Aula 15

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CCT0307 - Organização e Arquitetura de Computadores 
Aula 15: Revisão 
Organização e Arquitetura de Computadores 
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Processamento de dados – Aula 1 
Dado e informação: Dado é a matéria- prima obtida na etapa de coleta (entrada) 
e informação é o resultado obtido pelo tratamento destes dados (saída). Esse 
“tratamento” feito pelo computador é o processamento, realizado através de 
programas (sequência de instruções) 
DADOS PROCESSAMENTO INFORMAÇÃO 
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Componentes do computador – Aula 1 
Hardware: Componentes físicos de um computador 
como placas, processador, memória, etc. 
 
Software: Programas que permitem a interação com 
o computador. Estes programas são escritos, 
utilizando-se uma linguagem de programação e são 
então convertidos para um formato compreensível 
para o processador 
 
Sistema Operacional: conjunto de programas que 
permite a interação entre o usuário e o computador 
USUÁRIOS 
HARDWARE 
UCP 
DISPOSITIVOS 
DE E/S 
RAM 
SISTEMA 
OPERACIONAL 
DEVICE DRIVERS 
SO
FT
W
A
R
E 
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Linguagem de programação – Aula 2 
 O computador possui uma linguagem própria (linguagem binária ou 
linguagem de máquina) para receber ordens. No entanto, programar em 
linguagem binária não é tarefa fácil para seres humanos, pois utilizam 
apenas dois caracteres (0 e 1), chamados bits (binary digits) 
 
 Para tornar a programação possível foram desenvolvidas linguagens de alto 
nível, ou seja, mais próximas do entendimento humano, chamadas 
genericamente de linguagens de programação. Alguns exemplos: Pascal, 
Java, C, C++, Cobol, Delphi 
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Unidades de informação – Aula 2 
Bit: unidade para composição de uma informação. Os bits 0 e 1 são os 
algarismos na numeração binária e com estes dois algarismos todos os 
demais números podem ser representados 
 
Byte: unidade mínima de informação composta por 8 bits (octeto) 
 
Word: unidade de armazenamento e recuperação de uma informação; 
múltiplo de byte 
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Bases e seus algarismos – Aula 3 
 Utilizamos o sistema decimal (base 10) em nosso cotidiano, no qual temos 
algarismos de 0 a 9 representando valores de unidades, dezenas, centenas, 
etc. 
 Algarismos na base decimal (10): 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 
 
 Mas, existem outras bases (sistemas) de numeração com os quais o 
computador opera. Os algarismos dessas bases são: 
 
 Algarismos na base binária (2): 0 1 
 Algarismos na base hexadecimal (16): 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 
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Notação posicional – Aula 3 
 A representação dos números nas bases binária e hexadecimal obedece às 
mesmas regras da representação na base decimal (notação posicional) 
 
 Esta forma pode ser generalizada pelo somatório de cada algarismo multiplicado 
pela potência da base equivalente a sua posição 
 10102 = 1* 23 + 0* 22 + 1* 21 + 0* 20 = 10 na base decimal 
 
 A2516 = A * 162 + 2* 161 + 5 *160 = 2597 na base decimal 
 Obs: A equivale ao número 10 na base decimal 
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Conversão entre bases – Aula 4 
 A conversão entre bases, consiste em representar um número em uma outra base e 
para isso serão apresentados algoritmos de conversão. 
 
DA BASE DECIMAL PARA OUTRA BASE 
 
REPITA 
1) Dividir o número decimal pela base 
2) Extrair o resto como algarismo e colocá-lo à esquerda do anterior (ou, ao final, 
juntar os restos de “trás pra frente” para formar o número na nova base 
 
ATÉ quociente da divisão igual a 0 
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Binário para hexadecimal – Aula 4 
De binário para hexadecimal 
Cada conjunto de 4 bits representa um digito em hexadecimal, pois com 4 bits 
podemos escrever 16 números diferentes (24 = 16) 
 
De hexadecimal para binário 
Analogamente ao item anterior, cada dígito em hexadecimal é convertido em 4 
dígitos binários 
 
Exemplo: 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 12 = 1C316 
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Portas e operações lógicas – Aula 5 
 Os circuitos digitais são formados por elementos capazes de manipular apenas 
grandezas binárias, chamados de portas lógicas 
 
 Esses elementos de hardware recebem (um ou mais) sinais de entrada e produzem 
um sinal de saída 
 Valores lógicos (booleanos): 
Falso (F) = bit 0 
Verdadeiro (V) = bit 1 
Valores lógicos 
Portas lógicas 
Not, (n)and, (n/x)or 
Resultado lógico 
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Portas e operações lógicas – Aula 5 
As seguintes operações lógicas serão apresentadas, cada uma representada por uma 
porta lógica: 
 
• AND: Produz resultado verdade se e somente se todas as entradas forem verdade 
 
 
• OR: Produz resultado verdade se pelo menos uma das entradas for verdade 
 
 
• NOT: Inverte o valor da entrada 
 
 
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Portas e operações lógicas – Aula 5 
As seguintes operações lógicas serão apresentadas, cada uma representada por uma 
porta lógica: 
 
• NAND: Produz o inverso da saída AND equivalente 
 
 
• NOR: Produz resultado verdade se e somente se todas as entradas forem falsas 
 
 
• XOR: Produz resultado verdade se os valores de sua entrada forem diferentes 
 
 
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Álgebra de Boole – Aula 6 
 Vimos na aula passada que os circuitos digitais são 
representados por expressões, cujas entradas são combinadas e 
a saídas analisadas através da tabela-verdade 
 
 Mas, será que podemos reduzir o tamanho dessas expressões – 
e, consequentemente, os circuitos – sem alterar os resultados 
obtidos na saída? 
 
 É exatamente nesse contexto que iremos estudar as regras (22 
no total) de simplificação da Álgebra de Boole 
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Regras de simplificação – Aula 6 
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 
10) X + Y = Y + X 
11) X + X = 0 
12) X * Y = Y * X 
13) X + (Y + Z) = (X + Y) + Z 
14) X * (Y * Z) = (X * Y) * Z 
15) X * (Y + Z) = X * Y + X * Z 
16) X + X * Z = X 
17) X * (X + Y) = X 
18) (X + Y) * (X +Z) = X + Y * Z 
19) X + X * Y = X + Y 
20) X * Y + Y * Z + Y * Z = X * Y + Z 
21) (X + Y) = X * Y 
22) (X * Y) = X + Y 
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Características do Modelo Von Neumann – Aula 7 
 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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Representação do Modelo Von Neumann – Aula 7 
MEMÓRIA 
ENTRADA e SAÍDA 
PROCESSADOR 
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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Conceito de Instruções – Aula 8 
 São as ordens que o computador entende 
 Cada família de processadores tem o seu próprio conjunto de instruções,chamado 
(instruction set) 
 Quem usa essas instruções? 
 O programador Assembly, os compiladores 
 Ninguém programa utilizando as instruções do processador! 
 Programas são desenvolvidos em linguagens de alto nível. 
 Instruções podem ter formatos diferentes, dependendo do número de operandos 
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Modos de endereçamento – Aula 8 
IMEDIATO 
Utiliza um valor como operando e não um 
endereço na memória 
ADD #A,R1 
DIRETO 
Indica o endereço de memória onde está o 
operando 
ADD (A), R1 
INDIRETO 
Indica um ponteiro para o operando 
ADD (R1),R2 
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Modos de endereçamento – Aula 8 
REGISTRADOR O endereço se refere a um registrador 
ADD R,OP1 
DESLOCAMENTO 
Obtido pela soma do operando com o conteúdo 
de um registrador base 
ADD (A)R1, R2 
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Processador e as instruções – Aula 9 
Buscar uma instrução 
na memória 1. 
Decodificar operação 2. 
Buscar os operandos 3. 
Executar a operação 4. 
Guardar o resultado 
(se for o caso) 5. 
Reiniciar o ciclo 6. 
Início 
Busca da 
próxima 
instrução Parada 
Executa 
instrução 
Ciclo de busca Ciclo de execução 
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Funções do processador – Aula 9 
CONTROLE 
Busca, interpretação e controle de 
execução das instruções 
• Unidade de controle 
• Registrador de instruções (IR) 
• Decodificador de instruções 
• Contador de instruções (PC) 
• Reg. End. Memória (REM) 
• Reg. Dados Memória (RDM) 
PROCESSAMENTO 
Operações aritméticas, operações 
lógicas, movimento de dados, 
desvios e operações de entrada 
ou saída 
• UAL (ALU) 
• Acumulador (ACC) 
• Registradores de dados 
• Registrador de estado (PSW) 
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Operação de leitura na memória – Aula 10 
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 
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Operação de escrita na memória – Aula 10 
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 
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Tipos de memória – Aula 11 
A RAM (Random Access Memory) é construída com tecnologia que lhes garante 
atualmente tempos de acesso na faixa dos nanossegundos e igual para qualquer 
uma das células 
TIPOS DE RAM 
 Leitura e escrita 
 Exemplos: SRAM e DRAM 
 Somente Leitura 
 Exemplos: ROM, PROM, EPROM, EEPROM 
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Conceitos relacionados a memória – Aula 11 
Organização da memória principal  células 
 
Palavra  conjunto de células com significado 
 
Unidade de transferência  quantidade de bits transferidos de/para a memória 
 
Capacidade de memória  quantidade de informações armazenadas 
 N = número de células * tamanho da célula 
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Memória cache – Aula 12 
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 
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Funcionamento da memória cache – Aula 12 
PRINCÍPIO DA LOCALIDADE 
 
 TEMPORAL 
 Se um item é referenciado, tende a ser referenciado novamente. 
 Exemplo: loops (instruções e dados) 
 
 ESPACIAL 
 Se um item é referenciado, itens cujos endereços são próximos tendem a 
 ser referenciados em seguida. 
 Exemplo: acesso a dados de um array 
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Conceitos de E/S – Aula 13 
Entrada e Saída (E/S): Atividade de troca de informações entre o computador e o 
meio externo 
 
Um Sistema de E/S deve ser capaz receber e enviar informações ao meio externo e 
converter as informações de forma que ser tornem legíveis para o computador ou 
para o usuário 
 
A Arquitetura de E/S deve especificar um método para identificação do dispositivo, o 
endereço do dado a ser transportado, a quantidade de dados a serem 
transportados e um método que identifique o término da operação de E/S 
Conceitos 
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Controle das operações de E/S – Aula 13 
E/S programada: Operações de E/S controladas inteiramente pela CPU podem ser 
implementadas com poucas instruções? IN e OUT 
 
Acesso direto a memória (DMA): Hardware mais complexo, porém a CPU só é 
interrompida quando o dado já está disponível na memória 
 
Interrupções: Eventos que geram sinais de hardware que provocam a interrupção da 
tarefa que está sendo executada 
Conceitos 
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Computador simplificado – Aula 14 
Esta aula será baseada na simulação de um 
computador simplificado 
 
O objetivo dessa simulação é a sedimentação dos 
conceitos estudados referentes ao hardware e 
seus componentes: 
• Processador e seus componentes 
• Memória 
• Memória Cache 
• Dispositivos de E/S 
CPU 
Memória 
Principal 
Memória 
Auxiliar 
Saída Entrada 
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Computador real – Aula 14 
Finalizada a simulação os alunos, com o apoio do professor da disciplina, abrirão um ou 
mais computadores e farão a identificação dos componentes simulados na máquina real