SIS17-Arquitetura de Computadores

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1 Sistema de Computação SIS17-Arquitetura de Computadores Apresentação da Disciplina Peopleware Hardware Software Carga Horária: 40 horas 2 Computadores atuais Unidade Central de Processamento Entrada Computadores atuais Dispositivos de Entrada Registradores ULA Dispositivos de Saída Processamento Unidade de Controle Saída Barramentos Dispositivos de Armazenamento 3 Armazenamento 4 1

2 Sistema de Computação Computador E/S Barramento do sistema CPU Registradores CPU Interconexão interna da CPU Unidade Lógica e Aritmética Fatores determinantes no projeto de computadores Grande variedade de sistemas computacionais. A evolução tecnológica da área, custos e aplicações. Conceitos fundamentais em questão Memória Unidade de Controle 5 Organização e Arquitetura versus Projeto de computadores modernos 6 O que significa Organização e Arquitetura de um Computador? Arquitetura Organização de um computador Atributos de um sistema visíveis para o programador. Atributos que têm impacto direto sobre a execução lógica de um programa. Unidades operacionais e suas interconexões. Implementam as especificações da sua arquitetura

3 Atributos de Arquitetura CONJUNTO DE INSTRUÇÕES NÚMERO DE BITS USADOS PARA REPRESENTAR OS VÁRIOS V TIPOS DE DADOS (NÚMEROS, CARACTERES) OS MECANISMOS DE E/S AS TÉCNICAS T DE ENDEREÇAMENTO DE MEMÓRIA Atributos de Organização DETALHES DE HARDWARE TRANSPARENTES AO PROGRAMADOR SINAIS DE CONTROLE INTERFACES ENTRE O COMPUTADOR E PERIFÉRICOS RICOS TECNOLOGIA DE MEMÓRIA UTILIZADA 9 10 Projeto de Arquitetura Exemplo de decisão de projeto de Arquitetura SE UM CERTO COMPUTADOR POSSUIRÁ INSTRUÇÃO DE MULTIPLICAÇÃO A distinção entre Arquitetura e Organização ainda é fundamental MUITOS FABRICANTES OFERECEM FAMÍLIA DE COMPUTADORES COM A MESMA ARQUITETURA, MAS COM DIFERENÇAS DE ORGANIZAÇÃO Projeto de Organização Exemplo de decisão de projeto de Organização A INSTRUÇÃO DE MULTIPLICAÇÃO ACIMA PODERÁ SER IMPLEMENTADA POR UNIDADE ESPECIAL OU PODERÁ UTILIZAR REPETITIVAMENTE O COMANDO DE SOMA 11 OS DIFERENTES MODELOS DA FAMÍLIA TÊM PREÇOS E CARACTERÍSTICAS DE DESEMPENHO DISTINTOS. UMA ARQUITETURA PODE SOBREVIVER POR MUITOS ANOS, ENQUANTO SUA ORGANIZAÇÃO MUDA COM A EVOLUÇÃO DA TECNOLOGIA. 12 3

4 Arquitetura versus Organização Arquitetura versus Organização Exemplo: A Arquitetura do Sistema 370 da IBM (1970) Grande Número de Modelos Microcomputadores A relação entre ARQUITETURA e ORGANIZAÇÃO é muito mais estreita. Os modelos conservam a ARQUITETURA, preservando o investimento em software do cliente. Mudanças na tecnologia influenciam a ORGANIZAÇÃO e resultam na introdução de ARQUITETURAS mais ricas e poderosas. Incrementa a tecnologia e velocidade através dos anos. Não existe um forte requisito de compatibilidade de uma geração para outra. SOBREVIVEU ATÉ HOJE. 13 Existe maior relação entre as decisões relativas à ORGANIZAÇÃO e à ARQUITETURA. 14 Plano de Ensino Objetivos Ementa Por que estudar Organização e Arquitetura de Computadores? Bibliografia

5 Objetivos Objetivos Objetivos Gerais: Entender o funcionamento do hardware de um sistema computacional. Entender o funcionamento dos vários módulos que compõem um sistema computacional. Desenvolver uma visão crítica sobre os requisitos de desempenho associados a um sistema computacional. Objetivos Específicos: Compreender os mecanismos básicos de: - comunicação entre os vários módulos que compõem um sistema computacional; - armazenamento em memória; - seqüenciamento de instruções; - tratamento de interrupções e - operadores aritméticos Objetivos Ementa Objetivos Específicos: Compreender as principais estruturas de hardware de um sistema computacional. Conhecer o impacto de diferentes mecanismos e estruturas no desempenho de um sistema computacional em diferentes aplicações. Estrutura básica de computadores. A Unidade Central de Processamento. Estruturas de barramentos. Organização de memória. Sistemas de entrada/saída. Suporte ao sistema operacional. Padrões de arquiteturas. Introdução a arquiteturas dedicadas

6 1. Introdução Organização e Arquitetura Estrutura e Função Breve histórico da evolução dos computadores Definições básicas 2. Organização Básica de Computadores Processador Memória primária Memória secundária Entrada/saída 3. O Nível da Lógica Digital NÃO ESTUDAREMOS 4. O Nível da Microarquitetura (um exemplo) Um exemplo de microarquitetura Um exemplo de Nível Um exemplo de Implementação Projeto do Nível da Microarquitetura Aumentando o desempenho O Nível da Arquitetura do Conjunto de Instruções Visão geral do nível Tipos de dados Formato de instruções Endereçamento Tipos de instruções Fluxo de controle 6. O Nível do Sistema Operacional Paginação Segmentação Multi-tarefas 7. Tópicos Complementares Arquiteturas de Máquinas Paralelas

7 Bibliografia Tanenbaum, A., Computer Arquitecture, 4 a edição, Prentice Hall., Tanenbaum, A., Organização Estruturada de Computadores, 4 a Edição, Stallings, W., Computer Organization and Arquitecture, 4 a edição, Prentice Hall, Stallings, W., Arquitetura e Organização de Computadores, 5 a Edição, Prentice Hall, Monteiro, Introdução à Organização de Computadores, 4 a Edição,