 1954 a Texas Instruments iniciou a produção comercial de transistores;
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Da mesma forma os transistores, nos circuitos digitais foram utilizados para representar os dois estados: ligado/desligado, ou seja, zero/um;
Nos anos 60 e 70 devido ao emprego do transistor nos circuitos, se deu a explosão, o boom do uso de computadores. Ocupavam menos espaço e tinham um custo satisfatório.
Primeiro projeto de transistor
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Em 1968 chegou o primeiro computador da UNICAMP, um IBM 1130, com 16KB de memória e um disco de 1 MB, foi um acontecimento, ele trabalhava com cartões perfurados. Rodava programas em ASSEMBLER, Fortran, e PL1;
Para dar partida, se utilizava da console e cartões perfurados especialmente codificados, denominados “ cold start ”, funções executadas hoje pela ROM e o BIOS.
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Terceira geração
Nos anos 60, iniciou-se o encapsulamento de mais de um transistor num mesmo receptáculo, surgiu assim o Circuito Integrado - CI, os primeiros contavam com cerca de 8 a 10 transistores por capsula ( chip ).
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Em novembro de 1971, a Intel introduziu o primeiro microprocessador comercial, o 4004, inventado por três engenheiros da Intel. Primitivo aos padrões de hoje, ele continha somente 2.300 transistores e executava cerca de 60.000 cálculos por segundo. Nos dias de hoje, vinte e sete anos depois, um microprocessador é o produto mais complexo produzido em massa, com mais de 5.5 milhões de transistores, executando centenas de milhões de cálculos por segundo.
Quarta geração
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Já na área dos microcomputadores, perguntamo-nos: qual foi o primeiro ? Em 1975 a Revista “Popular Electronics” apresentou o projeto e anunciou a venda do “kit” do primeiro microcomputador. Era o Altair 8800, baseado no microprocessador 8008 da Intel. Foi para esse microcomputador que a dupla Paul Allen e Bill Gates vendeu um de seus primeiros produtos: um interpretador Basic. 
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O Altair 8800 aberto.
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Integração de Circuitos em Escala muito Alta
Circuitos integrados VLSI;
Milhões de transistores em um único chip;
Surgimento dos microcomputadores;
Apple e Apple II – Machintosh;
IBM PC;
Início da computação pessoal.
 Quinta Geração
Ainda em estudo, poderá utilizar Biochips. 
Os computadores serão então capazes de entender a linguagem natural do homem, e a Inteligência Artificial será a fonte de diversos avanços.
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Evolução dos processadores
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Além desses processadores listados na tabela, existem outros fabricados pela Intel que são bastante populares nos dias atuais, tais como:
Celeron: Esse é um processador alternativo para quem não precisa de todo o poder computacional do Pentium “completo”, aqui sempre tem um recurso não implementado para justificar um preço mais baixo para o consumidor, sem prejuízo de acesso a tecnologia mais recente. O celeron mais recente é o CORE2-DUO, que é alternativo ao PENTIUM IV DUAL CORE; 
XEON: pronuncia-se zíon, é uma família especial de Pentiums voltada para os servidores de rede. São processadores que contam com toda a tecnologia disponível no Pentium mais atual e são preparados especialmente para servidores de rede; 
CENTRINO: Processadores específicos para dispositivos portáteis e móveis, como notebooks e outros. Contam com recursos especiais de gerenciamento de energia e acesso a redes sem fio.
Atualmente fala-se muito em CORE, seja dual, duo ou quad, essa denominação refere-se na verdade ao núcleo do processador, onde fica a ULA. Nos modelos DUAL ou DUO, esse núcleo é duplicado, o que proporciona uma execução de duas instruções efetivamente ao mesmo tempo, embora isto não aconteça o tempo todo. Basta uma instrução precisar de um dado gerado por sua “concorrente” que a execução paralela torna-se inviável, tendo uma instrução que esperar pelo término da outra. Os modelos QUAD CORE possuem o núcleo quadruplicado. 
Esses acima, são os processadores fabricados pela INTEL, empresa que foi pioneira nesse tipo de produto. 
Temos também alguns concorrentes famosos dessa marca, tais como NEC, Cyrix e AMD; sendo que atualmente apenas essa última marca mantém-se fazendo frente aos lançamentos da INTEL no mercado. Por exemplo, um modelo muito popular de 386 foi o de 40 MHz, que nunca foi feito pela INTEL, cujo 386 mais veloz era de 33 MHz, esse processador foi obra da AMD. Desde o lançamento da linha Pentium, a AMD foi obrigada a criar também novas denominações para seus processadores, sendo lançados modelos como K5, K6-2, K7, Duron 
(fazendo concorrência direta à ideia do Celeron) e os mais atuais como: Athlon, Turion, Opteron e Phenom. 
GPU inside
PESQUISA
Monte uma apresentação em Power Point que mostre os processadores lançados pelas empresas acima, principalmente os equipamentos lançados atualmente. (Mínimo de 10 slides)

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