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Estágios da Evolução da Estágios da Evolução da 
Arquitetura de Computadores Arquitetura de Computadores 
Professor: Professor: Alexandre Alexandre ScaicoScaico
alexandrealexandre..scaicoscaico@@gmailgmail.com.com
Faculdade de Ciências Sociais AplicadasFaculdade de Ciências Sociais Aplicadas
Curso de Sistemas de InformaCurso de Sistemas de Informaççõesões
OrganizaOrganizaçção e Arquitetura de Computadoresão e Arquitetura de Computadores
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EvoluEvoluçção da Arquiteturasão da Arquiteturas
�� GeraGeraçção zeroão zero
�� Computadores mecânicos (1642 Computadores mecânicos (1642 –– 1945)1945)
�� Primeira geraPrimeira geraççãoão
�� VVáálvulas (1945 lvulas (1945 –– 1955)1955)
�� Segunda geraSegunda geraççãoão
�� Transistores (1955 Transistores (1955 –– 1965)1965)
�� Terceira geraTerceira geraççãoão
�� Circuitos integrados (1965 Circuitos integrados (1965 –– 1980)1980)
�� Quarta geraQuarta geraççãoão
�� IntegraIntegraçção de circuito em escala muito alta (1980 aos dias ão de circuito em escala muito alta (1980 aos dias 
atuais)atuais)
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PrimórdiosPrimórdios
�� Primeira forma de cálculoPrimeira forma de cálculo
�� O ÁbacoO Ábaco
�� Bastões de Bastões de NapierNapier
�� Régua de CálculoRégua de Cálculo
�� Máquina de PascalMáquina de Pascal
�� Máquina de Máquina de Leibnitz Leibnitz 
�� Cartões de Cartões de JacquardJacquard
�� Máquina Diferencial/ AnalíticaMáquina Diferencial/ Analítica
�� Álgebra de Álgebra de BooleBoole
�� Máquina de Tabulação de DadosMáquina de Tabulação de Dados
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Primeira Forma de CálculoPrimeira Forma de Cálculo
�� PastorPastor
�� Primeiro ser humano a calcularPrimeiro ser humano a calcular
�� Técnica utilizada: Técnica utilizada: 
�� Empilhamento de pedras para poder contar, e Empilhamento de pedras para poder contar, e 
controlar, o rebanhocontrolar, o rebanho
�� A palavra cálculo vem do latimA palavra cálculo vem do latim
�� Calculus Calculus →→ do latim pedrado latim pedra
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Primeira Forma de CálculoPrimeira Forma de Cálculo
�� Uso dos dedosUso dos dedos
�� Primeira maneira dos homens indicarem a que Primeira maneira dos homens indicarem a que 
quantidade estavam se referindoquantidade estavam se referindo
�� A palavra dígito vem do latimA palavra dígito vem do latim
�� DigitusDigitus →→ do latim dedodo latim dedo
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ÁbacoÁbaco
�� Primeira tentativa bem sucedida de se criar uma Primeira tentativa bem sucedida de se criar uma 
máquina de calcularmáquina de calcular
�� China, cerca de 2500 anos antes de CristoChina, cerca de 2500 anos antes de Cristo
�� AbacusAbacus →→ do latim tdo latim táábua de argilabua de argila
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Bastões de Bastões de NapierNapier
�� Criados em 1614 pelo matemático John Criados em 1614 pelo matemático John Napier Napier 
(inventor dos logaritmos)(inventor dos logaritmos)
�� Criado como auxílio a multiplicaçãoCriado como auxílio a multiplicação
�� Os bastões de Os bastões de NapierNapier eram um conjunto de 9 eram um conjunto de 9 
bastões, um para cada dígito, que transformavam bastões, um para cada dígito, que transformavam 
a multiplicação de dois números numa soma das a multiplicação de dois números numa soma das 
tabuadas de cada dígito.tabuadas de cada dígito.
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Bastões de Bastões de NapierNapier
Simulação da multiplicação de 9 por 384 com Bastões de Simulação da multiplicação de 9 por 384 com Bastões de NapierNapier
99
88
77
66
55
44
33
22
11
22
77
22
44
22
11
11
88
11
55
11
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99
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33
77
22
66
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55
66
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00
33
22
22
44
11
66
88
33
66
33
22
22
88
22
44
22
00
11
66
11
22
88
44
x = 3.456
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Régua de CálculoRégua de Cálculo
�� CCíírculos de proporrculos de proporççãoão
�� RepresentaRepresentaçção dos logaritmos de ão dos logaritmos de NapierNapier em escalas em escalas 
de madeira, marfim ou outro material (sacerdote de madeira, marfim ou outro material (sacerdote 
inglês William inglês William OughtredOughtred -- Inglaterra,1633)Inglaterra,1633)
�� CCíírculos de proporrculos de proporçção dão origem ão dão origem àà rréégua de gua de 
ccáálculolculo
�� logaritmos representados por tralogaritmos representados por traçços e sua divisão e os e sua divisão e 
produto obtidos pela adiproduto obtidos pela adiçção e subtraão e subtraçção de ão de 
comprimentoscomprimentos
� Considerado o 1° computador analógico da história
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Régua de CálculoRégua de Cálculo
Exemplo de réguas de cálculoExemplo de réguas de cálculo
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EvoluEvoluçção da Arquiteturasão da Arquiteturas
�� GeraGeraçção zeroão zero
�� Computadores mecânicos (1642 Computadores mecânicos (1642 –– 1945)1945)
�� Primeira geraPrimeira geraççãoão
�� VVáálvulas (1945 lvulas (1945 –– 1955)1955)
�� Segunda geraSegunda geraççãoão
�� Transistores (1955 Transistores (1955 –– 1965)1965)
�� Terceira geraTerceira geraççãoão
�� Circuitos integrados (1965 Circuitos integrados (1965 –– 1980)1980)
�� Quarta geraQuarta geraççãoão
�� IntegraIntegraçção de circuito em escala muito alta (1980 aos dias ão de circuito em escala muito alta (1980 aos dias 
atuais)atuais)
Geração Zero Geração Zero 
Computadores MecânicosComputadores Mecânicos
(1642 (1642 –– 1945)1945)
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�� Primeira máquina de calcularPrimeira máquina de calcular
�� Blaise Blaise Pascal (físico, filósofo e matemático francês) Pascal (físico, filósofo e matemático francês) 
em 1642, quando ele tinha 19 anosem 1642, quando ele tinha 19 anos
�� Projetado para ajudar seu pai, coletor de impostosProjetado para ajudar seu pai, coletor de impostos
�� Dispositivo inteiramente mecânico, dotado de várias Dispositivo inteiramente mecânico, dotado de várias 
engrenagens e acionado por uma alavancaengrenagens e acionado por uma alavanca
�� Apenas somava e subtraiaApenas somava e subtraia
Geração ZeroGeração Zero
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Geração ZeroGeração Zero
�� Barão Barão Gottfried Wilhelm LeibnitzGottfried Wilhelm Leibnitz
�� Construiu uma máquina mecânica que multiplicava e Construiu uma máquina mecânica que multiplicava e 
dividia, além de soma e subtrair, em 1671dividia, além de soma e subtrair, em 1671
�� Criava o equivalente as calculadoras de bolso atuaisCriava o equivalente as calculadoras de bolso atuais
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Geração ZeroGeração Zero
�� Charles BabbageCharles Babbage (matemático)(matemático)
�� Em 1822 inventa a Em 1822 inventa a Máquina DiferencialMáquina Diferencial
�� Idealizada para construir tabelas de números para Idealizada para construir tabelas de números para 
navegação naval.navegação naval.
�� Construída para executar um único algoritmo Construída para executar um único algoritmo →→
método das diferenças finitas usando polinômios. método das diferenças finitas usando polinômios. 
�� Método para disponibilizar informações na saída Método para disponibilizar informações na saída →→
resultados perfurados em um prato de cobre.resultados perfurados em um prato de cobre.
�� Mídia precursora dos cartões perfurados e dos CDMídia precursora dos cartões perfurados e dos CD--ROMsROMs
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Geração ZeroGeração Zero
�� Charles BabbageCharles Babbage
�� Não satisfeito com a máquina diferencial (um único Não satisfeito com a máquina diferencial (um único 
algoritmo), cria a máquina analíticaalgoritmo), cria a máquina analítica
�� Constituída de memória, unidade de computação, e Constituída de memória, unidade de computação, e 
das unidades de entrada e saída (em cartões das unidades de entrada e saída (em cartões 
perfurados)perfurados)
�� Máquina de propósito geralMáquina de propósito geral
�� Ada Augusta Ada Augusta Lovelace Lovelace criou o software para a criou o software para a 
linguagem de montagem para a máquina analítica linguagem de montagem para a máquina analítica →→
primeira pessoa a programar um computadorprimeira pessoa a programar um computador
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Geração ZeroGeração Zero
�� A máquina analítica de Babbage nunca funcionou A máquina analítica de Babbage nunca funcionou 
a contentoa contento
�� Milhares de engrenagens e mecanismos precisos Milhares de engrenagens e mecanismos precisos 
impossíveis para a épocaimpossíveis para a época
�� Idéia avançadademais para a época Idéia avançada demais para a época →→ maioria maioria 
computadores modernos tem estrutura semelhante a computadores modernos tem estrutura semelhante a 
mmááquina analquina analííticatica
�� Babbage Babbage éé o avô dos computadores digitaiso avô dos computadores digitais
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Geração ZeroGeração Zero
Máquina analítica de BabbageMáquina analítica de Babbage
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Geração ZeroGeração Zero
�� Konrad Konrad ZuseZuse
�� Em 1930 construiu uma série de máquinas de Em 1930 construiu uma série de máquinas de 
calcular automáticas com relés eletromecânicoscalcular automáticas com relés eletromecânicos
�� Seu trabalho foi destruído durante a a 2ª Guerra, não Seu trabalho foi destruído durante a a 2ª Guerra, não 
tendo influência nas máquinas subseqüentestendo influência nas máquinas subseqüentes
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Geração ZeroGeração Zero
�� RelésRelés
�� Tentativas de substituir as partes mecânicas dos Tentativas de substituir as partes mecânicas dos 
computadores por partes elétricas.computadores por partes elétricas.
�� O alto custo, tamanho físico e baixo desempenho O alto custo, tamanho físico e baixo desempenho 
eram as desvantagens desses tipos de máquinaseram as desvantagens desses tipos de máquinas
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Geração ZeroGeração Zero
�� John John AtanasoffAtanasoff
�� Máquina de calcular com aritmética binária e Máquina de calcular com aritmética binária e 
capacitores para armazenar as informaçõescapacitores para armazenar as informações
�� Capacitores deviam ser recarregados periodicamente Capacitores deviam ser recarregados periodicamente 
→→ como as como as DRAMs DRAMs atuaisatuais
�� Nunca funcionou efetivamenteNunca funcionou efetivamente
�� George George StibbitzStibbitz
�� Máquina mais rudimentar que a de Máquina mais rudimentar que a de AtanasoffAtanasoff
�� Plenamente funcional Plenamente funcional →→ demonstrademonstraçção em 1940ão em 1940
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Geração ZeroGeração Zero
�� Howard AikenHoward Aiken
�� Durante seu doutorado Durante seu doutorado →→ nnecessidade de cálculos ecessidade de cálculos 
automáticosautomáticos
�� Construiu com relés a máquina de BabbageConstruiu com relés a máquina de Babbage
�� Primeira máquina Primeira máquina →→ MarkMark II
�� Pronta em 1944Pronta em 1944
�� 72 palavras de 32 dígitos decimais72 palavras de 32 dígitos decimais
�� 6 segundos para executar uma instrução6 segundos para executar uma instrução
�� Quando terminou o Quando terminou o Mark Mark II, ele já estava II, ele já estava 
ultrapassado ultrapassado →→ criacriaçção dos transistores (inão dos transistores (iníício da era cio da era 
da eletrônica)da eletrônica)
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Geração ZeroGeração Zero
�� Características do Características do Mark Mark II
�� 18 metros de comprimento 18 metros de comprimento 
�� 2 metros de largura 2 metros de largura 
�� Peso Peso -- 70 toneladas70 toneladas
�� 7 milhões de peças móveis7 milhões de peças móveis
�� Fiação alcançava 800 KmFiação alcançava 800 Km
�� Tinha 72 palavras de 23 dígitos decimaisTinha 72 palavras de 23 dígitos decimais
�� Tempo de execução de uma instrução Tempo de execução de uma instrução →→ 6 segundos6 segundos
Primeira GeraçãoPrimeira Geração
VálvulasVálvulas
(1945 (1945 –– 1955)1955)
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Primeira Geração Primeira Geração -- VálvulasVálvulas
Uma válvulaUma válvula 26
Primeira GeraçãoPrimeira Geração
�� Principal estímulo para o desenvolvimento dos Principal estímulo para o desenvolvimento dos 
computadores eletrônicos computadores eletrônicos →→ 2ª Guerra Mundial2ª Guerra Mundial
�� ENIGMA ENIGMA →→ codificador de mensagens dos alemãescodificador de mensagens dos alemães
�� ConstruConstruçção do COLOSSUS para decodificar as ão do COLOSSUS para decodificar as 
mensagensmensagens
�� Operacional em 1943Operacional em 1943
�� Devido a ser segredo militar a linha não se desenvolveu Devido a ser segredo militar a linha não se desenvolveu 
(segredo por 30 anos)(segredo por 30 anos)
�� Considerado o primeiro computador eletrônicoConsiderado o primeiro computador eletrônico
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Primeira GeraçãoPrimeira Geração
�� Características do COLOSSUSCaracterísticas do COLOSSUS
�� Desenvolvido com a tecnologia de válvulas.Desenvolvido com a tecnologia de válvulas.
�� Capaz de processar cerca de 5 mil caracteres por Capaz de processar cerca de 5 mil caracteres por 
segundo.segundo.
�� Capaz de quebrar o código da segunda geração de Capaz de quebrar o código da segunda geração de 
máquinas ENIGMA. máquinas ENIGMA. 
�� No final da guerra, dez COLOSSUS em operação No final da guerra, dez COLOSSUS em operação 
constante permitiam que os ingleses soubessem constante permitiam que os ingleses soubessem 
melhor que o comando alemão onde se encontravam melhor que o comando alemão onde se encontravam 
seus submarinos.seus submarinos.
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Primeira GeraçãoPrimeira Geração
�� Outra conseqüência da guerraOutra conseqüência da guerra
�� Cientistas americanos trabalham no Cientistas americanos trabalham no 
desenvolvimento de máquinas de computaçãodesenvolvimento de máquinas de computação
�� Objetivo Objetivo →→ calcular tabelas de direção de tiro para calcular tabelas de direção de tiro para 
auxiliar na pontaria da artilharia americana.auxiliar na pontaria da artilharia americana.
�� Solução Solução →→ ENIAC (ENIAC (Eletronic Numerical Integrator Eletronic Numerical Integrator 
And ComputerAnd Computer))
�� O ENIAC foi idealizado e construído por John O ENIAC foi idealizado e construído por John 
Mauchley Mauchley e J. e J. Presper EckertPresper Eckert
�� 3 anos para ser construído 3 anos para ser construído →→ 1943 a 19461943 a 1946
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Primeira GeraçãoPrimeira Geração
�� Características do ENIACCaracterísticas do ENIAC
�� 18.000 válvulas (aproximadamente)18.000 válvulas (aproximadamente)
�� 70.000 resistências, 70.000 resistências, 
�� 10.000 capacitores, 10.000 capacitores, 
�� 1.500 relés 1.500 relés 
�� 6.000 comutadores manuais. 6.000 comutadores manuais. 
�� 500.000 conexões de solda 500.000 conexões de solda 
�� 30 toneladas de peso 30 toneladas de peso 
�� 5,5 m de altura 5,5 m de altura 
�� 25 m de comprimento 25 m de comprimento 
�� 150 m² de área 150 m² de área 30
Primeira GeraçãoPrimeira Geração
�� Características do ENIACCaracterísticas do ENIAC
�� AcionamentoAcionamento: motor equivalente a dois potentes motores de : motor equivalente a dois potentes motores de 
carros de quatro cilindros, enquanto um enorme ventilador carros de quatro cilindros, enquanto um enorme ventilador 
refrigerava o calor produzido pelas válvulas. refrigerava o calor produzido pelas válvulas. 
�� ConsumoConsumo: 150 kW ao produzir o calor equivalente a 50 : 150 kW ao produzir o calor equivalente a 50 
aquecedores domésticos.aquecedores domésticos.
�� ArquiteturaArquitetura do ENIACdo ENIAC: composta de 20 registradores (cada : composta de 20 registradores (cada 
um capaz de armazenar um número decimal de 10 dígitos)um capaz de armazenar um número decimal de 10 dígitos)
�� ProgramaçãoProgramação: através de fios e pinos (como painel telefônico, : através de fios e pinos (como painel telefônico, 
usando 6.000 chaves)usando 6.000 chaves)
�� Executava 5000 adições/subtrações ou 300 multiplicações por Executava 5000 adições/subtrações ou 300 multiplicações por 
segundosegundo
�� Para programar demorava 1 ou 2 dias Para programar demorava 1 ou 2 dias 
�� Grande limitação: capacidade de armazenamento.Grande limitação: capacidade de armazenamento.
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Primeira GeraçãoPrimeira Geração
ENIACENIAC 32
Primeira GeraçãoPrimeira Geração
ENIACENIAC
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Primeira GeraçãoPrimeira Geração
�� Quando o ENIAC foi concluído ele não era mais Quando o ENIAC foi concluído ele não era mais 
útil para o exército útil para o exército →→ fim da guerrafim da guerra
�� Seminário sobre o ENIACSeminário sobre o ENIAC
�� Impulsionou a desenvolvimento de sucessores Impulsionou a desenvolvimento de sucessores →→
EDSAC, JOHNIAC, ILLIAC, MANIAC, WEIZACEDSAC, JOHNIAC, ILLIAC, MANIAC, WEIZAC
�� Outra invenção do construtores do ENIAC Outra invenção do construtores doENIAC 
((EckertEckert e e MauchleyMauchley) ) →→ EDVAC (EDVAC (Electronic Electronic 
Discret Variable Automatic ComputerDiscret Variable Automatic Computer).).
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Primeira GeraçãoPrimeira Geração
�� John John Von NeummanVon Neumman
�� Versão própria do EDVAC Versão própria do EDVAC →→ Máquina IASMáquina IAS
�� Motivação Motivação →→ Desconforto, lentidão e inflexibilidade Desconforto, lentidão e inflexibilidade 
de se programar por meio de chaves e cabosde se programar por meio de chaves e cabos
�� Substituiu a aritmética decimal pela bináriaSubstituiu a aritmética decimal pela binária
�� A máquina de A máquina de Von Neumman Von Neumman tinha cinco tinha cinco 
componentescomponentes
�� Memória, unidade aritmética lógica, unidade e Memória, unidade aritmética lógica, unidade e 
controle, e os dispositivos de entrada e saídacontrole, e os dispositivos de entrada e saída
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Primeira GeraçãoPrimeira Geração
Máquina de Máquina de Von NeummanVon Neumman
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Primeira GeraçãoPrimeira Geração
�� Características da Máquina de Características da Máquina de Von NeummanVon Neumman
�� MemóriaMemória
�� 4.096 palavras de 40 bis (valores possíveis: 0 e 1)4.096 palavras de 40 bis (valores possíveis: 0 e 1)
�� Cada palavra armazenava 2 instruções de 20 bits ou um Cada palavra armazenava 2 instruções de 20 bits ou um 
número de inteiro com sinal de 40 bitsnúmero de inteiro com sinal de 40 bits
�� InstruçãoInstrução
�� 8 bits 8 bits –– tipo da instrução, 12 bits tipo da instrução, 12 bits –– especificar uma das especificar uma das 
4096 palavras de memória.4096 palavras de memória.
�� Unidade aritmética lógicaUnidade aritmética lógica
�� Registrador especial de 40 bits Registrador especial de 40 bits –– acumuladoracumulador
�� Não processava números reaisNão processava números reais
7
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Primeira GeraçãoPrimeira Geração
�� MIT desenvolve o MIT desenvolve o Whirlwind Whirlwind II
�� Projetado para processamento numérico pesado Projetado para processamento numérico pesado →→
controle de processos em tempo realcontrole de processos em tempo real
�� Levou ao desenvolvimento das memórias de núcleo Levou ao desenvolvimento das memórias de núcleo 
magnético e ao primeiro computador digitalmagnético e ao primeiro computador digital
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Primeira GeraçãoPrimeira Geração
�� IBMIBM
�� Produzia perfuradores de cartões e máquinas Produzia perfuradores de cartões e máquinas 
mecânicas de para separar cartõesmecânicas de para separar cartões
�� 1953 1953 →→ IBM 701 (2048 palavras de 36 bits, duas IBM 701 (2048 palavras de 36 bits, duas 
instruções por palavra)instruções por palavra)
�� 1956 1956 →→ IBM 704 (4 K de memória, instruções de 36 IBM 704 (4 K de memória, instruções de 36 
bits, hardware para processamento de números em bits, hardware para processamento de números em 
ponto flutuante).ponto flutuante).
�� 1958 1958 →→ Produção da última máquina a válvula Produção da última máquina a válvula 
(IBM 709).(IBM 709).
�� A IBM dominou o mercado de máquinas científicas A IBM dominou o mercado de máquinas científicas 
por uma décadapor uma década
Segunda Geração Segunda Geração 
TransisitoresTransisitores
(1955 (1955 –– 1965)1965)
40
Segunda GeraçãoSegunda Geração
�� Invenção do transistorInvenção do transistor
�� 1948, rendendo o prêmio Nobel de física de 19561948, rendendo o prêmio Nobel de física de 1956
�� Em 10 anos revolucionou a indústria da computaçãoEm 10 anos revolucionou a indústria da computação
�� Vantagens dos transistores Vantagens dos transistores →→ Aquecimento mínimo, Aquecimento mínimo, 
Baixo consumo de energia, Mais confiável e veloz do Baixo consumo de energia, Mais confiável e veloz do 
que as válvulasque as válvulas
41
Segunda GeraçãoSegunda Geração
�� Primeiro computador transistorizadoPrimeiro computador transistorizado
�� TXTX--0 (0 (Transistorized eXperimetal computer Transistorized eXperimetal computer 0)0)
�� Nunca funcionou muito bemNunca funcionou muito bem
�� DECDEC
�� Projeto de uma máquina semelhante ao TXProjeto de uma máquina semelhante ao TX--00
�� 1961 1961 →→ PDPPDP--1(4K palavras de 8 bits e 1(4K palavras de 8 bits e clockclock com com 
período de 5 período de 5 µµs, pres, preçço: 120.000 do: 120.000 dóólares).lares).
�� Origem do minicomputadoresOrigem do minicomputadores
�� Primeiro videogamePrimeiro videogame
�� PDPPDP--8 (máquina de 12 bits com 8 (máquina de 12 bits com barramentobarramento único, único, 
prepreçço: 16.000 do: 16.000 dóólares).lares).
42
Segunda GeraçãoSegunda Geração
PDP-1
Barramento Barramento único (único (OmnibusOmnibus) do PDP) do PDP--88
8
43
Segunda GeraçãoSegunda Geração
�� IBMIBM
�� Versão transistorizada do 709 Versão transistorizada do 709 →→ 70907090
�� 7094 (7094 (clockclock com período de 2 com período de 2 µµs, mems, memóória de ria de 32 K 32 K 
palavras de 36 bits cada)palavras de 36 bits cada)
�� Líder no mercado da computação científicaLíder no mercado da computação científica
�� 1401 1401 →→ máquina pequena, voltada para aplicações máquina pequena, voltada para aplicações 
comerciaiscomerciais
44
Segunda GeraçãoSegunda Geração
�� CDC (CDC (Control Control Data Data CorporationCorporation))
�� Lançou o 6600 em 1964Lançou o 6600 em 1964
�� Característica do 660: alta velocidade, conceito de Característica do 660: alta velocidade, conceito de 
processamento paralelo, hardware composto de um processamento paralelo, hardware composto de um 
conjunto de pequenos processadores conjunto de pequenos processadores →→
denominação atual: Supercomputadores.denominação atual: Supercomputadores.
�� Sucessores do 6600: 7600 e Sucessores do 6600: 7600 e CrayCray--11
�� BurroughsBurroughs B5000B5000
�� Máquina construída com o objetivo de rodar Máquina construída com o objetivo de rodar 
programas escritos em Algol 60. programas escritos em Algol 60. 
�� Fortalecimento do software Fortalecimento do software 
Terceira GeraçãoTerceira Geração
Circuitos IntegradosCircuitos Integrados
(1965 (1965 –– 1980)1980)
46
Terceira GeraçãoTerceira Geração
�� 1958 1958 →→ Robert Robert Noyce Noyce desenvolveu os circuitos desenvolveu os circuitos 
integradosintegrados
�� Máquina menores, mais baratas e mais rápidasMáquina menores, mais baratas e mais rápidas
�� IBMIBM
�� Incompatibilidade entre 7094 e o 1401Incompatibilidade entre 7094 e o 1401
�� Criação do Criação do SystemSystem/360 a partir de /360 a partir de CIsCIs
�� Inovação Inovação →→ criação de família de máquinas (copiado criação de família de máquinas (copiado 
pelos outros fabricantes)pelos outros fabricantes)
�� Introdução do conceito de Introdução do conceito de multiprogramaçãomultiprogramação
�� Emulavam outras máquinas Emulavam outras máquinas →→ compatibilidadecompatibilidade
Quarta GeraçãoQuarta Geração
Integração de Circuitos em Integração de Circuitos em 
Escala Muito AltaEscala Muito Alta
(1980 (1980 –– dias atuais)dias atuais)
48
Quarta GeraçãoQuarta Geração
�� Técnica VLSI Técnica VLSI →→ dezenas de milhares de dezenas de milhares de 
transistores em um chiptransistores em um chip
�� Máquinas menores e mais rápidasMáquinas menores e mais rápidas
�� Não era mais necessário os centros de computaçãoNão era mais necessário os centros de computação
�� Preços acessíveis a usuários domésticosPreços acessíveis a usuários domésticos
�� Computadores pessoaisComputadores pessoais
�� Vendidos em kits de placasVendidos em kits de placas
�� Não possuíam softwareNão possuíam software
9
49
Quarta GeraçãoQuarta Geração
�� Gary Kildall Gary Kildall escreveu o primeiro Sistema escreveu o primeiro Sistema 
Operacional Operacional →→ CP/MCP/M
�� Surgimento do Surgimento do Apple Apple e e Apple Apple II no início da II no início da 
década de 80década de 80
�� IBM construiu um computador baseado em um IBM construiu um computador baseado em um 
chip da Intel e componentes de mercado chip da Intel e componentes de mercado →→
surgia o PC da IBMsurgia o PC da IBM
�� IBM não guardou o projeto em segredo IBM não guardou o projeto emsegredo →→
surgimento dos clonessurgimento dos clones
50
Quarta GeraçãoQuarta Geração
�� Devido a grande venda de IBMDevido a grande venda de IBM--PC, a Intel se PC, a Intel se 
torna a maior fabricante de processadorestorna a maior fabricante de processadores
�� MSMS--DOS DOS →→ SO do IBMSO do IBM--PCPC
�� IBM e Microsoft produziram o SO OS/2IBM e Microsoft produziram o SO OS/2
�� As empresas brigam e o novo SO da Microsoft, o As empresas brigam e o novo SO da Microsoft, o 
Windows, domina o mercadoWindows, domina o mercado
�� 1980 1980 →→ surgimento das máquinas RISC e CISCsurgimento das máquinas RISC e CISC
�� 1990 1990 →→ surgimento dos processadores surgimento dos processadores 
superescalaressuperescalares
51
Quarta GeraçãoQuarta Geração
�� 20022002
�� O Pentium 4 O Pentium 4 éé construconstruíído com uma tecnologia de do com uma tecnologia de 
0,13 micrômetros e possui 55 milhões de 0,13 micrômetros e possui 55 milhões de 
transistores. transistores. 
�� O supercomputador japonês O supercomputador japonês Earth SimulatorEarth Simulator criado criado 
pela NEC para simular mudanpela NEC para simular mudançças no clima do as no clima do 
planeta possui 5104 processadores e ocupa uma planeta possui 5104 processadores e ocupa uma áárea rea 
equivalente a três quadras de tênis. Seu desempenho equivalente a três quadras de tênis. Seu desempenho 
esta em torno de 35 esta em torno de 35 teraflopsteraflops, realiza 35,86 trilhões , realiza 35,86 trilhões 
de cde cáálculos por segundo. lculos por segundo. 
52
Quarta GeraçãoQuarta Geração
Apple I
Apple II
Osborne I
IBM PC
53
TendênciasTendências
�� Processamento paraleloProcessamento paralelo
�� Computadores Computadores óóticos, nanotecnologia, ticos, nanotecnologia, 
computacomputaçção biolão biolóógicagica
�� Computador quânticoComputador quântico
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Evolução dos ComputadoresEvolução dos Computadores
““O cérebro humano, de um ponto de vista estritamente O cérebro humano, de um ponto de vista estritamente 
funcional, pode ser definido como um sistema funcional, pode ser definido como um sistema 
complexo de 100 bilhões de neurônios. Para conter o complexo de 100 bilhões de neurônios. Para conter o 
mesmo número de elementos do cérebro, um mesmo número de elementos do cérebro, um 
computador dos anos 40, a fase das válvulas, teria o computador dos anos 40, a fase das válvulas, teria o 
tamanho de São Paulo. Em fins dos anos 50, com os tamanho de São Paulo. Em fins dos anos 50, com os 
transistores, bastava um computador com as transistores, bastava um computador com as 
dimensões do Cristo Redentor. Anos 60: o dimensões do Cristo Redentor. Anos 60: o 
computador seria como um ônibus. Atualmente, com computador seria como um ônibus. Atualmente, com 
a aglomeração de alguns milhões de componentes a aglomeração de alguns milhões de componentes 
num único chip, cérebro e computador entraram num num único chip, cérebro e computador entraram num 
acordo de dimensões.”acordo de dimensões.”
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Exemplos de Famílias de ComputadoresExemplos de Famílias de Computadores
�� Pentium IIPentium II
�� Ultra Ultra Sparc Sparc IIII
�� picoJava picoJava IIII
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Famílias de Processadores IntelFamílias de Processadores Intel
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Medidas de AvaliaçãoMedidas de Avaliação
�� A existência de arquiteturas diferentes leva a A existência de arquiteturas diferentes leva a 
utilização de métricas para avaliação de utilização de métricas para avaliação de 
vantagens e desvantagens de cada uma. Algumas vantagens e desvantagens de cada uma. Algumas 
métricas básicas são:métricas básicas são:
�� DesempenhoDesempenho:: está usualmente associado à está usualmente associado à 
velocidade de execução de instruções básicas (taxas velocidade de execução de instruções básicas (taxas 
MIPS MIPS –– Milhões de Instruções por segundo) ou à Milhões de Instruções por segundo) ou à 
velocidade de execução de programas velocidade de execução de programas 
representativos das aplicações (representativos das aplicações (benchmarksbenchmarks))
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Medidas de AvaliaçãoMedidas de Avaliação
�� CustoCusto: é geralmente analisado não em valor : é geralmente analisado não em valor 
nominal, mas em termos de parâmetros que nominal, mas em termos de parâmetros que 
influenciam no custo final: número de pinos, área de influenciam no custo final: número de pinos, área de 
chip, número de chips por sistemachip, número de chips por sistema
�� TamanhoTamanho:: tamanho de programas e dados em geral tamanho de programas e dados em geral 
expressa a capacidade máxima e a eficiência de expressa a capacidade máxima e a eficiência de 
ocupação do código geradoocupação do código gerado
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Medidas de AvaliaçãoMedidas de Avaliação
�� Dificilmente uma medida é considerada Dificilmente uma medida é considerada 
isoladamente na avaliação de sistemas isoladamente na avaliação de sistemas 
�� A relação custo/desempenho é uma medida de A relação custo/desempenho é uma medida de 
comparação básica comparação básica 
�� Entretanto, se há uma medida que recebe maior Entretanto, se há uma medida que recebe maior 
peso nas avaliações de sistemas computacionais, peso nas avaliações de sistemas computacionais, 
esta medida certamente é o esta medida certamente é o desempenho desempenho do sistemado sistema
�� Exemplos de parâmetros relevantes na medida Exemplos de parâmetros relevantes na medida 
de desempenho incluem tempo de de desempenho incluem tempo de 
processamento, tempo de espera, e a utilização processamento, tempo de espera, e a utilização 
de recursosde recursos
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Medidas de AvaliaçãoMedidas de Avaliação
�� Algumas medidas de desempenho típicas:Algumas medidas de desempenho típicas:
�� Banda de passagem de memória principal: Banda de passagem de memória principal: expressa expressa 
a máxima taxa de transferência de dados entre memória a máxima taxa de transferência de dados entre memória 
e CPUe CPU
�� Tempo médio de execução de instrução: Tempo médio de execução de instrução: expressa a expressa a 
média ponderada do tempo de execução de instrução média ponderada do tempo de execução de instrução 
pela probabilidade de ocorrência da instruçãopela probabilidade de ocorrência da instrução
�� BenchmarkBenchmark: : expressa o tempo total de execução de expressa o tempo total de execução de 
programas representativos para a aplicação de interesse. programas representativos para a aplicação de interesse. 
É uma medida mais global que as anteriores, pois É uma medida mais global que as anteriores, pois 
incorpora o uso de vários componentes, podendo incorpora o uso de vários componentes, podendo 
considerar até mesmo operações de entrada e saída de considerar até mesmo operações de entrada e saída de 
dadosdados
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Arquiteturas de Alto DesempenhoArquiteturas de Alto Desempenho
�� O grande objetivo das técnicas de melhoria de O grande objetivo das técnicas de melhoria de 
desempenho é reduzir ineficiência desempenho é reduzir ineficiência 
�� Algumas formas de atingir essa redução incluem:Algumas formas de atingir essa redução incluem:
�� Não suportar funções que não serão utilizadasNão suportar funções que não serão utilizadas
�� RreduzirRreduzir ociosidade dos componentesociosidade dos componentes
�� Definir uma organização adequada para o sistemaDefinir uma organização adequada para o sistema
�� É preciso saber quando é melhor utilizar um É preciso saber quando é melhor utilizar um 
processador de alto desempenho ou vários processador de alto desempenho ou vários 
processadores para resolver um dado problemaprocessadores para resolver um dado problema
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Arquiteturas de Alto DesempenhoArquiteturas de Alto Desempenho
�� Técnicas adotadas em sistemas computacionais Técnicas adotadas em sistemas computacionais 
de alto desempenho dependem fortemente da de alto desempenho dependem fortemente da 
aplicaçãoaplicação
�� Aplicações que usualmente requerem o uso Aplicações que usualmente requerem o uso 
de técnicas de alto desempenho envolvem:de técnicas de altodesempenho envolvem:
�� Computação numéricaComputação numérica
�� Aplicações de tempoAplicações de tempo--realreal
�� E/S intensivaE/S intensiva
�� Capacidade de inteligência artificialCapacidade de inteligência artificial