Arquitetura de Computadores

Transcrição

1 Arquitetura de Computadores

2 Computador O computador é uma máquina que realiza processamento de dados automaticamente. Ela é formada por um hardware e um software. O Engenho Analítico é o primeiro computador construído por Charles Babbage e Ada Lovelace.

3 Computador O computador é uma máquina que realiza processamento de dados automaticamente. Ela é formada por um hardware e um software. Construída pelo governo britânico e usada por Alan Turing para quebrar a Enigma.

4 Computador O computador é uma máquina que realiza processamento de dados automaticamente. Ela é formada por um hardware e um software. Computadores Pessoais (PC): computador de pequeno porte e baixo custo, que se destina ao uso pessoal ou por indivíduo. Servidores: Computadores de porte maior, normalmente utilizados remotamente para grande processamento de dados. Podem ser desde computadores de pequeno porte (para um web server pequeno). Sistemas Embarcados: É a maior classe de computadores e abrange diversas aplicações, desde sistemas em televisões, em carros até em aviões.

5 Computador O computador é uma máquina que realiza processamento de dados automaticamente. Ela é formada por um hardware e um software. Dispositivo Móvel Pessoal (PMD): computador de uso pessoal baseado em bateria e rede sem fio que não possui dispositvos de entrada e saída externos. Computação em Nuvem: Substituindo os grandes servidores temos os datacenters gigantes e o armazenamento e processamento remoto.

6 Hardware vs Software O hardware é a parte física e o software são os programas e instruções passados para o computador.

7 Hierarquia A abstração é a base da estrutura de um computador. Cada nível de hierarquia tem um objetivo e funciona como uma caixa preta para os outros níveis. Programas e Aplicativos: código de milhares de linha que normalmente utilizam bibliotecas. Software de Sistema: Sistema operacional e compilador. Hardware: Memória e processador.

8 Partes de um Computador Programas e Aplicações Um conjunto de instruções que pode realizar operações complexas.

9 Partes de um Computador Sistema Operacional É um programa ainda mais complexo cujo objetivo é gerenciar os recursos do sistema.

10 Partes de um Computador Processador ou CPU É a parte mais importante e cara do computador que realiza as instruções dos programas e aplicativos. Hoje em dia processadores possuem mais de um núcleo (core), possibilitando paralelismo de tarefas.

11 Partes de um Computador Memória RAM É uma memória volátil (temporária), rápida e com menor capacidade.

12 Partes de um Computador Disco Rígido É uma memória não-volátil, lenta e com maior capacidade.

13 Partes de um Computador Memória Flash É uma memória de semicondutores não-volátil, com velocidade e capacidade intermediárias entre RAM e disco rígido.

14 Partes de um Computador Discos Ópticos (Memória ROM) É uma memória não-volátil somente de leitura que utilizam propriedades da luz ao invés de semicondutores ou propriedades magnéticas.

15 Partes de um Computador GPU (Unidade de Processamento Gráfico) É um processador especializado em processar gráficos em computadores e videogames.

16 Partes de um Computador Barramento É um conjunto de linhas de comunicação que permitem a comunicação entre dispositivos de um sistema de computação como CPU, memórias e outros periféricos.

17 Lei de Moore A cada meses o número de transistores num processador dobra mantendo o mesmo custo. Ela foi criada em 1965 por Gordon E. Moore e até 2015 se mantinha verdadeira.

18 As 8 ideias da Arquitetura de Computadores 1 Lembre-se da Lei de Moore 2 Utilize Abstração 3 Caso Comum deve ser Rápido 4 Paralelismo 5 Pipeline 6 Aprenda a prever o que acontecerá 7 Hierarquia de Memória 8 Faça o sistema ser confiável através da redundância

19 Compilador Traduz a linguagem de programação mais familiar aos humanos, para linguagem de máquina, criando um arquivo executável em binário.

20 Compilador Traduz a linguagem de programação mais familiar aos humanos, para linguagem de máquina, criando um arquivo executável em binário. Linguagem de alto nível: Próxima dos humanos, utilizando palavras em inglês e símbolos algébricos. Ela deve ser independente da máquina utilizada. Exemplo: C, Java. Linguagem de máquina: Um meio termo entre a linguagem dos humanos e a do computador. Exemplo: assembly Código de Máquina: A linguagem real do computador que baseada em 0 s e 1 s.

21 Execução de um programa O hardware realiza 4 tarefas principais: entrada de dados, saída de dados, processamento de dados e armazenamento de dados. Programa: Realiza alguma função no computador como uma calculadora ou um browser. Tarefas: É uma parte do programa como a leitura na tela, soma de dois vetores. Instruções: São operações básicas do computador, como adicionar dois inteiros, acessar uma posição na memória. Clock: Um tempo constante que determina em quando tempo o hardware consegue fazer uma função básica como modificar um bit.

22 Os 5 Componentes do Computador O hardware realiza 4 tarefas principais: entrada de dados, saída de dados, processamento de dados e armazenamento de dados. Entrada: Teclado, mouse, microfone, rede sem fio. Saída: Monitor, som, rede sem fio. Memória: Cache, DRAM e SRAM. Datapath: Parte do processador que faz os cálculos aritméticos. Controle: Parte do processador que gerencia os componentes.

23 Hierarquia de Memória Registradores: Memória do processador. Cache: Buffer da memória principal. Memória Principal: Memória dinâmica, volátil e rápida (DRAMe SRAM). Memória Secundária: Memória não-volátil, mais lenta (HD e memória flash).

24 Arquitetura de Computadores Objetivo Melhorar a eficiência dos programas em tempo, espaço, comunicação, energia, etc, entendendo como um programa (software) é traduzido para a máquina (hardware).

25 Desempenho Desempenho É um conjunto de capacidades de rendimento de um computador baseado em alguma característica específica como tempo de resposta, quantidade de dados transmitida, energia utilizada. Benchmark É um conjunto de programas executados para avaliar o desempenho relativo de um computador, normalmente utilizando uma série de testes padrões nele.

26 Exercício Olhe a sua volta. Quantos computadores você consegue ver?