2- Entendendo o que é Arquitetura e Organização

Organização e Arquitetura de Computadores

Prof. Bruno Silvério Costa

Arquitetura de Computadores - independente de implementação. “Atributos de um sistema [de computação] que são visíveis para o programador (...) e que têm impacto direto sobre a execução lógica de um programa” (Tanenbaum, 1999)◦ Ex: conjunto de instruções, conjunto de

registradores, representação de dados, mecanismos de E/S, endereçamento de memória

1- Arquitetura x Organização (1)

Organização de Computadores – Especifica as unidades operacionais e sua interconexão para implementação de uma determinada arquitetura.◦ Ex: estrutura interna do processador,

barramentos internos, tecnologia de memórias, interface com sistema de E/S

1- Arquitetura x Organização (2)

Famílias de arquiteturas◦ Intel 80x86◦ i586◦ i686

Questão chave: compatibilidade Implementação (organização) pode ser

diferente

1- Arquitetura x Organização (3)

Exemplo atual: Pentium 4 vs. Celeron◦ Possuem a mesma arquitetura◦ Têm diferentes recursos de implementação:

Cache interna, unidades de execução em paralelo, etc.

◦ Fator custo – quanto mais recursos, mais caro.

1- Arquitetura x Organização (4)

Segundo TANENBAUM(1999):◦ Um modelo de abstração para facilitar o projeto

e implementação de arquiteturas de computadores Estabelece que um computador é dividido em

níveis ou camadas. Em cada nível, o computador pode ser

programado utilizando a linguagem e os recursos daquele nível.

Um nível pode ser visto como uma máquina virtual para execução de programas escritos no nível imediatamente superior.

2-Organização estruturada de computadores (1)

2-Organização estruturada de computadores (2)

É o modelo de projeto da maioria dos computadores atuais.

Consiste em CPU, memória e periféricos de Entrada/Saída, sendo que a memória contem tanto programas (instruções), como dados.

Este tipo de organização da memória é denominada de stored-program ou programa armazenado.

3-Modelo Arquitetural de von Newman (1)

3-Modelo Arquitetural de von Newman (2)

Utiliza memórias diferentes para dados e programa armazenado, permitindo que um processador possa acessar as duas simultaneamente, obtendo um desempenho melhor do que a da Arquitetura de von Newman, pois pode buscar uma nova instrução enquanto executa outra.

A arquitetura Havard também possui um repertório com menos instruções que a de von Neumann.

Os processadores com arquitetura Harvard são também conhecidos como “processadores RISC" (Computador com Conjunto Reduzido de Instruções), e os processadores com uma arquitetura von Neumann, de “processadores CISC" (Computador com um Conjunto Complexo de Instruções).

4-Modelo Arquitetural de Harvard (1)

4-Modelo Arquitetural de Harvard (2)

Um processador CISC possui um set de instruções vasto e complexo.

Uma instrução complexa é aquela cujo significado seja rico, como por exemplo multi a, b, c

Processadores CISC possuem hardware também complexo para permitir a execução das instruções complexas

Processadores RISC possuem poucas instruções e portanto, são mais simples em termos de hardware.

5-CISC x RISC (1)

Os processadores CISC apresentam a vantagem de permitirem a expressão de idéias complexas diretamente com operandos do hardware.

Processadores RISC exigem muitas instruções para representarem idéias complexas, mas possuem hardware mais rápido, por ocasião de sua simplicidade.

5-CISC x RISC (2)

Refinamento do modelo de von Neumann. O modelo de barramento de sistema possui uma

CPU (ALU e controle), memória e uma unidade de entrada/saída (I/O).

A comunicação entre os componentes é realizada através de um caminho compartilhado chamado barramento de sistema (bus), constituído do barramento de dados, do barramento de endereços e do barramento de controle.

Existe também um barramento de energia e algumas arquiteturas podem ter um barramento de I/O separado.

6-Modelo de Barramento de Sistema (Murdocca, 1999) (1)

6-Modelo de Barramento de Sistema (Murdocca, 1999) (2)

O poder computacional de um equipamento que se adquire hoje por R$ X, será o dobro pelo mesmo custo daqui a 18 meses.

7-A Lei de Moore