Arquitectura de Computadores

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1 Arquitectura de Computadores José Monteiro Licenciatura em Engenharia Informática e de Computadores Departamento de Engenharia Informática (DEI) Instituto Superior Técnico 14 de Fevereiro, 2013 José Monteiro (DEI / IST) Arquitectura de Computadores / 21

2 Porque Estudar Arquitectura de Computadores Acabou a boleia para os programadores... Jose Monteiro (DEI / IST) Arquitectura de Computadores / 21

3 Objectivos da Disciplina Fornecer conhecimentos nos seguintes tópicos: Princípios gerais da arquitectura de um computador Arquitectura interna de um microprocessador Programação de um microprocessador Hierarquia de memória Sistema de entradas e saídas José Monteiro (DEI / IST) Arquitectura de Computadores / 21

4 Posicionamento da Disciplina na LEIC Compiladores 4º Semestre Sistemas Operativos 3º Semestre Arquitectura de Computadores Introdução aos Algoritmos e Estruturas de Dados 2º Semestre Sistemas Digitais Fundamentos da Programação 1º Semestre José Monteiro (DEI / IST) Arquitectura de Computadores / 21

5 Organização da Disciplina Aulas Teóricas 2 aulas/semana, de hora e meia cada Segundas 9h00-10h30 QA02.4 ou 10h30-12h00 QA02.1 Quintas 9h30-11h00 EA2 ou 11h30-13h00 GA3 José Monteiro (DEI / IST) Arquitectura de Computadores / 21

6 Organização da Disciplina Aulas Teóricas 2 aulas/semana, de hora e meia cada Segundas 9h00-10h30 QA02.4 ou 10h30-12h00 QA02.1 Quintas 9h30-11h00 EA2 ou 11h30-13h00 GA3 Aulas Práticas (laboratório ou exercícios) 1 aula/semana, de hora e meia cada Frequência obrigatória! Processo de inscrição descrito à frente. Têm início dia 25 de Fevereiro. José Monteiro (DEI / IST) Arquitectura de Computadores / 21

7 Professores Teóricas: Práticas: José Monteiro - Responsável [email protected] Aula de dúvidas: Segundas 12h00 e Quintas 11h00, sala 2.01, Informática III José Costa - Responsável pelos laboratórios [email protected] António Varela [email protected] Hugo Rodrigues [email protected] Nuno Santos [email protected] José Monteiro (DEI / IST) Arquitectura de Computadores / 21

8 Avaliação 3 componentes de avaliação: Peso Data Laboratório 40% 20 a 24 de Maio 1o teste 30% 4 de Abril 2o teste 30% 7 de Junho Repescagem 27 de Junho José Monteiro (DEI / IST) Arquitectura de Computadores / 21

9 Avaliação 3 componentes de avaliação: Notas mínimas: Peso Data Laboratório 40% 20 a 24 de Maio 1o teste 30% 4 de Abril 2o teste 30% 7 de Junho Repescagem 8,5 valores para laboratório 7 valores para cada teste 8,5 para a média dos testes 27 de Junho José Monteiro (DEI / IST) Arquitectura de Computadores / 21

10 Avaliação 3 componentes de avaliação: Notas mínimas: Peso Data Laboratório 40% 20 a 24 de Maio 1o teste 30% 4 de Abril 2o teste 30% 7 de Junho Repescagem 8,5 valores para laboratório 7 valores para cada teste 8,5 para a média dos testes 27 de Junho Poderão fazer a repescagem de um dos testes. No entanto, é atribuído um bónus a quem não se inscrever para o teste de repescagem. José Monteiro (DEI / IST) Arquitectura de Computadores / 21

11 Laboratório Consiste em: 6 trabalhos de laboratório o relatório de cada trabalho será entregue no fim da sessão de laboratório em que se realizou o trabalho para que isso, os alunos deverão preparar os trabalhos previamente um projecto, a apresentar em duas fases 1 a parte: 8 a 12 de Abril 2 a parte: 10 de Maio A nota de laboratório é individual, definida na discussão no final do semestre. Repententes: são válidas as notas de laboratório dos 2 últimos anos. José Monteiro (DEI / IST) Arquitectura de Computadores / 21

12 Turnos de Laboratório José Monteiro (DEI / IST) Arquitectura de Computadores / 21

13 Inscrições Laboratório Laboratórios funcionam com 7 grupos de 3 elementos. José Monteiro (DEI / IST) Arquitectura de Computadores / 21

14 Inscrições Laboratório Laboratórios funcionam com 7 grupos de 3 elementos. Inscrições pelo Fenix, com o seguinte calendário: 3a feira, dia 19, às 8h: inscrições abertas para grupos completos 4a feira, dia 20, às 9h: inscrições abertas para grupos de 2 ou mais 5a feira, dia 21, às 9h: inscrições abertas sem restrições José Monteiro (DEI / IST) Arquitectura de Computadores / 21

15 Inscrições Laboratório Laboratórios funcionam com 7 grupos de 3 elementos. Inscrições pelo Fenix, com o seguinte calendário: 3a feira, dia 19, às 8h: inscrições abertas para grupos completos 4a feira, dia 20, às 9h: inscrições abertas para grupos de 2 ou mais 5a feira, dia 21, às 9h: inscrições abertas sem restrições Nota: podem inscrever-se em qualquer turno, não vamos ligar à turma. José Monteiro (DEI / IST) Arquitectura de Computadores / 21

16 Inscrições Laboratório Laboratórios funcionam com 7 grupos de 3 elementos. Inscrições pelo Fenix, com o seguinte calendário: 3a feira, dia 19, às 8h: inscrições abertas para grupos completos 4a feira, dia 20, às 9h: inscrições abertas para grupos de 2 ou mais 5a feira, dia 21, às 9h: inscrições abertas sem restrições Nota: podem inscrever-se em qualquer turno, não vamos ligar à turma. Repetentes com nota: podem fazer melhoria, sujeitos às vagas disponíveis. a inscrição no laboratório implica a perda da nota que têm. José Monteiro (DEI / IST) Arquitectura de Computadores / 21

17 Bibliografia Arquitectura de Computadores: dos sistemas digitais aos microprocessadores Guilherme Arroz, Jose Monteiro, Arlindo Oliveira IST Press, 2009 Jose Monteiro (DEI / IST) Arquitectura de Computadores / 21

18 Programa Aula Tema Bibliografia AMO I. Arquitectura de Computadores 1 Apresentação da cadeira; Introdução à Arquitectura de Computadores Instruções Assembly 9, 10.1 a Operandos e modos de endereçamento 10.3 e 10.4 II. Instruções Assembly 4 Operandos Aritméticos 1.3, 5.2, 5.5, 5.6, Instruções de controlo e interrupção ISA do P Técnicas de Programação em Assembly 10.6 e 11.1 III. Programação Assembly 8 Exemplo de Programação em Assembly 11.2 a Geração do Código objecto e Estrutura de um Processador 5.1 a 5.4, 8.1 a Organização Interna do P3: Circuito de Dados 12.1 IV. Estrutura de um Processador 12 Organização Interna do P3: Unidade de Controlo Organização Interna do P3: Microprogramação Microprogramação de 1 Instrução Assembly ISA Família Intel x86. Sistema de Memória 6.8, 13.1 a 13.3 V. Sistema de Memória 16 Memórias Cache: políticas de substituição Memórias Cache: políticas de escrita Memória Virtual Espaços de Endereçamento: Memória e Entradas/Saídas 14.1 e 14.3 VI. Sistema de Entradas/Saídas 20 Modos de Transferência de Dados 14.4 e DMA e Processadores IO Análise de Desempenho. Processadores CISC vs RISC e 15.2 VII. Arquitecturas Avançadas 23 Processamento em Pipeline 15.3 e Arquitecturas Avançadas de Processadores 15.5 José Monteiro (DEI / IST) Arquitectura de Computadores / 21

19 Planeamento Semana Dia Mês Teóricas Laboratório 11-Feb 12-Feb 1 13-Feb 14-Feb 1 15-Feb 18-Feb 2 19-Feb 2 20-Feb 21-Feb 3 Inscrições 22-Feb 25-Feb 4 26-Feb 3 27-Feb 28-Feb 5 1º Trabalho 01-Mar 04-Mar 6 05-Mar 4 06-Mar 07-Mar 7 2º Trabalho 08-Mar 11-Mar 8 Enunciado 12-Mar 5 13-Mar 3º Trabalho 14-Mar 9 15-Mar 18-Mar Mar 6 20-Mar Exercícios 21-Mar Mar 25-Mar Mar 4º Trabalho 7 27-Mar 28-Mar 29-Mar Férias PÁSCOA 01-Apr 02-Apr 8 03-Apr 04-Apr 13 4º Trabalho 1º Teste 05-Apr José Monteiro (DEI / IST) Arquitectura de Computadores / 21

20 Planeamento Semana Dia Mês Teóricas Laboratório 11-Feb 12-Feb 1 13-Feb 14-Feb 1 15-Feb 18-Feb 2 19-Feb 2 20-Feb 21-Feb 3 Inscrições 22-Feb 25-Feb 4 26-Feb 3 27-Feb 28-Feb 5 1º Trabalho 01-Mar 04-Mar 6 05-Mar 4 06-Mar 07-Mar 7 2º Trabalho 08-Mar 11-Mar 8 Enunciado 12-Mar 5 13-Mar 3º Trabalho 14-Mar 9 15-Mar 18-Mar Mar 6 20-Mar Exercícios 21-Mar Mar 25-Mar Mar 4º Trabalho 7 27-Mar 28-Mar 29-Mar Férias PÁSCOA 01-Apr 02-Apr 8 03-Apr 04-Apr 13 4º Trabalho 1º Teste 05-Apr Semana Dia Mês Teóricas Laboratório 08-Apr Apr 9 10-Apr 11-Apr 15 Projeto (1ª parte) 12-Apr 15-Apr Apr Apr 18-Apr 17 5º Trabalho 19-Apr 22-Apr Apr 6º Trabalho Apr 25-Apr 26-Apr FERIADO 6º Trabalho 29-Apr Apr Exercícios May FERIADO 02-May 20 6º Trabalho 03-May Exercícios 06-May May May 09-May May 13-May May May 16-May May 20-May May May 23-May May 27-May 28-May May 30-May 31-May Projeto (2ª parte) Visualização Projeto Discussões Exercícios José Monteiro (DEI / IST) Arquitectura de Computadores / 21

21 Página Web Toda esta informação, e outra que surja, está disponível na página da disciplina: José Monteiro (DEI / IST) Arquitectura de Computadores / 21

22 Tipos de Computadores José Monteiro (DEI / IST) Arquitectura de Computadores / 21

26 Tipos de Computadores Jose Monteiro (DEI / IST) Arquitectura de Computadores / 21

29 Tipos de Computadores Vendas mundiais de microprocessadores no ano 2000: Servidores PCs Outros José Monteiro (DEI / IST) Arquitectura de Computadores / 21

34 Arquitectura de um Computador Instruções (programa) Ambiente Entradas (sensores) Saídas (actuadores) Processador Estado (memória) Realidade (analógica) Interface (analógica-digital) Controlador / Observador (digital) José Monteiro (DEI / IST) Arquitectura de Computadores / 21

35 Próxima Aula programação Assembly linguagem Assembly execução de uma instrução código máquina modos de endereçamento de operandos José Monteiro (DEI / IST) Arquitectura de Computadores / 21