INFORMATICA AULA 3

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Arquitetura de 
Computadores 
Introdução aos 
 sistemas de computação 
 
Prof: Charles Everton 
 
Organização Estruturada de Computadores 2 
A visão do usuário 
O usuário enxerga software, velocidade, 
capacidade de armazenamento e 
funcionalidades de periféricos 
O que é um computador? 
DOGN 
 
Máquina eletrônica capaz de realizar uma grande 
variedade de tarefas com rapidez e precisão 
 
Computadores processam dados a partir de 
conjuntos de instruções denominadas programas 
 
Um programa é um conjunto especificado/pré-
determinado de operações lógicas/aritméticas e 
fornecer o resultado destas operações 
 
Organização Estruturada de Computadores 4 
“Visão do computador” 
• Circuitos eletrônicos 
° Transistores interconectados 
° Chaves ligadas ou desligadas 
• Linguagem de máquina 
° Conjunto de instruções fundamentais que a máquina 
executa 
° Expressa como um padrão de 0s e 1s 
Organização Estruturada de Computadores 5 
Sistemas Numéricos 
• O sistema numérico mais conhecido é o 
decimal (base 10). 
• Porém, existem outros sistemas numéricos: 
° Binário (base 2) 
° Octal (base 8) 
° Hexadecimal (base 16) 
Organização Estruturada de Computadores 6 
Sistemas Numéricos 
• Qual sistema numérico é utilizado nos 
computadores? 
 Sistema binário 
 
• Por quê é utilizado o sistema binário e não o 
decimal, o qual lidamos no dia-a-dia? 
Porque o sistema decimal seria muito difícil de 
implementar com circuitos digitais 
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Representação de Dados 
 Sistema numérico binário (base 
2) 
 
 Dados são representados na 
forma binária, pois os 
computadores entendem 
apenas dois digitos: 0 (falso) e 
1 (verdadeiro). 
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Representação de Dados 
 Bit (~átomo) 
 A menor unidade que transita em um computador é o BIT 
 Que representa os estados aceso/apagado, ligado/desligado, 
verdadeiro/falso, 1/0 
 Byte (~molécula) 
 Um símbolo, seja ele uma letra, um número, um sinal, é representado 
por um conjunto de bits 
 A esse conjunto de Bits denomina-se BYTE 
 Tipicamente, 1 (um) Byte tem 8 (oito) Bits 
 Palavra (32 bits ou 64 bits) (~célula) 
 Como cada símbolo precisa de 1 byte para ser representado, um 
texto precisará de vários bytes 
 
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32 bits e 64 bits 
 32 ou de 64 bits diz respeito à arquitetura tanto do 
processador quanto do sistema operacional 
empregados em uma determinada máquina. 
 Do ponto de vista técnico, processadores de 32 
bits têm a capacidade de processar “palavras” 
(sequência de bits) de até 32 bits, enquanto os de 
64 bits podem trabalhar aquelas de até 64 bits, ou 
seja, o dobro de informações. 
10 
A informação nos 
Computadores 
 Assim: 
° 1 KByte = 1.024 Bytes 
° 1 MByte = 1.024 KBytes ou 1.048.576 Bytes 
° 1 GByte = 1.024 MBytes ou 1.048.576 KBytes ou 
1.073.741.824 Bytes 
° KByte = KiloByte = KB = K 
° MByte = MegaByte = MB = Mega 
° GByte = GigaByte = GB = Giga 
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 Os dados e as informações em um computador 
são representados internamente das seguintes 
formas: 
Representação de Dados 
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 Representação Alfanumérica 
 Representação ASCII 
‰atualmente utiliza 8 bits, apenas suficientes para 
representar 128 caracteres 
só serve para língua inglesa, pois não inclui acentos 
e símbolos utilizados em alguns idiomas 
 Representação EBCDIC 
usado nos mainframes IBM e computadores 
Macintosh (Apple) 
apesar de utilizar o mesmo número de bits que o 
ASCII, a representação de um símbolo difere nos 
dois códigos 
Representação de Dados 
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 Representação Alfanumérica 
 Representação UNICODE 
os códigos anteriores são insuficientes para 
representar símbolos de outros idiomas além do 
inglês, este código amplia a representação para 16 
bits, o que possibilita mais de 65.000 símbolos 
 
adotado por: Apple, HP, IBM, Microsoft, Oracle, Sun, 
Sybase, Unisys 
Representação de Dados 
Organização Estruturada de Computadores 14 
O que é Arquitetura? 
• Contextura de um todo. 
 
• A arquitetura de um computador é a teoria por detrás do 
desenho de um computador. 
 
• É a estrutura e a organização do hardware, ou seja, 
refere-se ao funcionamento interno do computador. 
 
• conjunto de padrões que definem a aparência de uma 
aplicação, independentemente da plataforma 
de hardware (teclas que executam funções padrão, as 
telas da aplicação e como esta interage com o sistema 
operacional). 
 Fonte: Michaelis 
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John Von Neumann 
• IAS – a máquina de von Neumann (1952) 
° Arquitetura dos computadores modernos 
° Programa armazenado em memória 
° Unidades de controle e aritmética 
Memória 
Unidade de 
 controle 
Unidade 
lógica- 
aritmética 
 
Entrada 
Saída 
Acumulador 
Organização Estruturada de Computadores 16 
Arquiteturas em níveis 
• Qualquer computador atual é extremamente 
complexo para ser estudado de uma vez… 
• A solução é organizar a máquina em níveis: 
° cada nível é definido em função do anterior 
° problemas são expressos em função da interface 
definida para cada nível 
° máquinas virtuais e linguagens associadas 
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Máquina virtual 
• Imagine que exista uma máquina hipotética 
(virtual) capaz de executar a linguagem L 
° Máquina M 
• Escreva um programa em L 
° M deve ser capaz de executar esse programa 
diretamente 
• Mesmo que a máquina virtual seja complexa, o 
programa ainda pode ser executado a partir da 
máquina do nível inferior 
 
Organização Estruturada de Computadores 18 
Tradução 
• Programas representados em um nível têm que 
ser convertidos (tradução) para processamento 
no nível inferior 
• Um programa escrito por um programador 
(chamado código fonte) em uma linguagem de 
alto nível é um conjunto de instruções que é clara 
para programadores, mas não para 
computadores. Ou seja, os computadores 
entendem única e exclusivamente suas 
linguagens nativas, as linguagens de máquina. 
Organização Estruturada de Computadores 19 
Compilação x Interpretação 
• Compilação 
° Programa na linguagem do nível L é convertido em 
equivalente no nível L-1 
° Compilar (ou traduzir) significa substituir cada instrução 
de uma linguagem para outra. 
° O processo de tradução do programa escrito em uma 
linguagem simbólica pelo programador, chamado 
código fonte (source code) para a linguagem de 
máquina do computador chamada código objeto (object 
code), é chamado compilação e é realizado por um 
programa chamado Compilador (Compiler) 
Organização Estruturada de Computadores 20 
Compilação x Interpretação 
Basicamente, no processo de compilação existem 
três realidades distintas : 
• o programa ou código fonte (source) - escrito na linguagem de alto nível e de 
acordo com as regras e sintaxe da linguagem utilizada 
• o programa compilador - fornecido por diferentes fabricantes (com dialetos 
próprios de cada um), mas de acordo com a estrutura básica da linguagem e 
que irá transformar o código de alto nível em código máquina. É o compilador 
que vai detectar os erros de sintaxe ou estrutura que o programador, 
eventualmente, tenha cometido durante a fase de programação. 
• o programa executável - resultado da transformação, pelo compilador, do 
código fonte em código máquina. Este programa executável é autónomo, 
podendo ser transportado sem necessidade de estar presente o código fonte 
nem o compilador. É um programa "fechado", ou seja a que o utilizador não 
tem acesso, nem forma de consultar ou alterar. 
Organização Estruturada de Computadores 21 
Compilação x Interpretação 
• Interpretação 
° Cada instrução do nível L é analisada e o seu efeito é 
simuladopelo interpretador (programa de M-1) 
° A conversão das instruções é feita a medida que o 
programa é executado. Cada linha que é lida é 
convertida para a linguagem de máquina e executada. 
Neste caso, nenhum novo arquivo é criado. 
° A execução do programa é feita sempre na presença 
do programa interpretador e do programa fonte. 
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Linguagens, Níveis e 
Máquinas Virtuais 
Arquiteturas em níveis atuais 
Linguagens de alto nível 
Linguagem assembly 
Sistema operacional 
Linguagem de máquina 
Microarquitetura 
Lógica digital 
Tradução (compilador) Interpretação 
Tradução (assembler) 
Interpretação parcial (chamadas do sistema) 
Interpretação (microprograma) Execução direta 
Hardware 
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Arquiteturas em níveis atuais 
Linguagens de alto nível 
Linguagem assembly 
Sistema operacional 
Linguagem de máquina 
Microarquitetura 
Lógica digital 
Tradução (compilador) Interpretação 
Tradução (assembler) 
Interpretação parcial (chamadas do sistema) 
Interpretação (microprograma) Execução direta 
Hardware 
Suporte aos 
Níveis superiores 
 
Programadores de sistemas 
 
Programas consistem em 
séries de números 
 
Programadores de 
aplicações 
 
Programas contêm 
Palavras e abreviações 
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Hardware e Software 
• Hardware: objetos tangíveis 
° Circuitos eletrônicos, componentes físicos 
 
• Software: idéias abstratas 
° Algoritmos, programas 
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O Software 
 Um programa são instruções eletrônicas que 
informam ao computador como realizar 
determinadas tarefas 
Software Básico 
O software básico tem como finalidade possibilitar 
a operação e o uso do computador, seja qual for a 
aplicação (o foco está na máquina) 
Software Aplicativo 
solução de um problema específico, utilizando o 
computador como ferramenta (o foco está na 
aplicação) 
 
 
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Linguagens de Programação 
 Uma linguagem de programação é um método 
padronizado para comunicar instruções para 
um computador. É um conjunto de regras 
sintáticas e semânticas usadas para definir 
um programa de computador. 
 Linguagens de baixo nível 
 Primeira geração: Linguagem de máquina 
 Segunda geração: Linguagem de montagem 
(Assembler) 
 Linguagens de alto nível 
 Terceira geração: Linguagens procedurais 
 Quarta geração: Linguagens aplicativas