AULA 01: APRESENTAÇÃO

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Vera Aldeia de Vieira
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1 ORGANIZAÇÃO E ARQUITETURA DE COMPUTADORES I AULA 01: APRESENTAÇÃO Prof. Max Santana Rolemberg Farias max.santana@univasf.edu.br Colegiado de Engenharia de Computação

2 QUAIS OS OBJETIVOS DESSA DISCIPLINA?

3 OBJETIVOS Apresentar um breve histórico da evolução dos sistemas computacionais; Apresentar os paradigmas organizacionais que determinam a capacidade e o desempenho dos sistemas computacionais; Apresentar todos os subsistemas de um sistema computacional;

4 O QUE É UM COMPUTADOR?

5 COMPUTADOR É um dispositivo capaz de executar e cálculos e tomar decisões lógicas em velocidade milhões e até bilhões de vezes mais rápidas do que qualquer ser humano. A finalidade do computador é receber, manipular e armazenar dados (Realizar a tarefa de processamento de dados). Dados iniciais Manipulação dos dados 1 3 Resultado da manipulação 2 Armazenamento do dados

6 QUAIS AS FUNÇÕES DE UM COMPUTADOR?

7 FUNÇÕES DO COMPUTADOR Processamento de dados Um computador deve ser capaz de processar dados. Armazenamento de dados É essencial que um computador seja capaz de armazenar dados. Movimentação/Transferência de dados Um computador deve ser capaz de transferir dados. Controle Deve existir um controle das três funções básicas (processamento, armazenamento e movimentação de dados)

8 FUNÇÕES DO COMPUTADOR Armazenar dados Transferência de dados Mecanismo de controle Processar dados

9 VOCÊ SABE DO QUE É COMPOSTO UM COMPUTADOR?

10 MODELO DE VON NEUMANN Modelo para todos os computadores de propósito geral. Consiste de: Memória principal: Para armazena dados e instruções. Unidade lógica e aritmética: Para realiza operações com dados. Unidade de controle: Serve para interpretar e executar as instruções armazenadas na memória. Dispositivo de entrada e saída: Tem a função de transferir dados entre o computador e o meio externo

11 MODELO DE VON NEUMANN Unidade lógica e aritmética Equipamento de entrada e saída Memória principal Unidade de controle

12 COMPONENTES DE UM COMPUTADOR Os principais componentes que permitem a viabilização das funcionalidades de um computador são: Central de processamento (CPU): Tem a responsabilidade de controlar as operações do computador e realizar as funções de processamento. Memórias: Compreende todos os meios de armazenamento para os programas e para os dados dos programas. Dispositivos de entrada e saída (E/S): Tem a função de transferência de dados. Rede de Interconexão: É composto pelos mecanismos de comunicação entra a CPU, memória e dispositivos de E/S.

13 COMPONENTES DE UM COMPUTADOR CPU Memória Principal Rede de interconexão (Barramento) Armazenamento Secundário Dispositivos de Entrada e Saída

14 COMPUTADOR: CPU A CPU pode ser considerado o cérebro do computador. Responsável pela execução de todas as tarefas e pelo processamento de dados. Todas as operações aritméticas e lógicas de um programa são executadas na CPU. Uma CPU pode ser composta por um ou vários processadores (multicores).

15 COMPUTADOR: CPU Os processadores possuem vários componentes internos: Unidade de controle: Controla cada operação da CPU. Ela é responsável por decodificar as instruções presentes no programa em execução emitindo sinais de controle para as demais partes do computador. Unidade lógica e aritmética (ULA): É responsável por executar as operações aritmética e lógicas do programa. Registradores: São espaço de armazenamento interno para a CPU (são memórias de acesso ultra-rápido). Rede de interconexão da CPU: Possibilita a comunicação entre a unidade de controle, a ULA e os registradores.

16 COMPUTADOR: CPU CPU Registradores Unidade de controle ULA

17 COMPUTADOR: MEMÓRIAS Memória principal Dispositivo que permite armazenamento de dados e instruções. Também chamada de memória RAM. Memória secundária Memória para armazenamento de longa duração de dados e programas

18 DISPOSITIVOS DE ENTRADA E SAÍDA Dispositivos de entrada São dispositivos que fornecem dados para execução de um programa. Permite a interação usuário-máquina Dispositivos de saída São dispositivos que exibem dados e informações processadas pelo sistema computacional

19 COMPUTADOR CPU Registradores Unidade de controle ULA Rede de interconexão Memórias Dispositivos de entrada e saída

20 VOCÊ SABE O QUE VEM A SER E COMO É CONSTITUIDO A ARQUITETURA DE UM COMPUTADOR?

21 ARQUITETURA DE COMPUTADORES Refere-se aos atributos dos sistemas computacionais que são visíveis para o programador. Esses atributos têm impacto direto sobre a lógica de construção e execução dos programas. São aspectos da arquitetura de computadores: Conjunto de instruções de uma máquina; O número de bits do processador; Os mecanismos associados aos periféricos; As técnicas de endereçamento da memória.

22 E O QUE VEM A SER A ORGANIZAÇÃO DOS SISTEMAS COMPUTACIONAIS?

23 ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES Refere-se ao estudo dos aspectos não visíveis ao programador. As unidades operacionais e suas interconexões que implementam as especificações da sua arquitetura. São considerados aspectos da organização dos computadores: Os sinais de controle; A interface computador/periféricos; A tecnologia de memória utilizada;

24 QUAL A RELAÇÃO ENTRE ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES?

25 ARQUITETURA X ORGANIZAÇÃO Muitos fabricantes oferecem uma família de modelos de computadores com a mesma arquitetura, mas com diferenças na organização, características de desempenho e preços. O cliente pode migrar para modelos da mesma família (mesma arquitetura) sem precisar trocar o software. Mantem a compatibilidade de código. Preserva o investimento em software.

26 EXEMPLOS DE ARQUITETURA COM VÁRIAS ORGANIZAÇÕES

27 IBM360 Um exemplo de computador com várias organizações é o IBM 360. Uma arquitetura com grande número de modelos. A IBM introduzia novos modelos do 360, mantendo a mesma arquitetura. Um cliente poderia comprar um modelo inferior e, poderia migrar para um outro modelo superior.

28 SABEM DE OUTRO EXEMPLO?

ARQUITETURA DOS COMPUTADORES PESSOAIS Já percebeu que os computadores pessoais mantem uma certa compatibilidade entre as diversas gerações?

29 ARQUITETURA DOS COMPUTADORES PESSOAIS Já percebeu que os computadores pessoais mantem uma certa compatibilidade entre as diversas gerações? Esta compatibilidade se deve ao fato de todos adotarem a arquitetura INTEL x86. Por isso programas antigos ainda podem ser executados sem muitos transtornos nos computadores pessoais de hoje.

30 POR QUE APRENDER CONCEITOS DE ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES?

31 IMPORTÂNCIA DA ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES Desempenho é um importante fator de qualidade para tornar os softwares competitivos. Desenvolver SW com bom desempenho requer o entendimento de como um computador funciona: Componentes de um computador Como os componentes interagem entre si Como o software interagem com os componentes Projetistas de SW devem desenvolver aplicações que maximizam o uso eficiente do HW.

32 APRENDER COMO FUNCIONA UM SISTEMA COMPUTACIONAL

33 PERGUNTAS QUE DEVEM SER RESPONDIDAS AO FINAL DO CURSO Como um programa escrito em uma linguagem de alto nível é entendido e executado pelo HW? Qual é a interface entre SW e HW e como o SW instrui o HW a executar o que foi planejado? O que determina o desempenho de um programa e como ele pode ser melhorado? Que técnica um projetista de HW pode utilizar para melhorar o desempenho?

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