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Organização de Computadores - Resumo

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Organização de Computadores
Aula 01
Computador: Podemos dizer que a sua função é transformar dados em informações.
Dado é a matéria prima obtida na etapa de coleta (entrada).
Informação é o resultado obtido pelo tratamento destes dados (saída).
Etapas básicas de processamento: DADOS (entrada), PROCESSAMENTO e INFORMAÇÃO (saída).
Processador: funções básicas são ler, interpretar instruções e realizar operações matemáticas.
Memória: Sistema de armazenamento e recuperação de dados. Cada dispositivo de memória possui características diferentes. A memória principal é dividida em partes endereçáveis (endereços) onde as informações estão armazenadas e de onde podem ser recuperadas.
Dispositivos de entrada e Saída: Permite a comunicação entre o sistema de computação e o meio exterior convertendo a linguagem utilizada pelo sistema em linguagem do mundo exterior e vice-versa.
Barramento: Conjunto de fios que conduz sinais elétricos entre os componentes. Um barramento pode ser composto por um ou mais fios em função da quantidade de bits que irá transportar. Um barramento é constituído de uma parte para endereço, uma para dados e outra para controle.
Fundamentos da Programação: Qualquer processamento de dados requer a execução de uma série de etapas que podem ser realizadas por um computador. Estas etapas ordenadas são denominadas algoritmos.  O computador possui uma linguagem própria (linguagem binária) para receber ordens. No entanto, programar em linguagem binária é insano, pois utilizam apenas dois caracteres: 0 e 1. Todas as informações e todos os dados coletados são representados por sequências de 0 e 1, que são conhecidos como bits. O termo bit é formado pelas duas primeiras letras da palavra BInary e da última letra da palavra digiT.
Linguagens de Programação: Para tornar a programação possível, foram desenvolvidas linguagens de um nível mais alto, ou seja, mais próximas do entendimento humano chamadas genericamente de linguagens de programação. Ex: Java, C, C++, Cobol e Delphi.
Função dos compiladores: Converter um programa escrito em uma linguagem de alto nível em código binário. O arquivo resultante é chamado código objeto.
Função dos ligadores: Agregar módulos em um único programa, inserindo informações de  relocação de endereços e referência entre os módulos. O arquivo resultante é chamado código executável.
Sistema Operacional: Conjunto de programas que permite a interação entre o usuário e o computador. Ex: Linux, Windows XP, Windows Vista, Windows 7.
Aula 02
As Unidades de informação são denomindadas: Bit, Byte, Word e Múltiplos. Algumas como você pode perceber, vêm do idioma inglês. 
O Bit: é a unidade para composição de uma informação. O bits 0 e 1 são os algarismos na numeração binária e, com estes dois algarismos, todos os demais números podem ser representados. 
O Byte é a unidade mínima de informação composta por 8 bits. 
O Word é a unidade de armazenamento e recuperação de uma informação; múltiplo de byte.
Os Múltiplos. Estes são representados pela potência de 2: 
O sistema de numeração decimal, também chamado de base 10, é o mais conhecido, porém os computadores utilizam o sistema binário, ou seja, utilizam a base 2. Como esta representação pode ser muito longa, costuma-se representar os números no sistema hexadecimal ou base 16.
Os números representados em uma determinada base são compostos pelos algarismos da base, que variam de 0 até o algarismo representado pela base menos uma unidade (base-1). Por exemplo, se a base é 10 os algarismos irão de 0 até 9 (9 = 10-1).
Combinações permitidas com n dígitos em uma base B.
Para uma determinada base B, empregando-se n dígitos pode-se representar B   combinações distintas. Considere, por exemplo, a representação em base decimal com 3 dígitos. Esta representação fornece 1000 números distintos (de 0 a 999). Se, no entanto, utilizarmos a base binária, para os mesmo 3 dígitos, tem-se 8 números distintos (de 0 a 7).
Aula 03
A conversão entre bases, consiste em representar um número em uma outra base e, para isso, serão apresentados algoritmos de conversão.
De Decimal para Binário e Hexadecimal: Dividir o número decimal pela base,Extrair o resto como algarismo e colocá-lo à esquerda do anterior enquanto o quociente da divisão for diferente de 0.
De Binário e Hexadecimal para Decimal: Multiplicar cada algarismo pela potência da base referente à posição do algarismo e somar todos os resultados.
Da Base Binária para a Base Hexadecimal: Cada conjunto de 4 bits representa um dígito em hexadecimal, pois com 4 bits podemos escrever 16 números diferentes ( 24 = 16). O número é convertido da direita para a esquerda.
Da Base Hexadecimal para a Base Binária: Analogamente ao item anterior, cada dígito em hexadecimal é convertido em 4 dígitos binários.
Representação de números inteiros
Sinal e Magnitude: A forma mais simples é a utilização da representação denominada sinal e magnitude, onde o dígito mais significativo indica o sinal: 0 representa uma número positivo e 1 representa um número negativo. O número zero possui, então, duas representações possíveis.
Complemento a Base-1: Complemento é a diferença entre cada algarismo do número e o maior algarismo possível na base. A utilização da representação em complemento simplifica a subtração entre dois números. O número que será subtraído (negativo) é substituído pelo respectivo complemento e, então, somado. Considerando a utilização de base binária, a operação é feita através de complemento a 1, que se resume na inversão de todos os dígitos.
Complemento a Base: A representação mais utilizada para número negativos corresponde ao complemento à base, que, no caso de base binária, é chamado de complemento a 2. Para obtenção de um número negativo expresso em complemento a 2, o número deverá ser invertido e, em seguida, ser adicionado do valor 1. Esta forma garante uma única representação para o número zero.
Representação de caracteres: Para representação de caracteres são utilizadas tabelas que transformam caracteres não numéricos em números para que possam ser armazenados em formato binário.
ASCII – American Standard Code for Information Interchange. Padrão vigente na forma estendido com suporte para 256 caracteres (8 bits)
EBCDIC - Extended Binary Coded Decimal Interchange Code. Padrão em desuso utilizado pela IBM
UNICODE . Padrão em implantação que utilize 16 bits, permitindo o uso de caracteres específicos de determinados idiomas. Este padrão preserva os códigos da tabela ASCII.
Aula 04
PORTAS: Os circuitos digitais são formados por elementos capazes de manipular apenas grandezas binárias. As portas são, então, elementos de hardware que recebem um ou mais sinais de entrada e produzem um sinal de saída, cujo valor é o resultado de uma operação lógica. 
OPERAÇÕES LÓGICAS
As operações lógicas são apresentadas pelas seguintes palavras: AND, OR, NOT, NAND, NOR e XOR.
As operações lógicas podem ser representadas de duas maneiras: Representação matemática. Símbolo gráfico.
Cada operação possui um símbolo gráfico conforme descrito a seguir.
TABELA VERDADE E EXPRESSÕES LÓGICAS
Expressão lógica é uma expressão algébrica formada por variáveis lógicas e por símbolos representativos de operações lógicas.O valor do resultado de uma expressão lógica pode ser obtido por uma tabela-verdade construída com todas as possibilidades de entrada e as correspondentes saídas.
Aula 05
A Álgebra Booleana é uma área da Matemática que trata de regras e elementos de lógica. Assim como na Álgebra comum, a Álgebra Booleana trata de variáveis e de operações com estas variáveis, porém utiliza variáveis binárias em que o valor 1 equivale à condição verdadeira e o valor 0, à condição falsa.
Aula 06
MODELO DE VON NEUMANN
Um Pouco de História: John Von Neumann foi um matemático húngaro (1903-1957) com diversas contribuições significativas na matemática e na física. Foi professor da Universidade de Princeton e um dos construtores do ENIAC. A sua grande