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História: Tecnologias de Computadores
Cursos: Sistemas de Informação / Processamento de DadosTópico 23
Cursos: Sistemas de Informação / Processamento de DadosTópico 2
Exemplos de válvulas:
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1ª Geração: Computadores a válvulas
As mensagens do exército alemão era codificadas por meio de um dispositivo chamado ENIGMA.
O governo britânico criou um laboratório altamente secreto, onde foi construído um computador chamado COLOSSUS. Alan Turing, famoso matemático britânico participou da construção desse computador.
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Momento histórico: Guerra Mundial II
O exército americano precisava de tabelas de direção de tiro para ajudar na pontaria de sua artilharia pesada. Essas tabelas eram produzidas com o emprego de centenas de mulheres que as geravam usando calculadoras de mão. Apesar disso o processo era lento e vulnerável a erros.
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ENIACElectronic Numeric Integrator And Calculator (1945)
Foi desenvolvido por John Mauchly e J. Presper Eckert, na Universidade da Pensilvânia.
O ENIAC tinha 18.000 válvulas e 1.500 relés. Pesava 30 toneladas e consumia 150.000 watts de energia elétrica.
A arquitetura da máquina era composta de 20 registradores cada qual capaz de armazenar um número decimal de 10 dígitos.
Para programar o ENIAC era necessário ajustar a posição de 6.000 chaves de várias posições e conectar um número imenso de soquetes por meio de uma verdadeira floresta de cabos.
A preparação do ENIAC para cálculos demorava semanas, pois a programação era realizada pela ligação de fios. Como tinha vários componentes discretos não funcionava por vários minutos seguidos sem que um deles quebrasse.
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ENIAC
O nome seguinte na história dos computadores é Jonh von Neumann que, juntamente com Arthur Burks e Herman Goldstine, desenvolveu em 1945 e 1950 a lógica de circuitos, os conceitos de programa e operações com números binários e o conceito de que tanto instruções como dados podiam ser armazenados e manipulados internamente.
Suas idéias e conceitos ainda são utilizadas 45 anos depois nos computadores e minicomputadores recém lançados.
Os primeiros a utilizarem os conceitos de programa armazenado forma o EDSAC, construído na Inglaterra, em 1949 e alguns meses depois o EDVAC, esse usava 10% do volume de equipamento do ENIAC e tinha cem vezes mais memória.
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EDSAC e EDVACJohn von Neumann
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EDSACElectronic Delay Storage Automatic (1949)
Enquanto Eckert e Mauchley estavam trabalhando no EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer), um dos pesquisadores envolvidos no projeto do ENIAC, John von Neumann, foi para o Instituto de Estudos Avançados da Universidade de Princeton para construir sua própria versão do EDVAC, a máquinas IAS (Institute of Advanced studies).
As principais características do IAS, que permaneceram como arquitetura básica ao longo do tempo, são:• Constituído de 4 unidades principais – MEMÓRIA, UCP (unidade de
controle programável), ULA (unidade lógica aritmética) e os DISPOSITIVOS DE ENTRADA E SAÍDA (I/O – input/output);
• Possuía memória com 1000 posições, chamadas palavras, cada uma podendo armazenar um valor com 40 dígitos binários (bits);
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IASJohn von Neumann
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IASJohn von Neumann
• Possuía 21 instruções de 20 bits cada uma, constituídas de 2 campos, um com 8 bits, denominados código de operação (C. Op.) e outros com 12 bits, denominado endereço, para localizar cada uma das 1000 palavras, endereços de 000 a 999 (embora pudesse endereçar 4096 (4K) posições de memória, pois 212 = 4096, o IAS somente possuía 1000 endereços;
• Operava de modo repetitivo, executando um ciclo de instrução em seguida ao outro. Cada ciclo consistia em dois subciclos: o ciclo de busca (fetch cycle), onde o C.Op. da próxima instrução era trazido da memória para o IR e a parte de endereço da instrução era armazenada no MAR (Memory Address Register). Tão logo o C.Op. estivesse armazenado no IR, então se iniciava o outro subciclo, o ciclo de execução. 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 da ULA.
O projeto básico que ele propôs é conhecido, atualmente, como máquina de von Neumann.
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Máquina de
Von Neumann
IASJohn von Neumann
O projeto da máquina de von Neumann foi utilizado no EDSAC, considerado o primeiro computador com programa armazenado, e ainda, é base de praticamente todas as máquinas atuais.
A máquina de von Neumann tinha uma memória com 4096 palavras, cada uma delas com de 40 bits, que podiam assumir variáveis 0 ou 1.
Cada palavra guardava duas instruções de 20 bits ou um número inteiro, com sinal, de 40 bits.
A instrução tinha 8 de seus bits destinado a indicar o tipo de instrução, e os demais 12 para especificar uma das 4096 palavras da memória.
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IASJohn von Neumann
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Primeiro programa a rodar em Linguagem
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2ª Geração: Computadores Baseados em Eletrônica Transistorizada
O transistor foi inventado no Bell Labs em 1948, John Bardeen, Walter Brattain e William Shockley , invenção que deu o prêmio Nobel de física a esses pesquisadores.
No espaço de 10 anos, o transistor revolucionou a indústria da computação, tornando completamente obsoletas as máquinas a válvula no final da década de 1950.
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Transistores
O primeiro computador transistorizado era uma máquina de 16 bits, construída no MIT, chamava-se TX-0 (Transistorized eXperimental Computer 0). Essa máquina serviu como uma prévia para o TX-2.
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Em 1957 o engenheiro Kenneth Olsen fundou a Digital Equipment Corporation (DEC) que quatro anos depois (1961) lançou no mercado o PDP-1(Programmed Data Processor 1). Esse computador tinha como características:• 4096 Palavras de 18bits;• Clock de 200KHz.
PDP – 1Programmed Data Processor 1
A IBM reagiu lançado o 7090 e depois o 7094. O 7094 tinha como características:
Clock de 500KHz; Memória de núcleo de 32 K palavras de 36 bits cada;
O lançamento do 7090 e do 7094 marcou o fim das máquinas tipo ENIAC e o início do domínio da IBM na computação científica durante a década de 1960.
Embora fosse líder no mercado da computação científica com o 7094, a IBM estava ganhando muito dinheiro com a venda de uma máquina pequena voltada para as aplicações comerciais, conhecida como 1401.
Essa máquina podia:
Ler e escrever em fitas magnéticas; Ler cartões e perfurar cartões tão rápido quanto o 7094; Memória de 4096 palavras de 8 bits cada;
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Linha IBM 7090
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IBM 7090
A capacidade de processamento do PDP-1 era metade do poder computacional do IBM 7090 que sucedeu ao IBM 709 (considerado o último computador valvulado).
O 7090 era o computador mais rápido do mundo naquela época e custava alguns milhões de dólares enquanto o preço do PDP-1 era de apenas U$120,000.000. A DEC vendeu dezenas dessas máquinas, dando origem à indústria dos minicomputadores.
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IBM 7090 x PDP – 1
Em 1964, uma empresa chamada Control Data Corporation(CDC) lançou o 6600 (projetado pelo cientista chamado Seymour Cray ) que era aproximadamente uma ordem de magnitude mais rápida que o 7094. Estava então lançada a era dos supercomputadores.
Nessa época os projetistas de máquinas como o PDP-1, o 7094 e o 6600 estavam preocupados exclusivamente com o hardware da máquina, com o objetivo de torná-lo mais barato, caso da DEC ou mais rápido caso da IBM e da CDC.
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CDC - 6600Control Data Corporation
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CDC - 6600Control Data Corporation
A Burroughs lançou o B5000 que tinha como objetivo rodar programas em ALGOL 60, uma linguagem de alto nível antecessora do Pascal.
O projeto do B5000 incorporava várias características ao hardware com o objetivo de facilitar a tarefa de compilar programas.
Com esse projeto começou a tomar corpo a idéia de que o software era peça importante do projeto de uma máquina.
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B5000Burroughs
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3ª Geração: Computadores Baseados em Eletrônica de Circuitos Integrados
Em 1958, Robert Noyce desenvolveu um processo de integrar circuitos eletrônicos em substrato de silício, técnica que veio permitir inicialmente que dezenas de transistores fossem colocados no mesmo CHIP(Circuitos integrados) capaz de realizar operações em nanosegundos.
Esse circuito integrado foi lançado pelas empresas Fairchild Semicondutor e a Texas Instruments, localizadas no emergente Vale do Silício na região de Palo Alto e Stanford na Califórnia.
Circuitos Integrados
Esse evento de transição da 2ª geração para a 3ª geração pode ser marcado com o anúncio em 7 de abril de 1964 da família criada por Gene Amdahl, chamada System/360, o IBM 360, com seis modelos básicos e várias opções de expansão que realizava mais de 2 milhões de operação por segundo e cerca de 500 mil multiplicações. Esse fato tornou seus antecessores obsoletos.
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IBM 360
4ª Geração: Computadores Baseados em Eletrônica de Circuitos Integrados VLSI
Very-large-scale Integration
Intel® 4004
Intel® 8008
Intel® 8080
A Intel® foi criada em julho de 1968 e, na época, contava com uma equipe de 12 cientistas, trabalhando em um prédio alugado em Mountain View, na Califórnia, EUA.
Em 1969 a Intel® lança o processador 4004, com 2.250 transistores de 4 bits e viabilizou o projeto das calculadoras eletrônicas da década de 1970.
Hoje a empresa é a maior fabricante de chips do planeta. Só para você ter idéia, atualmente 80% dos PCs fabricados em todo o mundo utilizam processadores Intel.
Em 1971, é anunciado na revista Eletronic News o Intel 8008 de 8 bits, e em 1974 é lançado o Intel® 8080.
Mas foi a saída de dois funcionários da fábrica Intel que detonou o processo que levaria à popularização dos computadores pessoais. Frederico Faggin e Masatoshi Shima, que tinham participado do desenvolvimento do microprocessador 8080A (considerado o primeiro “computador num chip”) fundaram a Zilog Incorporated e passaram a desenvolver um novo chip, compatível com aquele (que tinha se tornado popular entre amadores e projetistas de computação). Ampliaram o conjunto de instruções embutidas no chip e criaram o Z80, lançado em 1976.
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Circuitos Integrados VLSI