programa interdisciplinar de pós-graduação em computação aplicada (pipca)

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Programa Interdisciplinar de Pós-graduação Programa Interdisciplinar de Pós-graduação em Computação Aplicada (PIPCA)em Computação Aplicada (PIPCA)

Disciplina de Organização e Arquitetura de ComputadoresDisciplina de Organização e Arquitetura de Computadores

Introdução ao ConteúdoIntrodução ao Conteúdo

Prof. Jorge Luis Victória Barbosa

jbarbosa@unisinos.brhttp://www.inf.unisinos.br\~barbosa

Universidade do Vale do Rio dos Sinos

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Organização x Organização x ArquiteturaArquiteturaArquitetura

• Atributos visíveis para o programador (conjunto de instruções, técnicas de endereçamento, etc) • Exemplo: Instruções de divisão/multiplicação disponíveis?

Organização• Como as características da arquitetura são implementadas (sinais de controle disponíveis, tecnologias de memória, como instruções são executadas, etc)• Exemplo: ULA suporta multiplicação/divisão

Observações gerais• Toda a família Intel X86 possui a mesma arquitetura básica• Organização varia entre máquinas na mesma família• A mesma arquitetura garante a compatibilidade de código

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Linguagens e Máquinas Linguagens e Máquinas Virtuais Virtuais (Tanenbaum)(Tanenbaum)Máquina Virtual Mn

Linguagem de Máquina LN

Máquina Virtual M2Linguagem de Máquina L2

Máquina Virtual M1Linguagem de Máquina L1

Máquina Virtual M0Linguagem de Máquina L0

.

.

.

Nível 0

Nível 1

Nível 2

Nível N

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VMs de Arquitetura VMs de Arquitetura (Virtualização)(Virtualização)

Domain0ControlInterface

Virtualx86CPU

VirtualPhysicalMemory

VirtualNetwork

VirtualBlockDev

Xen

• Aumento do poder de processamento viabiliza várias VMs• Crescente heterogeneidade estimula abstração para SOs e Aplicações• Crescente complexidade dos sistemas computacionais estimula busca pela simplificação da administração de recursos• Exemplo: Monitor de Máquinas Virtuais Xen - Uso da Técnica de Paravirtualização - Política de código aberto, guiado pela licença GNU - Orientado para arquiteturas x86 - Suporte à migração de máquinas virtuais em uso (Life Migration)

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Visão geral de Visão geral de VMs no XenVMs no Xen

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VMs de Linguagens de VMs de Linguagens de ProgramaçãoProgramação

CompiladorByte Code

VM

Hardware + SO

Código Bináriodo Processador

Programa Fonte

Compilador

Hardware + SO

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Exemplo do Exemplo do JavaJava

Programa em Java (.java)

JavaC

Byte Code – Classe (.class)

Java Virtual Machine (JVM)

Hardware + SO

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MáquinMáquinas as

MultinívMultinívelel

(Tanenba(Tanenbaum)um)

Nível de Máquina Convencional

Nível de Microprogramação

Nível de Lógica DigitalNível 0

Nível 1

Nível 2

Nível de Linguagem Orientada para Problemas

Nível de Linguagem de Montagem

Nível de Sistema OperacionalNível 3

Nível 4

Nível 5

Tradução (Compilador)

Tradução (Montador)

Interpretação Parcial (S.O.)

Interpretação (Microprograma)

Microprograma executado pelo Hardware

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Nível de Máquina Convencional

Nível de Microprogramação

Nível de Lógica DigitalNível 0

Nível 1

Nível 2

Nível de Linguagem Orientada para Problemas

Nível de Linguagem de Montagem

Nível de Sistema OperacionalNível 3

Nível 4

Nível 5

Tradução (Compilador)

Tradução (Montador)

Interpretação Parcial (S.O.)

Interpretação (Microprograma)

Microprograma executado pelo Hardware

Capítulo 5

Capítulo 4

Capítulo 3

Organização e Arquitetura deComputadores

MáquinMáquinas as

MultinívMultinívelel

(Tanenba(Tanenbaum)um)

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Nível de Máquina Convencional

Nível de Microprogramação

Nível de Lógica DigitalNível 0

Nível 1

Nível 2

Nível de Linguagem Orientada para Problemas

Nível de Linguagem de Montagem

Nível de Sistema OperacionalNível 3

Nível 4

Nível 5

Tradução (Compilador)

Tradução (Montador)

Interpretação Parcial (S.O.)

Interpretação (Microprograma)

Microprograma executado pelo Hardware

Organização e Arquitetura deComputadores

Capítulo 5

Capítulo 4

Capítulo 3

Sistemas Operacionais

MáquinMáquinas as

MultinívMultinívelel

(Tanenba(Tanenbaum)um)

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Arquitetura Von Arquitetura Von NeumannNeumann

Memória

Unidade de Controle

Unidade Lógica Aritmética (ULA)

Acumulador

Entrada

Saída

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Organização de um Organização de um computadorcomputador

Unidade de Controle

Unidade Lógica e Aritmética

(ULA)

Memória Principal

Registradores

.

.

.

.

.

.

Disco Impressora

CPU

Barramento

Dispositivos de Entrada e Saída

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Evolução do Mundo Evolução do Mundo DigitalDigitalSinal

• Analógico ou Digital

Diodo• Chave Lógica

Transistor• Chave com acionamento

Circuitos Integrados (chip)• Integração em silício• Circuito SSI: 1 a 10 portas lógicas• Circuito MSI: 10 a 100 portas lógicas• Circuito LSI: 100 a 100.000 portas lógicas• Circuito VLSI: > 100.000 portas

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Lei de Moore Lei de Moore (Gordon (Gordon Moore, Intel, 1965)Moore, Intel, 1965)“O número de transistores integrados em um chip dobra a cada 18 meses.”

“Um crescimento anual de 60 % no número de transistores integrados.”

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Lei de Moore (Aplicada em Lei de Moore (Aplicada em Processadores)Processadores)

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Nível de Máquina Convencional

Nível de Microprogramação

Nível de Lógica DigitalNível 0

Nível 1

Nível 2

Nível de Linguagem Orientada para Problemas

Nível de Linguagem de Montagem

Nível de Sistemas OperacionalNível 3

Nível 4

Nível 5

Tradução (Compilador)

Tradução (Montador)

Interpretação Parcial (S.O.)

Interpretação (Microprograma)

Microprograma executado pelo Hardware

Organização e Arquitetura deComputadores

Capítulo 5

Capítulo 4

Capítulo 3

MáquinMáquinas as

MultinívMultinívelel

(Tanenba(Tanenbaum)um)