Critérios de Avaliação. Sobre a Disciplina. Por que estudar Arquitetura? SIM NÃO 20/04/ provas. 01 trabalho

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1 Profa. Mariana Monteiro Universidade Estadual do Norte do Paraná Campus Luiz Meneghel Curso: Sistemas de Informação 3º Semestre Ementa Introdução à matéria Sistemas Numéricos Histórico/Gerações de Computadores Organização do Computador Digital: CPU, Linguagem de máquina x linguagem de alto nível, Assemblers Organização de Computadores: Máquina de Von Newmann Arquitetura e funcionamento, Processador Famílias de Processadores Arquitetura RISC/CISC Multicomputador e Multiprocessador Memória: Funcionamento Hierarquia da memória Registradores Memória principal Endereçamento de Memória Ordenação de bytes Tipos de Memória (Hardware Memória Secundária Cache) Modos de Endereçamento, conjunto de instruções Mecanismos de interrupção e exceção (Desvios do Fluxo de Controle) Barramentos, comunicações, interfaces, e periféricos Arquiteturas Superescalares Lógica Digital Critérios de Avaliação 02 provas 01 trabalho Sobre a Disciplina Por que estudar Arquitetura? SIM NÃO De que consiste um sistema de computador; Como o computador trabalha; Como ele é organizado internamente Como consertar um computador; Como construir um computador; Como comprar um computador; *retirado do material do Prof. João Angelo Martini Arquitetura de Computadores Universidade Estadual de Maringá Sistemas embarcados (embutidos) dominam o mercado Motivação para estudar arquitetura!!!! 1

2 Porque estudar Arquitetura? Computaramse 991 telefones celulares por mil habitantes aumento interanual de 13,4% (874 no 4º trimestre /2009). o Brasil deverá somar 338 computadores para cada mil habitantes (14,2% a mais que no mesmo período em 2010). A telefonia móvel cresceu 13,4% em relação a 2009 e levando o País a superar pela primeira vez a média latinoamericana de celulares por habitante. Fonte: INTELIGEMCIA. Estudo ISI aponta que Brasil supera média latino-americana pelo terceiro ano consecutivo. Disponível em Componentes clássicos do computador Arquitetura x Organização CPU Arquitetura Organização ENTRADA SAÍDA Aspectos funcionais e visíveis ao programador Aspectos estruturais e não visíveis ao programador MEMÓRIA Tamanho de Dados (nº de bits) Conjunto de Instruções (tipos de instruções) Sinais de controle Freqüência de clock Sistemas Numéricos Decimal Romano Binário Hexadecimal BCD ( Código Binário Decimal Codificado) 2

3 Sistemas Numéricos Posicionais (Decimal) 4664 (Romano) X Sistemas Numéricos Posicionais (Decimal) 4664 Em posições diferentes, o 4 e o 6 assumem valores diferentes. Sistemas Numéricos Posicionais (Decimal) 4664 (Romano) X Em posições diferentes, o 4 e o 6 assumem valores diferentes. (Romano) XXXVVIII SISTEMA NUMÉRICO POSICIONAL (Romano) X 10 (Romano) XXXVIII O valor não muda independente da posição Sistemas Numéricos Posicionais BINÁRIO DECIMAL HEXADECIMAL SISTEMA NUMÉRICO NÃO POSICIONAL 3

4 Cálculo do valor posicional V=S*B^P V= Posicional S= absoluto B= Base do sistema numérico P= Posição do símbolo Exemplo Decimal 345 Posição Simbolos Posicional V=3*10^2 V=3*100 V= 300 V=4*10^1 V=$*10 V=40 V=5*10^0 V=5*1 V= = 345 Sistema Decimal Base 10 Algorismos indu-arábicos (0-9) Criado por ser compatível com os dedos das mãos Sistema Binário Utilizado para máquinas Estado da corrente elétrica (ligada/desligada alta/baixa) 2 Dígitos (0 1) Base 2 Sistema numérico padrão Conversão Decimal - Binário Conversão Decimal - Binário Dividendo Divisor Quociente Resto Representação Binária: Feita na ordem inversa. Dividendo Divisor Quociente Resto Representação Binária: Feita na ordem inversa. 37 (decimal) (binário) 4

5 Conversão Binário - Decimal Posição Símbolos Posicional V=1*2^5 V=1*32 V= 32 V=0*2^4 V=0*16 V=0 V=0*2^3 V=0*8 V=0 V=1*2^2 V=1*4 V=4 V=0*2^1 V=0*2 V=0 V=1*2^0 V=1*1 V=1 Modo prático (Binário-Decimal) *2^5+0*2^4+0*2^3+1*2^2+0*2^1+1*2^ = = 37 Sistema Hexadecimal Usado em programação Assembly 16 símbolos Sistema Decimal + 6 Letras Símbolo A 10 B 11 C 12 D 13 E 14 F 15 Absoluto 3E0A Conversão: Decimal - Hexadecimal Ex: Dividendo Divisor Quociente Resto Símbolo A 10 B 11 C 12 D 13 E 14 F 15 Absoluto D3E 5

6 Conversão Hexadecimal-Decimal Posição Símbolo 5 D 3 E Absoluto Posicional V=5*16^3 V=5*4096 V= V=13*16^2 V=13*256 V=3328 V=3*16^1 V=3*16 V=48 V=14*16^0 V=14*1 V=14 Conversão Hexadecimal-Binário HEXADECIMAL DECIMAL = *16^3+13*16^2+3*16^1+14*16^0 = BINÁRIO Tabela de Equivalência Decimal Binário Hexadecimal A B C D E F Conversão Números Fracionarios 456,78 101,101 4x x x x x10-2 1x x x x2-1 +0x x2-3 = 5,625 Ponto Fixo x Ponto Flutuante Ponto Fixo: Quando podemos escrever um número fracionário de diversas maneiras diferentes: Ex: 45,31 = 4,531 x 10 1 ou 0,4531x10 2 ou 453,1x10-1 Ponto Flutuante 0, Zeros não significativos Forma Normalizada (tira os zeros não significativos) 0, = 0,00123 x 10-1 = 0,123 x 10-3 forma normalizada 6

7 Normalização Binária 111,01 = 1,1101x2² 0,11101x2³ Forma Normalizada A parte do número representado dessa forma normalizada (os algarismos significativos), damos o nome de mantissa.e portanto podemos representar: ± 0,M x B ± e onde M é a mantissa, B é a base e e é o expoente. A Normalização ou forma normal, tem objetivo de conservar o máximo de precisão possível do número! (menor ou próximo de 1) Obedecendo sempre o tamanho limitado da Mantissa. Representação de números reais no computador x y Faixa de Representação Overflow Faixa de Underflow Overflow SN SE EXPOENTE MANTISSA SN= sinal do número SE= sinal do expoente na base 2 M bits O número total de bits (M), Sinal do número (SN) e Sinal do Expoente (SE) São predefinidos no projeto. Quanto maior o número de bits do expoente maior a faixa de número do computador. Quanto maior o número de bits para mantissa, maior a precisão. 0 -(2 -(0, x2 x - 1) ) 2 -(0, x2 x - 1 ) 0, x2 -(2x - 1) 0, x2 2x - 1 Ponto Flutuante: Limites de alcance e precisão nº de bits do expoente Overflow: Quando o valor absoluto do dado excede/é insuficiente a capacidade de representação (mantissa muito grande) Underflow: Os dados não podem ser representados, pois ocorre estouro no expoente A normalização permite a representação dos dados, porém com perda de precisão. Exemplo em representação de ponto flutuante Representação no IBM /370 CARACTERÍSTICA entre 0 e : expoente negativo SN = sinal do dado CARACTERÍSTICA = o expoente, representado na forma de excesso de n, ou seja CARACTERÍSTICA = EXPOENTE + EXCESSO No caso da IBM, o excesso é de 64 10, portanto: CARACTERÍSTICA entre 65 e 127: expoente positivo (característica igual a significa expoente igual a 0) CARACTERÍSTICA = EXPOENTE Exemplificando: expoente = 8 10, logo característica = =

8 Indique o valor posicional de cada dígito em negrito nos seguintes números decimais: a) 3.264,56 b) 1763,34 Indique o valor posicional de cada dígito em negrito nos seguintes números decimais: a) 3.264,56 V=S*B^P V= 6*10^1 V=6*10 V=60 Indique o valor posicional de cada dígito em negrito nos seguintes números decimais: a) 3.264,56 b) 1763,34 V=S*B^P Indique o valor decimal dos seguintes números binários: a) b) c) 1010,0011 V= 3*10^0 V=3*1 V=3 Indique o valor decimal dos seguintes números binários: a) Pos Simbolo Pos. V= 1*2^5 V=1*32 V=32 V= 1*2^4 V=1*16 V=16 V= 1*2^3 V=1*8 V= = 58 - V= 1*2^1 V=1*2 V=2 - Indique o valor decimal dos seguintes números binários: a) b) Pos Simb V.Pos. V=1*2^6 V=64 V=1*2^5 V= 32 V=1*2^4 V=16 - V=1*2^2 V= = 119 V=1*2^1 V=2 V=1*2^0 V=1 8

9 Indique o valor decimal dos seguintes números binários: a) b) c) 1010,0011 Converta os Seguintes números: a) 4E95 para binário b) 575 para binário c) para hexadecimal Pos Simb V.Pos. V=1*2^3 V=8 - V=1*2^1 V= V=1*2^(-3) V=0,125 V=1*2^(-4) V=0, ,125+0,0625 = 10,1875 Converta os Seguintes números: a) 4E95 para binário Posição Símbolo 4 E 9 5 Absoluto Posicional V=4*16^3 V=4*4096 V= V=14*16^2 V=14*256 V=3584 V=9*16^1 V=9*16 V= = V=5*16^0 V=5*1 V=5 Dividendo Divisor Quociente Resto para binário Divden do Divisor Quocie nte Resto para hexadecimal Pos Simbolo Pos. V= 1*2^5 V=1*32 Divden do V=32 V= 1*2^4 V=1*16 V=16 V= 1*2^3 V=1*8 V=8 - V= 1*2^1 V=1* = 59 Divisor Quocie nte Resto B V=2 V= 1*2^0 V=1 9