18/08/2025
Um computador é um sistema complexo, que contém milhões de componentes eletrônicos elementares. Para entender e descrever esses componentes, é importante reconhecer a evolução da computação, além de entender a hierarquia desses componentes dividindo eles em subsistemas que se comunicam.
A evolução dos computadores tem sido caracterizada pelo aumento na velocidade do processador, diminuição no tamanho dos componentes de hardware, aumento no tamanho das memórias e na capacidade e velocidade de E/S. A performance dos computadores foi praticamente a única coisa que evoluiu ao longo dos anos, mas o seu modo de funcionar no geral não sofreu tantas alterações, tendo no máximo atualizações em subcomponentes específicos, como por exemplo o processador.
O ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer) foi projetado e construído na Universidade da Pensilvânia. Ele foi o primeiro computador digital eletrônico de uso geral do mundo. O projeto foi uma resposta às necessidades dos EUA durante a Segunda Guerra Mundial. Ele foi projetado inicialmente para resolver problemas de balística, para criar tabelas de faixa e trajetória para novas artilharias. O ENIAN era uma máquina de 30 toneladas, ocupando quase 140 metros quadrados de superfície e contendo mais de 18 mil válvulas. Quando estava em operação, consumia 140 kilowatts de potência e conseguia realizar 5000 adições por segundo.
O ENIAC era uma máquina decimal ao invés de binária, ou seja, os números eram representados e os cálculos eram realizados utilizando a base 10. Sua memória consistia em 20 "acumuladores", cada um capaz de manter um número decimal de 10 dígitos. Um anel de 10 válvulas representava cada dígito. A qualquer momento, somente uma válvula estava no estado "LIGADO", representando o dígito correspondente. Ele também precisava ser programado manualmente, por meio de ligação de chaves e conexões de cabos.
Ele foi concluído em 1946, muito tarde para ser utilizado no esforço da guerra. Em vez disso, sua primeira tarefa foi realizar uma série de cálculos complexos para ajudar a determinar a viabilidade da bomba de hidrogênio. O uso do ENIAC para um propósito diferente daquele para o qual ele foi projetado mostrou sua natureza de uso geral. O ENIAC foi desmontado em 1955.
John von Neumann foi consultor do projeto ENIAC, e junto com outros projetistas deste projeto, desenvolveram o conceito de programa armazenado. Alan Turing desenvolveu a ideia praticamente ao mesmo tempo. A primeira publicação dessa ideia foi proposta em 1945 na proposta para um novo computador, o EDVAC (Electronic Discrete Variable Computer).
Em 1946, von Neumann e seus colegam começaram o projeto de um novo computador de programa armazenado, conhecido como computador IAS. Este computador é o protótipo de todos os computadores de uso geral. A figura a seguir mostra a estrutura geral de um computador IAS:
%%{init: {'theme':'forest'}}%%
flowchart LR
M[Memória principal] <--> CA[Unidade lógica e aritmética]
subgraph CPU
CA <--> CC[Unidade de controle de programa]
end
CA <--> ES[Equimanento de entrada e saída]
CC <--> ES
M <--> CC
A proposta inicial contava com os seguintes pontos:
Tanto a estrutura quanto o funcionamento de um computador são, em essência, simples. No geral, existem apenas quatro funções principais:
A figura a seguir representa essas funções básicas e como elas se conectam:
%%{init: {'theme':'forest'}}%%
flowchart TD
A[Ambiente] <--> B[Movimentação de Dados]
B <--> C((Controle))
C <--> D[Armazenamento de Dados]
C <--> E[Processamento de Dados]
style A fill-opacity:0, stroke-opacity:0
A estrutura básica interna de um computador é representado na figura a seguir:
%%{init: {'theme':'forest'}}%%
flowchart TB
A[E/S] <--> B([Barramento do sistema])
B <--> C[Memória principal]
B <--> D[CPU]
É possível ter um ou mais de cada um dos componentes mencionados acima. No início da computação, isso não era tão comum, por exemplo a maioria das máquinas tinha apenas um processador, mas nos anos recentes, aumentou-se o uso de múltiplos computadores ou múltiplas memórias em um único computador.
Cada componente básico desse também possui suas subdivisões internas, que serão vistas em aulas posteriores.