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ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES Aula de Revisão AV1 AULA DE REVISÃO AV1 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 AULA DE REVISÃO AV1 ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES Conteúdo Programático AULA DE REVISÃO AV1 Conceitos de computação Representações numéricas Algoritmos de conversão de base Álgebra booleana AULA DE REVISÃO AV1 ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES HARDWARE SOFTWARE SISTEMA COMPUTACIONAL + O QUE SE CHUTA E O QUE SE XINGA? LEMBRE-SE: AULA 1 AULA DE REVISÃO AV1 ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES GABINETE MONITOR TECLADO & MOUSE HARDWARE PLACA MÃE PROCESSADOR MEMÓRIA PRINCIPAL DISCOS (MEMÓRIA SECUNDÁRIA) FONTE (ENERGIA) AULA 1 AULA DE REVISÃO AV1 ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES ATENÇÃO AO CONSUMO CONSCIENTE LIXO ELETRÔNICO São todos os equipamentos eletrônicos que jogamos fora!!!! Possuem metáis pesados altamente tóxicos (mercúrio, cádmio,berílio e chumbo) RISCOS contaminação do lençol freático doenças graves adquiridas em “lixões” poluição do ar se forem queimados AULA 1 AULA DE REVISÃO AV1 ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES PLACA-MÃE PROCESSADOR HARDWARE : Placa mãe e seus Acessórios MEMÓRIA (PRINCIPAL) AULA 1 AULA DE REVISÃO AV1 ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES COMO ESTES COMPONENTES SE CONECTAM? ENDEREÇO DADOS CONTROLE B A R R A M E N T O S AULA 1 AULA DE REVISÃO AV1 ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES COMO ESTES COMPONENTES SE CONECTAM? ENDEREÇO DADOS CONTROLE B A R R A M E N T O S E PARA FUNCIONAR? PROGRAMA (FONTE) OBJETO EXECUTÁVEL COMPILADOR LIGADOR AULA 1 AULA DE REVISÃO AV1 ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES RESUMO – AULA 1 PROCESSAMENTO DE DADOS é a tarefa de transformar dados em informações Esta tarefa pode ser executada por um COMPUTADOR Para que o computador faça uma tarefa é necessário que exista um PROGRAMA que determine como esta tarefa deve ser executada Para desenvolvimento de um programa utilizamos uma LINGUAGEM DE PROGRAMAÇÃO O programa escrito nesta linguagem é transformado em CÓDIGO DE MÁQUINA através dos processos de compilação e ligação AULA 1 AULA DE REVISÃO AV1 ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES QUE BASES VAMOS ESTUDAR? 10 algarismos da base decimal: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 2 algarismos na base binária: 0 1 16 algarismos na base hexadecimal: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F AULA 2 AULA 2 AULA DE REVISÃO AV1 ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES QUE BASES VAMOS ESTUDAR? 10 algarismos da base decimal: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 2 algarismos na base binária: 0 1 16 algarismos na base hexadecimal: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F AULA 2 CADA POSIÇÃO CORRESPONDE A UMA POTÊNCIA DA BASE, ASSIM COMO NA BASE DECIMAL? SIM !!! A516 = A * 16 1 + 5 *160 = 10 * 16 + 5 *1 = 160 + 5 = 16510 AULA 2 AULA DE REVISÃO AV1 ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES E de byte em byte... Devemos encontrar a potência de 2 mais próxima que comporte o número, considerando que Bn equivale as combinações com n algarismos. 135 serão necessários 8 bits : 28 = 256 combinações 13510 = 1 0 0 0 0 1 1 12 • Um conjunto de oito bits equivale a um byte • Utilizar os múltiplos (K, M, G ...) facilita, pois a capacidade de armazenamento dos diversos dispositivos no computador é medida em bytes AULA 2 AULA DE REVISÃO AV1 ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES Quantos bytes possuem, respectivamente, 2KB, 4MB e 8GB? 1) 2¹² , 4²º , 2³² 2) 2¹¹ , 2²º , 2³² 3) 2¹¹ , 2²² , 2³³ 4) 2¹² , 2²² , 2³¹ Qual o valor em decimal do número ABC (em hexadecimal)? 1) 2748 2) 2700 3) 33 4) 2747 Quantos arquivos de 2MB cabem em um cartão de memória de 32 GB? AULA 2 AULA DE REVISÃO AV1 ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES Quantos bytes possuem, respectivamente, 2KB, 4MB e 8GB? 1) 2¹² , 4²º , 2³² 2KB = 2 x 210 = 211 B 2) 2¹¹ , 2²º , 2³² 4MB = 22 x 220 = 222 B 3) 2¹¹ , 2²² , 2³³ 8GB = 23 x 230 = 233 B 4) 2¹² , 2²² , 2³¹ Qual o valor em decimal do número ABC (em hexadecimal)? 1) 2748 ABC = A x 162 + B x 161 + C x 160 2) 2700 = 10 x 162 + 11 x 161 + 12 x 160 3) 33 = 10 x 256 + 11 x 16 + 12 4) 2747 = 2560 + 176 + 12 = 2748 Quantos arquivos de 2MB cabem em um cartão de memória de 32 GB? N = 32 GB = 25 x 230 B = 235 = 235- 21 = 214 arquivos 2 MB 2 x 220 B 221 AULA 2 AULA DE REVISÃO AV1 ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES • Os números podem ser representados em bases diferentes • As bases 2 e 16 são as mais utilizadas na informática • Saber trabalhar com números binários e seus múltiplos é fundamental e facilitará seu trabalho • Você deve praticar! • E lembrem-se... existem 10 tipos de pessoas no mundo, as que conhecem números binários e as que não conhecem RESUMO DA AULA 2 AULA 2 AULA DE REVISÃO AV1 ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES Conversão de Base Decimal Binário 1) Realizar divisões sucessivas por 2 enquanto quociente diferente de zero 2) Os “restos” irão formar o número convertido Decimal Hexadecimal 1) Realizar divisões sucessivas por 16 enquanto quociente diferente de zero 2) Os “restos” irão formar o número convertido Hexadecimal Binário 1) Cada quatro bits formam um algarismo hexadecimal AULA 3 AULA DE REVISÃO AV1 ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES E OS NÚMEROS NEGATIVOS? SINAL e MAGNITUDE -10 = 1 1010 sinal magnitude AULA 3 Um bit reservado para sinal A magnitude (valor) é o número apresentado em binário AULA DE REVISÃO AV1 ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES Complemento a 1 -10 = 1 0 1 0 1 • Um bit reservado para sinal • Diferença entre cada algarismo do número e o maior algarismo possível na base 1010 invertido sinal AULA 3 E OS NÚMEROS NEGATIVOS? Para a base 2 o maior algarismo é o 1 e, para este caso, equivale a inverter todos os dígitos AULA DE REVISÃO AV1 ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES Complemento a 2 -10 = 1 0 1 1 0 • Um bit reservado para sinal • Representação mais utilizada sinal 0101 + 1 AULA 3 E OS NÚMEROS NEGATIVOS? Obtido a partir do complemento a 1 de um número binário somando-se 1 ao número invertido AULA DE REVISÃO AV1 ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES SINAL E MAGNITUDE Registra o sinal do maior número e subtrai a magnitude COMPLEMENTO A 1 Efetua a soma bit a bit (inclusive sinal) “vai um” para fora do número é somado ao resultado Se não houver “vai um” para fora do número, o resultado é negativo e deve ser complementado (mantendo o sinal) COMPLEMENTO A 2 Efetua a soma bit a bit (inclusive sinal) “vai um” para fora do número indica resultado positivo Se não houver “vai um” para fora do número, o resultado é negativo e deve ser complementado (mantendo o sinal) SOMANDO E SUBTRAINDO AULA 3 AULA DE REVISÃO AV1 ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORESQual a representação em base binária do número FFh e 10h respectivamente? 1) 11111111 e 00010000 2) 11111111 e 00010110 3) 10000000 e 00010001 4) 10000000 e 00010000 A representação em complemento a 2 do número decimal -13 utilizando 5 bits é: 1) 11101 2) 10011 3) 10010 4) 01101 Joãozinho só sabe contar em hexadecimal e tem uma coleção com 1B bolinhas de gude. Seu irmão mais velho lhe deu 7 bolinhas. A mãe de Joãozinho perguntou a ele quantas bolinhas ele tinha. O que Joãozinho respondeu? AULA 3 AULA DE REVISÃO AV1 ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES Qual a representação em base binária do número FFh e 10h respectivamente? 1) 11111111 e 00010000 2) 11111111 e 00010110 F F h = 1111 11112 3) 10000000 e 00010001 1 0 h = 0001 00002 4) 10000000 e 00010000 A representação em complemento a 2 do número decimal -13 utilizando 5 bits é: 1) 11101 13 = 01101 2) 10011 complemento a 1 = 10010 3) 10010 + 1 4) 01101 10011 Joãozinho só sabe contar em hexadecimal e tem uma coleção com 1B bolinhas de gude. Seu irmão mais velho, que conta em decimal, deu 12 bolinha para o caçula. A mãe de Joãozinho perguntou a ele quantas bolinhas ele tinha. O que Joãozinho respondeu? 1B = 16 + 11 = 27 27 + 12 = 39 27h AULA 3 AULA DE REVISÃO AV1 ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES Calcule o resultado da operação 25 – 32 em binário utilizando complemento a dois com 7 bits. 1) Representar -32 e 25 em binário 2) Efetuar a soma AULA 3 AULA DE REVISÃO AV1 ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES Calcule o resultado da operação 25 – 32 em binário utilizando complemento a dois com 7 bits. 1) Representar -32 e 25 em binário 25 = 0011001 32 = 0100000 -32 = 1011111 + 1 = 1100000 2) Efetuar a soma 0011001 (25) 1100000 (-32) 1111001 (não houve “vai um” para fora) Verificando: 1111001 1000110 + 1 = 1000111 -7 AULA 3 AULA DE REVISÃO AV1 ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES Conceitos de Lógica Digital Portas lógicas: circuitos eletrônicos (hardware) elementares de um sistema de computação Operação lógica: realizada sobre um ou mais valores lógicos produz um resultado lógico, conforme a regra definida para essa operação Valores lógicos (booleanos): Falso (F = bit 0) Verdadeiro (V = bit 1) AULA 4 AULA DE REVISÃO AV1 ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES AND Produz resultado verdade se e somente se todas as entradas forem verdade Representação algébrica: A * B (ou A . B) Falso ou Verdadeiro? Representação gráfica: X = A * B Tabela-Verdade A B X 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 X AULA 4 AULA DE REVISÃO AV1 ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES OR Produz resultado verdade se pelo menos uma das entradas for verdade Representação algébrica: A + B Falso ou Verdadeiro? Representação gráfica: X = A + B Tabela-Verdade A B X 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 X AULA 4 AULA DE REVISÃO AV1 ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES NOT Inverte o valor da entrada Representação algébrica: A Falso ou Verdadeiro? Representação gráfica: X = A Tabela-Verdade A X 0 1 1 0 X AULA 4 AULA DE REVISÃO AV1 ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES NAND Inverte o valor do resultado de uma operação AND Representação algébrica: A * B Representação gráfica: X = A * B Tabela-Verdade X A B X 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 Operação NAND Falso ou Verdadeiro? AULA 4 AULA DE REVISÃO AV1 ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES NOR Inverte o valor do resultado de uma operação OR Representação algébrica: A + B Representação gráfica: X = A + B Tabela-Verdade X A B X 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 Operação NOR Falso ou Verdadeiro? AULA 4 AULA DE REVISÃO AV1 ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES XOR Produz resultado verdade se as entradas forem diferentes Representação algébrica: A B Representação gráfica: X = A B Tabela-Verdade X A B X 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 Operação XOR Falso ou Verdadeiro? AULA 4 AULA DE REVISÃO AV1 ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES Considere as entradas A=0110 e B=1101. Podemos afirmar que os valores de X para as operações lógicas X = A*B e X = A+B são, respectivamente: 1) 1111 e 0100 2) 0100 e 1111 3) 0100 e 1001 4) 1001 e 1111 Seja A = 10010 e B = 11110. O valor de X = A*B será: 1) 10010 2) 11110 3) 00001 4) 01101 AULA 4 AULA DE REVISÃO AV1 ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES Considere as entradas A=0110 e B=1101. Podemos afirmar que os valores de X para as operações lógicas X = A*B e X = A+B são, respectivamente: 1) 1111 e 0100 A B A*B A+B 2) 0100 e 1111 0 1 0 1 3) 0100 e 1001 1 1 1 1 4) 1001 e 1111 1 0 0 1 0 1 0 1 Seja A = 10010 e B = 11110. O valor de X = A*B será: 1) 10010 A B A*B A*B 2) 11110 1 1 1 0 3) 00001 0 1 0 1 4) 01101 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 X = 01101 AULA 4 AULA DE REVISÃO AV1 ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES A Álgebra Booleana é uma área da Matemática que trata de regras e elementos de lógica A Álgebra Booleana trata de variáveis e de operações com estas variáveis, utilizando valores binários 0 e 1. O valor 1 equivale à condição verdadeira e o valor 0 à condição falsa Uma expressão lógica pode ser simplificada garantindo, assim, circuitos mais simples e mais baratos de serem produzidos Essa simplificação é realizada utilizando os postulados e propriedades da álgebra de Boole Álgebra Booleana AULA 5 AULA DE REVISÃO AV1 ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 0 + 0 = 0 0 + 1 = 1 1 + 0 = 1 1 + 1 = 1 0 * 1 = 0 1 * 0 = 0 0 * 0 = 0 0 = 1 1 = 0 Álgebra Booleana – Postulados 1 * 1 = 1 OR AND NOT AULA 5 AULA DE REVISÃO AV1 ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 1) X + 0 = X 2) X + 1 = 1 3) X + X = X 4) X + X = 1 5) X * 0 = 0 6) X * 1 = X 7) X * X = X 8) X * X = 0 9) X = X Álgebra Booleana – Propriedades AULA 5 AULA DE REVISÃO AV1 ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 10) X + Y = Y + X 11) X * Y = Y * X 12) X+(Y+Z) = (X+Y)+Z 13) X*(Y*Z) = (X*Y)*Z 14) X*(Y + Z) = (X*Y) + (X*Z) Álgebra Booleana - Propriedades COMUTATIVA ASSOCIATIVA 15) X+(Y * Z) = (X+Y) * (X+Z) DISTRIBUTIVA AULA 5 AULA DE REVISÃO AV1 ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 17) X + (X * Y) = X 18) X * (X + Y) = X Álgebra Booleana - Propriedades ABSORÇÃO 19) X + (X * Y) = X + Y 20) X * (X + Y) = X * Y 21) X + Y = X * Y 22) X * Y = X + Y MORGAN CONSENSO AULA 5 AULA DE REVISÃO AV1 ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES X * Y = X + Y ( X * Y ) + (X * Y) = (X + Y ) + (X * Y) (8) X + X = 1 1 = (X + Y ) + (X * Y) (15) Distributiva 1 = ((X + Y )+ X) * ((X + Y) + Y) (8) X + X = 1 1 = (1+ Y ) * (1 + X) (2) X + 1 = 1 1 = 1 * 1 Postulado 1 = 1 Provando a Lei de Morgan: X * Y= X + Y AULA 5 AULA DE REVISÃO AV1 ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES Praticando - Simplificações 1) X = ABC + AB + AC 2) X = ABC + ( A + B + C) AULA 5 AULA DE REVISÃO AV1 ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES Praticando - Simplificações 1) X = ABC + AB + AC X = A (BC + B + C) (Distributiva) 2) X = ABC + ( A + B + C) AULA 5 AULA DE REVISÃO AV1 ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES Praticando - Simplificações 1) X = ABC + AB + AC X = A (BC + B + C) (Distributiva) X = A (BC + BC ) (Morgan) 2) X = ABC + ( A + B + C) AULA 5 AULA DE REVISÃO AV1 ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES Praticando - Simplificações 1) X = ABC + AB + AC X = A (BC + B + C) (Distributiva) X = A (BC + BC ) (Morgan) X = A ( 1 ) (4) X + X = 1 2) X = ABC + ( A + B + C) AULA 5 AULA DE REVISÃO AV1 ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES Praticando - Simplificações 1) X = ABC + AB + AC X = A (BC + B + C) (Distributiva) X = A (BC + BC ) (Morgan) X = A ( 1 ) (4) X + X = 1 X = A (6) X * 1 = X 2) X = ABC + ( A + B + C) AULA 5 AULA DE REVISÃO AV1 ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES Praticando - Simplificações 1) X = ABC + AB + AC X = A (BC + B + C) (Distributiva) X = A (BC + BC ) (Morgan) X = A ( 1 ) (4) X + X = 1 X = A (6) X * 1 = X 2) X = ABC + ( A + B + C) X = ABC A + ABC B + ABC C (Distributiva) X = 0 + 0 + ABC C (8) X*X = 0 X = ABC C (1) X + 0 = X X = ABC (7) X* X = X AULA 5 AULA DE REVISÃO AV1 ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES Praticando - Simplificações 3) X = A . B . C (A+B+C ) X = A. B . C . A + A . B . C . B + A . B . C . C (Distributiva) X = 0 + 0 + A . B . C . C (8) X * X = 0 X = A . B . C . C (1) X + 0 = X X = A . B . C (7) X * X = X X = (A . B) + C (Morgan) X = A + B + C (Morgan) X = A + B + C (9) X = X AULA 5 AULA DE REVISÃO AV1 ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES RESUMINDO •Operações lógicas combinadas •Regras semelhantes a álgebra •Resultados: Verdadeiro (1) ou Falso (0) •Atenção: não confundir operações lógicas com algébricas •Você deve praticar! AULA 5
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