ENGENHARIA AMBIENTAL COMPUTAÇÃO APLICADA Aula 2

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ENGENHARIA AMBIENTAL

COMPUTAÇÃO APLICADA

Aula 2

02/08/2011 Professor Leomir J. Borba- [email protected] –http://professorleomir.wordpress.com

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AgendaArquitetura e organização de computadoresEvolução Histórica

Modelo de TuringModelo de Von Neumann

Periféricos de Entrada e SaídaExercícios de aplicação.


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Arquitetura e organização de computadores

Ao descrever computadores, usualmente se distingue a Arquitetura e a organização.

Arquitetura – Atributos de um sistema visíveis a um programador ou que impactem diretamente a execução lógica de um programa

Ex.: Conjunto de Instruções, Numero de Bits usados para representar dados, mecanismos de E/S e técnicas de endereçamento de memória.


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Arquitetura e organização de computadores

Arquitetura e Organização - continuaçãoOrganização – Diz respeito as unidades

operacionais e suas interconexões que realizam as especificações arquiteturais, trata da estrutura interna que não é visível para o programador.

Ex.: Freqüência do relógio ou tamanho da memória física, sinais de controle, interfaces entre o computador, periféricos e a tecnologia de memória utilizada


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Evolução histórica do computador

Modelo de TuringIdéia de dispositivo de computação universal

universal foi descrita pela primeira vez em 1937 por Alan Turing.

Apresentou sua descrição matemática mais preocupado com a questão filosófica do que construir a maquina em si.

Tinha como base as ações que as pessoas realizam quando envolvidas na computação.


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Processadores de DadosPara entendermos melhor o modelo de Turing é

necessário primeiro conhecer processadores de dados.

Por essa definição o computador age como uma caixa preta que aceita inserção de dados, processa e cria informações referentes aos resultados.


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ContinuaçãoEmbora esse modelo possa definir um

computador, na atualidade tornou-se muito genérico por que serve ate mesmo para uma calculadora.

Dados de entrada -> Computador -> Dados de SaídaUma maquina de computação com propósito especifico


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ContinuaçãoOutro problema desse modelo é que ele não especifica o

tipo de processamento e se mais de um tipo pode ser executado.

Modelo de Turing poderia representar um computador de propósito especifico (ou processador) projetado para tarefas simples como controle de temperatura de um edifício ou marcador de combustível de um carro.

Os computadores como são utilizados hoje são maquinas de propósito geral, por isso precisaríamos transformar no modelo de Turing para refletir os computadores atuais.


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Continuação Processadores de dados programáveis.

O modelo de Turing é melhor para um computador de propósito geral por que acrescenta um elemento extra de computação especifica : o Programa.

Um programa é um conjunto especifico de instruções que diz ao computador o que fazer com os dados.

No modelo de Turing os dados de saída dependem da combinação de dois fatores : Dados de entrada e Programas.


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Processadores de dados programáveis. – cont.O mesmo programa pode gerar diferentes resultados

dependendo dos dados de entrada.

Programa Dados de Entrada Computador Dados de Saída

Um computador que tem como base o modelo de Turing : Processador de dados programável.


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Evolução histórica do computador – Continuação Maquina Universal de Turing

Pode realizar qualquer calculo se o programa adequado for instalado, foi a primeira descrição do computador moderno.

Pode se afirmar que um computador poderoso e uma maquina Universal de Turing podem as mesmas coisas bastando apenas fornecer os dados de entrada e o programa.


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Evolução histórica do computador – Continuação Modelo de Von Neuman

Computadores feitos com base na Maquina Universal de Turing armazenam dados na memória.

Entre 1944-1945 John Von Newman propôs que se os programas e dados são logicamente os mesmo, os programas também deveriam ser armazenados na memória.


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Modelo de Von Newman – Continuação Quatro subsistemas

O computadores construídos com base no modelo de Von Newman dividem o hardware do Computador em quatro Subsistemas : Memória, Unidade lógica e aritmética, Unidade de controle de I/O.


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Modelo de Von Newman – Continuação Memória – Área de armazenamento para programas e dados. Unidade de lógica e aritmética (ULA) – Área operações de

lógica e cálculos, necessária realizar operações aritméticas e lógicas sobre dados.

Unidade de controle – Responsável pelas operações da memória, a ULA e o sub sistema de I/O.

Entrada e saída – Aceita input de dados e programas vindos de fora do computador e realiza saída dos resultados do processamento para o mundo externo. Inclui dispositivos de armazenamento secundários (discos ou fitas).


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Conceito de programa armazenado – No modelo de Von Newman determina-se que o programa deve ser armazenado na memória, diferente da arquitetura dos primeiros computadores onde somente os dados eram armazenados na memória.

Os programas para respectivas tarefas eram implementados através de manipulação de comutadores ou modificações do sistema de fios.

Para armazenar programas e dados eles são convertidos para o mesmo formato, como padrões binários na memória – uma sequência de 0s e 1s.


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Execução seqüencial de InstruçõesNo modelo de Von Newman, um programa e composto

por um numero finito de instruções, executados pela unidade de controle após decodificá-las.

As instruções são executados de modo seqüencialNos computadores modernos as instruções são executadas

na ordem em que forem mais eficientes.


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Periféricos de Entrada e Saída

Os dispositivos de E/S (Entrada e Saída) servem basicamente para a comunicação do computador com o meio externo. Eles provêem o modo pelo qual as informações são transferidas de fora para dentro da máquina, e vice-versa, além de compatibilizar esta transferência através do equilíbrio de velocidade entre os meios diferentes.


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Termos de interesse: Periférico : Qualquer dispositivo conectado a um computador que permita

a comunicação ou interação do computador com o mundo externo. (Entrada e Saída).

Interface : Componente de hardware localizado entre o processador e um ou mais periféricos, função coordenação de transferência de dadosRecebimento dos dados e comandos enviados pelo processador ao

periféricoEnvio ao processador do estado (status) do dispositivo;Manipulação e transformação dos dados e sinais de uma forma que

seja compatível com o periférico;Geração de sinais de controle e temporização durante a transferência

de dados e estado.


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Termos de interesse: (continução) Controlador : Componente de hardware de uma interface que

realiza todo o controle necessário para a transferência de dados; Driver : Conjunto de rotinas encarregadas da comunicação do

processador com a controladora e/ou interface do periférico; Porta de E/S : Corresponde a um endereço no sistema de E/S do

processador. Assim como o processador tem uma determinada capacidade de endereçamento de memória, ele também tem uma certa gama de endereços destinados a portas de E/S;

Barramento→ Conjunto de fios que transportam sinais de dados, endereço e controle


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Esquema de E/S


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Periféricos existem em grande número; Entram e saem de moda de acordo com a evolução

tecnológica: ISA, PCI, USB, PCI-X

Tipos de transferência de dados: Por controle direto do processador; Por acesso direto a memória (DMA).

Podem co-existir no computador sem um anular o outro tipo.


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Transferência de dados por controle Direto do processador Processador interage diretamente com o dispositivo a cada

transferência de um byte ou palavra; Podem ser:

Polling. também conhecido como teste de estado. Processador pergunta para cada dispositivo se está apto para receber ou transmitir uma unidade de informação.

Interrupção. O processador é interrompido quando o periférico estiver apto a transmitir ou receber dados.

Processador controla a transferência byte a byte (palavra a palavra) usando os registradores internos e suas portas de E/S.


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Transferência de dados por controle Direto do processador


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Acesso Direto a memória Controlador faz o trabalho de transferência de blocos de

dados entre periféricos e memória; Processador não abandona suas tarefas;Apenas inicializa o

controlador e dispara as atividades de transferências


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Exemplos : Teclado : Conjunto de chaves elétricas cada uma acionada

por uma tecla. A cada chave dessas corresponde um código binário que é enviado para a placa-mãe e esta sabe como tratar esse código de acordo com o modelo do teclado ou com o software que está em uso.


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Exemplos : Continuação Mouse (Bolinha):Junto à bolinha existem duas pequenas rodas, as quais estão conectadas cada qual a um eixo. Na outra ponta desses eixos existem rodas maiores e cheias de furos nas bordas. Além disso, ainda existem dois LEDs (“Light-Emitting Diode”, ou diodo emissor de luz) infravermelhos e dois sensores infravermelhos. Ao lado de cada uma das “rodas com furos” existe um par LED/sensor, o qual capta os movimentos realizados pela “roda com furos”. A bolinha move uma roda, a qual move o eixo, que gira uma das “rodas com furos”, então, o sensor infravermelho percebe a interrupção do recebimento das luzes do LED infravermelho e interpreta issocomo um movimento vertical ou horizontal, dependendo de qual dos dois sensores foi movido.


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Exemplos : Continuação Mouse (Óptico):


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Exemplos : Continuação Sistema de Vídeo


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Exemplos : Continuação Sistema de Vídeo O chamado subsistema de vídeo do computador constitui-se de uma das

partes mais complexas;

Requer um processador específico para os gráficos a serem exibidos, esses gráficos processados são armazenados na chamada memória de vídeo que recentemente passou a ser uma parte da RAM nas configurações mais populares;

Acontece devido a novas tecnologias de barramento (também a serem vistas mais adiante). Finalmente a imagem processada e armazenada em memória específica é exibida em um monitor de vídeo, que por sua vez pode ser baseado na tecnologia de raios catódicos (CRT) ou de cristal líquido (LCD).


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Exemplos : Continuação Scanner Esse aparelho é composto por uma fonte de luz que é emitida sobre

o papel, ou objeto a ser “escaneado” e um sensor que capta os reflexos dessa imagem.

Esse sensor ajuda a montar a imagem na memória do computador na forma de um arquivo gráfico ou simplesmente um padrão de barras a ser convertido em um número.


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Exemplos : Continuação Impressora :É o dispositivo responsável por levar ao

papel tudo que se produz em termos de textos e imagens dentro de uma UCP.

Existem diversas tecnologias de impressoras, dentre elas tem-se: as de impacto, as jato de tintas, as de cera e as a laser.


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Exemplos : Continuação Hard Disk : (Misto)


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Bibliografia


BIBLIOGRAFIA BÁSICA

1 MANZANO, José Augusto N. G. Estudo Dirigido de Algorítmos. São Paulo: Érica, 1999.

2 PEIXOTO, Mário César Pintaudi. Engenharia social e segurança da informação na gestão corporativa . Rio de Janeiro: Brasport, 2006.

3COMER, Douglas E. Interligação em rede com TCP/IP: projeto, implementação e detalhes internos. Tradução de Ana Maria Netto GUZ. 3. ed. Rio de Janeiro: Campus, 1999. v. 2.

BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR

1 CANTU, Marco. Dominando o Delphi 5 "a Bíblia". São Paulo: Makron Books, 2000.

2 TANENBAUM, Andrew S. Redes de computadores. Rio de Janeiro : Campus, 1994.

3MACHADO, Francis Berenger. Arquitetura de sistemas operacionais. Rio de Janeiro : Livros Técnicos e Científicos, 2002. 3. ed.

4LOURENÇO, Antonio Carlos de. Circuitos digitais. São Paulo : Érica, 2005

5NORTON, P., Introdução à Informática, 5ª edição, São Paulo, Printice Hall, 2004. 1997

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