ORGANIZAÇÃO E ARQUITETURA DE COMPUTADORES I AULA 02: INTRODUÇÃO

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Patrícia Porto Mendonça
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1 ORGANIZAÇÃO E ARQUITETURA DE COMPUTADORES I AULA 02: INTRODUÇÃO Prof. Max Santana Rolemberg Farias max.santana@univasf.edu.br Colegiado de Engenharia de Computação

2 DO QUE É COMPOSTO UM SISTEMA COMPUTACIONAL?

3 COMPONENTES DE UM SISTEMA COMPUTACIONAL Sistema Computacional = Hardware + Software Hardware Parte física do computador Chips, monitores, teclados, etc. Software Programas e dados Editores de textos, Navegadores, Sistemas operacionais, etc.

4 COMPONENTES DE UM SISTEMA COMPUTACIONAL Aplicação Software Hardware Compilador Montador Sistema operacional Repertório de Instruções da Arquitetura Processador Memória Sistema de E/S Datapath & Controle Projeto Digital Projeto de Circuito Transistores Software de sistema Interface Computador Sistemas digitais

5 SOFTWARES DE UM SISTEMA COMPUTACIONAL

6 HARDWARE DE UM SISTEMA COMPUTACIONAL O HW é composto por 4 componentes básicos: Processador Unidade de controle Unidade Lógica e Aritmética Registradores Dispositivos de Armazenamento Dispositivos de E/S Sistemas de Comunicação Barramento

7 HARDWARE DE UM SISTEMA COMPUTACIONAL Processador (CPU) Unidade de controle: Busca, interpreta, controla a execução e gera todos os sinais de controle interno e externo ao processador. Unidade Lógica e Aritmética: Executa as instruções. Registradores: Armazena os dados e resultados que serão usados pela ULA É o cérebro do sistema computador

8 HARDWARE DE UM SISTEMA COMPUTACIONAL Processador: Unidade de Controle Envia ordens de cálculo para a ULA, que indica os valores a processar, e os coloca nos registradores. Responsável pela transferência das informações para as outras partes que constituem o sistema computacional, como: Memórias Sistemas de E/S, etc.

9 HARDWARE DE UM SISTEMA COMPUTACIONAL Processador: Unidade Lógica e Aritmética É uma aglomeração de circuitos lógicos e componentes eletrônicos simples que, integrados, realizam as operações aritméticas e lógicas: Soma; Subtração; Multiplicação; Divisão; AND, OR e XOR; Complemento; Deslocamento; Incremento e decremento.

10 HARDWARE DE UM SISTEMA COMPUTACIONAL Processador: Registradores Servem de memória auxiliar básica para a ULA. Em geral, os registradores de dados da CPU têm uma largura (quantidade de bits) igual ao tamanho estabelecido pelo fabricante para a palavra do processador. A quantidade e o emprego dos registradores variam bastante de modelo para modelo de CPU. Nas CPUs atuais existem os registradores de uso geral e de uso específico.

11 HARDWARE DE UM SISTEMA COMPUTACIONAL Dispositivos de Armazenamento 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

12 HARDWARE DE UM SISTEMA COMPUTACIONAL Dispositivos de E/S Dispositivos de entrada São dispositivos que fornecem dados para execução de um programa. Permite a interação usuáriomáquina Dispositivos de saída São dispositivos que exibem dados e informações processadas pelo sistema computacional

13 HARDWARE DE UM SISTEMA COMPUTACIONAL Barramentos Conjunto de fios paralelos que permite a transmissão de: Dados; Endereços; Sinais de controle; Instruções. Os barramentos podem ser dos seguintes tipos: Barramentos interno Barramentos externos

14 COMO OS SISTEMAS COMPUTACIONAIS EVOLUÍRAM?

1920 1935 1945 1955 1975 2020 2025 Cálculo por segundo por $1000 1 K 4004 8080 Eletromecânico Relay de estado sólido 4 K 16 K 8086 Apple II 80286 IBM PC i386 IBM 1130 DEC PDP 10 ALTAIR 8800 64 K 256

15 Cálculo por segundo por $ K Eletromecânico Relay de estado sólido 4 K 16 K 8086 Apple II IBM PC i386 IBM 1130 DEC PDP 10 ALTAIR K 256 K 1 M 4 M Óptico ou Quântico Número de Transistores 16 M 64 M 4 G 16 G 64 G EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS COMPUTACIONAIS Válvula Transistor Circuito integrado M 256 M 512 M 1 G 2 G

EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS COMPUTACIONAIS Dos anos 1960

para executar aplicações capazes de processar uma

Dos anos 1980 até os anos 1990 (Desktop) Um

16 EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS COMPUTACIONAIS Dos anos 1960 até os anos 1970 (Mainframes) Grandes computadores para executar aplicações capazes de processar uma grande quantidade de dados. Dos anos 1980 até os anos 1990 (Desktop) Um computador por mesa para fazer tarefas pessoais e de negócios. Surgimento da Internet

17 EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS COMPUTACIONAIS Século 21 (Sistemas embarcados) Vários dispositivos computacionais em todos os lugares/pessoas Milhões de desktop Bilhões de processadores embarcados Internet das coisas Sistemas Ciberfísico

18 QUAIS SÃO AS NOVAS TENDÊNCIAS?

19 NOVAS TENDÊNCIAS: COISAS INTERNET DAS É uma rede de dispositivos do dia a dia, desde máquinas industriais até bens de consumo, que podem compartilhar informações enquanto você está ocupado com outras atividades.

20 NOVAS TENDÊNCIAS: CIBERFÍSICO SISTEMAS É um sistema composto por elementos computacionais colaborativos com o intuito de controlar entidades físicas. Os sistemas ciberfísicos enfatizam o papel das ligações entre os elementos computacionais e elementos físicos. Convergência entre computação, comunicação e controle.

21 SISTEMA CIBERFÍSICO

22 INTERNET DAS COISAS X SISTEMA CIBERFÍSICO

Sistemas ciberfísico é a convergência entre computação,

23 INTERNET DAS COISAS X SISTEMA CIBERFÍSICO Não confundir Sistemas ciberfísico com Internet das coisas. Sistemas ciberfísico é a convergência entre computação, comunicação e controle. Internet das coisas não envolve necessariamente controle.

24 ONDE PODEMOS ENCONTRAR SISTEMAS COMPUTACIONAIS?

25 Médico Smart Space Transporte Sensores Indústrias SISTEMAS COMPUTACIONAIS Basta olhar ao redor par perceber que estão em quase todos os lugares...

26 QUAIS SÃO OS TIPOS DE SISTEMAS COMPUTACIONAIS?

27 SISTEMAS COMPUTACIONAIS: DESKTOPS Tipo mais popular Computador pessoal que roda aplicativos genéricos Editor de texto, browser, media player, jogos etc. Alia bom desempenho a baixo custo Fatia importante do mercado de computadores Impulsionou boa parte dos avanços tecnológicos dos últimos 30 anos.

28 SISTEMAS COMPUTACIONAIS: SERVIDORES/CLUSTERS Roda aplicações complexas Foco em disponibilidade, escalabilidade e throughput Usado para rodar aplicações que atendem muitos usuários simultaneamente Servidor web, sistema de gerenciamento de BD, cloud computing Acessados geralmente via rede Grande poder de processamento e armazenamento

29 SISTEMAS COMPUTACIONAIS: EMBARCADOS Estão em todos os lugares Carro, avião, televisão, câmeras digitais, etc. Rodam uma aplicação específica ou classe de aplicações relacionadas Aplicações com forte integração com HW Aplicações devem ser otimizadas para conseguir o máximo desempenho em um HW que deve ter custo e consumo de energia reduzido Devem ser robustos

30 SISTEMAS COMPUTACIONAIS: DISPOSITIVOS MÓVEIS PESSOAIS Dispositivos pequenos móveis capazes de executar diversos aplicativos Smartphone, tablets. Têm como características marcantes: Capacidade de comunicação com Internet e outros dispositivos (wi-fi, bluetooth, GPS, etc.) Dependência de bateria Possuem características de desktops e embarcados Variedade de dispositivos de E/S, capazes de rodar vários aplicativos diferentes Restrições de memória e processamento, e otimiza consumo de energia

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