Introdução à Computação Aula 05

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Introdução à Computação - João Amâncio Gonçalves de Oliveira Júnior - UNIGRAN
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Aula 05
ARQUITETURA DE 
UM COMPUTADOR
1. INTRODUÇÃO
Conforme descrito na Aula 01, item 2.1, a arquitetura básica de um computador 
moderno segue ainda de forma geral os conceitos estabelecidos Von Neumann, um dos 
construtores do EDVAC.
Von Neumann propôs construir computadores que:
a. Codifi cassem instruções que pudessem ser armazenadas na memória e sugeriu 
que usassem cadeias de uns e zeros (sistema binário) para codifi cá-los ;
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b. Armazenassem na memória as instruções e todas as informações que fossem 
necessárias para a execução da tarefa desejada;
c. Ao processarem o programa, as instruções fossem buscadas diretamente na 
memória.
O hardware é constituído por elementos básicos, ditos Unidades funcionais básicas: 
Unidade Central de Processamento (UCP), memória principal e periféricos (unidades de 
entrada e saída).
2. UNIDADE CENTRAL DE PROCESSAMENTO (UCP)
A UCP é a unidade ativa desse núcleo, pois nela são coordenadas e executadas 
as instruções e as operações aritméticas e lógicas. Contém todo o circuito para a busca e 
a decodifi cação (interpretação) de instruções e, também, para o controle e a realização de 
várias operações determinadas pela instrução. É o centro nervoso de qualquer computador. 
A UCP controla, dirige e processa todos os dados introduzidos e produz a saída, na forma 
desejada, com o auxílio do programa previamente introduzido, na unidade de saída 
especifi cada pelo referido programa.
Toda UCP tem pelo menos duas partes básicas: a Unidade de Controle e a Unidade 
Aritmética e Lógica (ULA). 
Registradores são elementos digitais com capacidade de armazenar dados 
(temporários). Localizados na UCP, são extremamente rápidos, com pequena capacidade 
de armazenamento. Surgiu da necessidade da UCP de armazenar temporariamente dados 
intermediários durante o processamento. Por exemplo, quando um dado resultado de 
operação precisa ser armazenado até que o resultado de uma busca da memória esteja 
disponível para com ele realizar uma nova operação.
Veja a seguir o Esquema Básico do Hardware:
Dispositivos
de E/S
Periféricos
monitor
mouse
teclado
modem
Memória Principal
Memória
Secundária
UC
ULA
ULA Cache
Figura retirada da URI - Universidade Regional Integrada do Alto Uruguai e das Missões - Santo Ângelo.
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2.1 Unidade de Controle - UC
Envia sinais de controle para toda a máquina, de forma que todos os circuitos e 
dispositivos funcionem adequada e sincronizadamente.
Todos os recursos do computador são gerenciados pela UC, cuja função é coordenar todas 
as atividades do computador, sendo responsável por todo o fl uxo de dados que será processado.
2.2 Unidade lógica e Aritmética - ULA
Responsável pela realização das operações lógicas (E, OU, etc.) e aritméticas (soma, 
subtração, etc.). A ULA passa a executar uma dessas atividades quando acontece um ciclo de 
instrução comandado pela Unidade de Controle (UC). Ela processa os dados recebidos.
Quando ocorre uma operação na ULA a Unidade de Controle (UC) envia um sinal 
para a ULA que processa os operandos (exemplo uma soma onde A=3 e B=6). O resultado 
é armazenado em um registrador (acumulador) que caso seja necessário utilizá-lo em outra 
operação, estará disponível. 
Sempre que ocorre alguma operação na ULA, são geradas algumas indicações 
sobre a operação que foi realizada. Tais indicações são chamadas de código de condição. 
Esse código é enviado para a Unidade de Controle para que sejam tomadas decisões sobre 
a geração ou não de certos sinais de controle. 
Exemplos de alguns códigos de condição gerados na ULA:
• Overfl ow: (ou estouro de campo) indica que o resultado de uma operação 
aritmética não pode ser representado no espaço (tamanho da palavra) disponível.
• Sinal: indica se o resultado da operação é negativo ou positivo.
• Carry: dependendo da operação realizada (soma ou subtração) pode representar 
o bit de vai-um (carry-out) ou vem-um (borrow-out).
• Zero: indica se o resultado da operação realizada é nulo.
2.2.1 Modelo estrutural da unidade lógica e aritmética
Operandos
Controle
Códigos
de Condição
Indicação sobre as 
operações realizadas 
(overfl ow, sinal, zero, etc.)
Acumulador
A
ULA
B
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Os sinais de controle que devem ser fornecidos para a ULA servem para selecionar 
a operação desejada entre as operações básicas disponíveis. Convém salientar que a ULA 
não armazena nem o resultado, nem os operandos, nem os códigos de condições gerados.
3. CONJUNTO DE INSTRUÇÕES E MODOS DE ENDEREÇAMENTOS
Instrução: conjunto de bits devidamente codifi cados que indica ao computador 
que seqüência de microoperações ele deve realizar:
• Instruções de Transferência de Dados;
• Instruções Aritméticas e Lógicas;
• Instruções de Teste e Desvio.
O conjunto de todas as instruções que um determinado computador reconhece e 
pode executar é chamado de Conjunto de Instruções.
Qualquer seqüência fi nita de Instruções de um determinado conjunto de instruções 
compõe um Programa.
Muitas das instruções de um computador realizam operações sobre operandos (ex: 
soma de dois elementos). Operandos podem estar em qualquer posição da memória ou 
em qualquer registrador. Para que a unidade de controle saiba onde achar um operando 
é necessário que o endereço do operando apareça junto a instrução. Nas instruções de 
desvio (parecidas com GOTO e IF-THEM em linguagem de alto nível) é necessário indicar, 
ao invés de endereço de operando, para qual posição ou endereço de programa se quer 
desviar. As diversas formas em que o endereço de um operando pode aparecer, somadas às 
diversas formas em que um endereço de desvio pode ser encontrado em um computador, 
caracterizam Modos de Endereçamento desse computador.
4. BARRAMENTO
Barramento são sinais digitais na qual o microprocessador comunica-se com seu 
exterior, memória, dispositivos de Entrada e Saída, ou vice-versa.
Processador Memória
I/O
Endereço
Controle
Dados
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O barramento local é o mais importante de todos eles. Fica localizado na placa 
de CPU, e através dele o microprocessador se comunica com a memória cache, com a 
memória DRAM e com os circuitos que formam o chipset.
Os Barramentos são usados para transferir informações entre componentes. No 
momento da transferência, o componente que possui a informação coloca as tensões 
adequadas nos fi os do barramento. O componente destino faz a leitura das tensões nos fi os 
e dessa forma adquire a informação.
• Barramento de Dados: transmitidos ou recebidos pelo processador, enviados ou 
recebidos da memória ou dispositivos de Entrada/Saída.
• Barramento de Endereços: serve para que o processador especifi que qual é a 
posição de memória a ser acessada, ou qual é o dispositivo de entrada ou saída a ser ativado.
• Barramento de Controle: serve para que o processador especifi que se a operação 
diz respeito à memória ou Entrada/Saída (E/S ou I/O-Input/Output), ou se a operação é uma 
leitura ou gravação (Read/Write).
Processador necessita ler um dado na memória (operação de Leitura):
• Especifi ca pelo barramento de endereços, qual o endereço de memória contém o dado.
• Especifi ca pelo Barramento de Controle, qual a operação é uma leitura na memória
• A memória coloca então o dado requisitado no Barramento de Dados, que é 
fi nalmente lido pelo processador.
Processador necessita gravar um dado na memória (operação de Escrita):
• O processador coloca no Barramento de Endereçoso endereço da palavra que 
deve ser modifi cado
• Coloca no Barramento de Dados o valor a ser escrito.
• Indica pelo Barramento de Controle que a operação é de escrita
ATIVIDADES
As atividades referentes a esta aula estão disponibilizadas na ferramenta “Sala 
Virtual - Atividades”. Após respondê-las, enviem-nas por meio do Portfólio- ferramenta do 
ambiente de aprendizagem UNIGRAN Virtual. Em caso de dúvidas, utilize as ferramentas 
apropriadas para se comunicar com o professor.
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