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Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 1 Organização Computadores Arnaldo M. Mefano E-mail: ammrio@gmail.com Notas Aulas: http://www.csolutions.com.br/oc2013.pdf Blog: http://csolutions.com.br/site/blogs-mefano/weblog/ Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 2 Sua Presença na Web: Divulgação pela Web: Twitter: arnaldorj LinkEdin: Arnaldo Mefano Apareça na Web: Blogs Redes Sociais (MSN, Twitter, Orkut, Facebook, LinkEdin, etc, etc) Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 3 Organização Computadores BIBLIOGRAFIA BÁSICA: MONTEIRO, Mário Antônio. Introdução à organização de computadores. 4. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2001. TANENBAUM, Andrews S. Organização estruturada de computadores. 4. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2001. WEBER, Raul Fernando. Fundamentos de arquitetura de computadores. 3. ed. Porto Alegre: Sagra, 2004. BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR HENNESSY, John L; PATTERSON, David A. Organização e projeto de computadores: a interface hardware/software. 2. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2000. MURDOCCA, Miles J; HEUKING, Vicent P. Introdução à arquitetura de computadores. Rio de Janeiro: Campus, c2001. Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 4 Organização Computadores Hardware: Unidade Central de Processamento – O Processador Processador Intel Xeon, com 8 núcleos físicos, 16 threads – 20MB Cache interna Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 5 Organização Computadores Hardware: Unidade Central de Processamento – O Processador Intel Core 2 Quad Aproximadamente 291 milhões de transistores em cada núcleo Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 6 Organização Computadores Hardware: Unidade Central de Processamento – O Processador Intel Core 2 Quad Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 7 Organização Computadores Hardware: Unidade Central de Processamento – O Processador Intel i7 1366 contatos 8 núcleos internos (4 físicos e 4 HT) Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 8 Organização Computadores Hardware: Unidade Central de Processamento – O Processador Intel i7 – soquete com 1366 pinos Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 9 Organização Computadores Hardware: Unidade Central de Processamento – O Processador Intel i7 Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 10 Organização Computadores Hardware: Unidade Central de Processamento – O Processador Intel i7: Podemos visualizar os 8 núcleos do Core i7 Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 11 Organização Computadores Hardware: Unidade Central de Processamento – O Processador Processadores Múltiplos Núcleos – 80 núcleos Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 12 Organização Computadores Hardware: Unidade Central de Processamento – O Processador 2012: Intel Itanium Poulson Processor Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 13 Organização Computadores Hardware: Unidade Central de Processamento – O Processador Intel Ivy Bridge – 22nm – 3D Tri-Gate transistor 1,4 bilhões transistores Ref: Intel - You could fit over 3,200 22nm transistors across the diameter of an average human hair. Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 14 Organização Computadores Hardware: Unidade Central de Processamento – O Processador Tecnologia processadores com 14nm estará sendo lançada em breve (2013) com nova tecnologia de transistores FinFet Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 15 Organização Computadores Hardware: Unidade Central de Processamento – O Processador Anunciado em 2012: Intel Itanium Poulson Processor 16 Organização de Computadores Histórico: 3000AC surgiu os primeiros disposivos manuais / mecânicos, como por exemplo o Ábaco até hoje utilizado na China Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 17 Organização de Computadores Histórico: 1642, Blaise Pascal's "Pascaline", com 18 anos, desenvolveu um contador mecânico, baseado em rodas dentadas, que somava e subtraia. A aritmética empregada era a decimal, suas engrenagens possuíam 10 dentes. Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 18 Organização de Computadores Histórico: Em 1694, Gottfried Wilhem Von Leidniz aumentou a capacidade do equipamento de Pascal, incluindo a multiplicação Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 19 Organização de Computadores Histórico: Em 1820, Charles Xavier Thomas de Colmar inventou o “arithometer” com capacidade de somar, subtrair, multiplicar e dividir. Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 20 Organização de Computadores Histórico: Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Joseph Jacquard -1752-1834 – introduz o “Cartão Perfurado”) 21 Organização de Computadores Histórico: Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores E começa a era digital, Mark1, 1945, com custo de $200.000,00 realizava operações de seno, log e operações aritméticas básicas. 5 operações por segundo 22 Organização de Computadores Histórico: Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 1944 – Eniac com 18.000 válvulas, 30 toneladas, realizava 5.000 somas por segundo. 23 Organização de Computadores Histórico: 1956 o transistor substituiu a válvula. IBM Stretch – 50.000 operações por segundo – US$3.5 milhões Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 24 Organização de Computadores Hardware: Unidade Central de Processamento – O Processador Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 25 Organização de Computadores Hardware: Unidade Central de Processamento – O Processador Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 26 Organização de Computadores Hardware: Unidade Central de Processamento – O Processador Mark 1 – Ocupava uma sala de 120m2, processava multiplicação de dois números de 10 dígitos em aproximadamente 3 segundo Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 27 Organização de Computadores 28 Organização de Computadores Histórico: Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 1960 surgiram os primeiros circuitos integrados, que continham vários transistores dentro de um único componente. 29 Organização de Computadores Histórico: Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 1970 surgiram os primeiros computadores pessoais, Apple, IBM PC, Radio Shack (TRS-80), Sinclair e outros 30 Processador com 80 Núcleos Um produto projetado para 5 anos Intel CEO Paul Otellini Intel Developer Forum – Setembro 2006 Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de SáOrganização Computadores 31 Processador com 80 Núcleos Um produto projetado para 5 anos Intel CEO Paul Otellini Intel Developer Forum – Setembro 2006 Um “Waffer” de produção de processadores com 80 núcleos, antes de seu corte e separação dos processadores. Uma projeção para 5 anos Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 32 Processador com 80 Núcleos Um produto projetado para 5 anos Intel Developer Forum – Setembro 2006 (Teraflop: 10^12 operações por segundo) Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 33 Imagens Interessante IBM 1301 disk storage unit Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 1961 / 1963 $115.500,00 / 185.500,00 25MB / 28MB 34 Imagens Interessante IBM 350 disk storage unit Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Duas cabeças leitura Gravação The 350 Disk Storage Unit consisted of the magnetic disk memory unit with its access mechanism, the electronic and pneumatic controls for the access mechanism, and a small air compressor. Assembled with covers, the 350 was 60 inches long, 68 inches high and 29 inches deep. It was configured with 50 magnetic disks containing 50,000 sectors, each of which held 100 alphanumeric characters, for a capacity of 5 million characters. 35 Imagens Interessante Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 36 Imagens Interessante Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 37 Imagens Interessante Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 38 Imagens Interessante Intel Core 2 Duo Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 39 Imagens Interessante Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 40 Imagens Interessante Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 41 Imagens Interessante Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 42 Imagens Interessante Processador Intel Core i7, com 1366 pontos de contatos. Aproximadamente 731 milhões transistores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 43 Imagens Interessante Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 44 Imagens Interessante Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Processador Xeon 5400 orientado Servidores Intel Itanium 9300 (orientado a servidores, para concorrer com o IBM) IBM Power 7 45 Imagens Interessante Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores IBM Power 7 Power 7:oito núcleos de processamento com quatro threads cada (= 32 threads), ou seja, 4 vezes mais threads de processamento, consumindo 30% menos energia para realizar o mesmo trabalho. O Power 7 é fabricado em 45 nm com 1,2 bilhões de transistores. Estará disponível em três versões de clocks variando de 3,6 até 4,2 GHz. Existem rumores que circulam na web que dizem que o processador do futuro Playstation 4 pode ser um Power 7 simplificado. 46 Organização Computadores Classificação dos Sistemas de Computadores: Supercomputadores Mainframes Minicomputadores Estações de trabalho Computadores pessoais Notebook, Netbook Computadores de mão: Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 47 Organização Computadores Classificação dos Sistemas de Computadores: Supercomputadores Computadores com grande poder de processamento Utilizados principalmente no campo científico, simulações, modelagem, previsão tempo, etc. Seu custo é muito elevado. Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 48 Organização Computadores Classificação dos Sistemas de Computadores: Mainframes Orientados ao processamento de grande quantidade e volume de dados, executando simultaneamente grande quantidade de programas. Bancos, seguradoras, etc. Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 49 Organização Computadores Classificação dos Sistemas de Computadores: Minicomputadores Os Minicomputadores foram uma evolução natural dos computadores de grande porte, onde capacidades de processamento elevadas eram obtidas, com equipamentos de dimensões menores. Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 50 Organização Computadores Classificação dos Sistemas de Computadores: Estações de trabalho – Workstations Foram uma evolução dos minicomputadores, onde equipamentos pequenos, mas de alta capacidade de processamento surgiram devido a evolução da tecnologia. Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 51 Organização Computadores Classificação dos Sistemas de Computadores: Computadores pessoais Considero esta a grande evolução da tecnologia, onde sistemas de dimensões reduzidas, com alta capacidade de processamento surgiram. Seu baixo custo proporcionou a facilidade de aquisição destes equipamentos por estudantes, pequenas empresas, escolas e universidades, etc, etc, etc. Surge a época do computador pessoal, onde o computador deixa de ser uma tecnologia apenas de grandes empresas, universidades, estando ao alcance de pequenas empresas e para uso pessoal. Esta geração, chamada foi denominada de 4 Geração (VLSI) Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 52 Organização Computadores Classificação dos Sistemas de Computadores: Notebook, Netbook: Os computadores portáteis, amplamente utilizados nos dias de hoje, com preço baixos, permitindo o acesso as informações em condições móveis. Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 53 Organização Computadores Classificação dos Sistemas de Computadores: Computadores de mão: Celulares com facilidades de acesso a Internet e a informação, pequenos computadores, facilmente transportados dentro do bolso propiciam, nos dias de hoje, total mobilidade e facilidade ao acesso a Informação. Facilidades de envio imediato de informações, fotos, etc proporcionam uma nova “força” ao acesso a informação. Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 54 Organização Computadores Velocidades de processamento: FLOPS: operações de ponto flutuante por segundo. Os FLOPS são unidade para medir capacidade de processamento do computador, em operações com ponto flutuante. Megaflop 10 6 flops Gigaflop 10 9 flops Teraflop 10 12 flop Petaflop 10 15 flop Exaflop 10 18 flop Zettaflop 10 21 flop Yottaflop 10 24 flop Site dedicado aos Supercomputadores: www.top500.org Ver poster Top500 http://www.top500.org/static/lists/2012/06/TOP500_201206_Poster.pdf Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 55 Organização Computadores Sistema de Numeração: Os sistemas de numeração foram criados para representar quantidades relacionadas as suas observações. O número de caracteres que definem o sistema é chamado de BASE. Assim, 23454 Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de SáOrganização Computadores 10 Representa o número 23454 representado na base 10, decimal 56 Organização Computadores Sistema de Numeração: Iremos abordar os sistemas: Decimal: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 Binário: 0,1 Octal: 0,1,2,3,4,5,6,7 Hexadecimal: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 57 Organização Computadores Sistema de Numeração: Importante, ao lidarmos com números, aplicados a programação, por exemplo, a computadores, etc, prestarmos atenção ao sistema de numeração que está sendo utilizado 17A – certamente base hexadecimal 126 – decimal, octal ou hexadecimal? Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 58 Organização Computadores Sistema de Numeração Binário: Como o computador reconhece uma informação: Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 59 Organização Computadores Sistema de Numeração Binário: No sistema binário, apenas 2 algarismo são representados 0 – Zero lógico - Falso 1 – Um lógico - Verdade Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 60 Organização Computadores Sistema de Numeração Binário: Fazendo uma comparação: 1542 no sistema decimal 2 – algarismo de ordem zero 4 – algarismo de ordem um 5 – algarismo de ordem dois 1 – algarismo de ordem três 1x1000 + 5x100 + 40x10 + 2 x 1 1x10 (3) + 5 x 10 (2) + 40 x 10 (1) + 2 x 10 (0) Porque 10 ? A base é a decimal Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 61 Organização Computadores Sistema de Numeração Binário: Fazendo uma comparação: 1101 no sistema binário 1101 (2) 1 x 2 (3) + 1 x 2 (2) + 0 x 2 (1) + 1 x 2 (0) Porque 2 ? A base é a binária 1 x 2 (3) + 1 x 2 (2) + 0 x 2 (1) + 1 x 2 (0) (1 x 8) + (1 x 4) + (0 x 2) + (1 x 1) Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 62 Organização Computadores Sistema de Numeração Binário: Converta o número 11101 binário para decimal Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 1 1 1 0 1 2 4 2 3 2 2 2 1 2 0 (1 x 16) + (1 x 8) + (1 x 4) + (0 x 2) + (1 x 1) 16+8+4+1 = 29 11101 (2) = 29 (10) 63 Organização Computadores Sistema de Numeração Binário: Converta para decimal: 11001101 101100111 101110111 11110011 1011101101 2 (8) = 256 2 (7) = 128 2 (6) = 64 2 (5) = 32 2 (4) = 16 2 (3) = 8 2 (2) = 4 Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 64 Organização Computadores Sistema de Numeração Binário: Converta binário para decimal: 11001101 - 205 101100111 - 359 101110111 – 375 11110011 - 243 1011101101 - 749 Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 65 Organização Computadores Conversão sistema numeração decimal para binário: A conversão é simples, bastando dividir o número por 2 55 Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 2 27 1 2 13 1 2 6 1 2 3 2 0 1 1 Algarismo mais significativo 55 decimal = 110111 binário 66 Organização Computadores Conversão sistema numeração decimal para binário: A conversão é simples, bastando dividir o número por 2 75 Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 2 37 1 2 18 1 2 9 0 2 4 2 1 2 0 Algarismo mais significativo 75 decimal = 1001011 binário 2 1 0 67 Organização Computadores Conversão sistema numeração decimal para binário: Converta, de decimal para binário: 121 59 86 49 752 243 Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 68 Organização Computadores Conversão sistema numeração decimal para binário: Converta, do sistema decimal para binário: 121 - 1111001 59 - 111011 86 - 1010110 49 – 110001 752 – 1011110000 243 - 11110011 Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 69 Organização Computadores Conversão sistema numeração decimal e binário fracionários: Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Por exemplo, no sistema decimal temos: 15,5 (10) 1 x 10 (1) + 5 x 10 (0) + 5 x 10 (-1) (1 x 10) + (5 x 1) + (5 x 0,1) Para a conversão binário fracionária, seguimos o mesmo procedimento 101,111 (2) 1 x 2 (2) + 0 x 2 (1) + 1 x 2 (0) + 1 x 2 (-1) + 1 x 2 (-2) + 1 x 2 (-3) (1 x 4) + (0 x 2) + (1 x 1) + (1 x 0,5) + (1 x 0,25) + (1 x 0,125) 4 + 0 + 1 + 0,5 + 0,25 + 0,125 = 5,875 (10) 70 Organização Computadores Conversão sistema numeração decimal e binário fracionários: Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores De Binário fracionário para Decimal: 10111,1101 (2) 1x 2 (4) + 0x 2 (3) + 1 x 2 (2) + 1x 2 (1) +1x 2 (0) + 1x 2 (-1) + 1x 2 (-2) + 0x 2 (-3) + 1x 2 (-4) 16+0+4+2+1+0,5+0,25+0+0,0625 = 23,8125 (10) OBS: 2 (-1) = 0,5 2 (-2) = 0,25 2 (-3) = 0,125 2 (-4) = 0,0625 2 (-5) = 0,03125 71 Organização Computadores Conversão sistema numeração decimal e binário fracionários: Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Converta do sistema binário fracionário para o decimal: 111,111 10,101 100,011 1101,1011 2 (-1) = 0,5 2 (-2) = 0,25 2 (-3) = 0,125 2 (-4) = 0,0625 2 (-5) = 0,03125 72 Organização Computadores Conversão sistema numeração decimal e binário fracionários: Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Decimal Fracionário para Binário: 7,375 (10) Igual a 7 + 0,375 7 2 3 1 2 1 1 7 (10) = 111 (2) 0,375 X 2 -------------- 0, 750 0 = primeiro algarismo após vírgula 0,750 X 2 -------------- 1,500 1 = segundo algarismo após vírgula 0,500 X 2 -------------- 1,000 1 = terceiro algarismo após vírgula Encerramos pois a parte após a virgula é nula 7,375 (10) = 111,011 73 Organização Computadores Conversão sistema numeração decimal e binário fracionários: Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Decimal Fracionário para Binário: 6,8 (10) Igual a 6 + 0,8 6 2 3 0 2 1 1 6 (10) = 110 (2) 0,8 X 2 -------------- 1, 6 1 = primeiro algarismo após vírgula 0,6 X 2 -------------- 1,2 1 = segundo algarismo após vírgula 0,2 X 2 -------------- 0,4 0 = terceiro algarismo após vírgula 0,4 X 2 -------------- 0,8 0 = terceiro algarismo após vírgula O número 0,8 voltou a aparecer temos uma dízima 74 Organização Computadores Conversão sistema numeração decimal e binário fracionários: Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Decimal Fracionário para Binário: 6,8 (10) = 110,1100 1100 1100 1100 ....... (2)Converta de Decimal fracionário para binário: 7,4 (10) 10,54 (10) 754,05 (10) 75 Organização Computadores Sistema Hexadecimal: O sistema Hexadecimal é composto de 16 dígitos, representados pelos números 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 e as letras A, B, C, D, E, F Assim, a letra A representa 10 em decimal, B representa 11, etc. Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 76 Organização Computadores Sistema Hexadecimal: Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Decimal Hexadecimal 0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 10 A Decimal Hexadecimal 11 B 12 C 13 D 14 E 15 F 16 10 17 11 18 12 19 13 20 14 21 15 Decimal Hexadecimal 22 16 23 17 25 18 25 19 26 1A 27 1B 28 1C 29 1D 30 1E 31 1F 32 20 77 Organização Computadores Conversão Hexadecimal para Decimal: 5E (16) 5 x 16 (1) + E x 16 (0) E em hexadecimal = 14 em decimal 5 x 16 (1) + 14 x 16 (0) (5 x 16) + (14 x 1) 80 + 14 = 94 (10) Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 16 (0) = 1 16 (1) = 16 16 (2) = 256 16 (3) = 4096 16 (4) = 65.536 16 (5) = 1.048.576 78 Organização Computadores Conversão Hexadecimal para Decimal: 1AB (16) (1 x 16 (2) )+ (A x 16 (1) ) + (B x 16 (0) ) 1 x 16 (2) + 10 x 16 (1) + 11 x 16 (0) 256 + 160 + 11 = 427 (10) Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 79 Organização Computadores Conversão Hexadecimal para Decimal: Converta de Hexadecimal para Decimal: 154 (16) 9A5 (16) FB6C (16) Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 16 (0) = 1 16 (1) = 16 16 (2) = 256 16 (3) = 4096 16 (4) = 65.536 16 (5) = 1.048.576 80 Organização Computadores Conversão Hexadecimal para Decimal: Converta de Hexadecimal para Decimal: 154 (16) = 340 9A5 (16) = 2469 FB6C (16) = 64364 Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 16 (0) = 1 16 (1) = 16 16 (2) = 256 16 (3) = 4096 16 (4) = 65.536 16 (5) = 1.048.576 81 Organização Computadores Conversão Hexadecimal para Binário: Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Hexadecimal Binário 0 0000 1 0001 2 0010 3 0011 4 0100 5 0101 6 0110 7 0111 8 1000 9 1001 A 1010 B 1011 C 1100 D 1101 E 1110 F 1111 Utilizamos 4 algarismos binários para representar cada algarismo em hexadecimal. Assim, podemos representar todos os algarismos hexadecimal, de 0 até F 82 Organização Computadores Conversão Hexadecimal para Binário: Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Hexadecimal Binário 0 0000 1 0001 2 0010 3 0011 4 0100 5 0101 6 0110 7 0111 8 1000 9 1001 A 1010 B 1011 C 1100 D 1101 E 1110 F 1111 B (16) = 1011 (2) E (16) = 1110 (2) CD (16) = 1100 1101 (2) 2F5 (16) = 0010 1111 0101 (2) 4DE8 (16) = 0100110111101000 (2) 83 Organização Computadores Conversão Hexadecimal para Binário: Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Hexadecimal Binário 0 0000 1 0001 2 0010 3 0011 4 0100 5 0101 6 0110 7 0111 8 1000 9 1001 A 1010 B 1011 C 1100 D 1101 E 1110 F 1111 Converta para Binário: 17EF5 (16) CB7 (16) 45F5B (16) AFC9 (16) 84 Organização Computadores Conversão Binário para Hexadecimal: Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Hexadecimal Binário 0 0000 1 0001 2 0010 3 0011 4 0100 5 0101 6 0110 7 0111 8 1000 9 1001 A 1010 B 1011 C 1100 D 1101 E 1110 F 1111 De modo similar a conversão hexadecimal para binário, separamos o número binário em grupo de 4 algarismos. Utilizando a tabela ao lado, temos os algarismos em hexadecimal. 85 Organização Computadores Conversão Binário para Hexadecimal: Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Hexadecimal Binário 0 0000 1 0001 2 0010 3 0011 4 0100 5 0101 6 0110 7 0111 8 1000 9 1001 A 1010 B 1011 C 1100 D 1101 E 1110 F 1111 Exemplo: 110000100001 (2) 1100 (2) = C (16) 0010 (2) = 2 (16) 0001 (2) = 1 (16) 110000100001 (2) = C21 (16) Atenção: dividir sempre em grupo de 4 algarismos Exemplo: 11001100111 (2) 110 | 0110| 0111 0110 | 0110| 0111 (completamos) 6 6 7 (16) 11001100111 (2) = 667 (16) 86 Organização Computadores Conversão Binário para Hexadecimal: Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Hexadecimal Binário 0 0000 1 0001 2 0010 3 0011 4 0100 5 0101 6 0110 7 0111 8 1000 9 1001 A 1010 B 1011 C 1100 D 1101 E 1110 F 1111 Converta de Binário para Hexadecimal: 1111011001001011 (2) 1101000111100101 (2) 110011100 (2) 101111100111110 (2) 87 Organização Computadores Conversão Decimal para Hexadecimal: Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Hexadecimal Binário 0 0000 1 0001 2 0010 3 0011 4 0100 5 0101 6 0110 7 0111 8 1000 9 1001 A 1010 B 1011 C 1100 D 1101 E 1110 F 1111 O método é similar a conversão decimal para binário, dividimos o número por 16. Entretanto, o método mais fácil é converter o número decimal para binário e depois de binário para hexadecimal 88 Organização Computadores Conversão Decimal para Hexadecimal: Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Hexadecimal Binário 0 0000 1 0001 2 0010 3 0011 4 0100 5 0101 6 0110 7 0111 8 1000 9 1001 A 1010 B 1011 C 1100 D 1101 E 1110 F 1111 Método 1: 16 4 11 75 11 em decimal corresponde a B em Hexadecimal 75 (10) = 4B (16) 89 Organização Computadores Conversão Decimal para Hexadecimal: Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Hexadecimal Binário 0 0000 1 0001 2 0010 3 0011 4 0100 5 0101 6 0110 7 0111 8 1000 9 1001 A 1010 B 1011 C 1100 D 1101 E 1110 F 1111 Método 1: 16 28 4 452 452 (10) = 1C4 (16) 16 1 12 90 Organização Computadores Conversão Decimal para Hexadecimal: Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Hexadecimal Binário 0 0000 1 0001 2 0010 3 0011 4 0100 5 0101 6 0110 7 0111 8 1000 9 1001 A 1010 B 1011 C 1100 D 1101 E 1110 F 1111 Método 1: Dividindo por 16 16 4 11 75 75 (10) = 4B (16) 91 Organização Computadores Conversão Decimal para Hexadecimal: Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Hexadecimal Binário 0 0000 1 0001 2 0010 3 0011 4 01005 0101 6 0110 7 0111 8 1000 9 1001 A 1010 B 1011 C 1100 D 1101 E 1110 F 1111 Método 2: Transformando em binário e depois para hexadecimal 2 37 1 2 18 1 2 9 0 2 4 2 1 2 0 75 decimal = 1001011 binário 1001011 = 0100 1011 (2) = 4B (16) 2 1 0 75 92 Organização Computadores Conversão Decimal para Hexadecimal: Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Hexadecimal Binário 0 0000 1 0001 2 0010 3 0011 4 0100 5 0101 6 0110 7 0111 8 1000 9 1001 A 1010 B 1011 C 1100 D 1101 E 1110 F 1111 Converta para Hexadecimal: 543 (10) 335 (10) 1029 (10) 93 Organização Computadores Conversão Decimal para Hexadecimal: Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Hexadecimal Binário 0 0000 1 0001 2 0010 3 0011 4 0100 5 0101 6 0110 7 0111 8 1000 9 1001 A 1010 B 1011 C 1100 D 1101 E 1110 F 1111 Converta para Hexadecimal: 543 (10) = 21F 335 (10) = 14F 1029 (10) = 405 94 Organização Computadores Operações Aritméticas no sistema Binário Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 0 + 0 = 0 0 + 1 = 1 1 + 0 = 1 1 + 1 = 10 (0 e vai 1) De modo similar ao sistema decimal, 1 + 1 = 0 e transportamos o 1 para a próxima coluna 1 +1 ________ 10 95 Organização Computadores Operações Aritméticas no sistema Binário Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 11 11 _____ 110 1 11 (2) + 11 (2) Adição no sistema binário Similar as regras do sistema decimal + 96 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Operações Aritméticas no sistema Binário Adição binário 1001 1011 + 10100 1011 97 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Operações Aritméticas no sistema Binário Subtração binário Similar as regras do sistema decimal 111 110 001 - 98 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Operações Aritméticas no sistema Binário Subtração binário Similar as regras do sistema decimal 1 0 0 0 1 1 1 - 1 Empresta 1 1 1 0 0 0 1 1 1 - 0 0 0 1 Empresta 1 1 1 1 1000 (2) – 111 (2) = 0001 (2) = 1 (2) 99 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Operações Aritméticas no sistema Binário Realize as operações abaixo em binário 101101 - 10011 10010-1111 11001-00111 101011 - 11101 11010 - 11101 100 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Operações Aritméticas no sistema Binário Subtração binário 101101 - 10011 = 011010 10010-1111 = 00011 11001-00111 = 10010 101011 - 11101 = 001110 11010 - 11101 = 1111...11101 101 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Operações Aritméticas no sistema Binário Multiplicação binário Similar as regras do sistema decimal 1 0 0 0 1 1 1 x 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1000 (2) x 111 (2) = 111000 (2) 102 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Operações Aritméticas no sistema Binário Divisão binário Similar as regras do sistema decimal 1 1 0 0 ÷ 10 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 - - 103 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Operações Aritméticas no sistema Hexadecimal Adição Hexadecimal Similar as regras do sistema decimal Lembrar que no sistema Hexadecimal temos os números de : 0 a F A E 9 5 3 A 1 0 2 3 + 104 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Operações Aritméticas no sistema Hexadecimal Subtração Hexadecimal Similar as regras do sistema decimal Lembrar que no sistema Hexadecimal temos os números de : 0 a F A E 9 5 3 A 5 A F - 105 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Efetue as operações mostrando as etapas envolvidas Efetue as operações em binário: 1) 10010 + 1101 2) 1111 + 111110 3) 101 / 111 4) 11011 / 1101 5) 1010 x 1101 6) 101 x 1011 Efetue as operações em Hexadecimal 1) 26AD + A45F 2) 999 + 34BB 3) 54E8 – AB 4) 6DFA – 85F5 106 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Trabalho AV2 No SIA, acessar “ATIVIDADE ESTRUTURADA” Desenvolver as 3 Atividades Estruturadas solicitadas, Processador Neander, entregando relatórios impressos. Trabalho valerá 1 questão de 2 pontos na AV2. Entregar os relatórios dos 3 trabalhos desenvolvidos, no dia da AV2, impressos. 107 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Representação de Dados Internamente os computadores executam instruções, que realizam operações numéricas, alfanuméricas ou lógicas, que geram valores, conhecidos como DADOS Os dados recebidos pelo computador (através de algum dispositivo de entrada de dados – teclado, unidade armazenamento, comunicação por rede, etc) são transformados em algum código padrão, como por exemplo dados alfanuméricos ou em outro formato mais adequado para a realização de operações (dados lógicos, dados numéricos). 108 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores O computador só reconhece e trabalha internamente com representação binária (0 e 1 ), assim, temos que transformar nossas informações em informações binárias. Assim, cada símbolo de nossa linguagem tem que ser transformado para a representação binária, transformação esta conhecida como “Codificação”. Cada símbolo de nossa linguagem é transformado em grupo de bits, de modo a ser reconhecido pelo sistema. 109 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Qual o tamanho deste grupo de bits? Irá depender do número de caracteres que queremos representar Sabemos que n bits podem representar 2 n caracteres diferentes 110 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Velocidade de transmissão de dados e informações binárias Kbps e KB/s b bit B byte Kbps: K bit por segundo KB/s : K bytes por segundo 32KB = 256Kbps 111 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores BCD: Binary Coded Decimal (Decimal codificado em binário) Formado por grupos de 6 bits, representando 64 caracteres (2 6 = 64) , já obsoleto Algarismos de 0 a 9 representados com seus códigos binários originais Tipos de códigos de Caracteres 112Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Tipos de códigos de Caracteres: BCD: Algarismos de 0 a 9 representados com seus códigos binários originais Decimal Binário BCD 0 0000 1 0001 2 0010 3 0011 4 0100 5 0101 6 0110 7 0111 8 1000 9 1001 125 decimal = 0001 0010 0101 BCD 113 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores EBCDIC: Extended Binary Coded Decimal Interchange Code (Código para intercâmbio BCD estendido) Usado em mainframes IBM. Grupos de 8 bits, permitindo 256 caracteres diferentes, muitos códigos não são associados a nenhum caractere legível. O EBCDIC descende diretamente do BCD. Tipos de códigos de Caracteres 114 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores EBCDIC: Tipos de códigos de Caracteres 115 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Tipos de códigos de Caracteres ASCII - American Standard Code for Information Interchange (Código padrão americano para troca de informações) Inicialmente gerado com 7 bits (baseado nos caracteres do inglês, e mais um bit de paridade. Foi estendido para 8 bits, representando então 256 caracteres. Esta modificação foi devida a necessidade de representação de letras acentuadas e de símbolos gráficos. 116 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores 117 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Tipos de códigos de Caracteres ISO 8859-1 (informalmente, Latin1) é uma codificação de caracteres do alfabeto latino, Foi desenvolvida pela ISSO (International Organization for Standardization). Em junho de 2004, o grupo de desenvolvimento da ISO/IEC responsável por sua manutenção declarou o fim do suporte a esta codificação. Ele codificava 191 caracteres 118 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores ISO 8859-1 119 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Unicode - Grupos de 16 bits, criado para suportar todos os símbolos da humanidade, como caracteres japoneses, chineses, árabes, hebraicos, etc. Comporta até 64K (65.536 = 2 16 )símbolos diferentes. De modo a garantir a compatibilidade com a codificação ASCII, todos os símbolos ASCII permanecem inalterados, sendo adicionados 8 bits zero após os atuais 8 bits. Os 256 primeiros códigos Unicode são idênticos aos do padrão ISSO 8859-1 , facilitando assim a conversão de textos ocidentais. Tipos de códigos de Caracteres 120 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Unicode 121 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Com o conjunto de caracteres que estudamos, podemos representar qualquer informação e processá-la. Sob o ponto de vista do computador, valores matemáticos podem ser facilmente interpretados pelo computador, mesmo que não seja fácil esta interpretação pelo usuário. Isto não será problema, já que apenas o computador irá interpretar estas informações. Este tipo de representação (representação interna) depende da arquitetura do sistema. Tipos de códigos de Caracteres 122 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Quando um programa é introduzido no sistema através de uma linguagem de programação, os componentes internos do sistema e sua estrutura lógica irá converter os caracteres introduzidos em um código utilizado pela arquitetura do sistema Quando o usuário, utilizando uma linguagem de programação, introduz um programa no computador, os componentes de sua estrutura física convertem os caracteres introduzidos como um texto livre, para o código de bits usados pela máquina. Tipos de códigos de Caracteres 123 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores O próximo passo é a geração do código objeto, já que o computador só reconhece dados binários. Deste modo, estas informações (compostas de dados, instruções, etc) serão reconhecidas e interpretadas pela Unidade Central de Processamento (UPC / CPU) Tipos de códigos de Caracteres 124 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Lógica Digital – Portas e operações Lógicas Internamente o computador reconhece informações binárias, ou seja zero lógico e um lógico: 0 / 1 Lógica digital foi desenvolvida de modo a suportar estes tipos de informações, proporcionando facilidades de operações lógicas Os mais comuns: AND – NOT – OR – XOR – NAND - NOR Nos circuitos dos computadores, (implementados com circuitos lógicos), os estados lógicos “0” e “1” são representados por níveis de tensões. 125 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Lógica Digital – Portas e operações Lógicas Nível Lógico ZERO Nível Lógico UM 5Volts 0 Volts Transição – Estado indefinido Nível Lógico 0 – 0 Volts Nível Lógico 1 – 5 Volts 126 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Porta AND (E): Verdade se as duas entradas forem verdadeiras Lógica Digital – Portas e operações Lógicas 127 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Porta AND (E): Verdade se as duas entradas forem verdadeiras Lógica Digital – Portas e operações Lógicas Interruptor A e B abertos – lâmpada apagada Apenas se interruptores A e B fechados – lâmpada ligada 128 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Porta NOT (Não): Inverte o sinal de entrada Lógica Digital – Portas e operações Lógicas 129 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Porta NOT (Não): Inverte o sinal de entrada Lógica Digital – Portas e operações Lógicas Interruptor aberto – lâmpada ligada Interruptor fechado – lâmpada desligada 130 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Porta OR (OU): Verdade de uma ou ambas as entradas forem verdadeiras Lógica Digital – Portas e operações Lógicas 131 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Porta OR (OU): Verdade de uma ou ambas as entradas forem verdadeiras Lógica Digital – Portas e operações Lógicas Interruptor A e B abertos – lâmpada desligada Interruptores A OU B fechados – lâmpada ligada 132 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Porta NAND (Não E): Composta de uma porta AND com sua saída invertida Lógica Digital – Portas e operações Lógicas 133 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Porta NAND (Não E): Composta de uma porta AND com sua saída invertida Lógica Digital – Portas e operaçõesLógicas Interruptor A e B fechados – lâmpada desligada Esta é a única condição de lâmpada desligada 134 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Porta NOR: Equivale a uma porta OR com sua saída invertida Lógica Digital – Portas e operações Lógicas 135 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Porta NOR: Equivale a uma porta OR com sua saída invertida Lógica Digital – Portas e operações Lógicas Interruptores A e B abertos – lâmpada ligada Um ou ambos interruptores fechados – lâmpada desligada 136 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Lógica Digital – Portas e operações Lógicas Porta XOR (OU Exclusivo): Produz saída zero quando as entradas são iguais e saída um quando as entradas são diferentes 137 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Tabela Verdade A Tabela Verdade mostra as combinações possíveis dos estados lógicos de entrada e os estados lógicos resultantes nas respectivas saídas. A montagem de uma tabela verdade consiste na descrição de todas possíveis combinações lógicas das entradas e as respostas de cada saída do circuito. Se temos N entradas, teremos 2 n combinações possíveis de ocorrerem. 138 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Expressões lógica A B A B S = A . B + A.B S 139 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Expressões lógica A C F B 1o nível 2o nível F = A.B + A.B.C + BC 140 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Circuitos Lógicos Digitais Básicos Como vimos anteriormente, através de circuitos lógicos podemos implementar várias funções. Basicamente a eletrônica digital é dividida em dois tipos de circuitos lógicos: Lógica Combinacional e a Lógica Sequencial Qual a diferença entre estes dois tipos de lógicas ? 141 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Circuitos Lógicos Digitais Básicos Lógica Combinacional: Os estados lógicos das saída são funções única e exclusivamente de suas entradas. Se o estado lógico de uma entrada for alterado, automaticamente o estado lógico da saída será “recalculado” e apresentado. 142 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Circuitos Lógicos Digitais Básicos Lógica Sequencial: Os estados lógicos das saída são funções das entradas e/ou de estados lógicos anteriormente armazenados Se o estado lógico de uma entrada for alterado, o estado lógico da saída poderá não ser “recalculado” automaticamente, dependendo por exemplo, do estado de outro sinal. Vários circuitos lógicos são controlados através de um sinal de “Clock” (relógio) que gera o “pulso” de comando. 143 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Circuitos Lógicos Digitais Básicos Lógica Sequencial: Os Flip-Flops são circuitos lógicos sequenciais, que possuem 2 estados estáveis. Para que o Flip-Flop assuma um destes dois estados, é necessária a ocorrência de um sinal de “Clock”. Neste momento, a saída do Flip-Flop poderá ser alterada, dependendo do estado lógico de sua entrada. Apenas na ocorrência de um novo clock é que o processo se repetirá. 144 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Circuitos Lógicos Digitais Básicos Lógica Sequencial: Flip - Flop Q Q A B Controle Flip - Flop 145 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Circuitos Lógicos Digitais Básicos Lógica Sequencial: Flip – Flop O Flip – Flop é uma memória de um bit. Este é o elemento fundamental para o desenvolvimento de qualquer outra memória. 146 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Circuitos Lógicos Digitais Básicos Lógica Sequencial: Flip – Flop A B Q Q` 0 0 1 1 Inválida 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 Q Q´ Retém 147 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Circuitos Lógicos Digitais Básicos Lógica Sequencial: Flip – Flop Na configuração de Flip-Flop vista, não temos nenhum tipo de controle dos sinais de entrada, ou seja quando as informações chegam nas entradas, elas são automaticamente transferidas para as saídas. Para que tenhamos este controle, uma entrada de controle é incorporada. Sinal Clock (CK) . Assim passamos a ter um “Sincronismo” na operação do Flip-Flop. entrada e estabelecendo um sincronismo na operação do circuito. Podemos então “reter” uma informação por um período de tempo desejado. 148 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Circuitos Lógicos Digitais Básicos Lógica Sequencial: Flip – Flop Tendo o objetivo de utilizá-lo como memória, colocamos portas NAND em sua entrada associada a um sinal de clock (CK). As entradas S e R poderão variar, a saída só irá variar quando tivermos um pulso positivo no sinal CK. Flip-Flop RS 149 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Circuitos Lógicos Digitais Básicos Decodificadores Decodificador é o circuito lógico que converte um código binário de N bits de entrada em M linhas de saída. Apenas uma linha de saída é habilitada de cada vez, dependendo das possíveis combinações de entrada. Os decodificadores são importantes nos circuitos digitais. São amplamente utilizados para selecionar memórias e realizar conversões de códigos. 150 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Circuitos Lógicos Digitais Básicos Decodificadores Temos também os decodificadores para conversão de códigos, como por exemplo conversão de um código binário para acionamento de um display. Deste modo, algarismos ou letras codificadas digitalmente sejam apresentadas aos usuários. 151 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Circuitos Lógicos Digitais Básicos Decodificadores Decodificador BCD: Este é o tipo de decodificador mais utilizado, pois converte o código binário BCD e alimenta diretamente um display de 7 segmentos, na verdade 7 Leds (diodos emissores de luz) 152 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Circuitos Lógicos Digitais Básicos Lógica Sequencial: Decodificadores Decodificador 3 x 8 153 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores O Relógio do Sistema – O clock Clock significa relógio, e um relógio funciona de modo preciso. No computador, o circuito de clock tem esta mesma função: marcar o tempo e possibilitar um “sincronismo” entre as partes do sistema. Cada vez que um pulso de clock é gerado,os dispositivos realizam uma tarefa interna, param e continuam o que estavam fazendo no próximo ciclo de clock 154 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Velocidades de transmissão de dados Megabits por Segundo (Mbps) x Megabytes Por Segundo (MB/s) Quando falamos de comunicação de dados, rede por exemplo onde a transmissão é serial, a velocidade é indicada em Mbps (Megabits por segundo) A conversão para Megabytes por segundo, dividimos o valor Mbps por 8. Para converter uma taxa de transferência em MB/s para Mbps, multiplicamos o valor por 8 1Byte = 8 bits 155 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores O Modelo de Von Neumann: Possui os seguintes elementos: Unidade Central de Processamento Unidade de Memória Principal Unidades de armazenamento para a entrada e saída de dados 156 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores O Modelo de Von Neumann: Unidade Central Processamento Unidade Entrada Unidade Saída Memória Armazenamento 157 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores O Modelo de Von Neumann: A máquina de Von Neumann é uma arquitetura de computador com característica de armazenar os programas que serão executados no mesmo espaço de memória que os dados, facilitando assim suas operações. Com mais detalhes, ela é composta de: Memória Unidade Aritmética e Lógica Unidade Central de Processamento Unidade de controle Unidades de entrada e saída 158 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Vamos então estudar as partes de um Computador 159 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores O Processador e seus componentes: Parte central do sistema, responsável pelo processamento todos os programas armazenados na memória do computador e do controle do sistema. UCP (ou CPU) formada por: Unidade de Controle (UC) Unidade Aritmética e Lógica (UAL) Registradores (Unidade de Controle – UC – funções de busca, interpretação e controle de execução das instruções, e o controle dos demais componentes do computador ) 160 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Unidade Central de Processamento: UCP UAL ACC Registros RDM - Dados REM – End. CI RI Decodificador Instruções Unidade Controle Clock Memória Principal 161 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Unidade Aritmética e Lógica (UAL): Realiza a efetiva execução das instruções - Todas as operações aritméticas e lógicas são executadas na UAL. Unidade de Memória: Armazena todos os dados, programas e informações. Informações temporárias intermediárias e informações finais são também armazenadas na memória Unidade de Controle: Funções de busca, interpretação e controle de execução das instruções, e o controle dos demais componentes do computador. Fornece o sinal de temporização de todo o sistema. O relógio do sistema – Clock – está diretamente ligado a unidade de controle. Unidade de entrada e saída: Dispositivos que farão a comunicação do computador com o mundo externo 162 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Registradores: De modo a que dados possam ser guardados, temporariamente até possam ser enviados para outras unidades dentro da UCP ou para fora desta (tais como para a unidade Aritmética e Lógica, para a memória do sistema, etc), necessitamos de áreas de armazenamento de pequena capacidade, porém de alta velocidade. Estes são os Registradores Outra finalidade dos registradores é o armazenamento temporário de resultados de operações realizadas pela ULA, resultados temporários que poderão ser utilizados por outras instruções, etc. O Acumulador (ACC) é um Registro designado a guardar dados e ser o elo de ligação da ULA com a CPU. Em outras palavras, resultados da ULA são guardados temporariamente no Acumulador (ACC). No próximo diagrama ........ 163 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Registradores: Unidade Central de Processamento: UCP UAL ACC Registros RDM - Dados REM – End. CI RI Decodificador Instruções Unidade Controle Clock Memória Principal CI – Contador Intruções (PC) RI – Registro de Instruções (IR) ACC – Acumulador RDM – Registro de dados REM – Registro de Instruções UAL: Unidade Aritmética e Lógica 164 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Unidade de Controle: Funções de busca, interpretação e controle de execução das instruções, e o controle dos demais componentes do computador. Fornece o sinal de temporização de todo o sistema. O relógio do sistema – Clock – está diretamente ligado a unidade de controle. A unidade de controle é o dispositivo mais complexo da UCP, pois possui lógica de contorle da movimentação de instruções e dados da memória para a UCP, em instantes programados (sinais de controle gerados pela própria Unidade de Controle. Todos os sinais são gerados usando como base o sinal do Relógio- Clock – do sistema. 165 Organização Computadores Prof. Arnaldo Mefano - Univ. Estácio de Sá Organização Computadores Relógio: É o circuito que gera pulsos, em intervalos de tempo pré-definidos. A precisão é obtida através de um cristal de Quartzo. A quantidade de pulsos gerados por segundo é denominado Frequência. Um “Ciclo” de Relógio (Ciclo de Clock) ou de sistema é o intervalo de tempo entre o início de um pulso e o início do pulso seguinte
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