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1 A ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADASS Ciência da Computação 1ª. Série Introdução à Organização de Computadores A atividade prática supervisionada (ATPS) é um método de ensino- de atividades aprendizagem desenvolvido por meio de um conjunto programadas e supervisionadas e que tem por objetivos: Favorecer a aprendizagem. Estimular a co-responsabilidade do aluno pelo aprendizado eficiente e eficaz. Promover o estudo, a convivência e o trabalho em grupo. Desenvolver os estudos independentes, sistemáticos e o autoaprendizado. Oferecer diferenciados ambientes de aprendizagem. Auxiliar no desenvolvimento das competências requeridas pelas Diretrizes Curriculares Nacionais dos Cursos de Graduação. Promover a aplicação da teoria e conceitos para a solução de problemas relativos à profissão. Direcionar o estudante para a emancipação intelectual. Para atingir estes objetivos as atividades foram organizadas na forma de um desafio, que será solucionado por etapas ao longo do semestre letivo. Participar ativamente deste desafio é essencial para o desenvolvimento das competências e habilidades requeridas na sua atuação no mercado de trabalho. Aproveite esta oportunidade de estudar e aprender com desafios da vida profissional. AUTORIA: AESA

2 Pág. 2 de 6 COMPETÊNCIAS E HABILIDADES Ao concluir as etapas propostas neste desafio você terá desenvolvido as competências e habilidades descritas a seguir. Competências para identificar, analisar, documentar e solucionar problemas e necessidades passíveis de solução via computação. Capacidade de raciocinar logicamente. Analisar, organizar, abstrair e relacionar dados e informações. Saber conciliar teoria e prática. PRIMEIRO DESAFIO Em 2007 surgiu uma classe de computadores portáteis com características típicas como peso reduzido, dimensão pequena, baixo custo e voltados para aplicações de Internet, são os chamados Netbooks. Estas máquinas são sucesso no mercado apesar de possuir limitações de hardware, recursos e bateria. Dentre os Netbooks mais vendidos encontra-se o Acer Aspire One 8.9. Este sistema possui uma memória principal de 1GB DDR2 SDRAM e HD de 160GB SATA. O processador é o Intel Atom N GHz, sendo o barramento de dados de 128 bits e blocos formados por 8 palavras. A memória cache foi projetada com capacidade de 32 Kbytes. O desafio proposto é conhecer os principais pontos da arquitetura e organização deste equipamento. Para isto será necessário formar equipes de até cinco alunos e desenvolver as etapas propostas a seguir. ETAPA 1 Aula tema: Componentes de um sistema de computação. Conversão de bases e aritmética computacional. Esta atividade é importante para que você compreenda os principais conceitos envolvendo sistemas computacionais. Escolha a sua equipe de trabalho e entregue ao seu professor os nomes, RA e dos alunos. Utilize as notas de aula, livros e a internet para obter informações sobre os componentes do sistema de computação [MONTEIRO, 2007] presentes neste Netbook. Escreva um texto de no máximo duas páginas com as especificações do sistema. Responda as questões a seguir:

3 Pág. 3 de 6 Passo 4 Qual a capacidade da memória RAM em bits? Quantas linhas possui a memória RAM? Qual o tamanho da cache em bits? Entregue ao professor as respostas obtidas pelo grupo. ETAPA 2 Aula tema: Subsistemas de memória. Esta atividade é importante para que você compreenda os principais conceitos de organização e hierarquia de memórias. Reúna-se com o grupo, discuta e responda as questões a seguir com base na arquitetura e organização apresentada. Responda as seguintes questões: Quantas palavras da memória RAM podem ser armazenadas simultaneamente na memória cache? Calcule quantos blocos possui a memória RAM? Qual o tamanho mínimo, em bits, do barramento de endereço? Qual o tamanho, em bits, do Registrador PC? Qual o tamanho, em bytes, do Registrador ACC? Defina os campos de endereço para mapeamento direto? Responda a questão a seguir considerando a organização do sistema apresentado no desafio e supondo que cada caractere é codificado com 16 bytes, resolveu-se armazenar na memória deste sistema um conjunto de caracteres do seguinte modo: a partir do endereço (hexadecimal) (1A2D-27FA)hexa, foram escritos sucessivamente grupos de 10 caracteres iguais, iniciando pelo grupo de As, seguido do grupo de Bs, e assim por diante [TANENBAUM, 2006]. Qual deverá ser o endereço correspondente ao local onde está armazenado o primeiro J? Passo 4 Escreva a resolução completa dos exercícios presentes nos passos anteriores e entregue ao professor o documento desenvolvido pelo grupo.

4 Pág. 4 de 6 SEGUNDO DESAFIO Atualmente 75% de todas as unidades centrais de processamentos (CPU) embarcadas são da família ARM (Advanced RISC Machines) o que a torna uma das mais bem sucedidas arquiteturas 32-bits do mundo. Esta arquitetura pode ser encontrada tanto em dispositivos portáteis (tal como celulares, PDAs, mídia players e consoles de vídeo game) quanto em dispositivos periféricos (como discos rígidos e roteadores). As instruções nesta arquitetura são de 32 bits, mas um recurso, chamado Thumb, possibilita a redução do tamanho das instruções. Assuma, para simplificar a resolução do exercício, que as instruções deste dispositivo possuam tamanho de 8 bits e divide-se em duas partes: Código de operação ou Opcode (3 primeiros bits). Operando (5 últimos bits) - indica o endereço do dado sobre o qual a operação será realizada. Considere também um registrador chamado de Acumulador de 8 bits dentro do processador (CPU) [PATTERSON, 2005]. A Tabela 1 define o conjunto de instruções desta UCP. Tabela 1: Conjunto de Instruções Opcode Significado 001 Carregar: copie no acumulador o conteúdo da palavra endereçada. 010 Armazenar: copie na palavra endereçada o valor do acumulador. 011 Somar: substituir o valor atual do acumulador pela soma de seu conteúdo com o conteúdo da palavra endereçada. 100 Subtrair: substituir o valor atual do acumulador pela resultado da subtração do conteúdo atual do acumulador com o conteúdo da palavra endereçada. 101 Desviar: salte para a instrução indicada pela palavra endereçada. 110 Desviar se diferente de zero: salte para a instrução na palavra endereçada se o valor contido for diferente de zero. 111 Parar: encerrar a execução do programa. Suponha que o programa mostrado na Tabela 2 tenha sido carregado nas 10 primeiras posições da memória. Tabela 2 Programa na Memória Endereço de Memória Palavra de Memória Opcode Operando

5 Pág. 5 de 6 Qual a descrição da organização deste dispositivo e como ocorre a execução de um programa considerando as instruções apresentadas? ETAPA 1 Aula tema: Unidade central de processamento. Representação de dados. Representação de instruções. Esta atividade é importante para que você compreenda a relação da organização de computadores através da manipulação de dados e instruções. Reúna-se com o grupo, discuta a organização do sistema apresentado. Responda as questões a seguir com base sistema apresentadas: Qual a quantidade máxima de palavras possíveis desta memória? Qual a capacidade máxima, em bits, que ela armazena? E em bytes? Qual o tamanho mínimo do barramento de endereço? Qual o tamanho mínimo do barramento de dados? Qual o tamanho, em bits, dos registradores: acumulador, PC, REM e RDM? Qual o número máximo de instruções de máquina que esta arquitetura implementa? Qual o número máximo de palavras de memória que podem ser endereçadas por este processador? Se alterarmos o tamanho das instruções para 9 bits, mantendo inalterado o tamanho do REM, quantas novas instruções de máquina poderiam ser criadas? Entregue ao professor as respostas obtidas pelo grupo. ETAPA 2 Aula tema: Execução de programas. Esta atividade é importante para que você compreenda a relação e as restrições de programação impostas pelas decisões de organização da arquitetura computacional.

6 Pág. 6 de 6 Execute o programa decodificando cada uma das instruções utilizando o programa apresentado na Tabela 2 e os códigos de instrução apresentados na Tabela 1. Crie um documento especificando o valor assumido pelas diferentes posições de memórias, além dos valores dos registradores PC e ACC a cada passo da execução. Entregue ao professor o documento final elaborado pelo grupo. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS MONTEIRO, M. A. Introdução à Organização de Computadores. 5ª ed. Rio de Janeiro: Ed. LTC, 2007, v.1. TANENBAUM, A. S. Organização Estruturada de Computadores. 5ª ed. São Paulo: Prentice-Hall, PATTERSON, D. A.; HENNESSY, J. L.. Organização e projeto de computadores: a Interface Hardware/software. 3ª ed. Rio de Janeiro: CAMPUS, 2005.

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