PESQUISA BIBLIOGRÁFICA DE JOHN VON NEMANN / CONTRIBUIÇÃO/ ARQUITETURA DOS COMPUTADORES

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ALUNO: PABLO TAVARES DE SOUSA
PESQUISA BIBLIOGRÁFICA DE JOHN VON NEMANN / CONTRIBUIÇÃO/ ARQUITETURA DOS COMPUTADORES
BIOGRAFIA
John Von Neumann, nascido Margittai Neumann János Lajos (Budapeste, 28 de dezembro de 1903 — Washington, D.C., 8 de fevereiro de 1957) foi um matemático húngaro de origem judaica, naturalizado estadunidense.
Figura 01- John Von
Fonte: https://www.uh.edu/engines/epi2487.htm
Contribuiu na teoria dos conjuntos, análise funcional, teoria ergódica, mecânica quântica, ciência da computação, economia, teoria dos jogos, análise numérica, hidrodinâmica das explosões, estatística e muitas outras as áreas da Matemática. De fato é considerado um dos mais importantes matemáticos do século XX.
Foi membro do Instituto de Estudos Avançados em Princeton, New Jersey, do qual também faziam parte Albert Einstein e Erwin Panofsky, quando emigraram para os Estados Unidos, além de Kurt Godel, Robert Oppenheimer, George F. Kennan e Hermann Weyl.
Com Edward Teller e Stanislaw Ulam, von Neumann trabalhou em desenvolvimentos chave da Física Nuclear, relacionados com reações termonucleares e com a bomba de hidrogênio. Participou também do Projeto Manhattan, responsável pelo desenvolvimento das primeiras bombas atômicas.
Foi professor na Universidade de Princeton e um dos construtores do ENIAC. Entre os anos de 1946 e 1953, von Neumann integrou o grupo reunido sob o nome de Macy Conferences, contribuindo para a consolidação da teoria cibernética junto com outros cientistas renomados: Gregory Bateson, Heinz von Foerster, Kurt Lewin, entre outros. Von Neumann faleceu pouco depois, aos 53 anos, vítima de um tumor cerebral.
CONTRIBUIÇÃO DE VON NEUMANN
O envolvimento de Von Neumann nos projetos militares dos primeiros computadores durante e pós a Segunda Guerra computadores fez com que ele definisse os princípios básicos da arquitetura dos atuais sistemas computacionais.
Interessado por automatizar cálculos Von Neumann contatou o grupo responsável pelo projeto do ENIAC, entretanto este projeto foi suspenso, ele atuou apenas como facilitador dos cientistas de Los Alamos fazendo com que eles fossem os primeiros a utilizá-lo.
Com o inicio do projeto EDVAC Von Neumann ficou responsável por elaborar o documento First Draft of a Report on the EDVAC que descrevia a estrutura da nova maquina sucessora do ENIAC. 
Neste projeto ele definiu o conceito de programa armazenado, a pesar da controvérsia sobre quem teria definido este conceito, que permite a execução de qualquer programa sem a necessidade de alteração no hardware. A arquitetura proposta passou a ser conhecida como Arquitetura de von Neumann. Esta arquitetura de computador se caracteriza pela possibilidade de armazenamento de uma maquina digital no mesmo espaço de memória onde são armazenados os dados e com isso poder manipular estes programas.
Na figura temos a figura que demonstra a arquitetura definida por Von Neumann. Como podemos observar temos os principais blocos de um sistema de computação moderno e suas inter-relações. Nesta arquitetura temos a memória, ULA – Unidade Lógica Aritmética, unidade de controle e os dispositivos de entrada e saída.
Figura 02- Programa
Fonte: http://ti-arquitec.blogspot.com
Algumas outras contribuições de Von Neumann foram:
O conceito de classificação por intercalação ou Mergesoft, um algoritmo que é utilizado até hoje.
Conceito de Patch - Durante o projeto IAS foi introduzido uma forma para correção de erros em programas conhecidas hoje como patches. 
As contribuições de Von Neumann com definição de conceitos nas diversas áreas de computação foram diversas e até hoje utilizadas pelos fabricantes de hardware e software e no meio acadêmico. 
Mesmo após varias décadas dos conceitos introduzidos por Von Newman é difícil afirmar que estes conceitos, principalmente a Arquitetura de Von Neumann, não são validos. Podemos afirmar sim, que os conceitos contribuíram para mudar e impulsionar a computação, popularizando o computador com impacto na sociedade, economia e relacionamento entre os países.
A ARQUITETURA
Ela é composta por três grandes pilares:
Unidade de Processamento Central
Sistema de memória
Sistema de entrada e saída
Unidade de Processamento Central (CPU)
É a composição de registradores, da unidade de controle (UC), a unidade de lógica aritmética (ULA) e o contador de programa.
Registradores: São memórias temporárias que existem dentro da CPU de altíssima velocidade
Unidade de Controle (UC): É a unidade responsável por buscar as instruções na memória principal e classificar o tipo das mesmas.
Unidade Lógica Aritmética (ULA): Unidade responsável por fazer as operações booleanas e aritméticas.
Contador de Programa (PC): É responsável por avisar à UC qual é a próxima instrução a ser buscada e executada.
Sistema de Memória Principal
Unidade que armazena os dados e os códigos do programa.
3.3 Entrada/Saída
Unidade que é responsável por pegar os dados de entradas e mostrar os resultados de saída do programa. Abaixo, têm-se o diagrama mostrando a arquitetura de Von Neumann de forma simples.
Figura 04 – Diagrama
Fonte: https://medium.com.br
Ciclo de execução de um programa
O Contador de Programa é utilizado pela Unidade de Controle para determinar qual e onde está a próxima instrução.
A Unidade de Controle busca a instrução do programa na Memória Principal.
Será feita a decodificação da instrução para uma linguagem na qual a ULA possa interpretar.
Os dados requeridos são transferidos da memória e alocados nos registradores da CPU.
A Unidade de Lógica Aritmética executa a instrução e coloca os resultados na memória ou nos próprios registradores.
3.4 O Gargalo de Von Neumann
O gargalo de Von Neumann está no canal de transmissão entre a CPU e a memória, pois a memória não consegue trabalhar em frequências tão altas quanto a CPU, fazendo com que o CPU fique ocioso por um certo tempo.
Alguns computadores ainda hoje utilizam a arquitetura antiga de processamento de instruções, como por exemplo, a calculadora de mesa. Que é feita somente para calcular números, não podendo instalar outro tipo de programa nela.
Todavia, os computadores Desktops, Notebooks, Smartphones, TVs etc utilizam de arquiteturas derivadas a de Von Neumann, todos eles possuem um CPU, Memória e I/O, mas com algumas diferenças como a separação da memória RAM e a do HD, uma para carregar os programas em execução e outra para salvar os dados e os programas, além de trabalhar em frequências altíssimas comparadas a da época.
REFERÊNCIAS
LUCAS, Márcio. A arquitetura de Von Neumann. Publicado em Julho de 2018, disponível em: https://medium.com/trainingcenter/a-arquitetura-de-von-neumann-121489873fd4. Acesso setembro 2019.
VITORINO, Valdir. Biografia: John Von Neumann. Publicado em Janeiro de 2018, disponível em: http://opensadorselvagem.org/arquivo/cronicas-matematicas/biografia-john-von-neumann/. Acesso setembro 2019.
"JOHN VON NEUMANN" em Só Matemática. Virtuous Tecnologia da Informação, 1998-2019, disponível em https://www.somatematica.com.br/biograf/vonneumann.php. Acesso setembro 2019.
ROCHA, Milton. Modelo de arquitetura von Neumann. Publicado em Fevereiro de 2018, disponível em: https://miltonrocha.eng.br/arquitetura-de-von-neumann/. Acesso em setembro 2019.