Evoluç~ao e Desempenho do Computador

As características que tem dado o termo evolução dos computadores são relacionadas a memória (tamanho e frequência), tamanho dos componentes sempre diminuindo, velocidade do processador por conta do tamanho dos transistores também estarem sempre diminuindo.

A primeira geração: Válvulas

Em 1943 dá-se início ao ENIAC (Eletronic Numerical Integrator And Computer), projetado para ajudar no cálculo de trajetórias para novas armas em plena Segunda Guerra Mundial. Finalizado no ano de 1946, um computador com capacidade de realizar 5 mil adições por segundo, também um grande diferencial é que o ENIAC não era uma máquina binária, e sim uma máquina decimal, ou seja, ao invés de trabalhar com ligado e desligado, dois estados, trabalhava com um anel de 10 válvulas que determinaram 10 posições. Existia um problema ao entrar e alterar programas no ENIAC, já que tinham que de fato entrar nele e alterar manualmente não era algo muito fácil de se fazer. Pensando nisso, John von Neumann o consultor do projeto ENIAC junto de seus colegas começaram um novo projeto para um novo computador que seria conhecido como IAS.

IAS, fatos relacionados:

• Primeiro: A função de um computador é realizar operações de aritmética, logo faz sentido que ele contenha unidades especializadas para trabalhar com cada tipo de operação específica. Aqui a primeira parte específica aparece a CA (Central Arithmetic).
• Segundo: Depois de ter as unidades especializadas, precisa-se de um módulo que consiga controlar todas elas, de forma que as funcionalidades de cada uma sejam bem aproveitadas e flexíveis. Pensando nisso, a segunda parte especifica aparece: CC (Controle Central).
• Terceiro: Aqui é discutido sobre as longas operações e a necessidade de armazenamento em memória por elas. Além disso, o meio de gravação necessário para tais operações. Logo, aparece a terceira parte específica: M (Memória).
• Quarto: É visto a diferença entre transferência de dados R (Recording) diretamente por I (Input) para M (Memória) para não gerar gargalos de acesso no processador.
• Quinto: Por fim, precisa-se de O (Output) para a saída dos dados, e também é feito diretamente de M (Memória) para R (Recording) in O (Output).

As máquinas que contém essas denominações ou regras, são conhecidas como máquinas de von Neumann.

Relacionado aos registradores da IAS:

• Registrador de buffer de memória (MBR memory buffer register): Utilizada para receber uma palavra por vez para ser armazenada na memória ou para uma unidade de E/S (Entrada/Saída).
• Registrador de endereçamento de memória (MAR memory address register): Lugar na memória específico que a palavra será escrita ou lida no MBR.
• Registrador de instrução (IR instruction register): contém opcode de 8 bits que está sendo executado.
• Registrador de buffer de instrução (IBR instruction buffer register): Armazenador de próxima instrução a ser executada.
• Contador de programa (PC program counter): Armazena sempre o próximo par de instruções a ser pego da memória.
• Acumulador (AC) e quociente multiplicador (MQ multiplier quotient): Mantém temporariamente operandos e resultados as operações realizadas na ALU.

O IAS, continha um total de 21 instruções agrupadas da seguinte forma:

• Transferência de dados: Os dados movidos entre a memória e os registradores da ALU. Ou mesmo entre dois registradores da ALU.
• Desvio incondicional: Para operações repetitivas serem executadas de forma mais simples, a sequencia de instruções poderia ser desviada.
• Desvio condicional: Para adição de pontos de decisão.
• Aritméticas: Operações realizadas pela ALU.
• Modificação de endereço: Flexibilidade de endereçamento considerável sendo que os endereços sejam calculados na ALU e depois inseridos em instruções para serem armazenados na memória.

Em 1950 nascem os computadores comerciais distribuídos pelas empresas: IBM e Sperry.

A segunda geração: transistores

A primeira grande mudança veio a acontecer na substituição da válvula pelo transistor, isso porque o transistor é muito menor, mais fácil de ser fabricado, dissipa menos calor, e é mais barato. Outra grande vantagem do transistor é que ele é um dispositivo de estado sólido, ou seja, ele não necessita de placas ou fios.

Outra grande mudança sobre o IAS e a segunda geração de computadores está relacionada a como os dados foram tratados. Após os canais de dados serem criados, que são módulos de E/S independentes, com seu próprio processador e seu próprio conjunto de instruções, isso faz com que o CPU não precise atuar nessas funções, o canal de dados já faz isso.

A terceira geração: circuitos integrados

Ao invés de se construir uma placa com transistor, capacitor e resistor agora, foi descoberto que pode-se constituir em uma única peça de silício vários transistores interconectados, fazendo com que haja melhor aproveitamento da peça, espaço e menos desperdício de componentes, fora o custo de produção. Aqui nasce a proposta de Moore, cofundador da Intel em 1965. A proposta dele era referente a quantidade de transistores que poderiam ser colocados em um único chip. Segundo Gordon Moore, a cada ano estava dobrando a capacidade, logo, ele previu que esse ritmo iria dobrar a cada 18 meses isso na década de 1970.

Consequências da lei de Moore:

• O custo de um chip permanece inalterado, fazendo com que o custo do circuito de memória caia em uma taxa considerável.
• As operações têm um aumento considerável sendo que o caminho elétrico é encurtado já que os chips ocupam menos espaço.
• O computador fica menor.
• Menos necessidade de resfriamento e consumo de luz.
• As conexões internas são mais confiáveis já que estão todas no mesmo chip.