Organização e Arquitetura de Computadores. Professor Airton Ribeiro de Sousa

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Madalena Cerveira Monteiro
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1 Organização e Arquitetura de Computadores Professor Airton Ribeiro de Sousa airton.ribeiro@faciplac.edu.br

2 Apresentação Nesta disciplina, você estudará os principais conceitos de arquitetura de computadores. Terá uma ideia clara das peças que compõe um computador, como elas funcionam e se interligam. Veremos também importantes lições sobre o desempenho dos computadores e de cada um de seus componentes.

3 Introdução Arquitetura e Organização Ao se descrever um sistema de computação, é feita uma distinção entre a ARQUITETURA e a ORGANIZAÇÃO do computador. A diferença é sutil, no entanto existe um consenso sobre as áreas que ada um deles abrange. Segundo o Livro Arquitetura e Organização de Computadores 5ª Edição Willian Stallings, as definições são as seguintes...

4 Arquitetura A Arquitetura de um computador refere-se aos atributos de um sistema que são visíveis para o programador ou, em outras palavras, aos atributos que têm impacto direto sobre a execução lógica de um programa Organização O termo Organização de um computador, refere-se às unidades operacionais e suas interconexões que implementam as especificações da sua arquitetura. Ex: Conjunto de instruções, número de bits usados para representar um dado (Números, caractéres), mecanismos de entrada/saída, endereçamento de memória. Enfim, incluem detalhes de hardware

5 Introdução Tem-se observado uma atuação cada vez maior dos computadores nas diversas atividades de pessoas e corporações. As operações bancárias, as telecomunicações e o manuseio de muitos aparelhos eletrodomésticos são exemplos claros das facilidades trazidas pela utilização dos computadores, isto sem falar em aplicações mais clássicas, como os sistemas de reservas de passagens aéreas e a previsão meteorológica.

6 Introdução A evolução da informática foi caracterizada pelo desenvolvimento de computadores com características adversas, traduzidas pelos diferentes parâmetros, cada vez mais conhecidos pelos usuários de computador.

7 Computador O computador é uma máquina composta de partes eletrônicas e eletromecânicas (hardware) capaz de coletar, manipular e fornecer os resultados de informações para um ou mais objetivos. Para ser considerado um computador ele precisa ter processador, memória e dispositivos de entrada e/ou saída, que poçam ser utilizados de modo eficiente na solução dos tipos de problemas de grande complexidade e/ou volume de dados.

8 Organização - Arquitetura A arquitetura de computadores se refere ao comportamento de um sistema computacional visível para o programador, ou seja, aos aspectos relacionados com a execução lógica de um programa. A organização de computadores se refere às unidades estruturais e seus relacionamentos lógicos e eletrônicos (STALLINGS, 2010)

9 Organização - Arquitetura Os sistemas digitais, em seu nível mais baixo, representam as informações somente através de dígitos. Num nível mais alto, estes dígitos codificados formam diferentes combinações capazes de representar qualquer tipo de informação. As informações normalmente são representadas internamente por sinais elétricos binários que podem ser somente os valores 0 ou 1, correspondendo a estar ligado ou desligado, ter energia ou não num circuito, onde 5 volts representam o dígito 1 e 0 volt representa o dígito 0.

10 Organização - Arquitetura O computador digital é um sistema digital binário, pois a informação é representada nele somente através dos dígitos binários 0 e 1. Um computador é capaz de realizar basicamente quatro operações com dados (STALLINGS, 2010): a) Processamento de dados b) Armazenamento de dados c) Movimentação de dados d) Controle

11 Arquitetura de John Von Neumann A proposta inicial de um computador de programa armazenado, relatada pelo próprio Von Neumann, era dividida em cinco partes: Central aritmética; Central de controle; Memória; Gravação; Entrada e saída.

12 Arquitetura de John Von Neumann Nos primórdios da Computação não exista o conceito de PROGRAMA ARMAZENADO, isto significa que os programas eram desenvolvidos, executados e apresentavam os resultados imediatamente. O resultado dos processamentos eram armazenados em fitas magnéticas ou cartões perfurados, os quais não detinham estrutura para a guarda de grandes volumes resultantes.

13 Arquitetura de John Von Neumann O conceito de programa armazenado surgiu da necessidade de armazenar programas em um computador, pois, até então, ainda não havia formas de armazenar programas em um computador. John Von Neumann e outros pesquisadores descobriram que, utilizando dispositivos de memória em formas de linha de retardo de mercúrio, poderiam armazenar instruções de programas.

14 Arquitetura de John Von Neumann As definições e evolução do armazenamento de dados, ocorreram durante o projeto EDVAC e John Von Neumann acabou recebendo a maior parte dos créditos pela então descoberta, mas a verdade é que várias pessoas participaram da construção. John Von Neumann ganhou mais destaque que os outros por ter escrito um relatório sobre o EDVAC, com 101 páginas, descrevendo formalmente o conceito, criando assim uma espécie de guia para a construção de computadores.

15 Arquitetura de John Von Neumann As definições e evolução do armazenamento de dados, ocorreram durante o projeto EDVAC e John Von Neumann acabou recebendo a maior parte dos créditos pela então descoberta, mas a verdade é que várias pessoas participaram da construção. John Von Neumann ganhou mais destaque que os outros por ter escrito um relatório sobre o EDVAC, com 101 páginas, descrevendo formalmente o conceito, criando assim uma espécie de guia para a construção de computadores.

16 Arquitetura de John Von Neumann

17 Arquitetura de John Von Neumann Von Neumann with Edvac

18 Organização - Arquitetura A tarefa principal do computador é o processamento de dados O computador é capaz de fazer inúmeros cálculos para manipular os dados Esta manipulação das informações chama-se processamento e as informações iniciais recebem a denominação de dados A informação compreende os dados processados e organizados para atender um objetivo específico

19 Organização - Arquitetura Etapas do processamento de dados Dispositivos Entrada Processamento Saída

20 Organização - Arquitetura Os termos dado e informação podem ser tratados como sinônimos, mas também podem ser usados de forma distinta. O termo dado, normalmente, é usado para definir a matéria-prima originalmente obtida e, a expressão informação é usada, normalmente, para definir o resultado do processamento, ou seja, o dado processado (MONTEIRO, 2007).

21 Organização - Arquitetura Para que ocorra o processamento de forma adequada, é necessária uma unidade de controle (UC) que gerencie os recursos do computador e coordene o funcionamento de suas partes. Também é essencial que um computador armazene os dados. Mesmo que o computador esteja processando dados de forma dinâmica, de modo que os resultados sejam imediatos, o computador precisa armazenar temporariamente, pelo menos, alguma parte dos dados que estão sendo trabalhados. A memória é um dispositivo eletrônico que tem a capacidade de armazenar essas informações e fornecê-las quando solicitadas à CPU

22 Características da Arquitetura A CPU adotada, a capacidade de memória, a capacidade do disco rígido, a existência de memória cache e outros menos conhecidos. A definição destes parâmetros e a forma como os diversos componentes de um computador são organizados, define aquilo que é conhecido por arquitetura de computador e vai determinar aspectos relacionados à qualidade, ao desempenho e à aplicação para a qual o computador vai ser orientado.

23 Componentes Básicos de um Computador Apesar da evolução ocorrida no segmento tecnológico desde o surgimento dos primeiros dispositivos computacionais, o esquema apresentado por John Von Neumann pode ser utilizado tanto para descrever um sistema computacional atual como os computadores da década de 40. Ou seja. A arquitetura é ainda utilizada como modelo básico para a fabricação e funcionamento dos atuais dispositivos de computador.

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