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📚 Conceitos Fundamentais
1. O que é arquitetura de computadores?
É o conjunto de regras e métodos que descrevem a funcionalidade, a organização e a implementação de sistemas computacionais. Divide-se em três níveis principais:
· Arquitetura de Conjunto de Instruções (ISA): Interface entre o hardware e o software. Define as instruções que o processador pode executar.
· Organização do Computador: Diz respeito aos componentes internos como registradores, ALU, barramentos, caches, etc.
· Implementação Física: Realização concreta do sistema, incluindo circuitos eletrônicos.
⚙️ Componentes de um Computador
1. Unidade Central de Processamento (CPU)
· ALU (Unidade Lógica e Aritmética): Realiza operações matemáticas e lógicas.
· Registradores: Memórias rápidas dentro da CPU.
· UC (Unidade de Controle): Coordena as operações do processador.
2. Memória
· RAM (Memória Principal)
· ROM (Memória Somente de Leitura)
· Cache (memória de acesso ultrarrápido entre CPU e RAM)
3. Barramentos (Buses)
· Barramento de dados, de endereços e de controle.
4. Dispositivos de Entrada/Saída
· Teclado, mouse, disco rígido, impressoras etc.
🧠 Tipos de Arquitetura
1. Von Neumann
· Instruções e dados compartilham a mesma memória.
· Mais simples, porém pode sofrer o "gargalo de Von Neumann".
2. Harvard
· Memórias separadas para dados e instruções.
· Maior desempenho em certas aplicações.
3. Arquitetura RISC vs CISC
· RISC (Reduced Instruction Set Computing): Conjunto reduzido de instruções simples. Ex: ARM.
· CISC (Complex Instruction Set Computing): Instruções mais complexas. Ex: x86 da Intel.
🧩 Ciclo de Instrução da CPU
1. Busca (Fetch)
2. Decodificação (Decode)
3. Execução (Execute)
4. Escrita do Resultado (Write Back)
🚀 Tópicos Avançados
· Pipelining: Execução simultânea de múltiplas instruções em estágios.
· Multiprocessamento e Multinúcleo: Vários núcleos em um processador.
· Paralelismo: Execução paralela para melhorar desempenho.
· Arquitetura de GPUs: Otimizada para processamento paralelo massivo.
· Virtualização: Criação de máquinas virtuais dentro de um mesmo hardware físico.
🛠️ Ferramentas e Linguagens Relacionadas
· Linguagem Assembly: Programação de baixo nível diretamente ligada ao ISA.
· Simuladores como Logisim, MARS (para MIPS): usados no ensino.
📘 Referências para Estudo
1. Livro: Computer Organization and Design – David A. Patterson e John L. Hennessy
2. Livro: Arquitetura de Computadores – Andrew S. Tanenbaum
3. Curso: MIT OpenCourseWare – Computer System Organization
4. Sites: GeeksforGeeks, Khan Academy, Nand2Tetris