FI 03 -Arquitetura dos Computadores

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Arquitetura dos Computadores
SENAC – FATEC - ADS
Fundamentos de Informática
Prof. Fábio Giulian Marques
2012 -01 
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ARQUITETURA De VON NEUMANN
Johann Von Neumann (1907-1957) - matemático húngaro
Johann von Neumann (1907-1957), matemático húngaro,
estabeleceu em 1945 os princípios de operação de um
computador eletrônico digital. 
]Estes princípios ficaram conhecidos
como arquitetura de Von Neumann e são ainda hoje as bases de
operação dos computadores mais modernos.
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ARQUITETURA De VON NEUMANN
Três componentes principais:
UNIDADE 
PROCESSAMENTO
se caracteriza pela possibilidade de uma máquina digital armazenar seus programas no mesmo espaço de memória que os dados, 
podendo assim manipular tais programas e dados
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ARQUITETURA De VON NEUMANN
MEMÓRIA 
 
são armazenados dados e programas 
(conjunto de instruções) 
realizam determinados cálculos ou tarefas.
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ArQUITETURA De VON NEUMANN
MEMÓRIA 
ArQUITETURA DE VON NEUMANN
Unidade de Controle
É um circuito lógico responsável pelo funcionamento da máquina, 
controlando o fluxo de instruções.
Este funcionamento realiza-se em ciclos (Clock)
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ArQUITETURA DE VON NEUMANN
UNIDADE DE PROCESSAMENTO
Realiza os cálculos de acordo com as instruções. 
Esta unidade contem basicamente
Registradores e uma
Unidade Lógico-Aritmética (ULA), onde são executadas as operações aritméticas. 
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ArQUITETURA DE VON NEUMANN
 Contém o ENDEREÇO
na memória com a próxima instrução a ser executada.
Registrador IC (Instruction Counter)
Registrador IC (Instruction Counter) 
Contém o endereço na memória com a próxima instrução a ser executada.
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ArQUITETURA DE VON NEUMANN
 Contém a próxima INSTRUÇÃO a ser executada.
Registrador IR (Instuction Register) 
ArQUITETURA DE VON NEUMANN
MAR (Memory Address Register) 
Contém o ENDEREÇO da posição da memória a ser lida ou escrita.
ArQUITETURA DE VON NEUMANN
MBR (Memory Buffer Register)
Contém o DADO a ser lido ou escrito na
memória.
ArQUITETURA DE VON NEUMANN
Registradores de propósito geral
Usados para
armazenar resultados
intermediários.
ArQUITETURA DE VON NEUMANN
Ciclo de Instrução = Ciclo de Busca e Execução
computador lê e processa uma instrução em 
linguagem de máquina da sua memória
Um ciclo de instrução (também chamado de ciclo de busca e execução ou ciclo busca-execução) é o período de tempo no qual um computador lê e processa uma instrução em linguagem de máquina da sua memória ou a seqüência de ações que a UCP realiza para executar cada instrução em código de máquina num programa.
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ArQUITETURA DE VON NEUMANN
1
Transferência do conteúdo do IC MAR.
ArQUITETURA DE VON NEUMANN
2. 
Busca da próxima 
instrução e  MBR.
ArQUITETURA DE VON NEUMANN
3. 
Conteúdo do MBR  IR
(instruction fetch).
ArQUITETURA DE VON NEUMANN
4. 
Decodificação da instrução pelo circuito
lógico da unidade de controle.
ArQUITETURA DE VON NEUMANN
5. Execução da operação:
• Operação aritmética 
ULA opera sobre números armazenados em 2 ou + registradores específicos para o tipo de operação.
5. Execução da operação:
• Operação aritmética – neste caso, a ALU opera
sobre números armazenados em dois ou mais
registradores específicos para o tipo de
operação.
• Leitura ou gravação de um dado na memória –
se a instrução for de leitura, o endereço do
operando, contido no IR, é transferido para o
MAR e o valor lido é transferido para o MBR e
daí para um registrador apropriado para a
operação. Se a instrução for de gravação na
memória (por exemplo, um resultado de uma
operação), o dado é transferido de um
registrador para o MBR, com seu endereço na
memória em MAR.
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ArQUITETURA DE VON NEUMANN
• Leitura
o endereço do operando, contido no 
IR  MAR e o valor lido  MBR  registrador apropriado para a
operação. 
5. Execução da operação:
ArQUITETURA DE VON NEUMANN
GRAVAÇÃO 
Memória
 (um resultado de uma Operação) 
o dado é
Registrador MBR,
Endereço na memória em MAR.
5. Execução da operação:
ArQUITETURA DE VON NEUMANN
6. 
Fim do ciclo e retorna para (1).
ArQUITETURA DE VON NEUMANN
O processamento sequencial 
(incremento do IC)
Fluxo de instruções pode ter desvios condicionais!
A principal característica da arquitetura
de Von Neumann é que o processamento
é feito de forma seqüencial (através do
incremento do IC), sendo que fluxo de
instruções pode ter desvios condicionais
ou condicionais. Esta arquitetura persiste
até hoje, mesmo nos computadores mais
modernos
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ArQUITETURA DE VON NEUMANN
Esta arquitetura persiste
até hoje, mesmo nos computadores mais
modernos
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Arquitetura Moderna
Os computadores modernos são ainda construídos com base na arquitetura de Von
Neumann. No entanto, os componentes eletrônicos são hoje bem menores, e o ciclo
da máquina é da ordem de mil vezes mais rápido do que os computadores dos anos
70. Gordon Moore, um dos fundadores da Intel, observou em 1965 que o número de
transistores de um circuito integrado (CHIP) dobrava a cada ano, desde que o
circuito integrado tinha sido inventado nos anos 50. Anos mais tarde, no início da
década de 80, observou-se também que a densidade de dados dobrava a cada 18
meses, o que ficou conhecido como Lei de Moore.
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Arquitetura Moderna
Arquitetura Moderna
Memória RAM
• Memória Principal – A memória principal é do tipo RAM (Random access Memory), construída
com materiais semicondutores onde os dados são armazenados de forma binária através de
circuitos lógicos bi-estáveis, que podem representar os estados LIGADO ou DESLIGADO
(ZERO ou UM).
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Arquitetura Moderna
• CPU – A CPU é o processador da máquina, e contém uma unidade de controle, uma unidade
aritmética, registradores, e memórias auxiliares para armazenar temporariamente os dados
lidos/escritos na memória RAM (memória cache).
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Arquitetura Moderna
BIOS
• BIOS (Binary I/O System) – Memória do tipo ROM (Read Only Memory) ou PROM (memória
ROM alterável) onde são armazenados um comjunto de instruções que inicializam a máquina e
que permitem que o usuário instale um sistema operacional.
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Arquitetura Moderna
Memória Auxiliar 
Memória auxiliar - Hard Disk (HD), meio magnético de armazenamento de dados.
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Arquitetura Moderna
Entrada e Saída 
• Dispositivos de entrada e saída – Os principais dispositivos de entrada e saída são o
teclado, o mouse e o monitor de vídeo.
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Arquitetura Moderna
FIM