1 Conceitos básicos de arquitetura

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Conceitos Básicos 
de Arquitetura
 
SST
Ancelmo, Jose Roberto
Conceitos Báscios de Arquitetura / Jose Roberto Ancelmo 
Ano: 2020
nº de p. : 12
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Conceitos Básicos de 
Arquitetura
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Apresentação
O processador é a peça de um PC que exerce influência no desempenho. Porém, há 
outros detalhes que fazem um computador ser mais veloz do que o outro, e entre 
eles está o clock, que veremos adiante. Para compreenderemos o desempenho de 
um computador, é necessário estudarmos a arquitetura de computadores. Neste 
momento, compreenderemos a representação de dados, as unidades de medidas 
computacionais, o modo de endereçamento e conjunto de instruções e a Lei de 
Boole.
Representação de Dados
Na representação de dados utilizamos bit e bytes. Vamos entender a diferença entre 
eles?
• Bit
BIT vem de BInary digiT, ou dígito binário.
É o componente básico da memória e conceitualmente é a menor unidade de 
informação.
Um bit, por convenção, pode assumir dois valores ou sentidos: 
1  ligado (ON) ou 0  desligado (OFF).
Fisicamente, ele pode ser implementado por qualquer componente que assuma 
apenas dois estados estáveis.
• Byte
É o agrupamento de 8 bits.
Normalmente, corresponde a um caractere: letra, dígito numérico, caractere de 
pontuação.
Com um byte é possível representar até 256 símbolos diferentes.
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Você sabe o que significa “palavra de memória”? É a quantidade de bits que o 
computador lê ou grava em uma única operação (podendo ser tanto dados quanto 
instruções). O tamanho da palavra de memória pode variar de computador para 
computador, e é determinado pela quantidade de memória física disponível para 
armazenamento.
Em computadores desktop, as palavras são representadas na forma de 32 ou 64 
bits. O tamanho de uma palavra de memória sempre é um número múltiplo de 8 
(lembrando que 1 byte = 8 bits).
Representação de bit e byte.
Fonte: Plataforma Deduca (2020).
Na tabela ASCII, o caractere é a unidade básica de armazenamento na maioria dos 
sistemas computacionais. O armazenamento de caracteres (letras, números e/ou 
símbolos) é feito por uma codificação no sistema, em que ficou convencionado que 
certos conjuntos de bits representam certos caracteres.
São três os códigos de representação de caracteres bastante utilizados: ASCII, 
EBCDIC e UNICÓDIGO.
ASCII (American Standard Code for Information Interchange) é o código utilizado 
pela maioria dos microcomputadores e em alguns periféricos de equipamentos de 
grande porte.
EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code)
Exemplo: Caracteres EBCDIC ASCII
 A 1100 0001 10100001
 Z 1110 1001 10111010
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UNICÓDIGO (ou Unicode) é o código que utiliza dois bytes para representar mais 
de 65 mil caracteres ou símbolos. Permite intercambiar dados e programas 
internacionalmente.
Unidades de medidas computacionais
• Bases e sistemas de numeração 
Podemos afirmar que a forma mais utilizada para a representação numérica é a 
notação posicional. 
Segundo Monteiro (2007), na notação posicional, os algarismos componentes de 
um número assumem valores diferentes, conforme sua posição relativa nele. O valor 
total do número é a soma dos valores relativos de cada algarismo. Dependendo do 
sistema de numeração escolhido, a quantidade de algarismos que o compõem é 
denominada base. 
Sendo assim, a partir do conceito de notação posicional, torna-se possível a 
conversão entre as diferentes bases, principalmente da decimal para a binária. 
Vamos analisar o conceito de notação posicional, apresentado por Monteiro (2007, 
p. 29-30).
A notação posicional é uma consequência da utilização dos numerais 
hindu-arábicos. Os números romanos, por exemplo, não utilizam a notação 
posicional. Desejando efetuar uma operação de soma ou subtração, basta 
colocar um número acima do outro e efetuar a operação desejada entre 
os numerais, obedecendo a sua ordem. A civilização ocidental adotou um 
sistema de numeração que possui dez algarismos (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 e 
9), denominado de sistema decimal. A quantidade de algarismos de um 
dado sistema é chamada de base; portanto, no sistema decimal a base 
é 10. O sistema binário possui apenas dois algarismos (0 e 1), sendo que 
sua base é 2.
Os computadores atuais processam a informação por bits (caractere). Um bit é 
a menor unidade de um sistema digital e pode assumir os valores de 0 ou 1. O 
ajuntamento de 8 bits forma um byte (palavra) e pode armazenar um valor numérico 
de 0 a 255 ou representar uma palavra. Para medir o tamanho dos dispositivos de 
E/S, tais como memórias, unidade de discos, arquivos e banco de dados diversos, a 
unidade básica de medida é o byte.
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Byte.
Fonte: Plataforma Deduca (2020).
Em um sistema de computação, é muito importante verificar a capacidade de 
armazenamento, seja de um dispositivo ou arquivo pois, quando realizamos uma 
ação em nosso computador, um arquivo é gerado e pode ser guardado para uso 
posterior. Quando isso acontece, um espaço é ocupado. Daí termos especial atenção 
na capacidade de memória e da unidade de disco num sistema. 
Cada conjunto de 8 bits forma o byte, o qual corresponde a um caractere, seguindo o 
código binário:
1 0 0 1 0 1 1 0
Diante desse contexto, podemos nos perguntar: por que 1 Kb 
equivale a 1024 bytes?
Reflita
Nos exemplos do nosso cotidiano, tais como vendas por quilo ou litro, a estrutura 
numérica é construída sobre a base 10, na qual tudo o que é elevado à terceira 
potência atinge o milhar exatamente com 1000 unidades.
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Mas, quando falamos em bytes, grupos de 8 bits, não estamos falando em base 10, 
mas sim em uma estrutura alicerçada no correspondente código binário, ou seja, na 
base 2, nos dois níveis dos dados que o computador detecta, chamados de 0 e 1. 
Sendo assim, quando queremos um quilo de bytes (Kilobytes), temos que elevar 
essa base a algum número inteiro, até conseguir atingir o milhar. Mas não existe um 
número inteiro possível que consiga atingir exatamente o valor de 1.000. Então, ao 
elevarmos a base 2 à décima potência, teremos 1024. 
Com esse raciocínio, agora podemos entender a tabela a seguir:
Comparativo das medidas de armazenamento de dados
Medida Sigla Caracteres
BYTE 20 1 (8 BITS) 1 BYTE
KILOBYTE KB 210 1.024 1.024 BYTES
MEGABYTE MB 220 1.048.576 1.024 KBYTES
GIGABYTE GB 230 1.073.741.824 1.024 MBYTES
TERABYTE TB 240 1.099.511.627.776 1.024 GBYTES
PENTABYTE PB 250 1.125.899.906.842.624 1.024 TBYTES
HEXABYTE HB 260 1.152.921.504.606.846.976 1.024 PBYTES
YOTABYTE YB 280 1.208.925.819.614.630.000.000.000 1.024 HEXABYTE
Fonte: Elaborada pelo autor (2020).
Portanto, quando se diz que um disco rígido tem capacidade de armazenamento de 
5,3 Gb, são armazenados aproximadamente 5 milhões e 500 mil caracteres.
Vamos entender um pouco sobre Hertz ou Mega-hertz e RPM.
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• Hertz ou (Hz) ou Mega-hertz (MHz)
A velocidade de um processador se mede em função da velocidade do seu relógio, 
em frequência Hertz (Hz) ou Mega-hertz (MHz). A frequência corresponde ao 
número de ciclos por segundo. 
A frequência interna do relógio do processador varia de um para outro, sendo 
comuns as velocidades entre 2 MHz e 3200 MHz (3.2 GHz).
Essa medida de velocidade não é relacionada ao número de instruções (dados) 
que o processador realiza por segundo numa solicitação. Cada instrução (dado) é 
feita em um número específico de ciclos de leitura e escrita, o que torna impossível 
determinar com exatidão o número de instruções realizadas em um segundo. 
Existem instruções (dados) que são realizadas em um único ciclo de relógio (clock 
processador), enquanto outras demoram várias dezenas. Frequentemente, quanto 
mais ciclos por segundo mais rápido as instruções serão encaminhadas.
O clock é a velocidade na qual o processador atua em um sinal de 
sincronismo. O pulso clock é quando os equipamentos recebem 
sinal para efetuar determinadas atividades. A medição dele é feitaem hertz (Hz).
Atenção
Observe o comparativo das instruções por ciclo e velocidade na tabela que segue.
Comparativo das instruções por ciclo e velocidade
Instruções por Ciclo Velocidade Processador Média de Segundos
80000 800 MHZ 1 MIN E 40 SEGS.
80000 3000 MHZ (3.0 GHZ) 26 SEGS.
Fonte: Elaborada pelo autor (2020).
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Nessa tabela, imagine uma instrução que precise de 80.000 ciclos para se completar, 
sendo executada em dois computadores com processadores de velocidades 
diferentes. 
• RPM – Rotações Por Minuto
Característica encontrada, por exemplo, no Hard Disk HD de 1TB / 7200 RPM.
O RPM (rotações por minuto) é a velocidade na qual os discos internos do disco 
rígido (hard disk) giram. Quanto maior a velocidade, menor será o tempo para gravar 
ou ler informações no disco, fazendo com que seu computador possa acessar esses 
dados de modo mais rápido.
Modo de endereçamento e conjunto 
de instruções e a Lei de Boole
Sobre o modo de endereçamento e conjunto de instruções, temos que:
Instrução
Conjunto de bits devidamente codificados, que indica ao computador que 
sequência de micro operações ele deve realizar. 
Classificação
Semelhança de propósito e formato. As mais comuns são: transferência de 
dados, aritméticas e lógicas.
Conjunto de instruções
É o conjunto de todas as instruções que um computador reconhece e pode 
realizar (equivalente ao conjunto de palavras reservadas em uma linguagem 
de alto nível).
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Programa 
Qualquer sequência finita de instruções de um determinado conjunto de 
instruções. 
Modos de endereçamento
São as diversas formas de endereço de um operando, somadas às diversas 
formas de desvio.
Lógica de Boole 
Assim como descreve Tanenbaum (2013), para descrever os circuitos que podem 
ser construídos combinando portas, é necessário um novo tipo de álgebra, no qual 
variáveis e funções podem assumir somente os valores 0 e 1.
Essa álgebra é denominada Álgebra Booleana, nome que se deve ao seu descobridor, 
o matemático inglês George Boole (1815-1864).
George Boole foi um autodidata que criou o sistema algébrico, composto por 
estruturas algébricas com propriedades essenciais para operadores lógicos e 
conjuntos. Os computadores trabalham com essa numeração binária, ou seja, 
na lógica de 0 e 1. A álgebra booleana é semelhante à álgebra convencional 
que conhecemos e estuda as relações entre as variáveis lógicas, que podem 
assumir apenas um estado entre “0” e “1”. A álgebra booleana pode realizar 
operações lógicas com suas variáveis do mesmo modo que a lógica convencional, 
diferenciando-se pelo fato de o resultado incidir sobre as variáveis, portanto, 
constituindo operações lógicas. 
Uma das formas mais simples de analisar e entender as operações da lógica 
booleana é por meio da Tabela Verdade, lista dos possíveis resultados da operação. 
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Ela pode ser obtida pelas combinações possíveis de todos os valores dos 
operandos. Cada operando pode assumir o valor “verdadeiro” ou “falso”. 
Veja como é fácil construir uma Tabela Verdade. 
Operações lógicas – Tabela Verdade. 
OPERADOR
COMO SE CHAMA 
A PROPOSIÇÃO 
COMPOSTA
SÍMBOLO
TABELA-
VERDADE
e CONJUNÇÃO p^q
SÓ SERÁ VERDADEIRO 
QUANDO AMBOS “P” E 
“Q” FOREM V AO MESMO 
TEMPO
ou DISJUNÇÃO p V q
SE PELO MENOS UM, “P” 
OU “Q”, FOR V ENTÃO 
SERÁ VERDADEIRO.
se... então... CONDICIONAL p  q
SÓ SERÁ FALSO QUANDO 
“P” FOR V ENTÃO E “Q” 
FOR F
se e somente se BICONDICIONAL p  q
SÓ SERÁ VERDADEIRO 
QUANDO “P” E “Q” 
FOREM V AO MESMO 
TEMPO OU QUANDO 
FOREM F AO MESMO 
TEMPO.
ou (exclusivo) DISJUNÇÃO EXCLUSIVA p V q
PARA SER VERDADEIRO 
QUANDO UM FOR V O 
OUTRO TERÁ QUE SER F
Fonte: Elaborado pelo autor (2020).
Fechamento
Chegamos ao final do estudo sobre os conceitos básicos de arquitetura de 
computadores, e compreendemos a representação de dados como o bit e o byte, 
vitais para a representação do caractere computacional. Vimos que o bit é a unidade 
básica de armazenamento na maioria dos sistemas computacionais. Além disso, foi 
possível desenvolver os sistemas computacionais, suas representações de medidas 
computacionais, bem como o modo de endereçamento e conjunto de instruções e a 
Lei de Boole, essenciais para o funcionamento computacional.
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Referências
MONTEIRO, M. A. Introdução à Organização de Computadores. Rio de Janeiro: LTC, 
2007.
TANENBAUM, A. S. Organização estruturada de computadores. 6. ed. São Paulo: 
Pearson, 2013.