Organização de Computadores

1.1 Introdução à arquitetura de computadores

A arquitetura de computadores é o projeto conceitual e fundamental da estrutura operacional de um sistema computacional é o estudo de requisitos necessários para que o computador funcione.

Computador: Máquina programável que processa informação.

Programa: Sequência de instruções que opera os dados.

Instrução: Operação que realiza algum processamento básico.

Linguagem: (Linguagem de programação) Conjunto de instruções associadas a uma sintaxe.

Máquina Virtual: Compreende um computador hipotético para determinada linguagem, tendo com esta a linguagem de máquina.

Para uma melhor compreensão podemos dividir a arquitetura em níveis de hierarquia:

Tradução (Compilador)

Tradução (Montador)

Interpretação parcial (Sistema Operacional)

Interpretação (micro programa) ou execução direta.

O HARDWARE é o “INTERPRETADOR”

Componentes para um computador:

 Processador, responsável pelo tratamento de informações, considerado o cérebro do computador.

 Memória, responsável pelo armazenamento dos programas e dados.

 Periféricos, dispositivos responsáveis pela entrada e saída de dados do computador.

 Barramento, o que liga todos esses dispositivos, uma via de comunicação de alto desempenho.

1.2 Computadores Pessoais e Equipamentos Portáteis

Uma revolução tecnológica mudou radicalmente o conceito de informática, com lançamento do Personal Computer (PC), computador pessoal, o mercado se popularizou entre IBM e APPLE. Com os PC’s tornou se mais fácil o acesso à computação, a historia se acelerou ate chegar os dias atuais.

Geração Zero – Computadores Mecânicos (? – 1945).

 Pré-Histórica: Calculo Manual ideia de número.

 Histórica antiga (Oriente): ÁBACO.

 Napier (Século XVII). Logaritmos – Régua de cálculo.

 Pascal (Século XVII). Calculadora Mecânica (soma e subtração).

 Leibnitz (Século XVII). Calculadora Mecânica (multiplicação e divisão).

 Charles Babbage (Século XIX). Máquina Diferencial dedicada a cálculos náuticos. Saída em prato de cobre perfurado.

 Charles Babbage (Século XIX). Máquina Analítica de propósito geral, primeira programadora: Ada Lovelace.

 Konrad Zuse (Alemanha, 1930): máquinas de calcular automáticas eletromecânicas (relés).

 Atanasoff (EUA, Iowa, State College), máquina eletromecânica baseada em aritmética binaria (mas não a chegou a funcionar).

 Stibbitz (EUA, Bell Labs) máquina de calcular eletromecânica (demonstração publica de funcionamento em 1940).

 Aiken (EUA, Harvard, 1944) Mark I, Computador eletromecânico baseado nas ideias de Babbage, financiado pela IBM, com as características:

- Memória de 72 palavras de 23 dígitos decimais.

- 6 segundos para executar uma instrução.

- Entrada e Saída através de fita de papel perfurada.

 Mark II, sucessor do Mark I.

Primeira Geração – Válvulas (1945 – 1955)

Circuitos eletrônicos, uso restrito, precisavam ser reprogramados a cada tarefa, grandes consumo de energia, problemas devido a grande aquecimento, normalmente se quebravam após algumas horas de uso e tinham processamento lento. Os computadores calculavam com velocidade de milésimos de segundos e eram programados em linguagem de máquina.

 Alan Turing (Inglaterra 1943). COLOSSUS primeiro computador eletrônico digital.

 John Mauchley, Eckert, Von Newmann (EUA, 1946) ENIAC (Eletronic Numerical Integrator and Computer).

 Surgimento de outros grupos que desenvolveram computadores: EDSAC (Wilkes, 1949), JOHNIAC (Rand Corporation), ILLIAC (Univ. de Illinois), MANIAC (Lab. de los Alamos), WEIZAC (Israel).

 Desenvolvimento projeto IAS por Van Newmann, com conceitos usados ate hoje.

 IBM 701, lançado em 1953.

Segunda Geração – Transistores (1955 – 1965)

Inicio do uso comercial, tamanho gigantesco, capacidades de processamento muito pequenas usam de transistores em substituição das válvulas seu tamanho era 100 vezes menor que o da válvula, consumia menos energia e calculava em microssegundos e eram programados em linguagem montadora.

 DEC faz Lançamento do PDP1.

 DEC lança o PDP8.

 IBM lança o 709 seguido dos 7094 dominando mercado de computação.

 IBM lança o 1401, pequeno e barato, com aplicações comerciais.

 Cray da CDC lança em 1964 CDC6600 com aplicações cientificas.

 Surge o nível de Sistema Operacional.

Terceira Geração – Circuitos Integrados (1965 – 1980)

Surgimento dos circuitos integrados, diminuição dos tamanhos, maior capacidade de processamento, inicio do uso de computadores pessoais, outros componentes eletrônicos forma miniaturizados e montados em um único CHIP que já calculava em nano segundos. Nessa geração surge a linguagem de alto nível orientada