1 TEORIA,ESTRUTURA, FUNCIONAMENTO E PROGRAMAÇÃO DOS COMPUTADORES

1. 1 PRIMEIRA APROXIMAÇÃO DO CONCEITO DE COMPUTADOR

1.2 O COMPUTADOR PODE SER COMPARADO A UMA FÁBRICA

ARMAZEM LINHAS DE PRODUÇÃO OFICINA TÉCNICA TRANSPORTES E COMUNICAÇÃO CLIENTES E FORNECEDORES

1.3 BLOCOS PRINCIPAIS DE UM COMPUTADOR

MEMÓRIA PRINCIPAL UNIDADE DE CONTROLE UNIDADE LÓGICA ARITMÉTICA (CAMINO DE DATOS) DISPOSITIVOS DE ENTRADA E SAÍDA

1.4 A ERA DA INFORMAÇÃO

TODAS AS ATIVIDADES DO SER HUMANO SE BASEIAM NA POSSE E APLICAÇÃO DA INFORMAÇÃO. AS TELECOMUNICAÇÕES PERMITEM QUE AS INFORMAÇÕES POSSAM SER TRANSMITIDAS INSTANTANEAMENTE QUALQUER LUGAR. TENDO A INFORMAÇÃO EM MÃOS E COMPUTADORES QUE A PROCESSEM, AS METAS DA HUMANIDADE ESTARÃO LIMITADAS SOMENTE POR SUA INTELIGÊNCIA E IMAGINAÇÃO.

1.4.1 INFORMAÇÃO

A PALAVRA “INFORMAÇÃO” SIGNIFICA “CONHECIMENTO” SOBRE ALGUM ASSUNTO, PARA CAMBIÁ-LA E PROCESSÁ-LA, TEM QUE SER REPRESENTADA DE UMA MANEIRA FÁCIL DE SER TRANSMITIDA E MANIPULADA. A INFORMÁTICA ESTUDA O TRATAMENTO RACIONAL E MECANIZADO DA INFORMAÇÃO. ESTAS SÃO AS OPERAÇÕES BÁSICAS QUE SE PODE APLICAR AS INFORMAÇÕES:

RECONHECIMENTO DOS DADOS DEPURAÇÃO ARMAZENAMENTO PROCESSO LÓGICO DISTRIBUIÇÃO E TRANSMISSÃO

1.4.2REPRESENTAÇÃO DA INFORMAÇÃO NO COMPUTADOR

O SISTEMA DE REPRESENTAÇÃO INTERNA DA INFORMAÇÃO É O BINÁRIO.

1.5 MAQUINA PROGRAMADA DE VON NEUMANN

A REVOLUÇÃO INDUSTRIAL DO SÉCULO XIX ORIGINOU UM GRANDE AUMENTO DA PRODUÇÃO E CONSUMO DEVIDO A INTRODUÇÃO DAS MÁQUINAS. ESTAS MÁQUINAS RECEBERAM O NOME DE MÁQUINAS DE PROPÓSITO ESPECÍFICO (CABEADAS)

BABBAGE: CRIOU UMA MÁQUINA (1883) FORMADA POR CENTENAS DE ENGRENHAGENS MOVIDAS A VAPOR, CAPAZ DE RESOLVER QUALQUER PROBLEMA MATEMÁTICO

FLEMING: DESCOBRIU A VÁLVULA, O QUE ACARRETOU UMA REVOLUÇÃO NA ELETRÔNICA

ENIC: A REVOLUÇÃO ELETRÔNICA PERMITIU A CONSTRUÇÃO DO ENIAC, UM MOSTRO DE 30t, 16000m2, COM 17 VÁLVULAS, 100KW DE CONSUMO E RODAVA A 100kHz. TINHA 20 REGISTROS E 10 DIGITOS, FAZIA AS OPERAÇÕES ARITMÉTICAS BÁSICAS. EM 1946 RESOLVEU EM HORAS UM PROBLEMA DA FÍSICA NUCLEAR QUE LEVARIA 100 ANOS PARA UM MORTAL.

EDVAC: JOHN VONN NEUMANN PROPÓS REESTRUTURAR O ENIAC EM 1952. 3 FORAM AS MUDANÇAS BÁSICAS:

1. POR SER UMA MÁQUINA DE PROPÓSITO GERAL, NECESSITAVA DE UMA MEMÓRIA PARA PROGRAMA E DADOS

2. UTILIZACÃO DO SISTEMA BINÁRIO (PRINCÍPIO DO CORTE E SATURAÇÃO DA VÁLVULA)

3. IMPLEMENTAÇÃO DE SALTOS DO PROGRAMA4. CRIAÇÃO DOS BLOCOS BÁSICOS DE UM COMPUTADOR

E UTILIZADOS ATÉ HOJE

COM RELAÇÃO A FIGURA ACIMA VERIFICA-SE:

A UNIDADE DE CONTROLE E UNIDADE LÓGICA ARITMÉTICA FORMAM A UCP

UNIDADE DE CONTROLE: RECEBE AS INTRUÇÕES DA MEMÓRIA PRINCIPAL E AS INTERPRETA, GERANDOS OS SINAIS DE CONTROLE NECESSÁRIOS PARA EXECUÇÃOUNIDADE LÓGICA ARITMÉTICA: UMA VEZ RECEBIDO OS SINAIS DE CONTROLE, BASEADO NELES, ATIVAS AS OPERAÇÕES LÓGICAS E ARITMÉTICAS.

BUSES: ATRAVÉS DELES QUE OS DADOS, PROGRAMAS E SINAIS DE DE CONTROLE TRAFEGAM

MEMÓRIA PRINCIPAL: RESPONSÁVEL PELO ARMAZENAMENTO DE DADOS E PROGRAMAS

GERADOR DE PULSOS: GERADOR DE CLOCK PARA SINCRONIZAR AS TAREFAS

1.6 INSTRUÇÕES

AS INSTRUÇÕES PODEM SER DE DIVERSOS TAMANHOS

8 BITS (BYTE) 16 BITS (WORD) 32 BITS (DWORD) 64 BITS (QWORD)

COMO DADOS E PROGRAMA SÃO UM CONJUNTO DE BITS, COMO DIFERENCIAR UM DO OUTRO ?. ISTO DEPENDE EM QUE POSIÇÃO DA MEMÓRIA ESTA ARMAZENA AQUELA SEQÜENCIA DE BITS.

1.6.1 TRATAMENTO DAS INSTRUÇÕES

UMA INSTRUÇÃO É FORMADA PELO CÓDIGO DE OPERAÇÃO OPERANDO

A UNIDADE DE CONTROLE É QUE ANALISA ESTE DOIS ELEMENTOS

DIGA QUANTOS BITS QUE A INSTRUÇÃO ABAIXO?

1.6.2 FASES DE EXECUÇÃO DE UMA INSTRUÇÃO

BUSCA DA INSTRUÇÃO FASE DA DECODIFICAÇÃO BUSCA DOS OPERANDOS FASE DE EXECUÇÃO ESCRITA DO RESULTADO

1.6.3 TIPOS DE INSTRUÇÕES

QUANTO MAIS INSTRUÇÕES UM COMPUTADOR TIVER, MAS COMPLICADA É A UNIDADE CONTROLE.

COMPUTADORES RISC (CADA INSTRUÇÃO NECESSITA MUITOS PULSOS DE CLOCK PARA SER EXECUTADA)

COMPUTADORES CISC (APENAS UM PULSO DE CLOCK É NECESSÁRIO PARA EXECUÇÃO

1) INSTRUÇÕES DE TRANSFERÊNCIA2) INSTRUÇÕES ARITMÉTICAS3) INSTRUÇÕES LÓGICAS4) INSTRUÇõES DE SALTO

1.6.4 LINGUAGENS DE PROGRAMAÇÃO

AS INSTRUÇÕES QUE UM COMPUTADOR ACEITA SÃO FORMADAS POR SEQUÊNCIAS DE BITS. RECEBEM O NOME DE INSTRUÇÕES DE MÁQUINA.PARA FACILITAR A PROGRAMAÇÃO, FORAM SUBSTITUIDAS POR LINGUAGENS DE PROGRAMAÇÃO, OU SEJA, CÓDIGOS BINÁRIOS SUBSTITUIDOS POR LETRAS.AS LINGUAGENS DE PROGRAMAÇÃO SE CLASSIFICAM EM DUAS CATEGORIAS:

LINGUAGEMS DE BAIXO NIVEL (MÁQUINA): INCIALMENTE EM BÍNARIO, PASSOU A SER SUBSTITUIDO PELO SISTEMA MNEMÔNICO. (NO ENIAC FOI PROGRAMADO EM BINÁRIO). COMO EXEMPLO, DE LINGUAGEM DE BAIXO NÍVEL TEM-SE O ASSEMBLY. UTILIZA-SE O ASSEMBLADOR.

LINGUAGEM DE ALTO NÍVEL (HOMEM): COMPOE DE INSTRUÇÕES DIFERENTES DO QUE A MÁQUINA É REALMENTE CAPAZ DE INTERPRETAR. UMA INSTRUÇÃO DE ALTO NÍVEL CORRESPONDE A UM CONJUNTO DE INSTRUÇÕES DE BAIXO NÍVEL. SÃO PORTÁTEIS. COMO EXEMPLO DE LINGUAGEM DE ALTO NÍVEL, TEM-SE O COBOL E O `C`. UTILIZA-SE O COMPILADOR

1.7 TIPOS DE DADOS UTILIZADOS PELO COMPUTADOR

INTEIROS CADEIA DE CARACTERES BITS PONTEIROS NUMEROS COM PONTO FLUTUANTE

1.8 INFLUENCIA DA TECNOLOGIA NA CLASSIFICAÇÃO DO COMPUTADORES

UM DOS ARGUMENTOS BÁSICOS UTILIZADOS PARA CLASSIFICAR OS COMPUTADORES É A POTÊNCIA DE PROCESSAMENTO, MAS NÃO É A PRINCIPA, É O QUE VEREMOS MAIS TARDE.

UMA POSSÍVEL CLASSIFICAÇÃO É A POTÊNCIA DE CÁLCULO.

MICROCOMPUTADOR PESSOAL MICROCOMPUTADOR PROFISSIONAL ESTAÇÃO DE TRABALHO MINICOMPUTADOR COMPUTADOR (MAINFRAME) SUPERCOMPUTADOR

ELEMENTOS QUE IMPULSIONAM A POTÊNCIA DE PROCESSAMENTO DOS COMPUTADORES

AVANÇOS TECNOLÓGICOS PROGRESSOS DO SOFTWARE E COMPILADORES

OS PROGRESSOS COMPUTACIONAIS ESTÃO MAIS VISÍVEIS NOS MICROCOMPUTADORES.

1.8.1 IMPACTO TECNOLÓGICO NA ESTRUTURA DOS COMPUTADORES

PRIMEIRA ETAPA

USO DE VÁLVULAS MAIOR ATIVIDADES NA MEMÓRIA PRINCIPAL E UNIDADE DE

CONTROLE PROGRAMADO EM LINGUAGEM DE MÁQUINA

SEGUNDA ETAPA

UTILIZAÇÃO DE TRANSISTORES NÚCLEOS DE FERRO PARA ARMAZENAR DADOS NA MEMÓRIA MEMÓRIAPRICIPAL MUITO MAIS LENTA QUE A UNIDADE DE

CONTROLE (INCLUSÃO DE INSTRUÇÕES RISC) INCLUSÃO DA MEMÓRIA DE CONTROLE

TERCEIRA ETAPA

AUMENTO DA DENSIDADE DE INTEGRAÇÃO PERMITE CONSTRUIR MEMÓRIAS MAIS RÁPIDAS TENTADO APROXIMÁ-LA COM A VELOCIDADE DA UCP

MEMÓRIA CACHE

QUARTA ETAPA

ELIMINAR A MICRODECODIFICAÇÃO REDUÇÃO DO CICLO DE MÁQUINA INTERPRETAÇÃO DIRETA DO HARDWARE DAS INSTRUÇÕES SELEÇÃO DE UM NÚMERO MÍNIMO DE INSTRUÇÕES AMPLIAÇÃO DA CACHE PARA CONTER DADOS E PROGRAMAS

1.8.2 CINCO GERAÇÕES DE COMPUTADORES

1.9 MICROPROCESSADOR 8085

CARACTERÍSTICAS:

20000 TRANSISTORES BUS DE ENDEREÇO DE 16 LINHAS BUS DE DADOS DE 8 LINHAS 1MHz (PRIMEIRAS VERSÕES) 40 PINOS 5 VOLTS DE ALIMENTAÇÃO (DC)

DIAGRAMA DE BLOCOS INTERNO

SOFTWARE PARA ENTENDIMENTO DA ESTRUTURA INTERNA DE UM COMPUTADOR

M+

SET DE INSTRUÇÕES PARECIDO COM O DO MICROPROCESSADOR 8085

ACOMPANHAMENTO DAS FASES DE BUSCA, DECODIFICAÇÃO POR MEIO DE ANIMAÇÃO

DUMP DE MEMÓRIA DUMP DE REGISTRADORES CARREGA PROGRAMAS PERMITE INSERÇÃO DE INSTRUÇÕES MANUALMENTE VISUALIZAÇÃO DE INSTRUÇÕES E MICROINSTRUÇÕES