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Arquitetura de Computadores – Introdução aos computadores 1 José Delgado
Introdução
aos computadores
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Arquitetura de Computadores – Introdução aos computadores 2 José Delgado
Primeiro computador
eletromecânico
• 1944
• Harvard Mark I
• Usado no cálculo de
tabelas matemáticas e
navegação
• 3 segundos para uma
multiplicação de 10
dígitos
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Arquitetura de Computadores – Introdução aos computadores 3 José Delgado
Primeiro “bug” documentado
• 1945
• Testes no Harvard
Mark II
• Descobriram que
um relé não fazia
contacto devido a
uma traça.
• Este bug era real…
Traça em
fita-cola
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Arquitetura de Computadores – Introdução aos computadores 4 José Delgado
Primeiro computador eletrónico
• 1946
• ENIAC
• 18000 válvulas eletrónicas
• 30 toneladas
• Sala com 30 metros
• Cada registo: 60 cm
• 1000 vezes mais rápido que o Mark I (3 ms para uma mulplicação de 10 dígitos)
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Arquitetura de Computadores – Introdução aos computadores 5 José Delgado
A revolução: o transistor
• 1947
• Tecnologia de semicondutores
• Permitiu a substituição das válvulas
• Menor consumo
• Maior integração
• Deu um prémio Nobel
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Arquitetura de Computadores – Introdução aos computadores 6 José Delgado
Primeiro computador comercial
• 1952
• UNIVAC
• Fez uma previsão correta dos resultados da eleição presidencial de 1952.
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Arquitetura de Computadores – Introdução aos computadores 7 José Delgado
Primeiro minicomputador
• 1965
• DEC PDP-8
• Começo da
era do
down-sizing
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Arquitetura de Computadores – Introdução aos computadores 8 José Delgado
Nova revolução – o primeiro
microprocessador
• 1971
• Nascimento da Intel (com
empregados da Motorola e
Texas Instruments)
• 4004
• Microprocessador 4 bits
• 108 KHertz
• 2300 transistores
• Tecnologia 10 µ
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Arquitetura de Computadores – Introdução aos computadores 9 José Delgado
Primeiro computador pessoal
• 1975
• ALTAIR
• Preço: $375
• Memória: 256
bytes
• PCs actuais: 4
a 16 Giga
bytes!
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Arquitetura de Computadores – Introdução aos computadores 10 José Delgado
Início da indústria do SW • 1975 - Compilador de
Basic para o Altair
• Bill Gates desistiu do curso na Universidade de Harvard
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Arquitetura de Computadores – Introdução aos computadores 11 José Delgado
8086 • 1978
• Microprocessador 16 bits
• 5 MHertz
• 29000 transistores
• Tecnologia 3 µ
• Primeiro microprocessador
“a sério”. Ainda hoje os Core
i3 a i7 são compatíveis com o
8086.
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Arquitetura de Computadores – Introdução aos computadores 12 José Delgado
Início da era IBM-PC
• 1981
• PC - Personal Computer, com um 8088
• IBM: HW e SW não IBM. Além disso, publicou os detalhes (o que acabou por permitir os “clones”).
• O PC foi declarado o “man of the year” de 1982 pela revista Time Magazine.
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Arquitetura de Computadores – Introdução aos computadores 13 José Delgado
80386
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Arquitetura de Computadores – Introdução aos computadores 14 José Delgado
Pentium 4
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Arquitetura de Computadores – Introdução aos computadores 15 José Delgado
Core i5
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Arquitetura de Computadores – Introdução aos computadores 16 José Delgado
Core i7
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Arquitetura de Computadores – Introdução aos computadores 17 José Delgado
Core i7Q
• Há Core i7 com 6 núcleos
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Arquitetura de Computadores – Introdução aos computadores 18 José Delgado
VLSI – Very Large Scale
Integration • Fundamental para o
hardware de computadores (que têm muitos circuitos).
• Longe vai o tempo do IBM 360 (chips com 4 transistores) e de um famoso relatório que dizia que os transistores não tinham futuro e o que era preciso era miniaturizar as válvulas!
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Arquitetura de Computadores – Introdução aos computadores 19 José Delgado
Embalagem • É um dos fatores
mais cruciais e caros num microprocessador
• Um processador pode dissipar cerca de 250 W (Itanium) e ter mais de 2000 pinos (Core i7)!
• Os sockets têm passado por muitas gerações.
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Arquitetura de Computadores – Introdução aos computadores 20 José Delgado
O PC desktop
• O site http://www.pctechguide.com contém
informação sobre toda a tecnologia PC.
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Arquitetura de Computadores – Introdução aos computadores 21 José Delgado
A placa mãe (motherboard)
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Arquitetura de Computadores – Introdução aos computadores 22 José Delgado
Laptops
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Arquitetura de Computadores – Introdução aos computadores 23 José Delgado
Netbooks
• Processador típico: Intel Atom
(cerca de metade do
desempenho do processador
de um laptop)
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Arquitetura de Computadores – Introdução aos computadores 24 José Delgado
(R)Evolução da computação pessoal
• Desktop laptop netbook tablet
• Microsoft domina, exceto nos tablets (a Apple domina)
• Vantagens dos tablets:
– autonomia (~10 horas), touch
screen, simples, leves, bons para ver
conteúdos
• Desvantagens dos tablets:
– não são compatíveis com PCs, maus
para produzir e editar conteúdos
• Soluções: híbridos tablet/laptop,
teclados USB, acesso a Office via
apps web Steve Jobs, o visionário
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Arquitetura de Computadores – Introdução aos computadores 25 José Delgado
Windows 8
• Os tablets
influenciaram muito
o Windows 8
• O problema é que
ficou com dupla
personalidade!
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Arquitetura de Computadores – Introdução aos computadores 26 José Delgado
Microsoft Surface
• RT – Baseado no ARM
• Pro – Baseado no Core i5
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Arquitetura de Computadores – Introdução aos computadores 27 José Delgado
Variantes do Surface
• Surface RT – Outubro 2012
• Processador Nvidia Tegra 3 (1300 MHz quad-core ARM
Cortex-A9)
• Corre Windows 8 RT e uma versão light do Office, mas não é
compatível com PCs a nível de outras aplicações!
• Surface Pro – Fevereiro 2013
• Processador Dual-core 1.7 GHz Intel Core i5-3317U
• Corre Windows 8 Pro e Office
• Totalmente compatível com PCs.
• Não é líquido que a Microsoft domine a longo prazo!
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Arquitetura de Computadores – Introdução aos computadores 28 José Delgado
E a nível empresarial? • Centros de dados: infraestruturas de informática
• Três componentes fundamentais:
– Computação (servidores)
– Armazenamento (discos)
– Comunicação (redes de dados)
• Empresas com grandes centros de dados:
– Amazon
– Microsoft
• A Internet permite aceder a qualquer servidor em qualquer
parte do mundo. Onde está o Google? Ou o Facebook? Ou…?
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Arquitetura de Computadores – Introdução aos computadores 29 José Delgado
Exemplo: Google Data Center
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Arquitetura de Computadores – Introdução aos computadores 30 José Delgado
Centros de dados
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Arquitetura de Computadores – Introdução aos computadores 31 José Delgado
Blue Gene - supercomputador
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Arquitetura de Computadores – Introdução aos computadores 32 José Delgado
Racks de servidores
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Arquitetura de Computadores – Introdução aos computadores 33 José Delgado
Racks de servidores
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Arquitetura de Computadores – Introdução aos computadores 34 José Delgado
Interior de um servidor 1U
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Arquitetura de Computadores – Introdução aos computadores 35 José Delgado
Blades – servers compactos
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Arquitetura de Computadores – Introdução aos computadores 36 José Delgado
Tipos de computadores • Servidor – alto desempenho, grande memória, ligado
permanentemente, formato rack)
• Computador pessoal (desktop, laptop, tablet) – caixa própria,
gráficos, autonomia, preço
• Smartphones (específicos, mas com apps)
• Sistemas embebidos (específicos, sem apps). Exemplos:
– Equipamento de redes (routers, switches)
– Eletrodomésticos (set-top boxes, TVs, máquinas de lavar, etc)
– Automóveis, aviões
– ATMs, POS
– Sensores, atuadores, controladores
– Smart cards, RFIDs
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Arquitetura de Computadores – Introdução aos computadores 37 José Delgado
Sistemas de informação N-tier
• Cada tier pode ter vários servidores
• O Fenix é um exemplo desta arquitetura
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Arquitetura de Computadores – Introdução aos computadores 38 José Delgado
Estrutura tipo de um PC
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Arquitetura de Computadores – Introdução aos computadores 39 José Delgado
Automóvel informatizado
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Arquitetura de Computadores – Introdução aos computadores 40 José Delgado
Smart cards
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Arquitetura de Computadores – Introdução aos computadores 41 José Delgado
RFIDs
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Arquitetura de Computadores – Introdução aos computadores 42 José Delgado
Wearable computers
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Arquitetura de Computadores – Introdução aos computadores 43 José Delgado
Conclusões • Estamos rodeados de computadores (mais do que pensamos!)
– Um telemóvel tem vários (principal, displays, SIM, câmara)
– Um carro tem muitas dezenas (airbags, sensores, atuadores)
• Como engenheiros, a nossa tarefa é saber lidar com os
sistemas computacionais
– Programá-los
– Usá-los
– Configurá-los
– Otimizá-los
– Perceber as suas limitações
• A nossa missão é usar computadores para o benefício da
Humanidade
• Precisamos de saber como funcionam!
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Arquitetura de Computadores – Introdução aos computadores 44 José Delgado