Organização de Organização de Computadores IComputadores IMaria Clicia Stelling de CastroMaria Clicia Stelling de Castro

2008

Itrodução ao Estudo Itrodução ao Estudo dos Computadoresdos Computadores

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

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

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

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

Conceitos BásicosConceitos Básicos

ArquiteturaArquitetura ComponentesComponentes FuncionalidadeFuncionalidade InteraçãoInteração

Conceitos BásicosConceitos Básicos

Processador

MemóriaPrincipal

Disco

.

Vídeo Rede

Interfacede E/S

Interfacede E/S

Interfacede E/S

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

Instruções do Instruções do ProcessadorProcessador PartesPartes

Código de operaçãoCódigo de operação OperandosOperandos

Operandos podem ser referenciadosOperandos podem ser referenciados ValorValor EndereçoEndereço

Instruções do Instruções do ProcessadorProcessador

Passos de execução de uma instruçãoPassos de execução de uma instrução BuscaBusca DecodificaçãoDecodificação ExecuçãoExecução Resultado / armazenamentoResultado / armazenamento

Arquitetura de Von NewmannArquitetura de Von Newmann

Unidadede

Entrada

Unidadede

Memória

Unidadede

Saída

Unidade de

Controle

UnidadeLógica

Aritmética

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

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

ProcessadorProcessador

Organização genéricaOrganização genérica

R0.....Rn

PC

Estado

MAR MBR

ALU

IR

Unidade de

Controle

Seção de Processamento

Seção de Controle

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

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

BarramentosBarramentos

DadosDados EndereçoEndereço

ControleControle

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

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

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

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.

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