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ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
Aula de Revisão AV2 
AULA DE REVISÃO AV2 
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 AV2 
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
Conteúdo Programático AULA DE REVISÃO AV2 
 Modelo de Von Neumann 
 Instruções 
 Interrupção e Pipeline 
 Conceitos de memória principal e 
memória cache 
 Conceitos de E/S 
 Disco magnético 
 
 
 
AULA DE REVISÃO AV2 
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
MODELO DE VON NEUMANN 
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 
AULA 6 
AULA DE REVISÃO AV2 
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
MEMÓRIA 
 
PROCESSADOR 
ENTRADA e SAÍDA 
REM / MAR RDM / MBR CONTROLE 
Modelo de Von Neumann 
AULA DE REVISÃO AV2 
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
MEMÓRIA 
 
PROCESSADOR 
ENTRADA e SAÍDA 
REM / MAR RDM / MBR CONTROLE 
Modelo de Von Neumann 
DADOS 
Registrador 
de Dados da 
Memória 
AULA DE REVISÃO AV2 
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
MEMÓRIA 
 
PROCESSADOR 
ENTRADA e SAÍDA 
REM / MAR RDM / MBR CONTROLE 
Modelo de Von Neumann 
ENDEREÇOS 
Registrador 
de Endereços 
da Memória 
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ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
MEMÓRIA 
 
PROCESSADOR 
ENTRADA e SAÍDA 
REM / MAR RDM / MBR CONTROLE 
Modelo de Von Neumann 
OPERAÇÕES 
(READ/WRITE) 
Unidade de 
controle 
AULA DE REVISÃO AV2 
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
MEMÓRIA 
ENTRADA e SAÍDA 
MODELO DE VON NEUMANN 
UNIDADE 
DE 
CONTROLE 
UNIDADE 
LÓGICA E 
ARITMÉTICA 
REGISTRADORES 
UCP 
AULA DE REVISÃO AV2 
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
MEMÓRIA 
ENTRADA e SAÍDA 
MODELO DE VON NEUMANN 
UNIDADE 
DE 
CONTROLE 
UNIDADE 
LÓGICA E 
ARITMÉTICA 
REGISTRADORES 
UCP 
Gerenciamento do 
fluxo interno dos 
dados 
AULA DE REVISÃO AV2 
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
MEMÓRIA 
ENTRADA e SAÍDA 
MODELO DE VON NEUMANN 
UNIDADE 
DE 
CONTROLE 
UNIDADE 
LÓGICA E 
ARITMÉTICA 
REGISTRADORES 
UCP 
Gerenciamento do 
fluxo interno dos 
dados 
Células de 
memória dentro 
do processador 
AULA DE REVISÃO AV2 
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
MEMÓRIA 
ENTRADA e SAÍDA 
MODELO DE VON NEUMANN 
UNIDADE 
DE 
CONTROLE 
UNIDADE 
LÓGICA E 
ARITMÉTICA 
REGISTRADORES 
UCP 
Gerenciamento do 
fluxo interno dos 
dados 
Células de 
memória dentro 
do processador 
Execução de 
operações lógicas 
e aritméticas 
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ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
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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ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
INSTRUÇÕES 
São as ordens que o computador entende 
 
Cada família de processadores tem o seu próprio conjunto de instruções 
 instruction set 
 
 
Quem usa essas instruções? 
 Programador Assembly 
 Compiladores 
 
mov ax,#0x7cc ; posiciona na 
metade da tela 
mov DI,ax ; 
seg es 
mov [DI],#0x9f4F ; O 
seg es 
mov [DI+2],#0x9f4C ; L 
seg es 
mov [DI+4],#0x9f41 ; A 
seg es 
mov [DI+6],#0x9f21 ; ! 
loop1: jmp loop1 
AULA 7 
AULA DE REVISÃO AV2 
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
Instruções 
Aritméticas e Lógicas 
Instruções de 
Movimentação de 
Dados 
Instruções de 
Transferências de 
Controle 
Transferem dados entre 
registradores ou entre registrador 
e memória principal (MOV) 
Realizam operações aritméticas 
(ADD, SUB ...) e lógicas (AND, OR) 
Executam o desvio do fluxo 
sequencial do código (JMP) 
Tipos de Instrução 
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ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
CÓDIGO DA 
OPERAÇÃO 
OPERANDO(S) 
Indica que operação será executada. A 
quantidade de bits desse código determina o 
número máximo de instruções 
Indica o(s) dado(s) que será(ão) 
manipulado(s): números, caracteres, 
endereços 
Formato de uma Instrução 
ADD OP1 OP2 OP3 
CÓDIGO DA OPERAÇÃO 
opcode OPERANDOS 
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ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
IMEDIATO 
DIRETO 
INDIRETO 
Utiliza um valor como operando e não um 
endereço na memória 
MOV AX,#0x07CC MOV [0200],#0x07CC 
Indica o endereço de memória onde está o 
operando 
Indica um ponteiro para o operando 
MOV AX,[0200] 
ADD AX,[BX] 
Modos de Endereçamento 
Exemplo: Intel 
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ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
O endereço do operando se refere a um 
registrador 
MOV [0200],AX 
Obtido pela soma do operando com o 
conteúdo de um registrador base 
MOV CX, [BX+0200] 
REGISTRADOR 
DESLOCAMENTO 
Modos de Endereçamento 
AULA DE REVISÃO AV2 
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
Buscar os operandos 
Decodificar operação 
 
Buscar uma instrução na 
memória 
 
1 
2 
3 
Reiniciar o ciclo 
 
Guardar o resultado 
(se for o caso) 
 
 
Executar a operação 
 
4 
5 
6 
Parada Início 
Busca da 
próxima 
instrução 
Executa 
instrução 
Ciclo de Instruções AULA 8 
AULA DE REVISÃO AV2 
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
Interrupções 
 HARDWARE SOFTWARE 
DISPOSITIVO ATIVA INTERRUPÇÃO 
PROCESSADOR TERMINA 
INSTRUÇÃO CORRENTE 
PROCESSADOR RECONHECE SINAL 
PROCESSADOR COLOCA PSW E PC 
NA PILHA 
PROCESSAOR CARREGA NOVO PC 
SALVA REGISTRADORES 
PROCESSA INTERRUPÇÃO 
RESTAURA REGISTRADORES 
RESTAURA PSW E PC 
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ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
primeira 
instrução 
Pipeline 
AULA DE REVISÃO AV2 
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
• O tamanho da instrução (de máquina) de certo computador é de 12 bits; 
os 4 bits mais significativos especificam o código da operação (opcode) e 
os 8 bits restantes o operando. O número máximo de instruções 
(operações) diferentes que esse computador pode ter é: 
 
 
 
• Quais as etapas da execução de uma instrução: 
 
a) Inicio, Codificação, Busca Operandos, Fim 
b) Busca, Codificação, Envio Operandos, Fim 
c) Busca, Decodificação, Busca Operandos, Fim 
d) Inicio, Decodificação, Envio Operandos, Fim 
Exercícios 
AULA DE REVISÃO AV2 
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
• O tamanho da instrução (de máquina) de certo computador é de 12 bits; 
os 4 bits mais significativos especificam o código da operação (opcode) e 
os 8 bits restantes o operando. O número máximo de instruções 
(operações) diferentes que esse computador pode ter é: 
 
 24 = 16 
 
• Quais as etapas da execução de uma instrução: 
 
a) Inicio, Codificação, Busca Operandos, Fim 
b) Busca, Codificação, Envio Operandos, Fim 
c) Busca, Decodificação, Busca Operandos, Fim 
d) Inicio, Decodificação, Envio Operandos, Fim 
Exercícios 
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ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
• Considerando a operação lógica X = A + B, são funções da unidade de 
controle e da unidade lógica e aritmética, respectivamente: 
 
a) Efetuar a operação OR entre A e B; Localizar os operandos A e Bb) Trazer os valores de A e B para registradores; Identificar a localização 
de X 
c) Localizar os operandos A e B; efetuar a operação lógica OR entre A e B 
d) Localizar os operandos A e B; efetuar a operação lógica AND entre A e B 
 
• Considere um processador com pipeline ideal de 4 estágios. Se cada 
estágio ocupa um ciclo de processador, a execução de um programa com 
10 instruções que utilizam os 4 estágios levará quantos ciclos? 
 
Exercícios 
AULA DE REVISÃO AV2 
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
• Considerando a operação lógica X = A + B, são funções da unidade de 
controle e da unidade lógica e aritmética, respectivamente: 
 
a) Efetuar a operação OR entre A e B; Localizar os operandos A e B 
b) Trazer os valores de A e B para registradores; Identificar a localização 
de X 
c) Localizar os operandos A e B; efetuar a operação lógica OR entre A e B 
d) Localizar os operandos A e B; efetuar a operação lógica AND entre A e B 
 
• Considere um processador com pipeline ideal de 4 estágios. Se cada 
estágio ocupa um ciclo de processador, quantos ciclos serão necessários 
para a execução de um programa com 10 instruções que utilizam os 4 
estágios? 
 1ª instrução: 4 ciclos 
 Demais 9 instruções: 1 ciclo adicional para cada 
 Total = 13 ciclos 
 
Exercícios 
AULA DE REVISÃO AV2 
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
Exercícios 
São funções da unidade de controle e da unidade lógico aritmética, 
respectivamente: 
a) operações lógicas e operações matemáticas 
b) operações matemáticas e decodificação de instruções 
c) busca e decodificação de instruções 
d) busca de instruções e operações matemáticas 
 
Interrupções são: 
a) tratadas em parte pelo processador e em parte pelo sistema 
operacional 
b) provocadas pelo sistema operacional 
c) tratada somente pelo processador 
d) tratadas pelo sistema operacional 
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ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
Exercícios 
São funções da unidade de controle e da unidade lógico aritmética, 
respectivamente: 
a) operações lógicas e operações matemáticas 
b) operações matemáticas e decodificação de instruções 
c) busca e decodificação de instruções 
d) busca de instruções e operações matemáticas 
 
Interrupções são: 
a) tratadas em parte pelo processador e em parte pelo sistema 
operacional 
b) provocadas pelo sistema operacional 
c) tratada somente pelo processador 
d) tratadas pelo sistema operacional 
AULA DE REVISÃO AV2 
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
 
REGIS 
TRADORES 
MEMÓRIA CACHE 
MEMÓRIA 
PRINCIPAL (RAM) 
MEMÓRIA SECUNDÁRIA (E/S) 
Hierarquia de Memórias 
V
E
L
O
C
ID
A
D
E
 
 C
U
S
T
O
 
C
A
P
A
C
ID
A
D
E
 D
E
 
A
R
M
A
Z
E
N
A
M
E
N
T
O
 
AULA 9 
AULA DE REVISÃO AV2 
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
1- REM  endereço em outro registrador 
 
2- O endereço é colocado no barramento de endereço 
 
3- Sinal de leitura no barramento de controle 
 
4- Decodificação de endereço e localização da célula 
 
5- RDM  MP pelo barramento de dados 
 
6- Outro registrador  RDM 
Operação de leitura na MP 
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ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
1- REM  endereço em outro registrador 
 
2- O endereço é colocado no barramento de endereço 
 
3- RDM  Outro registrador 
 
4- Sinal de escrita no barramento de controle 
 
5- Decodificação de endereço e localização da célula 
 
6- MP (REM)  RDM 
Operação de escrita na MP 
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ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
O acesso a cache é transparente para a aplicação e para o sistema 
operacional, uma vez que todo o gerenciamento da memória cache é 
feito por hardware 
 
O processador inicia a operação de leitura para o endereço desejado 
da Memória Principal 
 
O sistema de controle da cache intercepta o endereço e conclui se o 
dado solicitado está ou não armazenado na cache. Um acerto é 
denominado cache hit e a falta é denominada cache miss 
 
Se ocorrer um cache miss o controlador da memória principal é 
acionado para localizar o dado na memória, transferindo-o para a 
cache. Um novo acesso é feito a memória cache 
 
 
Memória Cache 
AULA DE REVISÃO AV2 
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
FIFO  First In First Out 
 
 A primeira linha acessada será a primeira a sair 
 
LRU Least Recently Used 
 
 A linha menos recentemente acessada será a primeira 
a sair 
 
Aleatório  qualquer uma pode ser escolhida 
 
 
Memória Cache – Algoritmos de Substituição 
AULA DE REVISÃO AV2 
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
LFU inicio 6 3 2 5 8 4 1 3 
L1 6 
L2 5 
L3 4 
L4 3 
L5 2 
L6 1 
Exercício 
AULA DE REVISÃO AV2 
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
LFU inicio 6 3 2 5 8 4 1 3 
L1 6 6 6 6 6 6 6 1 1 
L2 5 5 5 5 5 5 5 5 5 
L3 4 4 4 4 4 8 8 8 8 
L4 3 3 3 3 3 3 3 3 3 
L5 2 2 2 2 2 2 2 2 2 
L6 1 1 1 1 1 1 4 4 4 
CM CM CM 
Exercício 
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ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
Um sistema de E/S deve ser capaz de receber e enviar 
informações ao meio externo e converter as informações 
de forma que ser tornem legíveis para o computador ou 
para o usuário. 
 
 Taxa de transmissão 
 Aplicação 
 Complexidade do controle 
 Unidade de transferência 
 Representação de dados 
 Condições de erro 
 
 
Características dos dispositivos 
• Tornam os dispositivos 
diferentes 
• Combinadas especificam um 
determinado dispositivo ou 
grupo 
AULA 10 
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ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
Em espaço de memória 
Na fase de projeto do computador é definida uma zona do 
endereçamento de memória que será utilizada para dispositivos de E/S 
Exemplo: Processadores da família Motorola 
 
Em espaço de E/S 
Instruções especiais para manipulação de dispositivos 
No projeto do processador são definidos dois espaços distintos de 
endereçamento: 
Exemplo: Processadores da família Intel 
 
Tipos de Endereçamento de E/S 
Espaço de memória: acessado via instruções de acesso à memória (MOV) 
Espaço de E/S: acessado via instruções de acesso específicas (IN, OUT) 
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ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
 
Tempo de seek - tempo gasto para 
posicionar o cabeçote em uma trilha 
 
Atraso rotacional - tempo gasto para 
posicionar um setor (latência) 
 
Transferência - tempo gasto para a 
transferência de dados (bytes) 
 
Tseek = n . m +S 
n = nº. de trilhas 
m = constante 
(depende do disco) 
S = Startup time 
Tatraso = 1/2r r =velocidade de rotação 
Ttrasnf= b/rN N = qtd de bytes na trilha 
O tempo T de 
transferência de um 
conjunto de dados é 
dado por: 
 
 
 
T = Tseek + Tatraso +Ttransf 
Disco Magnético - Medidas de Desempenho 
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ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
Considere um disco magnético com as seguintes características: 
 
Rotação=3600 rpm 
seek time=20ms 
1 setor=512 bytes 
1 trilha=32 setores 
 
Calcule o tempo de transferência de um arquivo de 128 KB 
armazenado de forma randômica 
 
 
 
Exercício 
AULA DE REVISÃO AV2 
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
Rotação=3600 rpm seek time=20ms 1 setor=512 bytes 1 trilha=32 setores
 T = Tseek + Tatraso +Ttransf 
 
Se o arquivo é randômico é necessário posicioná-lo a cada setor 
128 Kb => 217 / 29 = 28 = 256 setores 
 
1) Calcular o tempos para ler um setor 
Ttransf = 60/3600 = 16,7 ms (leitura de 32 setores, ou seja 1 trilha) 
 T1 = 16,7/32 = 0,5 ms  cada setor 
 
2) Adicionar Tseek e Tatraso para cada setor:Tatraso = 1/2r = 60/(2x3600)s = 8,3 ms 
 
 T2 = 20+8,3+0,5 ms = 28,8 ms  cada setor 
 
3) Multiplicar pela quantidade de setores 
T = 256 x T2 = 256 x 28,8 = 7372,8 ms 
 
 
Exercício 
AULA DE REVISÃO AV2 
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
Rotação=3600 rpm seek time=20ms 1 setor=512 bytes 1 trilha=32 setores
 T = Tseek + Tatraso +Ttransf 
 
Se o arquivo é randômico é necessário posicioná-lo a cada setor 
128 Kb => 217 / 29 = 28 = 256 setores 
 
1) Calcular o tempos para ler um setor 
Ttransf = 60/3600 = 16,7 ms (leitura de 32 setores, ou seja 1 trilha N = b) 
 T1 = 16,7/32 = 0,5 ms  cada setor 
 
2) Adicionar Tseek e Tatraso para cada setor: 
Tatraso = 1/2r = 60/(2x3600)s = 8,3 ms 
 
 T2 = 20+8,3+0,5 ms = 28,8 ms  cada setor 
 
3) Multiplicar pela quantidade de setores 
T = 256 x T2 = 256 x 28,8 = 7372,8 ms 
 
 
Exercício 
COMPARANDO: 
SEQUENCIAL = 220 MS 
AULA DE REVISÃO AV2 
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
 
 
 
 
BOA PROVA!!!!