01 - História e evolução dos computadores

Arquitetura e Montagem de ComputadoresPor: Fénelon Sampaio História e evolução dos computadores Notas de Aula – 01 ................................................................................................................................. 3 DISPOSITIVOS MECÂNICOS (500 A.............................................................................. 10 .............................................................................................................................................................................................. 3 DISPOSITIVOS ELETROMECÂNICOS (1880 – 1930) .............................................................................. 8 Microcomputadores ..........................................2 Sumário INTRODUÇÃO ..................... 5 Segunda Geração: Computadores Transistorizados ............................C.................................???) ................................................................ – 1880) ................1945) ................. 6 Terceira Geração: Computadores com Circuitos Integrados ................................................................................................................................................................................. 7 Quarta Geração: Computadores que utilizam VLSI ............................... 9 REFERÊNCIAS ..............................PRIMEIRAS INVENÇÕES (1930 ........................................................................... 7 Evolução /360 /370.......... 4 COMPONENTES ELETRÔNICOS .................................................... 5 A EVOLUÇÃO DOS COMPUTADORES ELETRÔNICOS (1945 ..................................... 7 Mainframes ....................................................................................................................................................... 8 Quinta Geração: Computadores com “Inteligência ......................................................................... 5 Primeira Geração: Computadores a Válvula ................ Esse equipamento é considerado o ponto de partida para os computadores modernos. após o fim de seu contrato com a marinha britânica se dedicou a outro projeto que se chamou Máquina Analítica. Este aperfeiçoamento se tornou uma grande contribuição para o desenvolvimento inicial dos computadores e ficou conhecido como Tear de Jacquard. O ábaco permitia a contagem de valores. . Em 1801 Joseph Jacquard fez seu retrato inteiramente de forma mecânica controlada automaticamente por instruções registradas mais ou menos 24. Já o inglês Charles Babbage foi um dos mais importantes criadores em computação mecânica. Dispositivos Mecânicos (500 a. Blaise Pascal (matemático. Charles Babbage. – 1880) Usar equipamentos para efetuar cálculos é uma prática antiga e vem desde a babilônia com a invenção do Ábaco por volta do séculos V a. Em 1833 criou a calculadora diferencial ou Máquina de diferenças que utilizava cartões perfurados. Hoje temos equipamentos das mais variadas formas que processam dados e geram informações e resultados que nos auxiliam nas mais variadas tarefas incluindo a comunicação fazendo a humanidade vencer barreiras impossíveis para as capacidades físicas do homem como vemos em outras épocas.000 cartões perfurados. A primeira conhecida foi uma tabela de multiplicação criada por John Napier que consistia em várias “réguas” que alinhadas da forma correta auxiliava em cálculos simples como adição e multiplicação. Na verdade a máquina era um computador mecânico capaz de armazenar 1000 números de 20 algarismos e possuía um programa que podia mudar o funcionamento da máquina podendo assim realizar diferentes cálculos.c. Por volta do ano de 1500. começaram a aparecer as primeiras máquinas de calcular.C. Após Pascal. físico e filósofo francês). Não diferente foi a história da evolução do computador criado inicialmente como uma forma de calcular e depois sendo aperfeiçoado para executar outras tarefas que envolvem desde a antiga necessidade de realizar cálculos como tarefas rotineiras na sociedade contemporânea atual. outro filósofo e matemático dessa vez alemão Gottfried Leibniz construiu uma calculadora mais completa que a de Pascal pois realizava as quatro operações aritméticas e não apenas adição e subtração A primeira utilização prática de dispositivos mecânicos para computar dados foi por volta do início de 1800 para processo na área de tecelagem. Este equipamento realizava operações básicas de cálculos através de rodas. criou a primeira calculadora mecânica – a Pascaline.3 Introdução Da época em que homens viviam nas cavernas e tiravam sustento da natureza que é de costume da raça humana inventar ferramentas que facilitassem a execução de tarefas. surgindo daí a ideia de dados. tornando possível aos comerciantes babilônicos registrar dados sobre suas colheitas. os quais davam instruções à calculadora sobre como trabalhar com os números. ao invés de 10 anos mesmo com o aumento da população de 50 para 63 milhões de habitantes em relação ao censo de 1880 que foi com processamento manual. os cartões perurados não são mais utilizados mas até a década de 1980. assim como o código de 12 bits por eles usado também se denominava código Hollerith. cuja ideia consistia em criar uma máquina que usava relés mecânicos que. criava um processo de liga e desliga. A primeira máquina de calcular eletrônica somente surgiu por volta de 1935. ou seja. . que utilizava um teclado como dispositivo de entrada e lâmpadas acesas ou apagadas (princípio binário) como componente de saída.International Business Machines. Thomas Watson foi contratado como gerente geral. o que levou à utilização de números binários em vez de algarismos decimais utilizados nas engrenagem da máquina de Babbage. um banqueiro persuadiu três companhias a se juntarem. podiam abrir ou fechar automaticamente. O invento de Hollerith utilizava rodas com pinos que ao passarem pelos furos dos cartões formavam contatos elétricos. por onde Hollerith vendia uma linha de máquinas de tabulação com cartões perfurados. Por causa dessa invenção. O cartão perfurado permitia e cortava a passagem da corrente elétrica. formando a Computer Tabulating Recording Corporation. Konrad Zuse. Zuze deixou de ser estudante e profissionalmente criou sua primeira máquina chamada Z1. eles foram um dos principais elementos de entrada de dados dos computadores digitais. atuando como chaves. o Bureau of Census dos EUA contratou Hollerith em 1890 para utilizar sua máquina tabuladora na apuração de dados do censo de 1890. mas sempre utilizando o princípio de liga e desliga. O censo foi apurado em dois anos e meio. Em 1914. em 1896. entre elas a empresa de Hollerith. Também eram chamados de cartões Hollerith. Os computadores evoluíram. que contava. da Tabulating Machine Company. O sucesso de Hollerith com a apuração do censo conduziu à criação. logo após ter iniciado no Canadá uma bem-sucedida filial. Em 1936.4 Embora mecânica a máquina analítica possuía os mesmos componentes que um computador atual:   Memória: Constituída de rodas dentadas de contagem Processador: com unidade capaz de realizar as quatro operações aritméticas e unidade de controle que eram cartões perfurados convenientemente para realizar determinadas operações Saída: para uma impressora ou para um perfurador de cartões  Dispositivos Eletromecânicos (1880 – 1930) Em 1889 Herman Hollerith aperfeiçoou os cartões perfurados para guardarem dados e desenvolveu uma máquina tabuladora mecânica. acionada por motor elétrico. e em 1924 ele mudou o nome da companhia para IBM . classificava e ordenava informações armazenadas em cartões perfurados. e seu inventor foi um estudante de engenharia alemão. inclusive nos IBM/360/370 e de outros fabricantes. Atualmente. interpretados como pulsos por uma calculadora mecânica. A evolução dos computadores eletrônicos (1945 .1945) John Vincent Atanasoff. projetou uma máquina calculadora para resolver equações lineares. Mauclay e Eckert iniciaram a construção de um novo computador. um físico e matemático americano lança seu computador chamado Mark 1.???) Apesar dos primeiros projetos de Atanasoff e Turing. um dos construtores do ENIAC. Atualmente conhecido como o início da computação eletrônica como veremos adiante. A importância da invenção no entanto foi ter despertado a atenção de outro cientista John Maucly. pesava certa de 30 toneladas e consumia uma enorme quantidade de eletricidade além da válvulas que queimavam com frequência devido ao calor. é que se tomou conhecimento de que o primeiro computador verdadeiramente eletrônico foi colocado em operação em 1943 com o propósito de quebrar códigos militares secretos de comunicações alemãs. O ENIAC era uma máquina gigantesca. A partir desta época costuma-se dividir a evolução cronológica do desenvolvimento dos computadores até nossos dias de acordo com o elemento básico utilizado na fabricação dos componentes do processador central.000 válvulas e 800km de cabos. Construído por Alan Turing com válvulas eletrônicas. Projetado por John Mauclay e John P. eletrônica e automática. O projeto foi financiado pela IBM e era capaz de armazenar 72 números. o Colossus não era uma máquina de emprego geral pois não podia resolver outros problemas a não ser a quebra de códigos militares sendo um sistema de computação com programa único. por volta de 1939. que utilizava princípios básicos da máquina de Babbage. e as instruções de dois operandos eram introduzidas na máquina por meio de uma fita de papel perfurado. Componentes Eletrônicos .Primeiras Invenções (1930 . com mais de 17. o matemático inglês Alan Turing desenvolveu uma máquina com componentes eletrônicos conhecida como Máquina de Turing. com a divulgação de documentos militares do governo britânico. o primeiro deles já citado como sendo a válvula eletrônica. com engrenagens decimais e estrutura computacional baseada em relés eletromecânicos. Recentemente. . O projeto não foi adiante devido à saída de ambos da Universidade da Pensilvânia para construírem sua própria empresa.5 Em 1944 Howard Aiken. Primeira Geração: Computadores a Válvula O primeiro computador eletrônico e digital construído para emprego geral foi denominado ENIAC (Eletronic Numerical Integrator And Computer). Eckert de 1943 a 1946. mas a invenção só ficou registrada historicamente sem que a máquina se tornasse um dispositivo de emprego geral. projetado como uma máquina de emprego geral. Outro cientista. o EDVAC (Eletronic Discret Variable Automatic Computer). reconhece-se outra máquina eletrônica como o primeiro computador. que mais tarde se tornou a UNIVAC que posteriormente se uniu a Burrougs formando a Unysis Corporation. antes sigilosos. e outro com 12 bits. para localizar cada uma das 1000 palavras. um com 8 bits. UCP. então se iniciava o outro subciclo.Op.). produziram pela primeira vez o efeito transistor. estivesse armazenado no IR. Em 1958 lança outra máquina mais aperfeiçoada. Segunda Geração: Computadores Transistorizados Em 23 de Dezembro de 1947 três cientistas do Bell Laboratories: John Bardeen. . Esta geração também teve muito a participação da IBM se firmando como a mais importante companhia de produção de máquinas científicas com o IBM-7090.Op. denominado endereço. constituídas de 2 campos. e a parte de entrada e saída. com 4k palavras de memória. nome do local onde trabalhava (Institute for Advanced Studies).     era constituído de quatro unidades principais que eram memória . Também independentemente da IBM tiveram outros computadores nessa geração como o TX-0 que foi o primeiro computador transistorizado embora a nível experimental. da próxima instrução era trazido da memória para o IR e a parte de endereço da instrução era armazenada no MAR (Memory Address Register).6 Em 1946. UC. Em 1955. executando um ciclo de instrução em seguida de outro.  Em 1949 a empresa criada por Mauclay e Eckert construiu com sucesso o primeiro computador para fins comerciais o UNIVAC 1 (Universal Automatic computer). O circuito de controle interpretava o código de operação e gerava os sinais apropriados para acarretar o movimento de dados ou a realização de uma operação na UAL – Unidade Aritmética Lógica. Em 1956 foi lançado o IBM-704. a IBM modificou o hardware do 701 adaptando-o para uso comercial lançando assim o IBM-702.OP. Operava em modo repetitivo. chamadas palavras. Walter Bratain e Willian Schockley. onde o C. 32k palavras de 36 bits Além da computação científica a IBM teve um enorme sucesso com máquinas comerciais com o IBM-1401. o IBM-709. denominado código da operação (C. Von Neuman e vários outros cientistas iniciaram a construção um computador eletrônico de programa armazenado que era um aperfeiçoamento do ENIAC e o denominou IAS. o ciclo de execução. Cada ciclo consistia em dois subciclos: o ciclo de busca (fetch cycle). Mais tarde a IBM lança o IBM-7094 que possuía:   Ciclo de instrução de dois microssegundos. Tão logo o C. possuía memória com 1000 posições. Em 1953. Possuía 21 instruções de 20 bits cada uma. Tanto os dados quanto as instruções eram representadas da mesma forma binária e armazenados na mesma memória. Possuía memória com 2K palavras de 36 bits. cada uma podendo armazenar um valor com 40 dígitos binários (bits). endereços de 000 a 999. a IBM lançou o IBM-701 que era um computador eletrônico de programa armazenado voltado para processamento científico. com palavra de 32bits. Em 1964 a IBM se utilizou da nova tecnologia e lançou sua famosa série/360 criando:  Conceito de família: vários modelos com características próprias de ciclo de instrução.7 Em 1957 a DEC lança seu primeiro computador o PDP-1 o qual foi o início de uma série de computadores até o PDP-11 e por serem uma máquina de pequeno porte naquela época também custavam muito menos. a Control Data Corporation – CDC lançou o sistema CDC-6000 com palavra de 60 bits e vários processadores independentes de entrada/saída num total de 10 denominados PPU – Peripheral Processing Unit que liberavam a UCP de várias tarefas tornando o sistema mais rápido. e grande capacidade de armazenamento da memória de 16Mbytes Memória principal orientada a byte (o que continua até hoje) Lançamento de Sistema Operacional o OS/360. ciclo de instrução de até 250 nano segundos. Em 1964 outra companhia importante.      Quarta Geração: Computadores que utilizam VLSI VLSI (Very Large Scale Integration: Integração em alta escala) é uma classe de dispositivos com milhares e até milhões de componentes num único chip. A Técnica de miniaturização por volta de 1971/1972 permitiu o desenvolvimento de microcomputadores ou Computadores Pessoais. enquanto que os computadores de grande porte tornam-se mainframes de alta performance e processamento os chamados Super Computadores. Terceira Geração: Computadores com Circuitos Integrados Devido a necessidade de se encontrar uma solução para a acomodação dos componentes eletrônicos surgiu a tecnologia de Circuitos Integrados – C. Multiprogramação Elevada capacidade de processamento (para a época). Mainframes Os computadores de grande porte são as principais máquinas das empresas desde os primórdios como o UNIVAC 1 Um dos principais representantes dessa categoria foi o IBM/360 que teve uma evolução tecnológica acentuada e permanente desde 1964 até 1988já como /370 Outras classes de supercomputadores foram a família CRAY com aplicações científicas. O ponto chave é poder se formar múltiplos transistores num único elemento de silício de modo que o circuito lógico ocupa não mais uma placa de circuito impresso mas uma pastilha de silício (Chip) e também se pode conectar vários transistores na mesma pastilha tornando-os muito menores necessitando de menos energia e dissipando menos calor. Unidade de controle com micro programação ao invés de unidade de controle no hardware.I. memória instalável e quantidade de processadores E/S com o mesmo conjunto básico de instruções. a família WM-90xx com processamento vetorial e a família CDC-CYBER . . o Intel 8008 que possuía em torno de 5000 transistores.Arquitetura Estendida Endereçamento de 31 bits Novo Sistema de Canal de E/S Proteção de Paginas  1984 Execução interpretativa  1986 Lançamento do Sistema /370 .Sistema Enterprise pela IBM Registradores de Acesso Modo de Endereçamento para Acesso a Registrador Pilha de Ligação Microcomputadores Em 1971 a Intel Corporation produziu a primeira UCP em uma só pastilha de circuito integrado denominado INTEL-4004 e se destinava a uma calculadora com palavra de 4bits e cerca de 2300 transistores. palavra de 8 bits memória de até 64Kbytes e um grande conjunto de instruções. Então em 1973 a Intel lançou seu grande sucesso o primeiro processador de emprego geral do mundo. Logo em seguida a Intel lançou o Intel 8080 desta vez com 8 bits de palavra e 16k de memória.Facilidade Vetorial pela IBM Registradores de Vetores Instruções de Manipulação de Vetores  1988 Lançamento da Arquitetura /370 .8 Evolução /360 /370  1964 Lançamento do Sistema /360 pela IBM  1968 Representação de Números em Ponto Flutuante Arredondamento Alinhamento a Nível de Byte E/S Multiplexada a Bloco (Bloco Multiplex l/O)  1970 Lançamento do Sistema /370 pela IBM Relógio (Time-of-day clock) Registradores de Controle Seis Novas Instruções de Emprego Geral  1972 Grandes Alterações que Diferenciam o Sistema /360 do Sistema /370 Memória Virtual Modo de Controle Estendido Registro de Eventos de um Programa Timer da UCP Comparador entre Valores de Relógio (clock comparator)  1973 Extensões para Multiprocessamento Instruções de Manuseamento de PSW Instruções que tratam de troca de programas na forma condicional (condicional swapping)  1978 Proteção de Endereços de Memória  1979 Chaveamento de Conjunto de Canais  1981 Facilidades de Manipulação de Duplo Espaço de Endereçamento Proteção de Segmentos Instruções de Enfileiramento de E/S  1983 Lançamento do Sistema /370 pela IBM . Em 1979 a Motorola inovou lançando o microprocessador MC68000 já de 32 bits de palavra enquanto a Intel somente lança um processador de 32 bits em 1985. acionando todos os microcomputadores do tipo PC. e a Motorola. Então em 1985 a Intel lança seu processador de 32 Bits o Intel 80386. como base dos computadores Machintosh (da Apple) e Amiga (da Comodore). Quinta Geração: Computadores com “Inteligência O termo “Quinta Geração. . foi designado pelos japoneses para caracterizar computadores inteligentes os quais projetavam na década de 1980. A partir disso veremos o desenrolar da história mais atual seguindo a trajetória da Apple em sua concorrência contra o PC que é uma arquitetura IBM e da Microsoft conhecida como a criadora dos sistemas operacionais para PC chamado Windows. A quinta geração tem como foco principal a conectividade o que chamou a atenção de profissionais e usuários comuns.9 Os computadores surgiram com o lançamento do Altair considerado o primeiro computador pessoal oferecido com fins comerciais. Com o passar do tempo. o mercado de computadores pessoais se constituiu de equipamentos fabricados em torno desses dois principais fabricantes: a Intel. Outros fabricantes além da Intel têm contribuído na microcomputação como a Motorola que em 1974 lançou seu processador MC6800. com a fatia maior do mercado. Mais tarde esse termo passou a ter relação com inteligência computadorizada: inteligência artificial. Baseava-se no microprocessador Intel 8080 e tinha interpretador da linguagem BASIC. linguagem natural e sistemas especialistas. Camila Ceccatto da. 2001. Mário Antoinio. Silva. 4. Introdução à organização de computadores. Santa Cruz do Rio Pardo : Editora Viena. Rio de Janeiro : LTC. 2009. Manutenção completa em computadores .10 Referências Monteiro. 1. . 2009. 2001.