Arquitetura de Computadores

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Organização de Computadores
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• Níveis de Abstração
– O computador pode ser visto por várias perspectivas ou níveis, do 
mais alto nível, “do usuário”, até o mais baixo nível, “de 
transistores”. Cada um desses níveis representa uma abstração do 
computador;
– Uma das razões para o grande sucesso dos computadores digitais 
é o grau de separação desses níveis, ou seja, a independência 
entre os níveis.
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• Níveis de Abstração
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} Comparação entre as linguagens de cada nível:
l Linguagem de alto nível: A=5; 
l Linguagem de montagem: MOVE A, #5; 
l Linguagem de máquina: 0011001100000101 
• Níveis das Abstração
– Vantagens:
l Cria abstrações para diferentes níveis de 
conhecimento de um computador. Ex: Usuário, 
Programador, Engenheiro, Físico, etc.
l Compatibilidade para cima ou “Upward compatibility”.
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• Níveis de Abstração
– A independência entre os níveis pode ser visto 
facilmente:
l Um usuário que executa um editor de textos em um 
computador não precisa saber nada de programação;
l Um programador não precisa se preocupar com a 
estrutura de portas lógicas existentes no computador.
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Arquitetura de Computadores
• Níveis de Abstração
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Nível Categoria Exemplos
6 Aplicações do usuário Jogos Processadores de texto Planilhas eletrônicas Bancos de dados Sistemas comerciais
5 Linguagens orientadas à resolução de problemas Visual Basic, Delphi, C++, Java, Pascal, etc.
4 Linguagem de montagem Montadores, compiladores e interpretadores
3 Sistema operacional MS-DOS, Windows, Linux, Unix, MacOS, etc.
2 ISA - Instruction Set Architeture (binério)
Nível ISA - Programa objeto em 
Linguagem de Máquina (interface entre o hardware e o software)
1 Microprogramação Instruções gravadas em CPUs
0 Lógica digital Projetos de hardware
• Nível de Abstração 6
Nível do usuário: Programas aplicativos
l Nesse nível o usuário interage com o computador, 
executando programas como: editor de texto, planilha 
eletrônica, Internet ou jogos.
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• Nível de Abstração 5
Nível da Linguagem de Alto Nível
l Pessoas que já tenham programado em uma linguagem de alto 
nível como C, Pascal, Basic, Java, etc, interagiu com o 
computador neste nível. 
l O programador vê somente a linguagem e nada dos detalhes 
de baixo nível da máquina.
l Neste nível o programador vê os tipos de dados e instruções da 
linguagem de alto nível mas não necessita de conhecimento 
sobre como os tipos de dados são implementados na máquina.
l Programas são compatíveis com máquinas diferentes se são 
escritos em uma linguagem de alto nível. Esse tipo de 
compatibilidade de chamado de compatibilidade de código-
fonte.
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• Nível de Abstração 4
Nível de Linguagem de Montagem
l A linguagem de máquina consiste em uma coleção de zeros e uns que 
combinados formam diversas instruções que o hardware entende. São 
chamados de código de máquina binário ou código binário.
l Programar em zeros e uns é entendiante e passível de erros. Por esse 
motivo surgiu a Linguagem Assembly ou Linguagem de Montagem, 
cujo o objetivo era traduzir mnemônicos tais como MOVE, DATA, ACC 
para a linguagem correspondente em zeros e uns, ou seja, linguagem 
de máquina.
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• Nível de Abstração 3
Sistemas Operacionais
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Exemplos : Unix, Linux, Windows , MacOS, etc.
• Programadores deste nível, e também dos níveis mais baixos, são conhecidos 
como programadores de sistema. 
• Os programadores dos níveis mais altos que este são chamados 
programadores de aplicação.
• Nível de Abstração 3
Sistemas Operacionais
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 O sistema operacional tem como objetivo gerenciar o funcionamento do computador 
como um todo. 
Qualquer tipo de programa que quisermos executar em nossa máquina necessitará 
primeiramente de um sistema operacional instalado, senão nenhum programa poderá 
ser rodado.
Naturalmente, o sistema operacional precisa “entender” bastante de hardware para 
poder liberar os programadores e usuários dessa tarefa. Ele disponibiliza para os 
programadores e usuários certas tarefas, comumente chamadas de serviços do 
sistema operacional, ou simplesmente serviços.
Serviços são comandos enviados do 
usuário ao sistema operacional para 
a execução de algumas tarefas.
Serviços são comandos enviados do 
usuário ao sistema operacional para 
a execução de algumas tarefas.
• Níveis de Abstração 2 e 1
O Nível de Arquitetura do Conjunto de Instruções (ISA - Instruction Set 
Architecture) é a interface entre software e hardware. 
l É o nível mais próximo ao hardware em que o usuário pode 
programar. 
l O Programa ISA binário é interpretado pelo microprograma ou 
pelo hardware. 
l ISA é definida pelo fabricante e dependente da arquitetura da 
máquina.
É descrito como as instruções são executadas 
interpretativamente pelo microprograma ou como elas são 
executadas diretamente pelo hardware.
l Essas informações são necessárias para os 
desenvolvedores de sistemas operacionais.
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• Nível de Abstração 0
Hardware - Portas lógicas, transistores e Fios
l São os níveis mais baixos nos quais as funções 
de mais alto nível do computador ainda podem 
ser reconhecidas;
l As portas lógicas implementam o nível mais 
baixo de operações lógicas das quais o 
funcionamento do computador depende.
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Fundamentos de programação de computadores
Fundamentos de programação de computadores
Fundamentos de programação de computadores
Fundamentos de programação de computadores
Fundamentos de programação de computadores
Fundamentos de programação de computadores
entendem.
Fundamentos de programação de computadores
Pessoa 
Idéia ou conceito
Linguagem natural
Linguagem de 
programação
Código de máquina
Sistema de gerenciamento 
bancário
“ ... Depositar 100 reais ...”
Saldo = saldo+100
1001101101100100
Autor
Programador
Compilador
A
ut
om
át
ic
o
M
an
au
l
Fundamentos de programação de computadores
Fundamentos de programação de computadores
Fundamentos de programação de computadores
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Fundamentos de programação de computadores
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Montador
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Montador
Carregador
Editor de ligação 
Compilador
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	Nível de Abstração 3 Sistemas Operacionais
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