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Tópico 1: Apresentação Geral da Disciplina e Introdução
a Arquitetura e Organização de Computadores
Prof. Jhonattan Cordoba Ramirez
Escola de Engenharia
Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)
ELT123 - Arquitetura e Organização de Computadores
Objetivos da disciplina
• Entender o funcionamento de um processador e suas 
partes, e como as mesmas se integram e se comunicam.
• Compreender as diferentes alternativas disponíveis para a 
organização de um computador e sua arquitetura.
• Compreender os elementos necessários para desenvolver 
um projeto hardware de um processador.
• Identificar e caracterizar um periférico, sua forma de 
comunicação com processadores e seus modos de
• operação.
Structured Computer Organization. Andrew S. Tanenbaum. Prince Hall, 1998.
Digital Design and Computer Architecture. David Money Harris & Sarah L. Harris. Morgan Kaufman, 2013.
Computer Organization and Design - The Hardware/Software interface. Morgan Kaufman, 2011. 
Bibliografia
Porque estudar AOC?
• Todos os sistemas computacionais modernos utilizam as ideias
gerais apresentadas nesta disciplina.
• AOC é a disciplina onde aprendemos acerca de processadores,
como eles funcionam, etc.
• Conhecimento geral acerca de AOC habilita o profissional da
engenharia a tirar o máximo dos sistemas computacionais.
• Conhecer AOC habilita o aluno a desenvolver programas
eficientes e seguros.
O que é arquitetura de computadores?
Computador
É um dispositivo para armazenamento, 
processamento e visualização de informação. 
• Arquitetura de Computadores pode ser vista como uma 
pilha de abstrações.
• Ela se enquadra em uma pilha muito mais complexa que 
permite utilizarmos conceitos físicos para a criação de 
aplicações complexas.
• Arquitetura de computadores
• Existe em um contexto 
• Historia da computação (ponto de vista 
arquitetural).
• Tecnologias que habilitaram, habilitam e 
potencialmente habilitarão computação no 
futuro.
• Visão detalhada da arquitetura Von 
Newmann.
• Interface do processador com o SO e com 
os fenômenos físicos 
O que estudaremos em AOC?
• Diferenças entre arquiteturas RISC e CISC.
• ISA MIPS.
• Organização MIPS monociclo.
• ALU.
• Unidade de controle combinacional.
• Pipelining.
• Organização MIPS multiciclo.
• Hierarquia de memórias.
• Comunicação com o mundo externo 
Arquitetura e Organização de Computadores
• Arquitetura de computadores é um conjunto de regras e métodos que descrevem a funcionalidade, 
organização e implementação de sistemas de computador.
• Arquitetura do conjunto de instruções (ISA - Instruction Set Architecture): O ISA define o código 
de máquina que um processador lê, por exemplo, o tamanho das palavras, hierarquia de memória, 
os modos de endereço de memória, os registros do processador, os tipos de dados, etc.
• Microarquitetura: Também conhecido como ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES e describe
como um processador vai implementar a ISA.
• Projeto de sistema (System Design): Inclui todos os outro componentes de hardware dentro do 
sistema computacional 
• Charles Babbage 
• Computador programável - Pai da computadora 
• Primeiro computador mecânico Dados de entrada: 
Cartões perfurados 
• ALU, controle de fluxo, condicionais, IM, etc. 
Resultados impressos 
• Descrição em termos modernos feita por Turing 
(1936) 
Processador, instruções, ciclo de maquina,
Lei de Moore, Microcontroladores
Mecanismo de Antikythera Ábaco Romano
Processador, instruções, ciclo de maquina,
Lei de Moore, Microcontroladores
Computador
Colossus (1943)
Computador
ENIAC (1943) 
Conexão de cabos e combinação 
de chaves 
• Computador de John Von Newmann (1942).
• Conceito de programa armazenado na memória.
• Aceleração dos processos de computação 
Sequência de instruções 
• Ciclo de Instrução (Ciclo Busca-Execução ou ciclo de maquina) 
• Busca da instrução (Instruction Fetch).
• Decodificação da instrução corrente e cálculo do endereço de memória da próxima 
instrução.
• Busca dos operandos (Operand Fetch) ou cálculo do endereço dos operandos.
• Execução da operação representada pela instrução. 
• Armazenamento do resultado em um endereço de memória 
Processador, instruções, ciclo de maquina,
Lei de Moore, Microcontroladores
Processador, instruções, ciclo de maquina,
Lei de Moore, Microcontroladores
Manchester Small-Scale Experimental Machine 
• Primeiro computador eletrônico 
programável, aplicando o conceito de 
programa armazenado e ciclo de instrução.
• Victoria University of Manchester.
• 21 Junho de 1948. 
• Primeiro Circuito Integrado (IC): Jack Kilby da Texas Instruments e Robert Noyce, da Fairchild
Semiconductor em 1958.
• Até meados de 1965 não havia nenhuma previsão real sobre o futuro dos circuitos integrados, quando o 
então presidente da Intel, Gordon E. Moore enunciou uma observação, na qual o número de transistores 
dos chips teria um aumento de 100% dentro da mesma área do DIE, pelo mesmo custo, a cada período 
de 18 meses. Lei de Moore. 
Processador, instruções, ciclo de maquina,
Lei de Moore, Microcontroladores
• Os computadores são encontrados em tudo e 
em todos os lugares (Saude, esporte, 
transporte, lazer, comunicações, lar, etc…).
• São a base das novas tecnologias, em 
termos de armazenamento, processamento, 
comunicações, etc… 
Processador, instruções, ciclo de maquina,
Lei de Moore, Microcontroladores
• PC (Laptops, Desktops, etc.): 
Computadores de propósito geral.
• Servidores: Alta capacidade, 
performance e confiabilidade.
• Embarcados: Escondidos como 
componentes dentro de um sistema. 
Processador, instruções, ciclo de maquina,
Lei de Moore, Microcontroladores
INTEL Photonics Computer 
IBM Q: Quantum Computer 
Outras aplicações
Photonic in-memory computing 
using a photonic-chip-based
Quantum tranducer
All-optical logic devices
All-optical memories
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