1_-_Introducao1

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Prof. Jonas de SouzaProf. Jonas de SouzaProf. Jonas de SouzaProf. Jonas de Souza
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Fatec Jundiaí
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� Computador Digital
◦ Máquina que pode resolver problemas, executando 
instruções que lhe são dadas
� Programa
◦ Sequência de instruções que descreve como realizar certa 
tarefa
� Circuitos Eletrônicos
◦ Reconhecem e executam um conjunto limitado de 
instruções simples
◦ Os programas devem ser convertidos em instruções para 
que possam ser executados
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� Instruções básicas raramente são muito mais 
complicadas do que:
◦ Some dois números
◦ Verifique um número para ver se ele é zero
◦ Copie dados de uma parte da memória do computador para 
outra
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� Linguagem de Máquina
◦ Juntas, as instruções primitivas de um computador formam 
uma linguagem com a qual as pessoas podem se comunicar 
com ele
◦ Quem projeta um computador, deve decidir quais 
instruções incluir em sua linguagem de máquina
◦ Mais simples possível, a fim de reduzir o custo da 
eletrônica necessária
◦ São simples, mas entediantes e difíceis de usá-las
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� Com o tempo, foram criadas abstrações para 
estruturar os computadores.
� Isto permitiu dominar a complexidade e projetar 
sistemas de modo estruturado.
� ORGANIZAÇÃO ESTRUTURADA DE 
COMPUTADORES
◦ As pessoas querem fazer X, mas os computadores só 
permitem fazer Y, a organização ajuda a encontrar uma 
forma de resolver o problema.
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� Problema: projetar um conjunto de instruções 
que seja mais conveniente para as pessoas 
usarem do que um conjunto de instruções já 
embutido na máquina
� Este conjunto de instruções forma uma 
linguagem: L1
� As instruções de máquina também formam uma 
linguagem: L0
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� Os computadores só podem executar programas 
escritos em L0, portanto, existem alguns 
métodos para permitir a execução de linguagens 
em L1:
� Tradução:
◦ Substituir cada instrução escrita no programa por uma 
sequência equivalente em L0
◦ Programa resultante fica totalmente em L0
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� Interpretação
◦ Escrever um programa em L0 que considere programas em 
L1 e os execute examinando cada instrução por vez e 
executando diretamente a sequência equivalente de 
instruções em L0
� Dois métodos são muito usados, e uma 
combinação de ambos está sendo cada vez mais 
usada.
� Porém, as máquinas não tem apenas 2 níveis de 
camadas e linguagens
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� Computador hipotético, cuja linguagem de 
máquina seja a L1 – esta máquina real seria a M1
◦ Se fosse uma máquina real da L0, seria a M0
◦ Se fosse barato e viável construir uma máquina M1 para 
esta linguagem, não teria sentido ter a linguagem L0
� A L1, porém, acaba não sendo muito diferente da 
L0, ficando ainda longe do ideal para a maioria 
das aplicações
� A abordagem obvia é, portanto, inventar um 
novo conjunto de linguagens, a L2.
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� A invenção de toda esta série de linguagens pode 
continuar indefinidamente, até que se chegue a 
uma adequada.
◦ Cada linguagem usa a antecessora como base
� Um computador, portanto, possui várias camadas 
ou níveis, um sobre o outro.
� Esta técnica é utilizada pois, apesar de possível, 
construir um computador cuja linguagem de 
máquina seja C ou Java teria um custo 
inaceitável.
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� Um computador com n níveis pode ser 
considerado como n máquinas reais diferentes
� Somente programas escritos em L0 podem ser 
executados diretamente por circuitos eletrônicos
� Programas escritos em L1, L2, Ln, devem ser 
interpretados ou traduzidos
� A maioria das pessoas que escreve programas 
para um nível n, não precisa estar ciente dos 
tradutores e interpretadores subjacentes
◦ Não importa se são interpretados, traduzidos ou 
executados diretamente por componentes eletrônicos, o 
importante é que são executados
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� A maioria dos computadores modernos possuem 
dois ou mais níveis. Algumas de até seis níveis.
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� Portas
◦ Construídas com componentes analógicos, porém, com 
precisão de dispositivos digitais
◦ Cada porta tem uma ou mais entradas digitais (0 ou 1), 
realiza uma função simples (E, OU, etc) e fornece uma saída
◦ Cada porta é composta, por no máximo, um punhado de 
transistores
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� Registrador
◦ Um pequeno número de portas podem ser combinadas 
para formar uma memória de 1 bit, que pode armazenar 0 
ou 1.
◦ As memórias de 1 bit podem ser combinadas em grupos 
de, por exemplo, 16, 32, 64 para formar registradores.
◦ Portas também podem ser combinadas para formar o 
próprio mecanismo principal de computação
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� ALU– Unidade lógica aritmética
◦ Conjunto de 8 a 32 registradores que formam uma 
memória local e um circuito, a ALU é o circuito.
◦ É capaz de executar operações aritméticas simples
◦ Os registradores são conectados à ALU para formar o 
caminho de dados, através do qual os dados transitam.
◦ A operação básica do caminho de dados consistem em 
selecionar um ou dois registradores, fazendo com que a 
ALU efetue algo com eles (por exemplo, some) e armazene 
o resultado em algum registrador.
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� Caminho dos dados
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� Instruction Set Architecture – ou nível ISA
◦ Todo fabricante de computadores publica um manual para 
cada computador que vende, intitulado Manual de 
referência de linguagem de máquina
◦ Esses manuais tratam do nível ISA.
◦ Contém as instruções executadas por interpretação pelo 
microprograma ou pelos circuitos de execução de 
hardware.
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� Este nível possui:
◦ Um conjunto de novas instruções
◦ Uma organização diferente da memória
◦ Capacidade de executar dois ou mais programas ao mesmo 
tempo
� As novas facilidades adicionadas ao nível 3 são 
executadas por um interpretador que roda no 
nível 2, o que tem sido denominado 
historicamente de sistema operacional.
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� Há uma ruptura fundamental entre os níveis 3 e 
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◦ Os três níveis mais abaixo não são projetados para 
utilização do programador médio, de nível caseiro.
◦ São dirigidos à execução dos interpretadores e tradutores 
necessários para dar suporte aos níveis mais altos.
◦ Esses interpretadores e tradutores são escritos por pessoas 
denominadas programadores de sistemasprogramadores de sistemasprogramadores de sistemasprogramadores de sistemas, que projetam e 
implementam novas máquinas reais
◦ Os níveis 4 ou superiores são dirigidos a programadores de programadores de programadores de programadores de 
aplicaçãoaplicaçãoaplicaçãoaplicação, que tem um problema específico à resolver.
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� Nível Assembly
� A linguagem de máquina dos níveis 1,2 e 3 são 
numéricas, o que bom para asmáquinas, mas 
ruim para as pessoas
� A partir do nível 4, as linguagens possuem 
palavras e abreviações, possíveis de serem 
entendidas por pessoas.
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� Linguagens de alto nível
◦ Linguagens projetadas para serem usadas por 
programadores de aplicações que tenham um problema 
para resolver.
� Existem centenas, como C, C++, Java
� Compiladores
◦ Traduzem os programas escritos nas linguagens de alto 
nível para os níveis 3 ou 4.
◦ Algumas linguagens são interpretadas em vez de 
traduzidas.
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� Computadores são projetados como uma série de 
níveis, cada um construído sobre seus 
antecessores.
� O conjunto de tipos de dados, operações e 
características de cada nível é denominado 
arquiteturaarquiteturaarquiteturaarquitetura
� O estudo sobre como projetar as partes de um 
sistema de computador é denominado 
arquitetura de computadores ou organização de arquitetura de computadores ou organização de arquitetura de computadores ou organização de arquitetura de computadores ou organização de 
computadorescomputadorescomputadorescomputadores
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� HARDWARE
◦ Circuitos eletrônicos, memória e dispositivos de entrada e 
saída
◦ Objetos tangíveis como circuitos integrados, placas de 
circuito impresso, cabos, fontes de energia, memórias, 
impressoras, etc.
� SOFTWARE
◦ Algorítmos (instruções detalhadas que dizem como fazer 
algo) e suas representações no computador, o que 
chamamos de programas.
◦ O Software é o conjunto de instruções que compõem os 
programas, e não o meio físico no qual estão gravados
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� Nos primeiros computadores, a fronteira entre 
HW e SW era bem nítida
� Atualmente, muitas vezes é difícil distinguí-la
� Qualquer operação executada por SW também 
pode ser embutida em um HW
� HW é apenas um SW petrificado
� Qualquer instrução executada em HW também 
pode ser simulada em SW
� A decisão é baseada em fatores como custo, 
velocidade, confiabilidade e frequência de 
mudanças esperadas
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� Historia do computador em minutos
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