FACULDADE PITÁGORAS DISCIPLINA: ARQUITETURA DE COMPUTADORES

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Eliza Pais Peixoto
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1 FACULDADE PITÁGORAS DISCIPLINA: ARQUITETURA DE COMPUTADORES Prof. Ms. Carlos José Giudice dos Santos

3 Conceito de Computador Um computador digital é uma máquina que pode resolver problemas para as pessoas executando instruções que lhe são dadas. Uma seqüência de instruções que descreve como realizar certa tarefa é denominada programa (TANENBAUM, 2007, p.1). Um computador doméstico típico de hoje (2011) possui as características seguintes 1. Alta velocidade de processamento de dados (superior a dois bilhões de operações por segundo); 2. Grande capacidade de armazenamento de informações (0,5 Terabyte ou mais) 3. Suporte para diversas mídias 4. Comunicação com a Internet

Um computador doméstico típico de hoje (2011) possui as características seguintes 1.

4 Alguns conceitos básicos Bit Acrônimo de Binary Digit, é a menor quantidade de informação possível de ser armazenada e interpretada por um computador. Um bit pode assumir apenas dois valores: 0 ou 1. Byte Acrônimo de Binary Term, é um conjunto de oito bits. Cada byte pode representar um número, letra ou instrução. Palavra Em informática, é o número máximo de bits que cabe em um registrador. É também o número máximo de bits que um computador pode manipular em uma única instrução. Registrador É um mecanismo que registra (armazena um dado ou instrução). Geralmente é uma memória de pequena capacidade localizada dentro de um processador. Sistema Operacional É o programa que permite ao usuário controlar e se comunicar com o computador.

Palavra Em informática, é o número máximo de bits que cabe em um registrador. É também o número máximo de bits que um computador pode manipular em uma única instrução.

5 Qual é a importância de se conhecer arquitetura de computadores? 1. Conhecer o funcionamento interno dos computadores; 2. Dar base para que o aluno consiga acompanhar a constante evolução tecnológica na informática; 3. Permitir ao aluno dimensionar sistemas computacionais de acordo com as necessidades de clientes (pessoas, empresas ou grandes organizações) editoração, cálculos, jogos, comunicação, desenvolvimento de sistemas, servidores de redes, automação de processos, etc.

Dar base para que o aluno consiga acompanhar a constante evolução tecnológica na informática; 3.

6 Como funciona um computador? O computador hoje é uma máquina multinível. O que isso significa? NÍVEL 0 Nos primórdios da informática, quando se queria que um computador fizesse algo, tínhamos que modificar circuitos chamados de portas lógicas. Uma máquina desse nível (MØ) é programada em uma linguagem (LØ), que consiste em construir circuitos por meio da modificação das portas lógicas do computador.

modificar circuitos chamados de portas lógicas.

7 Como funciona um computador? NÍVEL 1 A primeira evolução foi a elaboração de uma micro arquitetura (hardware) permitindo o acesso aos registradores. Estes registradores podiam ser carregados com dados a serem manipulados na Unidade de Lógica Aritmética (ULA). A evolução aqui é porque em vez de modificar circuitos lógicos, podia-se manipular bits (chaves ou relés) para dizer à máquina (M1) o que se queria que ela fizesse (a linguagem L1). Logo, a máquina M1 é de um nível mais alto que a anterior (MØ).

Estes registradores podiam ser carregados com dados a serem manipulados na Unidade de Lógica Aritmética (ULA).

8 Como funciona um computador? NÍVEL 2 Neste nível a programação deixa de ser algo mecânico e passa a contar com um conjunto de instruções que dizem ao computador como fazer alguma coisa. Este nível é conhecido como nível de arquitetura de conjunto de instruções (nível ISA Instruction Set Architecture), e uma máquina deste nível (M2) é muito mais fácil de programar (em uma linguagem realmente prática - L2) que as dos níveis anteriores, embora ainda seja algo bem trabalhoso.

9 Como funciona um computador? NÍVEL 3 Uma grande evolução ocorre neste nível, com a automação de tarefas de controle e comunicação com o processador por meio da criação de um programa chamado Sistema Operacional. Um máquina M3 dá muito menos trabalho de programar que as dos níveis anteriores, pois a linguagem L3 já utiliza todas as facilidades do Sistema Operacional, que já tem uma série de rotinas automáticas prontas.

o processador por meio da criação de um programa chamado Sistema Operacional.

10 Como funciona um computador? NÍVEL 4 A evolução deste nível é a criação de uma linguagem de programação de montagem de instruções (ASSEMBLER). Programar uma máquina M4 utilizando a linguagem L4 ficou bem mais simples. Neste nível temos o conceito de programa armazenado, ou seja, tanto o programa (instruções) quanto os dados poderiam ser armazenados ao mesmo tempo na memória (em locais diferentes). A linguagem L4 é ainda considerada de baixo nível, pois depende do conjunto de instruções de cada processador.

Programar uma máquina M4 utilizando a linguagem L4 ficou bem mais simples.

11 Como funciona um computador? NÍVEL 5 É o ultimo nível conhecido atualmente. Uma máquina M5 pode ser programada em uma linguagem de alto nível (L5), que não depende mais do tipo de processador. As linguagens L5 estão muito próximas das linguagens humanas. NÍVEL 6 Alguém aqui se habilita a desenvolver uma linguagem L6 para uma máquina M6?

12 Mais alguns conceitos básicos Hardware Corresponde à parte física de um computador, juntamente com seus periféricos. Periféricos Todo e qualquer dispositivo que pode se conectar à CPU de um computador (mouses, teclados, monitores de vídeo, impressoras, scanners, etc). CPU Sigla para Central Processing Unit, ou Unidade de Processamento Central, que corresponde ao cérebro do computador. É o local onde todas as operações lógicas são realizadas. Software Conjunto de instruções e dados que são responsáveis pelo funcionamento do hardware. É sinônimo de programa ou aplicativo.

scanners, etc). CPU Sigla para Central Processing Unit, ou Unidade de Processamento Central, que corresponde ao cérebro do computador.

13 Hardware X Software Sob o ponto de vista lógico, hardware e software são equivalentes! Qualquer instrução (ou operação) executada por um software pode ser embutida em hardware. A decisão de usar um ou outro depende de fatores como custo, velocidade, confiabilidade e frequência de mudanças.

Qualquer instrução (ou operação) executada por um software pode ser

14 Hardware X Software Custo: Vantagem para o Software É mais barato criar um programa (software) do que construir um circuito eletrônico. Velocidade: Vantagem para o Hardware Instruções construídas como circuitos eletrônicos (hardware) são específicas (simples), e portanto, são executadas de modo muito mais rápido que aquelas oriundas de software, que são genéricas (complexas).

Velocidade: Vantagem para o Hardware Instruções construídas como circuitos eletrônicos

15 Hardware X Software Confiabilidade: Vantagem para o Hardware Uma vez que uma instrução é projetada, testada e construída como um circuito eletrônico (hardware), a chance de acontecer um erro é praticamente nula. Frequência de mudanças: Vantagem para o Software É muito mais fácil alterar um programa do que alterar um circuito eletrônico.

a chance de acontecer um erro é praticamente nula.

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