Organização de Computadores I Maria Clicia Stelling de Castro 2008.
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Organização de Organização de Computadores IComputadores IMaria Clicia Stelling de CastroMaria Clicia Stelling de Castro
2008
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Itrodução ao Estudo Itrodução ao Estudo dos Computadoresdos Computadores
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Computadores Eletrônicos Computadores Eletrônicos Digitais Digitais Execução de instruçõesExecução de instruções
Um dos pontos principais num sistema Um dos pontos principais num sistema computacional computacional
Aspectos influenciam definição e Aspectos influenciam definição e implementação da arquiteturaimplementação da arquitetura
Computadores Computadores solução de certos solução de certos tipos de problemastipos de problemas
Decisão Decisão depende da depende da complexidade e do volume de dadoscomplexidade e do volume de dados
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Computadores Eletrônicos Computadores Eletrônicos Digitais Digitais
Computadores Computadores eletrônicoseletrônicos digitaisdigitais bináriosbinários
ProblemaProblema Complexidade: simples X complexaComplexidade: simples X complexa Volume de dados: baixo X grandeVolume de dados: baixo X grande
SoluçãoSolução
Algoritmo ComputacionalAlgoritmo Computacional
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Algoritmo ComputacionalAlgoritmo Computacional
Fases:Fases:
1.1. Elaboração do algoritmo Elaboração do algoritmo referente ao problemareferente ao problema
2.2. Codificação do algoritmo Codificação do algoritmo programa fonteprograma fonte
3.3. Tradução do programa fonte Tradução do programa fonte programa objetoprograma objeto
4.4. ExecuçãoExecução
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Algoritmo ComputacionalAlgoritmo Computacional
Tradução programa Tradução programa
fonte fonte objetoobjeto InterpretaçãoInterpretação não cria não cria
programa objetoprograma objeto CompilaçãoCompilação transforma transforma
programa em instruções programa em instruções básicasbásicas
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Conceitos BásicosConceitos Básicos
ArquiteturaArquitetura ComponentesComponentes FuncionalidadeFuncionalidade InteraçãoInteração
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Conceitos BásicosConceitos Básicos
Processador
MemóriaPrincipal
Disco
.
Vídeo Rede
Interfacede E/S
Interfacede E/S
Interfacede E/S
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Contexto de SoftwareContexto de SoftwarePrograma em Linguagem
de Alto Nível
Programa em Linguagem Assembly
Comandos de Alto Nível
Instruções da Arquitetura
Compilador
Assembler
Linker/Loader
Programa Executável
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Instruções do Instruções do ProcessadorProcessador PartesPartes
Código de operaçãoCódigo de operação OperandosOperandos
Operandos podem ser referenciadosOperandos podem ser referenciados ValorValor EndereçoEndereço
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Instruções do Instruções do ProcessadorProcessador
Passos de execução de uma instruçãoPassos de execução de uma instrução BuscaBusca DecodificaçãoDecodificação ExecuçãoExecução Resultado / armazenamentoResultado / armazenamento
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Arquitetura de Von NewmannArquitetura de Von Newmann
Unidadede
Entrada
Unidadede
Memória
Unidadede
Saída
Unidade de
Controle
UnidadeLógica
Aritmética
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Formas de Formas de Representação da Representação da InformaçãoInformação
Sistemas digitais Sistemas digitais dígitosdígitos Sistema digital binário Sistema digital binário 2 valores2 valores 2 níveis de tensão: 2 níveis de tensão:
alto / baixoalto / baixo 1 / 01 / 0 verdadeiro / falsoverdadeiro / falso ativo / inativoativo / inativo setset / / resetreset complemento e inverso um do outrocomplemento e inverso um do outro
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Sinal de ClockSinal de Clock
Sinal Periódico Sinal Periódico
Hertz ou cilcos por segundoHertz ou cilcos por segundo Freqüência = 1Freqüência = 1
PeríodoPeríodo
período
Clock
f = 1/ período
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ProcessadorProcessador
Organização genéricaOrganização genérica
R0.....Rn
PC
Estado
MAR MBR
ALU
IR
Unidade de
Controle
Seção de Processamento
Seção de Controle
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Cadeias de 0´s e 1´sCadeias de 0´s e 1´s
Diferentes Diferentes significadossignificados instruçõesinstruções dadosdados endereçosendereços
Conteúdo da
Memória
Significado Código
10100000 A Caracter EBCDIC
10100000 160 Número inteiro
10100000 á Caracter ASCII-8
10100000 MOVE Instrução Intel 8086
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Cadeias de 0´s e 1´sCadeias de 0´s e 1´s Processadores IntelProcessadores Intel
8088 e 80868088 e 8086 interpreta cerca de 120 interpreta cerca de 120 instruçõesinstruçõescadeias binárias diferentescadeias binárias diferentes transforma em conjunto de ações transforma em conjunto de ações
discretasdiscretascada cadeia responsável por uma cada cadeia responsável por uma
instruçãoinstrução 80286 acrescenta 23 instruções ao 8086 80286 acrescenta 23 instruções ao 8086
143 instruções 143 instruções 80386 executa cerca de 200 instruções80386 executa cerca de 200 instruções
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BarramentosBarramentos
DadosDados EndereçoEndereço
ControleControle
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Unidades ComputacionaisUnidades ComputacionaisBásicasBásicas
Capacidade de Processamento(segundos)
Capacidade de Armazenamento
(bytes)
Transferência de Informação
(ordem de grandeza)
um Mili = 10-3 (ms) um Kilo = 210 Tempo de acesso a disco: ms
um Micro = 10-6 (s) um Mega = 220 Tempo de acesso a memória: s
um Nano = 10-9 (s) um Giga = 230 Ciclo de máquina: s / s
um Pico = 10-12 (ps) um Tera = 240 Execução de instruções: s / s
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Don’t CareDon’t Care
Funções lógicas que contém valoresFunções lógicas que contém valores que não interessamque não interessam nunca ocorremnunca ocorrem
Don´t caresDon´t cares facilitam o processo de facilitam o processo de otimização da implemetação de funções otimização da implemetação de funções lógicaslógicas
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RelógiosRelógios
ClocksClocks sinal periódico, com tempo de sinal periódico, com tempo de ciclo fixociclo fixo
Freqüencia = inverso do períodoFreqüencia = inverso do período Período dividido em: nível alto e baixoPeríodo dividido em: nível alto e baixo Circuitos sensíveis:Circuitos sensíveis:
transiçõestransições: positivas ou negativas: positivas ou negativas nívelnível: alto baixo: alto baixo
Clock
f = 1/ período
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Elementos de MemóriaElementos de Memória
Armazenam estadoArmazenam estado a sua saída depende tanto a sua saída depende tanto das entradas quanto do valor armazenado das entradas quanto do valor armazenado anteriormente nesse elemento anteriormente nesse elemento
Circuitos seqüenciaisCircuitos seqüenciais exemplos: exemplos: latcheslatches, , flip-flip-flopsflops, registradores e memórias , registradores e memórias
Flip-flopsFlip-flops: tipo D, JK, : tipo D, JK, toggletoggle Conjunto de Conjunto de flip-flopsflip-flops do tipo D do tipo D construir construir
registradores para armazenar um dado com registradores para armazenar um dado com vários vários bits.bits.
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Máquinas de Estados Máquinas de Estados Finitos Finitos
sistemas seqüenciais contêm estados armazenados sistemas seqüenciais contêm estados armazenados em elementos de memória internos em elementos de memória internos não pode ser não pode ser expresso através de tabela verdadeexpresso através de tabela verdade
máquinas de estados finitos máquinas de estados finitos conjunto de estadosconjunto de estados todos os possíveis valores todos os possíveis valores
que a memória interna pode assumirque a memória interna pode assumirn bits n bits 22nn estados estados
duas funções: duas funções: próximo estadopróximo estado: função combinacional das : função combinacional das
entradas e do estado correnteentradas e do estado corrente saídasaída: função saída produz um conjunto de : função saída produz um conjunto de
saídas a partir do estado atual e das entradassaídas a partir do estado atual e das entradas