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Arquitetura e Organização de Computadores Prof: Diego Canizio Email: diego.canizio@gmail.com Referências Bibliográficas: Em livro: ANDREW S, TANENBAUM. Organização Estruturada de Computadores. 5 ed. SÃO PAULO: Prentice Hall, 2006. WILLIAM., S.Arquitetura e Organização de Computadores.. 5 ed. São Paulo: Prentice Hall, 2006. Em revista: http://www.infoexame.com.br http://idgnow.uol.com.br/ http://www.b2bmagazine.com.br/ http://pcworld.uol.com.br/ Arq. e Org. de Computadores Perfil do Profissional: A Disciplina Arquitetura e Organização de Computadores abordará conceitos, conteúdos básicos que ajudarão a entender o funcionamento do hardware e de vários componentes que compõe um sistema computacional. O profissional possuirá compreensão do funcionamento do computador, Entenderá o funcionamento da estrutura básica do computador e terá condições para aprender o funcionamento de novas tecnologias. Arq. e Org. de Computadores Ementa: Introdução a Organização Arquitetura de Computadores; Componentes Básicos de Um Computador; O Nível da Lógica Digital; O Nível da Microarquitetura; O Nível da Arquitetura do Conjunto de Instruções; O Nível do Sistema Operacional; Tópicos Complementares. Arq. e Org. de Computadores Objetivo: Atualmente o profissional que irá atuar na área de informática requer conhecimentos nas mais diversas áreas do conhecimento. Dentre eles , existe a necessidade de compreensão e utilização de conceitos e teorias que formalizam o desenvolvimento de capacidade de raciocínio lógico, de concentração, conhecimento de espaço, de criação e tratamento de dados. Arq. e Org. de Computadores Proposta metodológica: Aulas expositivas; Trabalhos individuais e de grupo; Utilização de slides e apostilas para estudo; Listas de exercícios; Participação em sala. Avaliações Bimestrais: Prova 7,0 Pontos Trabalhos 3,0 Pontos Arq. e Org. de Computadores Proposta metodológica: Aulas expositivas; Trabalhos individuais e de grupo; Utilização de slides e apostilas para estudo; Listas de exercícios; Participação em sala. Avaliações Bimestrais: Prova 7,0 Pontos Trabalhos 3,0 Pontos Arq. e Org. de Computadores Introdução: Um computador digital é uma máquina que pode resolver problemas para as pessoas executando instruções que Ihe são dadas. Uma sequencia de instruções que descreve como realizar certa tarefa é denominada programa. Ex: Some dois números. Verifique um número para ver se ele é zero. Copie dados de uma parte da memória do computador para outra. Juntas, as instruções primitivas de um computador formam uma linguagem com a qual as pessoas podem se comunicar com ele. Chama-se linguagem de máquina. Arq. e Org. de Computadores Arquitetura de Computadores: Estrutura e comportamento de computadores digitais. (Hayes) Estrutura de módulos como eles estão organizados em um sistema computacional. (Stone) O conjunto de tipos de dados, operações e características dos diversos níveis de projeto de um computador. (Tanenbaum) O estudo de arquiteturas de conjuntos de instruções (requisitos de programação/software) e organizações de implementação de máquinas (hardware). (Hwang) Arq. e Org. de Computadores Linguagens, níveis e máquinas reais. As pessoas querem fazer X, mas os computadores só podem fazer Y. 2 Alternativas: Criar uma nova linguagem (L1), paralela a linguagem de máquina (LO), que contenha sequencias equivalentes. Tudo criado em L1 é compreendido em L0. Chama-se tradução Escrever um programas em L0 que considere L1. Não requer uma prévia em L0 Chama-se interpretação O programa que executa é chamado interpretador. A invenção de toda uma série de linguagens, cada uma mais conveniente do que sua antecessora pode continuar indefinidamente até que, por fim, se chegue a uma adequada. Cada linguagem usa a antecessora como base. Série de camadas ou níveis; Arq. e Org. de Computadores Linguagens, níveis e máquinas reais. Arq. e Org. de Computadores Linguagens, níveis e máquinas reais. Máquina Multinível O conjunto de tipos de dados, operações e características de cada nível é denominado arquitetura. Trata dos aspectos visíveis ao usuário daquele nível. Ex: Características que o programador vê: quantidade de memória disponível. Arq. e Org. de Computadores A evolução da máquina multiníveis: Na década de 40, só haviam 2 níveis; ISA Lógico digital Programas eram feitos em linguagem de máquinas (nível 1) e diretamente executados pelos circuitos eletrônicos (nível 0). Os circuitos eletrônicos, juntamente com memórias, dispositivos de E/S, etc, formam o Hardware. Consiste em objetos tangíveis. O software por sua vez, consiste em algoritmos e suas representações, os quais chamamos de programas. Hoje em dia software e hardware são logicamente equivalentes. Arq. e Org. de Computadores A evolução da máquina multiníveis: Em 1951, Maurice Wilkes, projetou um computador de 3 níveis. Ele possuía um interpretador embutido. Diminuía o número de circuitos eletrônicos. Menos falhas. Arq. e Org. de Computadores A invenção dos sistemas operacionais: Nos primeiros anos os computadores eram “acessíveis a todos”. Cartões perfurados de 80 colunas. Sistemas batch. Arq. e Org. de Computadores 15 A invenção dos sistemas operacionais: Perto de 1960, um programa denominado sistema operacional era mantido no computador o tempo todo. O Sistema lia o cartão; Depois lia o cartão FORTRAN com base em uma fita magnética;; Então o programa era lido para a máquina e compilava pelo programa FORTRAN. FORTRAN era considerado uma instrução virtual “compilar programa”. Terminais remotos ligados aos servidores por meio de linhas telefônicas; Sistemas de tempo compartilhado. Arq. e Org. de Computadores 16 Marcos da arquitetura de computadores: Arq. e Org. de Computadores 17 Marcos da arquitetura de computadores: Arq. e Org. de Computadores 18 Marcos da arquitetura de computadores: Em 1642, Blaise Pascal construiu uma máquina de calcular operacional. Adição e subtração. 30 Anos mais tarde um alemão, Gottfried Wilhelm, contruiu uma máquina similar a de bolso atual, com as 4 operações matemáticas principais. Nada aconteceu, até Charles Babbage inventar a máquina diferencial e a máquina analítica. Arq. e Org. de Computadores 19 Marcos da arquitetura de computadores: 1ª Geração – Válvulas (1945 – 1955) Colossus – 1º computador digital. ENIAC e seus projetos sucessores. Utilizava-se de uma aritmética decimal representada por 10 válvulas. Foi então substituída pela aritmética binaria. A máquina de Von Neumam Desenhada em 1954. Tinha 5 partes principais: A memória, ULA, UC e Dispositivos de E/S. Arq. e Org. de Computadores 20 Marcos da arquitetura de computadores: 1ª Geração – Válvulas (1945 – 1955) Colossus – 1º computador digital. ENIAC e seus projetos sucessores. Utilizava-se de uma aritmética decimal representada por 10 válvulas. Foi então substituída pela aritmética binaria. A máquina de Von Neumam Desenhada em 1954. Tinha 5 partes principais: A memória, ULA, UC e Dispositivos de E/S. Arq. e Org. de Computadores 21 Marcos da arquitetura de computadores: 2ª Geração – Transistores (1955 – 1965) Barramento: É um conjunto de fios paralelos usados para conectar os componentes de um computador. 3ª Geração – Circuitos integrados (1965 – 1980) A invenção do circuito integrado de silício por Robert Noyce em 1958 permitiu que dezenas de transistores fossem colocados em um único chip. Sistemas de tempo compartilhado. 4ª Geração – Integração em escala muito grande (1980 - ?) Difusão da computação pessoal Surgimento dos CPD´s. Apple x IBM Apple LISA – GUI (Graphical User Interface) IBM PC Arq. e Org. de Computadores 22 Marcos da arquitetura de computadores: 5ª Geração – Computadores invisíveis Especificamente, ao preparar uma palestra para um grupo do setor, Moore observou que cada nova geração de chips de memória estava sendo lançada três anos após a anterior. Uma vez que cada geração tinha quatro vezes mais memória do que sua antecessora ele percebeu que o número de transistores em um chip estava crescendo a uma taxa constante e previu que esse crescimento continuaria pelas próximas décadas. Essa observação ficou conhecida como lei de Moore. Arq. e Org. de Computadores 23 Tipos de computador: Arq. e Org. de Computadores 24
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