Histórico e Evolução dos
Computadores
Arquitetura e Organização de Computadores
Evolução dos Computadores
Evolução dos Computadores
A evolução dos computadores tem sido caracterizada
pelo aumento da velocidade dos processadores, pela
diminuição do tamanho dos componentes, pelo
aumento da capacidade da memória e pelo aumento
da capacidade e da velocidade de E/S.
Diminuição do tamanho dos componentes acarreta no
aumento da velocidade de processamento
Arquitetura e Organização de Computadores
Evolução dos Computadores
Evolução dos Computadores
Evolução
Geração zero: computadores mecânicos (16421945)
Primeira geração: válvulas (1945-1955)
Segunda geração: transistores (1955-1965)
Terceira geração: circuitos integrados (1965-1980)
Quarta geração: microprocessadores (1970-atual)
Arquitetura e Organização de Computadores
Evolução dos Computadores
Evolução dos Computadores
Geração zero: computadores mecânicos (16421945)
Computadores analógicos
Construídos a partir de engrenagens mecânicas e
eletromecânicas
Destinados a resolver problemas específicos
Exemplos:
ábaco
régua de cálculo
Arquitetura e Organização de Computadores
Máquina de pascal
Evolução dos Computadores
Evolução dos Computadores
Geração zero: computadores mecânicos (16421945)
Placa Perfuradora:
• Joseph Marie Jacquard introduziu o conceito de
armazenamento de informações em placas perfuradas, para
controlar uma máquina de tecelagem.
• Causou bastante desemprego na época
Arquitetura e Organização de Computadores
Evolução dos Computadores
Evolução dos Computadores
Geração zero: computadores mecânicos (16421945)
Máquina Diferencial de Babbage:
modelo para calcular tabelas de funções (logaritmos, funções
trigonométricas, etc.) sem a intervenção de um operador
humano, que chamou de Máquina das diferenças;
Sua única operação era a adição, mas realizava um largo número
de funções úteis pela técnica de diferenças finitas.
Arquitetura e Organização de Computadores
Evolução dos Computadores
Evolução dos Computadores
Geração zero: computadores mecânicos (16421945)
Máquina Analítica:
Mais geral que a Máquina de Diferenças, constituída de unidade
de controle de memória, aritmética, de entrada e de saída.
Sua operação era comandada por um conjunto de cartões
perfurados;
Arquitetura e Organização de Computadores
Evolução dos Computadores
Evolução dos Computadores
Primeira geração: válvulas (1945-1955)
Segunda Guerra Mundial foi o marco do
surgimento da computação moderna.
Fabricados com relés, capacitores e válvulas
Válvula eletrônica
Arquitetura e Organização de Computadores
Evolução dos Computadores
Evolução dos Computadores
Primeira geração: válvulas (1945-1955)
Exemplos:
•
•
•
•
•
•
MARK I
Z3
Colossus
ENIAC
EDVAC
UNIVAC
Arquitetura e Organização de Computadores
Evolução dos Computadores
Evolução dos Computadores
Primeira geração: válvulas (1945-1955)
MARK I
• Começou a ser construído em 1937, na Universidade de
Harvard, pela equipe do físico e professor Howard G.
Aiken com a ajuda financeira da IBM, que investiu US$
500.000,00.
• Máquina capaz de calcular integrais e diferenciais
utilizando relés e outros dispositivos eletromecânicos.
• Começou a funcionar em 1944. Era controlado por
programa e usava o sistema decimal.
Arquitetura e Organização de Computadores
Evolução dos Computadores
Evolução dos Computadores
Primeira geração: válvulas (1945-1955)
MARK I
•cerca de 15 metros de
comprimento;
• 2,5 metros de altura;
•Envolvido por uma caixa de
vidro e de aço inoxidável
brilhante;
•760.000 peças;
•800 km de fios;
•420 interruptores para controle
•realizava uma soma em 0,3s;
•realizava uma multiplicação em
0,4s;
•uma divisão em cerca de 10s.
Arquitetura e Organização de Computadores
Evolução dos Computadores
Evolução dos Computadores
Primeira geração: válvulas (1945-1955)
Z3
• Construído em 1941 pelo
engenheiro alemão Konrad Zuse;
• O primeiro computador
de programa controlado
por fita armazenada;
• O 1º computador eletromecânico,
constituído de relés que efetuava
cálculos e exibia os resultados
em fita perfurada.
Arquitetura e Organização de Computadores
Evolução dos Computadores
Evolução dos Computadores
Primeira geração: válvulas (1945-1955)
Colossus
• Projeto britânico liderado pelo
matemático inglês Alan Turing em
1943
• As máquinas usavam 2.000
válvulas eletrônicas ao invés de
relés eletromecânicos
O Colossus trabalhava com símbolos perfurados numa argola de fita de papel, que era inserida na
máquina de leitura fotoelétrica, comparando a mensagem cifrada com os códigos conhecidos até
encontrar uma coincidência. Ele processava 25.000 caracteres por segundo, projetado durante a
Segunda Guerra Mundial com o principal objetivo de fazer a criptoanálise de códigos ultra-secretos
utilizados pelos nazistas.
Arquitetura e Organização de Computadores
Evolução dos Computadores
Evolução dos Computadores
Primeira geração: válvulas (1945-1955)
ENIAC (Electronic Numerical Integrator and computer)
• projetado para fins militares;
• Usado no cálculo de tabelas de balística para o exército
americano;
• construído pelo Departamento de Material de Guerra do
Exército dos EUA, na Universidade de Pensilvânia.
• Projetado pelo físico americano John W. Mauchly e pelo
engenheiro elétrico J. Presper Eckert.
• Primeiro computador digital eletrônico de grande escala.
Arquitetura e Organização de Computadores
Evolução dos Computadores
Evolução dos Computadores
Primeira geração: válvulas (1945-1955)
ENIAC (Electronic Numerical Integrator and computer)
levou três anos para ser construído;
funcionava com aproximadamente 18.000 válvulas;
pesava 30 toneladas;
consumia 174 quilowatts;
Ocupava aproximadamente 140 m²
Era uma máquina decimal
Arquitetura e Organização de Computadores
Evolução dos Computadores
Evolução dos Computadores
Primeira geração: válvulas (1945-1955)
ENIAC (Electronic Numerical Integrator and computer)
Arquitetura e Organização de Computadores
Evolução dos Computadores
Evolução dos Computadores
Modelo de Von Neuman
Pode-se dizer que ele propôs os elementos críticos de
um sistema computacional;
Construiu um computador sequencial binário de
programa armazenado, conhecido como IAS;
Seu modelo vem sendo utilizado até hoje;
Composto por: memória física, Unidade Aritmética e
Lógica (ULA), Unidade de Controle (UC), Equipamento
de entrada e saída.
Arquitetura e Organização de Computadores
Evolução dos Computadores
Evolução dos Computadores
Modelo de Von Neuman
ULA e UC formavam a Unidade Central de
Processamento (CPU)
Memória
Principal
Unidade
lógica e
aritmética
Equipamento
de E/S
Unidade
de
controle
Arquitetura e Organização de Computadores
Evolução dos Computadores
Evolução dos Computadores
Primeira geração: válvulas (1945-1955)
EDVAC (Eletronic Discrete Variable Computer)
• O EDVAC foi planejado para acelerar o trabalho armazenando
tanto programas quanto dados em sua expansão de memória
interna.
• Os dados, então, eram armazenados eletronicamente num
meio material composto de um tubo cheio de mercúrio,
conhecido como linha de retardo, onde os cristais dentro do
tubo geravam pulsos eletrônicos que se refletiam para frente
e para trás, tão lentamente quanto podiam, de modo a reter a
informação
• Capaz de codificar as informações em forma binária em vez da
forma decimal, reduzindo bastante o número de válvulas.
Arquitetura e Organização de Computadores
Evolução dos Computadores
Evolução dos Computadores
Primeira geração: válvulas (1945-1955)
EDVAC (Eletronic Discrete Variable Computer)
Arquitetura e Organização de Computadores
Evolução dos Computadores
Evolução dos Computadores
Primeira geração: válvulas (1945-1955)
UNIVAC (Universal Automatic Computador)
• Utilizava o modelo de Von Neumann;
• Destinado ao uso comercial;
• máquina eletrônica de programa armazenado que recebia
instruções de uma fita magnética de alta velocidade ao invés
dos cartões perfurados;
• Foi utilizado para prever os resultados
de uma eleição presidencial;
Arquitetura e Organização de Computadores
Evolução dos Computadores
Evolução dos Computadores
Primeira geração: válvulas (1945-1955)
Nesta época, as válvulas representavam um grande
avanço tecnológico, mas apresentavam os
seguintes problemas:
• Superaquecimento, provocando queima constante;
• Elevado consumo de energia;
• Lentidão.
Arquitetura e Organização de Computadores
Evolução dos Computadores
Evolução dos Computadores
Segunda geração: transistores (1955-1965)
Substituição da Válvula pelo Transistor
Vantagens:
•
•
•
•
Menor aquecimento
Baixo consumo de energia
Queimavam menos
Menores
O transistor foi inventado na Bell Laboratories em 1947.
Arquitetura e Organização de Computadores
Evolução dos Computadores
Evolução dos Computadores
Segunda geração: transistores (1955-1965)
TRADIC,
•
•
•
•
Construído em 1955;
Primeiro computador com transistores;
Feito pela Bell Laboratories;
Possuía 800 transistores.
Arquitetura e Organização de Computadores
Evolução dos Computadores
Evolução dos Computadores
Segunda geração: transistores (1955-1965)
Funcionam como um interruptor eletrônico para
executar operações lógicas
• Interruptor: mecanismo que serve para interromper ou iniciar um
circuito elétrico
• Operações lógicas: são funções cujos resultados consideram as
condições de “verdadeiro” ou “falso” (1 ou 0)
Arquitetura e Organização de Computadores
Evolução dos Computadores
Evolução dos Computadores
Segunda geração: transistores (1955-1965)
Houve grandes avanços no que se refere às unidades de
memória principal, com a substituição do sistema de tubos
de raios catódicos pelo de núcleos magnéticos (usados até
hoje)
A memória teve m aumento em sua capacidade de
armazenamento, chegando a 32K
Principais computadores:
• IBM 1401,
• IBM 7094,
• IBM 7090.
Arquitetura e Organização de Computadores
Evolução dos Computadores
Evolução dos Computadores
Terceira geração: circuitos integrados (1965-1980)
Circuitos integrados: chips que possuem inúmeros
transistores integrados
Iniciou a era da microeletrônica;
Vantagens:
•
•
•
•
Menores;
Baixo consumo de energia;
Menor custo de fabricação;
Maior confiabilidade (não possui partes móveis).
Arquitetura e Organização de Computadores
Evolução dos Computadores
Evolução dos Computadores
Terceira geração: circuitos integrados (1965-1980)
Permitiram que computadores ficassem mais baratos de se
fabricar
Dispositivos de entrada e saída como teclados e monitores
começaram a ser utilizados
Velocidade de processamento na ordem de microssegundos
(bilionésimos de segundos)
A memória passou a ter uma capacidade de 128k
Exemplo:
– IBM 360: 2 milhões de adições/s,
– 500 mil multiplicações/s
Arquitetura e Organização de Computadores
Evolução dos Computadores
Evolução dos Computadores
Terceira geração: circuitos integrados (1965-1980)
IBM 360
• Introduziu o conceito de família de computadores
compatíveis;
• Multiprogramação: diversos programas poderiam estar
residentes na memória da máquina.
Arquitetura e Organização de Computadores
Evolução dos Computadores
Evolução dos Computadores
Terceira geração: circuitos integrados (1965-1980)
PDP-8
• O primeiro minicomputador comercial com sucesso;
• Construído pela DEC (Digital Equipment Corporation) em
1965.
Arquitetura e Organização de Computadores
Evolução dos Computadores
Evolução dos Computadores
Quarta geração: microprocessadores (1970-atual)
Microprocessador: concentra todos os componentes de um
computador:
Unidade Central de Processamento (CPU)
Controladores de memória e de entrada e saída
Arquitetura e Organização de Computadores
Evolução dos Computadores
Evolução dos Computadores
Quarta geração: microprocessadores (1970-atual)
Cada circuito integrado continha cada vez mais
componentes;
Circuitos em Larga Escala de Integração (a partir de 100.000
transistores);
Surgiram os novos computadores, ainda menores, mais
velozes (passando a atingir trilionésimos de segundos) e
mais poderosos;
A memória alcançou, inicialmente 1M e não parou de
aumentar;
Surgiu o microcomputador e a era da informática pessoal.
Arquitetura e Organização de Computadores
Evolução dos Computadores
Evolução dos Computadores
Quarta geração: microprocessadores (1970-atual)
Nasceu a empresa INTEL que começou a desenvolver o
primeiro microprocessador, o Intel 4004.
• Desenvolvido em 1971, com as seguintes características:
– 2.250 componentes;
– Soma 2 números de 4bits em 11 milionésimos de segundo.
Arquitetura e Organização de Computadores
Evolução dos Computadores
Evolução dos Computadores
Quarta geração: microprocessadores (1970-atual)
Em 1974, a Intel lança 8080 que tornou-se padrão para a
indústria dos microcomputadores:
• 4.500 componentes;
• soma 2 números de 8 bits em 2,5 milionésimos de segundo.
Em 1975, a MOS Technology (Commodore) lança o 6502,
bastante usado em computadores domésticos:
• 4.300 componentes;
• soma 2 números de 8 bits em 1 milionésimo de segundo.
Arquitetura e Organização de Computadores
Evolução dos Computadores
Evolução dos Computadores
Quarta geração: microprocessadores (1970-atual)
Nasceu também a Apple, com a criação do Apple I
A IBM introduziu no mercado o PC, microcomputadores que se
tornaram padrão: PC, PC-XT, PC-AT, PX-XT, PC 386, PC 486, etc.
Surgem os supercomputadores:
• usados em laboratórios e centros de pesquisa aeroespaciais, empresas de
altíssima tecnologia, previsão do tempo e a produção de efeitos e imagens
computadorizadas de alta qualidade.
Arquitetura e Organização de Computadores
Evolução dos Computadores
Evolução dos Computadores
Quarta geração: microprocessadores (1970-atual)
No ano de 1977, surge no mercado de produção em série, três
microcomputadores: o Apple II, o TRS-80 da Radio Shack e o PET
da Commodore.
Arquitetura e Organização de Computadores
Evolução dos Computadores
Evolução dos Computadores
Quarta geração: microprocessadores (1970-atual)
Em 1979, é lançado pela Software Arts o "VisiCalc", uma planilha
de cálculos, o primeiro programa comercial para computadores
pessoais.
Arquitetura e Organização de Computadores
Evolução dos Computadores
Evolução dos Computadores
Quarta geração: microprocessadores (1970-atual)
Em 1979, é lançado o Motorola 68000, um dos chips de 16
bits mais poderosos e versáteis.
• executa multiplicação com uma única operação em vez de
realizá-la pela repetição de adições;
• 70.000 componentes;
• multiplica 2 números de 16 bits em 3,3 milionésimos de
segundo.
Arquitetura e Organização de Computadores
Evolução dos Computadores
Evolução dos Computadores
Quarta geração: microprocessadores (1970-atual)
Em 1981, a Hewlett-Packard lança o SuperChip, primeiro
microprocessador de 32 bits. Seu projeto durou 18 meses:
• 450.000 componentes;
• multiplica 2 números de 32 bits em 1,8 milionésimos de
segundo.
Arquitetura e Organização de Computadores
Evolução dos Computadores
Evolução dos Computadores
Quarta geração: microprocessadores (1970-atual)
No mesmo ano, a IBM lança o IBM-PC, o qual revolucionou
o uso do microcomputador pessoal.
Arquitetura e Organização de Computadores
Evolução dos Computadores
Evolução dos Computadores
O Futuro
Meios alternativos de representação digital;
Computadores ópticos;
• Feixes de luz transportam informação digital
Computadores quânticos;
• Átomos desempenham o papel dos transistores
Fala-se em biochips;
Computadores capazes de entender a linguagem
natural do homem, e a inteligência Artificial será a
fonte de diversos avanços.
Arquitetura e Organização de Computadores
Evolução dos Computadores
Evolução dos Computadores
Componentes de um sistema computacional
Segundo Von Neumann
Unidade central de processamento (UCP)
• Unidade Lógica e Aritmética (ULA)
• Unidade de Controle (UC)
Memória
Dispositivos de entrada e saída
Todos os componentes são interconectados por um
barramento
Arquitetura e Organização de Computadores
Evolução dos Computadores
Evolução dos Computadores
Componentes de um sistema computacional
Arquitetura e Organização de Computadores
Evolução dos Computadores
Conclusões
Evolução:
Constante em vários aspectos, incluindo hardware e software.
A velocidade está aumentando, e diminuindo o intervalo de tempo
entre avanços equivalentes (aceleração).
Novos avanços se utilizam quase sempre dos avanços anteriores
aumentando o mérito das conquistas anteriores.
Processamento:
Evolução de decimal para binário. Nada impede a ocorrência de novas
mudanças neste aspecto.
A capacidade cresceu e continua crescendo.
Tamanho:
Os computadores reduziram e continuam reduzindo de tamanho.
Arquitetura e Organização de Computadores
Evolução dos Computadores