Marcos da Arquitetura de
Computadores
Sediane Carmem Lunardi Hernandes
1
Introdução

Objetivo
◦ Apresentar um breve esboço de algumas
máquinas (computadores) que marcaram
época
2
A geração zero – computadores
mecânicos (1642 – 1945)

Blaise Pascal (1623-1662)
◦ Cientista francês
◦ Primeira pessoa a construir (com 19 anos de
idade) uma máquina de calcular operacional
(1642)
 Projetada para ajudar seu pai, coletor de impostos
do governo francês
 Efetuava apenas duas operações: adição e subtração
 Funcionava com uma manivela operada à mão
Computadores mecânicos: realizavam cálculos através de sistemas de
engrenagens
3
A geração zero – computadores
mecânicos (1642 – 1945)
4
A geração zero – computadores
mecânicos (1642 – 1945)

Gottfriend Wilhelm
von Leibniz (16461716)
◦ Matemático alemão
◦ Constrói outra
máquina mecânica que
podia além de somar e
subtrair, multiplicar e
dividir (30 anos depois
de Pascal- 1672)
5
A geração zero – computadores
mecânicos (1642 – 1945)

Charles Babbage (1792-1871)
◦ Professor de Matemática da Universidade de
Cambridge
◦ Projetou e construiu a primeira máquina
diferencial
 Só somava e subtraia
 Executava um único algoritmo
 Projetada para calcular tabelas de números úteis para a
navegação naval
 >>> Babbage cansou da máquina que só executava um único
algoritmo
 gravava saída sobre uma chapa de cobre
 projetou e construiu sua sucessora máquina analítica
6
A geração zero – computadores
mecânicos (1642 – 1945)

Máquina analítica
◦ Possuía 4 componentes:
 A armazenagem (memória)
 Consistia de 1.000 palavras usadas para conter variáveis e
resultados
 O moinho (unidade de cálculo)
 Aceitava operandos da armazenagem e então os somava,
subtraía, multiplicava e dividia e, devolvia o resultado a
armazenagem
 A seção de entrada (leitora de cartões perfurados)
 A seção de saída (saída perfurada e impressa)
◦ Realizava cálculos diversos dependendo das
instruções dos cartões perfurados
7
A geração zero – computadores
mecânicos (1642 – 1945)

Máquina analítica
8
A geração zero – computadores
mecânicos (1642 – 1945)

Máquina analítica
◦ Programável em linguagem de montagem simples
por isso
 Contratou Ada Augusta Lovelace para produzir software
 Primeira programadora de computadores do mundo
◦ Problema com o hardware
 Máquina necessitava de milhares de dentes, rodas e
engrenagens produzidos com alto grau de precisão que
o século XIX não produzia

Babbage é considerado o avô do
computador digital moderno
◦ Computadores modernos tem estrutura
semelhante a sua máquina analítica
9
A geração zero – computadores
mecânicos (1642 – 1945)

Konrad Zuse (Alemanha)
◦ Construiu no final da década de 30 uma série de máquinas
calculadoras automáticas
◦ Máquina destruídas pelo bombardeio em Berlim (1944)

John Atanasoff (Estados Unidos)
◦ Construiu uma máquina com memória, mas a tecnologia
de hardware era inadequada para seu tempo

George Stibbitz (Estados Unidos)
◦ Demonstrou sua máquina em uma conferência no
Dartmouth College (Nova York) em 1940
 John Mauchley (professor de física da Universidade da
Pennsylvania) estava presente

Enquanto isso....
10
A geração zero – computadores
mecânicos (1642 – 1945)

Howard Aiken
◦ Construiu um computador de uso geral
chamado Mark I em 1944
 Possuía 72 palavras
 A entrada e saída usava fita de papel perfurada
◦ Construiu o sucessor do Mark I, o Mark II
 Quando finalizou, os computadores de relés já
estavam obsoletos
 A era da eletrônica já havia começado
11
A geração zero – computadores
mecânicos (1642 – 1945)
12
A geração zero – computadores
mecânicos (1642 – 1945)
13
A primeira geração – Válvulas
(1945- 1955)

Época dos
computadores
eletrônicos
◦ Computadores eram
construídos com
muitas válvulas

O grande estímulo
para o computador
eletrônico foi a
Segunda Guerra
Mundial
14
A primeira geração – Válvulas
(1945- 1955)

Fase inicial da guerra
Comando
Berlim
Msg codificada
por máquina
chamada
ENIGMA
Navios britânicos
Submarinos alemães
15
A primeira geração – Válvulas
(1945- 1955)

ENIGMA
Inventada
por
Thomas
Jefferson
16
A primeira geração – Válvulas (19451955)

Ingleses conseguiram a máquina ENIGMA
◦ Para decifrar mensagem necessitava de muitos
cálculos
 Demora, logo quando mensagem decifrada sem
valor
◦ Logo, para decodificar mensagem governo
inglês criou um laboratório ultra-secreto para
construir uma máquina chamada COLOSSUS
A primeira geração – Válvulas (19451955)

COLOSSUS (1943)
18
A primeira geração – Válvulas (19451955)

COLOSSUS (1943)
◦ 1o. Computador digital eletrônico do mundo
◦ Projetado por Alan Turing (matemático
britânico)
Governo inglês construiu para decifrar mensagens
enviadas pelos alemães durante 2ª. guerra mundial
◦ Governo britânico guardou todos os aspectos
do projeto por 30 anos
19
A primeira geração – Válvulas (19451955)

A guerra também afetou a computação nos
Estados Unidos...
◦ Exército precisava de tabelas de alcance para
mirar sua artilharia pesada
 Contratava mulheres para calcular isso usando
calculadoras
 Então...
 JOHN MAUCHLEY sabia que exército americano estava
interessado em calculadoras mecânicas
 Montou proposta solicitando financiamento para a
construção de um computador eletrônico
 Proposta aceita em 1943  ENIAC (Eletronic Numerical
Integrador And Compute – integrador e computador numérico
eletrônico)
20
John
Mauchley
http://www.library.upenn.edu/exhibits/
rbm/mauchly/jwmintro.html
A primeira geração – Válvulas (19451955)
John Mauchly (far left)
and Presper Eckert
(far right) are pictured
here with Major
General Gladeon
Barnes, head of
research and
development for the
army ordnance,
reviewing the ENIAC
maintenance
records. Collections of
the University of
Pennsylvania.
A primeira geração – Válvulas
(1945- 1955)

ENIAC (Eletronic Numerical Integrator and Compute –
Integrador e Computador Eletrônico numérico
eletrônico) (1943 – 1946)
◦ Construído por John Mauchley e J. Presper Eckert
 Finalidade  cálculo de artilharia do exército americano
◦ Continha





18 mil válvulas
1.500 relés
Pesava 30 toneladas
Consumia 140 quilowats de energia
Continha 20 registradores com capacidade para conter um
número decimal de 10 algarismos
◦ Programado com o ajuste de até 6 mil interruptores e
com conexão de uma imensa quantidade de soquetes
como uma verdadeira floresta de cabos de jumpers
23
A primeira geração – Válvulas (19451955)

ENIAC
Cada dígito era
representado
por 10 válvulas.
24
Página 10
projeto
ENIAC
Página 11
projeto
ENIAC
A primeira geração – Válvulas (19451955)

ENIAC
◦ Construção concluída em 1946
 Guerra havia acabado
 Logo, seus criadores criaram curso de verão para cientistas
mostrando sua invenção
 Explosão do interesse em computadores digitais
 Após curso de verão surgem outros computadores
 EDSAC (1949)  Universidade de Cambridge
 JOHNIAC  Rand Corporation
 ILLIAC  Universidade de Illinois
 MANIAC  Los Alamos Laboratory
 WEIZAC  Weizmann Institute em Israel
27
A primeira geração – Válvulas
(1945- 1955)

EDVAC (Eletronic Discrete Variable
Automatic Compute)
◦ Sucessor do ENIAC
◦ Construído por Mauchley e Eckert
◦ Teve seu projeto comprometido porque seus
criadores deixaram a Universidade da
Pensilvânia para fundar sua própria empresa
 Eckert e Mauchley Corporation
 Atualmente, UNISYS Corporation
(http://www.unisys.com/unisys/ )
28
A primeira geração – Válvulas
(1945- 1955)

EDVAC
29
A primeira geração – Válvulas
(1945- 1955)

Enquanto isso...... John Von Neumann
(especialista em ciências físicas e
matemáticas) que trabalhou no projeto do
ENIAC com Mauchley e Eckert constrói sua
versão do EDVAC
◦ Máquina IAS
 Percebeu que programa podia ser representado em
forma digital na memória do computador junto com os
dados
 Projeto básico que ele descreveu agora é conhecido
como máquina de Von Neumann – usado no EDSAC
30
Máquina IAS - Máquina de Von
Neumann
Base dos computadores atuais
 Características:

◦ 5 (cinco) partes básicas
 Memória (4096 palavras, uma palavra contendo 40 bits, cada
bit um 0 ou 1)
 Unidade Lógica e Aritmética (ULA)
 Unidade de Controle (UC)
 Equipamento de entrada
 Equipamento de saída

Primeiro computador de programa armazenado
Herman Goldstine ajudou na elaboração do projeto
Máquina IAS - Máquina de Von
Neumann
Não tinha aritmética de ponto flutuante
A primeira geração – Válvulas
(1945- 1955)


Enquanto isso...
MIT construía um computador chamado
Whirlwind I
◦ Para controle em tempo real

IBM
◦ Pequena empresa que produzia perfuradoras de
cartões e máquinas mecânicas de classificação de
cartões
◦ IBM 701(1953), IBM 704(1956), IBM 709(1958)
 Passa a trabalhar com computadores depois de produzir
o IBM 701 em 1953
A primeira geração – Válvulas
(1945- 1955)

IBM 701
34
A primeira geração – Válvulas
(1945- 1955)

IBM 709
35
A segunda geração – transistores
(1955 – 1965)

Primeiro computador feito com
transistores foi o TX-0 (Transistorized
eXperimental Computer 0) - MIT
36
A segunda geração – transistores
(1955 – 1965)
Logo depois, membro da equipe do TXT fundou a
DEC (Digital Equipment Corporation)
 Em 1957 DEC fabrica PDP-1

◦
◦
◦
◦
Aparece no mercado em 1961
4096 palavras de 18 bits
Podia executar 200 mil instruções por segundo
Custava 120 mil dólares
◦ Anos depois...
◦ DEC fabrica o PDP-8
 12 bits
 Custava 16 mil dólares
 Tinha barramento único para conectar todos os componentes
do computador
 Empresa vendeu 50 mil computadores
37
A segunda geração – transistores
(1955 – 1965)

PDP 8
38
A segunda geração – transistores
(1955 – 1965)

Enquanto isso....IBM lança IBM 7090 e
IBM 7094
• Mas... ganha dinheiro com máquina 1401 – destinada a empresas
• Control Data Corporation (CDC) lança o CDC 6600 – Seymour Cray
• Também surge um computador chamado B5000 - permitia programação em
Algol 60
39
A terceira geração – circuitos
integrados (1965 – 1980)

1958: invenção do circuito integrado de
silício
◦ Permitiu que dezenas de transistores fossem
colocados em um único chip
 Computador menor, mais rápido, mais barato

1964: IBM lança linha System/360 para
substituir suas duas máquinas precursoras
(IBM 7094 e IBM 1401)
40
A terceira geração – circuitos
integrados (1965 – 1980)

Linha System/360
◦ Computador da linha
System/360
 Modelo 195
◦ Permitiu a
multiprogramação
◦ Primeira máquina que
podia emular (simular
a execução) outros
computadores
◦ Seguido pelas séries
370, 4300, 3080, 3090
41
A terceira geração – circuitos
integrados (1965 – 1980)

Ao mesmo tempo DEC (Digital Eletronic
Corporation) lança série PDP-11 –
atualmente HP
◦ Sucessor de 16 bits do PDP-8

Em 1980, o limite de memória se tornou
um problema real e ....
42
A quarta geração – integração em
escala muito grande (1980 - ?)

Década de 1980
◦ VLSI (Very Large Scale Integration – Integração
em escala muito grande)
 Possibilitou colocar milhões de transistores em um
único chip
 Computador mais rápido e menor
 Início da era do Computador Pessoal
43
A quarta geração – integração em
escala muito grande (1980 - ?)

1981: IBM lança IBM Personal Computer
(campeão de vendas)
46
47
A quarta geração – integração em
escala muito grande (1980 - ?)

1984 – Apple lança Machintosh
◦ Lançou anos antes o Apple e o Apple II

Mercado leva ao desejo de computadores
portáteis
◦ Surge o Osborne-1 com 11 kg
1985 – Intel lança o 386 – 1º. Pentium
 Até 1992, os computadores pessoais
eram de 8, 16 ou 32 bits

◦ DEC lança Alpha com 64 bits
48
Osborne-1
49
A quinta geração – computadores
invisíveis
Computadores encolheram
 Newton da Apple (1993)

◦ Percursor dos PDAs (Personal Digital Assistants
– agendas eletrônicas)
50
A quinta geração – computadores
invisíveis

Computadores embutidos em
eletrodomésticos, relógios, cartões
bancários e diversos outros chips
◦ Hardware e software são projetados em
conjunto
51
Bibliografia
TANEMBAUM, Andrew. Organização
Estruturada de Computadores. São
Paulo: Person Prentice Hall, 2007.
 Projeto ENIAC. Disponível por www em:
http://www.fi.edu/learn/casefiles/eckertmauchly/heroes.html. Acesso
em 23 de agosto de 2011.
 http://www.youtube.com/watch?v=RJcu4A
ATA_E – Maravillas modernas - operador

52
00000000
0
00000001
1
00000010
2
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3
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4
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00001011
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00001100
12
00001101
13
00001110
14
00001111
15
53