Arquitetura Exercícios - Lista 1 com respostas

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1ª. Lista de Exercícios de Arquitetura de Computadores – CPT352 
 
1 – Faça um paralelo das características e comente, com suas palavras, as principais diferenças 
entre os primeiros computadores com válvulas (primeira geração) e a máquina proposta por John 
Von Neuman. Qual a contribuição de Wilkes neste processo de desenvolvimento? 
 
R.: Para responder esta questão, parta do princípio de que os primeiros computadores baseavam-
se em sistema numérico não-binário, o que já era um problema. Lembre-se também da falta de 
microinstruções nestas máquinas, além de outras restrições tecnológicas discutidas em aula. 
Observe que Wilkes foi o primeiro que propôs uma unidade de controle microprogramada, em 
1951. Qual a importância disso? 
 
2 – Qual a diferença entre o controle executado por lógica digital e aquele realizado por meio de 
microprogramas? Explique com suas próprias palavras. Argumente qual dos dois métodos de 
controle digital é mais eficiente. 
 
R.: Lembre-se que, nos primeiros computadores digitais, a lógica digital de controle era utilizada 
extensivamente por meio de circuitos específicos para cada operação (soma, subtração, 
multiplicação, divisão, dentre outros). A introdução dos microprogramas permite concentrar 
todas as operações em um único elemento de hardware (compactação). Analise o conteúdo do 
livro “Organização Estruturada de Computadores” e aprofunde a sua argumentação sobre a 
eficiência dos dois métodos. 
 
3 – Porque a introdução de microinstruções em hardware se tornou interessante aos 
desenvolvedores? Explique com suas palavras, argumentando as suas posições. 
 
R.: Para responder esta questão, lembre-se do que foi visto em aula sobre as dificuldades dos 
primeiros programadores a respeito de sua carga de trabalho para utilização dos computadores 
iniciais. A partir disso, recorde-se que, como discutido durante os encontros, a possibilidade de 
uso de CPUs com microinstruções embutidas simplificou de forma bastante extrema o trabalho 
destes profissionais (Parte desta explicação, você pode encontrar em Tanenbaum, 3ª Ed. Cap. 1). 
 
4 – Por que aumentar a quantidade de dados que pode ser armazenada no banco de registradores 
de um processador geralmente melhora seu desempenho? 
 
R.: Os dados no banco de registradores podem ser acessados mais rapidamente do que os dados 
no sistema de memória. Portanto, ser capaz de manter mais dados em banco de registradores 
permite que mais dados sejam acessados a uma velocidade maior, melhorando o desempenho. 
 
 
5 – Quais são as vantagens e as desvantagens envolvidas em utilizar um único barramento de E/S 
para todos os dispositivos conectados a um dado sistema? 
 
R.: Isto é principalmente um comprometimento entre largura de banda versus versatilidade. 
Utilizar um único barramento significa que todos os dispositivos anexados ao processador têm 
que compartihar a largura de banda do barramento limitando o desempenho. No entanto, utilizar 
um único barramento permite que muitos dispositivos interfaceiem com um único sistema, sem a 
necessidade de que os projetistas do sistema forneçam interfaces diferentes para cada possível 
dispositivo. Os dispositivos podem ser projetados obedecendo a um padrão de interface de 
barramento, permitindo que o computador faça a interface com uma ampla variedade de 
dispositivos, mesmo aqueles que não existiam quando o computador estava sendo projetado. 
 
 
6 – Considere a figura abaixo (Tanenbaum, 3a Ed., Capítulo 1). Responda os seguintes itens, com 
suas próprias palavras: 
a) Defina o significado de Programa. 
b) Considere que a figura representa os diversos níveis de programação existentes nas máquinas 
atuais, defina e descreva os cinco níveis de linguagens apresentadas na figura. 
c) Quais as funções do compilador, do montador e do microprograma? 
 
Nível 5
Nível 4
Nível 3
Nível 2
Nível 1
Nível 0
Tradução (Compilador)
Tradução (Montador)
Interpretação parcial
(Sistema Operacional)
Interpretação
(microprograma)
Os microprogramas são executados 
diretamente pelo hardware
Nível de linguagem orientada 
para problemas
Nível de linguagem de 
montagem
Nível de Sistema Operacional
Nível de máquina convencional
Nível de microprogramação
Nível de lógica digital
 
 
R.: Esta questão necessita de pesquisa para ser respondida. Sugestão: Tanenbaum, 3
a
 Ed. 
 
7 – Considere a tabela abaixo (Tanenbaum, 3a Ed., Capítulo 1). Utilizando esta tabela como 
referência, desenvolva uma linha do tempo da história dos computadores atuais, mostrando as 
influências das máquinas desenvolvidas no passado sobre os equipamentos computadorizados 
disponíveis nos dias de hoje. Utilize suas próprias palavras para comentar e criar esta linha 
temporal. 
Ano Nome Construído por Comentário 
1834 Máquina analítica Babbage Primeira tentativa de se construir um computador digital 
1936 Z1 Zuse Primeira máquina calculadora a relés a funcionar 
1943 COLOSSUS Governo Britânico Primeiro computador eletrônico 
1944 Mark I Aiken Primeiro computador americano de uso geral 
1946 ENIAC I Eckert/Mauchley A história do computador moderno começa aqui 
1949 ADSAC Wilkes Primeiro computador de programa armazenado 
1951 Whirlwind I M.I.T. Primeiro computador de tempo real 
1951 UNIVAC I Eckert/Mauchley Primeiro computador vendido comercialmente 
1952 IAS Von Neuman A maioria das máquinas atuais utiliza este projeto 
1960 PDP-1 DEC Primeiro minicomputador 
1961 1401 IBM Máquina comercial de pequeno porte popular 
1962 7094 IBM Dominou a computação científica no início dos anos 1960 
1963 B5000 Burroughs Primeira máquina projetada para uma linguagem de alto nível 
1964 360 IBM Primeira linha de produtos projetados como uma família 
1964 6600 CDC Primeira máquina com amplo uso de paralelismo interno 
1965 PDP-8 DEC Primeiro minicomputador vendido em massa 
1970 PDP-11 DEC Minicomputadores que dominaram os anos 70 
1974 8080 Intel Primeira CPU de uso geral em uma pastilha 
1974 CRAY-1 Cray Primeiro supercomputador 
1978 VAX DEC Primeiro supermini de 32 bits 
R.: Esta questão necessita de pesquisa para ser respondida. Sugestão: Tanenbaum, 3
a
 Ed. 
 
8 – Seja a máquina de Von Neuman apresentada na figura abaixo (Tanenbaum, 3a Ed., Cap. 1). 
Responda aos seguintes itens, com suas palavras: 
a) Qual o diferencial da máquina de Von Neuman em relação aos computadores até então 
projetados. 
b) Defina cada um dos componentes pertinentes à máquina de Von Neuman. 
c) Explique, resumidamente, a operação da máquina de Von Neuman. 
 
Memória
Unidade de 
Controle
Entrada
Saída
Unidade Lógica Aritmética
Acumulador
 
 
R.: Esta questão necessita de pesquisa para ser respondida. Sugestão: Tanenbaum, 3
a
 Ed. 
 
9 – Considere a figura a seguir e responda o seguinte: 
a) Qual é, em termos gerais, a distinção entre organização e arquitetura de computadores? 
b) Qual é, em termos gerais, a distinção entre a estrutura e a função do computador? 
c) Quais são as quatro funções principais de um computador? 
d) Liste e defina resumidamente os principais componentes estruturais de um computador. 
e) Liste e defina resumidamente os principais componentes estruturais de um processador. 
 
R.: Esta questão necessita de pesquisa para ser respondida. Sugestão: Utilize as notas de aula, 
recorde sobre os assuntos debatidos e leia o livro Organização estruturada de computadores 
(Tanenbaum, 3
a
 Ed.). 
 
Computador
E/S
Memória 
principal
CPU
Barramento 
do sistema
CPU
Registradores ALU
Unidade de 
Controle
Barramento 
interno
Unidade de Controle
Lógica de 
sequenciamento
Memória decontrole
Registradores e 
decodificadores da 
unidade de controle