Introdução à arquitetura 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:[pic 1]

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                                                Tradução (Compilador)[pic 3]

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                                                                                                                                                Tradução (Montador)[pic 5]

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                                                Interpretação parcial                                                                                 (Sistema Operacional)[pic 7]

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                                                Interpretação (micro programa)                                                                ou execução direta.                                

                                

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                                                                                                                                                O HARDWARE é o “INTERPRETADOR”         [pic 11]

O hardware é constituído por circuitos eletrônicos e o software e constituído pelos programas e o firmware consiste no software embutido nos dispositivos eletrônicos durante a fabricação.

        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 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.

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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.

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• Alan Turing (Inglaterra 1943). COLOSSUS primeiro computador eletrônico digital.
• John Mauchley, Eckert, Von Newmann (EUA, 1946) ENIAC (Eletronic Numerical Integrator and Computer).

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• 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.

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• 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.

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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 para os procedimentos.

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