Modelo de Von Neumann

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ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
Aula 6 – Modelo de Von Neumann 
AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN 
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
ESTRUTURA DA DISCIPLINA 
AULA 1 – Fundamentos 
AULA 2 – Sistemas de Numeração 
AULA 3 – Representação de dados 
AULA 4 – Lógica Digital 
AULA 5 – Álgebra Booleana 
AULA 6 – Modelo de Von Neumann 
AULA 7 – Conjunto de Instruções 
AULA 8 – Processador 
AULA 9 – Memória 
AULA 10 – Dispositivos de Entrada e Saída 
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ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
Conteúdo Programático AULA 6 
 História da computação 
 
 Máquina de Von Neumann 
 
 Limitações da máquina de Von Neumann 
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ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
UMA BREVE HISTÓRIA DOS COMPUTADORES 
ABACO 
ENIAC 
1842 - 1843, Ada Lovelace criou um 
algoritmo para o cálculo da sequência de 
Bernoulli usando a máquina analítica de 
Charles Babbage 
1953: a máquina analítica de Babbage 
e as notas de Ada são considerados o 
primeiro computador e o primeiro 
software respectivamente. 
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 XVII - O francês Blaise Pascal projeta uma calculadora que soma e subtrai e 
o alemão Gottfried Wilhelm Leibniz incorpora operações de multiplicar e 
dividir à máquina. 
 XVIII - O francês Joseph Marie Jacquard constrói um tear automatizado: 
cartões perfurados controlam o movimento da máquina. 
 1834 - O inglês Charles Babbage projeta a máquina analítica capaz de 
armazenar informações. 
 1847 - O inglês George Boole estabelece a lógica binária para armazenar 
informações. 
 1890 - O norte-americano Hermann Hollerith constrói o primeiro 
computador mecânico. 
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 1924 - Nasce a International Business Machines Corporation (IBM), nos 
Estados Unidos. 
 1938 - O alemão Konrad Zuse faz o primeiro computador elétrico usando a 
teoria binária. 
 1943 - O inglês Alan Turing constrói a primeira geração de computadores 
modernos, que utilizam válvulas. 
 1944 - O norte-americano Howard Aiken termina o Mark I, o primeiro 
computador eletromecânico. 
 1946 - O Eletronic Numerical Integrator and Computer (Eniac), primeiro 
computador eletrônico, é criado nos EUA. 
 
Ref: http://www.ic.uff.br/~aconci/evolucao.html 
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Harvard Mark II – setembro 1947 
 Descobriu-se que um problema no computador tinha sido gerado 
por um inseto. 
 Grace Hopper, uma das inventoras do Cobol, anunciou: "Nós 
estamos tirando "bugs" da máquina!“ 
 
 Esse primeiro bug foi removido do relé com uma pinça e está 
preservado no Museu Naval, em Virgínia, junto ao Livro Diário do 
Harvard Mark II. 
 
 
 
 Ref: 
http://www.sitedecuriosidades.com/ver/origem_e_data_do_primeiro
_bug_de_computador.html 
CURIOSIDADE: VIDA DE BUG 
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MEMÓRIA 
PROCESSADOR 
ENTRADA e SAÍDA 
MODELO DE VON NEUMANN 
John Von Neumann, 
matemático húngaro (1903-
1957), contribuiu para a 
matemática e a física. Foi 
professor da Universidade de 
Princeton e um dos 
construtores do ENIAC 
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MODELO DE VON NEUMANN 
CARACTERÍSTICAS 
 Dados e instruções armazenados em uma única memória utilizada 
tanto para leitura quanto para escrita 
 
 Os dados armazenados na memória podem ser acessados através 
de endereços 
 
 A execução de um programa ocorre sequencialmente, por ordem 
de endereços, exceto se for feita algum desvio explicito no 
programa 
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MEMÓRIA 
 
PROCESSADOR 
ENTRADA e SAÍDA 
REM / MAR RDM / MBR CONTROLE 
MODELO DE VON NEUMANN 
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ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
MEMÓRIA 
 
PROCESSADOR 
ENTRADA e SAÍDA 
REM / MAR RDM / MBR CONTROLE 
MODELO DE VON NEUMANN 
DADOS 
Registrador 
de Dados da 
Memória 
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MEMÓRIA 
 
PROCESSADOR 
ENTRADA e SAÍDA 
REM / MAR RDM / MBR CONTROLE 
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ENDEREÇOS 
Registrador 
de Endereços 
da Memória 
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MEMÓRIA 
 
PROCESSADOR 
ENTRADA e SAÍDA 
REM / MAR RDM / MBR CONTROLE 
MODELO DE VON NEUMANN 
OPERAÇÕES 
(READ/WRITE) 
Unidade de 
controle 
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MEMÓRIA 
ENTRADA e SAÍDA 
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UNIDADE 
DE 
CONTROLE 
UNIDADE 
LÓGICA E 
ARITMÉTICA 
REGISTRADORES 
UCP 
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Execução de operações lógicas e aritméticas 
Conceito proposto para o EDVAC (1945) 
Gerenciamento do fluxo interno dos dados 
Busca, decodifica e executa instruções 
Memórias dentro do processador 
MODELO DE VON NEUMANN – O PROCESSADOR 
(UCP OU CPU) 
UNIDADE 
DE 
CONTROLE 
UNIDADE 
LÓGICA E 
ARITMÉTICA 
REGISTRADORES 
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REGISTRADORES 
 Tamanho da célula  Determina RDM 
 
Célula de 32 bits  RDM com 32 bits 
 
Tamanho da memória em células  Determina REM 
 
Memória com 256 células  REM com 8 bits 
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 Registrador de instruções (IR) 
 Armazena a instrução que está sendo executada 
 
 Registrador de estado (PSW) 
 Armazena condições de estado geradas pela unidade 
aritmética e lógica gerando informações para a unidade de 
controle 
 
 Contador do programa (PC) 
 Armazena o endereço da próxima instrução que será 
executada 
REGISTRADORES ESPECIAIS 
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Curiosidade: PSW do 8086 
15 14 13 12 11 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01 00 
O D I T S Z A P C 
C – Vai Um 
P – Paridade 
A – Vai Um Aux 
Z – Zero 
S – Sinal 
T – Trap 
I – Interrupção 
D – Direção 
O – Overflow 
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MEMÓRIA 
 
PROCESSADOR 
ENTRADA e SAÍDA 
REM / MAR RDM / MBR CONTROLE 
MODELO DE VON NEUMANN – ENTRADA E SAÍDA 
• Armazenamento 
 HD (Disco Rígido) 
 CD-ROM 
 DVD 
 Pendrive (flash) 
• Monitor de vídeo 
• Teclado 
• Mouse 
• Placa de som 
• Webcam 
• Placa de rede 
• Placa fax-modem 
• Multifuncional 
 
 
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Exercícios 
A CPU e a memória se comunicam através de: 
1) Unidade lógico-aritmética 
2) Rede sem fio 
3) Barramento 
4) Unidade de Controle 
 
A CPU é composta por: 
1) Registradores e Unidade Lógico-Aritmética 
2) Memória e barramento 
3) Unidade de Controle e barramento 
4) Dispositivos de Entrada e Saída 
 
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ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
Exercícios 
A CPU e a memória se comunicam através de: 
1) Unidade lógico-aritmética 
2) Rede sem fio 
3) Barramento 
4) Unidade de Controle 
 
A CPU é composta por: 
1) Registradores e Unidade Lógico-Aritmética 
2) Memória e barramento 
3) Unidade de Controle e barramento 
4) Dispositivos de Entrada e Saída 
 
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ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
Considere um computador baseado no modelo de Von 
Neumann com REM de 32 bits. Podemos afirmar que: 
1) Este computador utiliza uma célula de 32 bits 
2) Este computadorpossui 32 instruções 
3) Este computador utiliza uma célula de 4GB 
4) Este computador pode endereçar 4G células 
 
Considere um computador baseado no modelo de Von 
Neumann com RDM de 64 bits. Podemos afirmar que: 
1) Este computador pode endereçar 64M células 
2) Este computador possui 64 instruções 
3) Este computador pode ter no máximo 8GB de memória 
4) Este computador utiliza uma célula de 64 bits 
Exercícios 
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ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
Considere um computador baseado no modelo de Von 
Neumann com REM de 32 bits. Podemos afirmar que: 
1) Este computador utiliza uma célula de 32 bits 
2) Este computador possui 32 instruções 
3) Este computador utiliza uma célula de 4GB 
4) Este computador pode endereçar 4G células 
 
Considere um computador baseado no modelo de Von 
Neumann com RDM de 64 bits. Podemos afirmar que: 
1) Este computador pode endereçar 64M células 
2) Este computador possui 64 instruções 
3) Este computador pode ter no máximo 8GB de memória 
4) Este computador utiliza uma célula de 64 bits 
Exercícios 
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Um sistema possui memória com 8G endereços e cada célula 
é composta por 4 bytes. 
 
a) Qual o tamanho em bits do REM? 
 
 
b) Qual o tamanho em bits do RDM? 
 
 
c) Qual o tamanho da memória? 
 
Exercícios 
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Um sistema possui memória com 8G endereços e cada célula 
é composta por 4 bytes. 
 
a) Qual o tamanho em bits do REM? 
 
8 G = 233 endereços  REM com 33 bits 
 
b) Qual o tamanho em bits do RDM? 
 
4 bytes = 32 bits  RDM com 32 bits 
 
c) Qual o tamanho da memória? 
 
8G endereços x 4 bytes = 233 x 22 = 235 bytes = 32 GB 
 
Exercícios 
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RESUMINDO 
•Von Neumann: conceito de programa armazenado 
 
• Composição: CPU, MEMÓRIA e E/S 
 
•Restrições: memória linear e processamento sequencial