Unidade I. Organização de Computadores. Prof. Renato Lellis

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1 Unidade I Organização de Computadores Prof. Renato Lellis

2 O que é um computador? Computador Datação 1789 cf. MS1 Acepções substantivo masculino 1 o que computa; calculador, calculista 2 Rubrica: informática. máquina destinada ao processamento de dados; dispositivo capaz de obedecer a instruções que visam produzir certas transformações nos dados, com o objetivo de alcançar um fim determinado Fonte: Dicionário Houaiss

3 Máquina multiníveis O computador moderno é composto por diversas camadas distintas e interdependentes Para que seja possível a comunicação entre esses níveis, é necessário um processo de tradução.

4 Máquina multiníveis Um computador contemporâneo tem seis níveis distintos.

5 Máquina multiníveis O nível 0 chamado lógico digital, corresponde aos circuitos que realizam o processamento de informações na forma de impulsos elétricos. O nível 1 corresponde à microarquitetura, os elementos internos do processador como registradores. O nível 2 corresponde ao conjunto de instruções suportado pelo processador. Este conjunto de instruções normalmente não pode ser alterado.

6 Máquina multiníveis O nível 3 corresponde ao sistema operacional. Ele é normalmente responsável pela interação entre as camadas superiores e o hardware propriamente dito. O nível 4 corresponde à linguagem de montagem. A linguagem de montagem ou assembly é uma linguagem dependente da plataforma. O nível 5 corresponde à linguagem orientada a problemas ou linguagem de alto nível.

7 Dimensões da evolução do Computador A evolução do computador se dá em diversas frentes simultâneas, como: Barateamento Miniaturização Facilidade de Uso

8 Interatividade A capacidade de execução de vários programas simultaneamente em um computador implica na presença de qual nível? a) Nível 0 b) Nível 1 c) Nível 2 d) Nível 3 e) Nível 5

9 História da arquitetura de computadores Geração Zero Computadores Mecânicos ( ) Pascal Pascalina 1642 Soma e subtração Leibniz 1671 Quatro operações básicas

10 História da arquitetura de computadores Charles Babbage Máquina Diferencial Máquina Analítica Lady Ada Lovelace primeira programadora Howard Aiken - Harvard Mark I 1944

11 História da arquitetura de computadores Primeira Geração Válvulas ( ) Mauchley e Eckert ENIAC 1945 Colossus Alan Turing 1943 IAS John Von Neumann 1946 Equipamentos caros, complexos e de uso limitado Entrada e Saída de dados através de cartões perfurados

12 História da arquitetura de computadores Segunda Geração Transistores ( ) Características: Primeiras usos de computação comercial Uso de fitas e discos magnéticos para armazenamento de dados, além de cartões perfurados Surgimento das primeiras linguagens de programação e sistemas operacionais Especialização: Minicomputadores e Supercomputadores

13 História da arquitetura de computadores Terceira Geração Circuitos Integrados ( ) Características: Padronização de arquiteturas família 360 Multiprocessamento

14 História da arquitetura de computadores Quarta Geração Integração em Larga Escala VLSI ( ) Apple II Steve Jobs e Steve Wozniak 1977 IBM PC 1981

15 História da arquitetura de computadores Apple Macintosh 1984 Características: Surgimento do computador pessoal Popularização de Interfaces gráficas

16 História da arquitetura de computadores Quinta Geração Computação Ubíqua (2000 em diante) Características: Disseminação da capacidade de processamento em dispositivos diferentes de computadores. Uso intensivo de redes de diversos tipos.

17 Interatividade O microcomputador é um representante de qual geração da história da arquitetura dos computadores? a) Geração 0 b) Primeira geração c) Segunda geração d) Terceira geração e) Quarta geração

18 Arquitetura de Von Neumann Memória Unidade de Controle Unidade Lógico Aritmética Acumulador Entrada Saída

19 Organização do Computador

20 Caminho de Dados A + B A Registradores B A B Registradores de entrada da ULA Barramento de entrada da ULA ULA A + B Registrador de saída da ULA

21 Ciclo de Execução da Instrução 1. Trazer a próxima instrução da memória até o registrador 2. Alterar o contador de programa para indicar a próxima instrução 3. Determina o tipo da instrução 4. Se a instrução necessitar de uma palavra da memória, determinar onde esta palavra está 5. Trazer a palavra para dentro de um registrador da CPU, se necessário 6. Executar a instrução 7. Voltar à etapa 1 para iniciar a execução da instrução seguinte

22 Interatividade Para que as instruções sejam executadas pelo processador elas precisam ser transmitidas para qual tipo de memória? a) Registradores b) ULA c) Unidade de controle d) RAM e) Disco magnético

23 RISC x CISC RISC (Reduced Instruction Set Computer Computador com Conjunto de Instruções Reduzido) Velocidade maior Menos instruções Maior velocidade em instruções simples CISC (Complex Instruction Set Computer Computador com Conjunto de Instruções Complexo) Muitas instruções Menor velocidade

24 Princípios de Projeto de Computadores Modernos Todas as instruções são executadas diretamente por hardware Maximize a taxa de execução de instruções Instruções devem ser fáceis de decodificar Somente LOAD e STORE devem referenciar a memória Providencie bastantes registradores

25 Paralelismo no nível de execução da instrução Pipelining

26 Paralelismo no nível de execução da instrução Arquiteturas Superescalares

27 Paralelismo no nível de processador Multiprocessador

28 Paralelismo no nível de processador Multicomputador

29 Interatividade Um computador com um único processador com dois núcleos é um exemplo de que tipo de paralelismo? a) Processador RISC b) Processador CISC c) Multicomputador d) Multiprocessador e) Arquitetura Superescalar

30 ATÉ A PRÓXIMA!

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