AULA 1 apresentação da disciplina, int a arq de comp e conceitos básicos de informática 08

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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO 
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PIAUÍ 
Curso Técnico em Informática Integrado ao Médio 
Sistemas Operacionais e Arquitetura da Computação 
 
 
Aula 01 - Introdução à Arquitetura de 
Computadores : Conceitos básicos de informática 
. 
 
 
Profº.: Eutino Júnior Vieira Sirqueira 
 
 
 
 
 
QUEM SOU EU? 
Prof. Eutino Júnior Vieira Sirqueira 
Especializando em Gerenciamento de Projeto – Universidade Candido Mendes-RJ - Atual 
Bacharel em Sistemas de Informação - UFPI (2016) 
Técnico em Informática - IFPI (2012). 
 
Professor de Informática do IFPI - Atual 
Técnico de laboratório de Informática do IFPI (2017 - 2018) 
Professor Tutor da UFPI (2017 - 2018) 
Professor de informática da Seduc-PI(2016-2017), 
Técnico de Informática da UAB (2013-2015), 
 
 
Profº.: Eutino Júnior Vieira Sirqueira 
 
 
 
 
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO 
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PIAUÍ 
Curso Técnico em Informática Integrado ao Médio 
Sistemas Operacionais e Arquitetura da Computação 
 
CONTEÚDO PROGRAMADO 
• Apresentar resumo do plano de disciplina 
• Introdução à Arquitetura de Computadores. 
• Conceitos básicos de informática 
 
 
 
 
 
 
 
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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO 
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PIAUÍ 
Curso Técnico em Informática Integrado ao Médio 
Sistemas Operacionais e Arquitetura da Computação 
 
Apresentação da disciplina 
 
 
 
Profº.: Eutino Júnior Vieira Sirqueira 
 
 
 
 
Apresentação da disciplina 
 
 
 
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Nome SISTEMAS OPERACIONAIS E 
ARQUITETURA DE COMPUTADORES 
 
Turma 1º Ano 
 
Carga horária 120h 
Aulas semanais 04 
Ementa 
 Sistemas Operacionais: Arquitetura de sistemas operacionais, principais 
sistemas, processos, threads e gerenciamento de recursos de hardware e software do 
computador. Organização de Computadores; Memórias. Unidade Central de 
Processamento. Linguagem de Máquina. Dispositivos de Entrada/Saída. Sistemas de 
Arquivo. Representação dos Dados. Arquitetura de Computadores: Introdução à 
Arquitetura de Computadores. Principais tipos de Arquitetura de Computadores. 
Organização de Computadores; Linguagem de Máquina. Dispositivos de Entrada/Saída. 
Sistemas de Arquivo. Especificidades dos componentes de hardware: Unidade Central de 
Processamento, Clock, frequência, barramento, soquetes, slots e portas de comunicação. 
Memórias. 
Apresentação da disciplina 
 
 
 
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Bibliografia 
TANENBAUM A., Organização Estruturada de Computadores. Editora Pearson, 5ª 
Edição, 2001. 
STALLINGS, W. Arquitetura e Organização de Computadores, Editora Pearson, 8ª 
Edição, 2002. 
LAUREANO, M.A. Sistemas Operacionais. Editora do Livro Técnico. 
MACHADO, F. B. Arquitetura De Sistemas Operacionais. 5ª Edição. Editora LTC, 2013. 
MORIMOTO, C. Hardware II: o Guia Definitivo. 2ª Reimpressão. Porto Alegre: GDH 
Press e Sul Editores, 2013. 
Apresentação da disciplina 
 
 
 
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SISTEMAS OPERACIONAIS E ARQUITETURA DE 
COMPUTADORES 
 
Dividir para conquistar! 
 
1º parte: Arquitetura de Computadores 
2º parte: Sistemas Operacionais S.O. 
 
 
 
 
Apresentação da disciplina 
 
 
 
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COMPOSIÇÃO DA NOTA 
 
Média para aprovação: 7,0 pontos 
 
1. Avaliação 01 
1. Atividade(s) avaliativa(s) valendo 10 
 
2. Avaliação 02 
1. 80% da nota referente a prova escrita 
2. 20% da nota referente a avaliação qualitativa 
 
Média = (AV01 +AV02) / 2 
 
 
Apresentação da disciplina 
 
 
 
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REGRAS DE CONDUTA NAS AULAS: 
 
1. Respeitar ao próximo 
1. Sem agressão 
2. Ser educado 
1. Levantar a mão para falar 
2. Por favor, licença, obrigado(a), etc. 
3. Não usar celular e afins no horário das aulas 
4. Não conversar sem necessidade 
5. Ambiente limpo e organizado 
 
 
Apresentação da disciplina 
 
 
 
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PENALIDADES 
 
• Advertência 
• Perda de pontos qualitativos 
• Suspensão da minha aula 
• Comunicar a direção para providencias 
• Suspensão de todas as aulas 
• Expulsão 
 
 
 
 
1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
O que é um computador? 
 
O que é arquitetura? 
 
 
 
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CONCEITOS BÁSICOS E INTRODUTÓRIOS DE 
INFORMÁTICA 
1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
O que é um computador? 
 Dicionário: 
1 - O que computa; calculador, calculista 
2 - Do latim computatōre-, «calculador» 
 
O que é arquitetura? 
Dicionário 
1 - Conjunto de elementos que perfazem um todo; 
estrutura, natureza, organização. 
 
 
 
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CONCEITOS BÁSICOS E INTRODUTÓRIOS DE 
INFORMÁTICA 
1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
O que é um computador? 
 
 
 
 
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CONCEITOS BÁSICOS E INTRODUTÓRIOS DE 
INFORMÁTICA 
Callculadora 
Mecânco Digital 
Gerações de Computadores 
Pode-se estruturar as gerações de computadores em : 
 
Primeira geração (1939 - 1958) 
• Utilização de válvulas e componentes 
eletromecânicos 
• Velocidade em milissegundos 
 
 
 
 
 
 
 
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Introdução a informática 
 
 
 
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• Válvula 
 
Introdução a informática 
Segunda geração (1959 - 1966) 
• Utilização de memórias de núcleo, transistores, 
velocidade de micro segundos(10-6) 
• Circuitos integrados em pequena escala 
• Operação remota 
 
 
 
 
 
 
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Introdução a informática 
 
 
 
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Introdução a informática 
 
 
 
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• Transistor 
 
• transistor foi inventado no Bell 
Labs em 1948 por John 
Bardeen, Walter Brattain e 
William Shockley, pelo qual 
receberam o Prêmio Nobel de 
física de 1956 
Terceira geração (1964 - 1973) 
• Utilização de memórias de filme fino 
• Circuitos integrados em média e larga escala 
• Velocidade de nano segundos (10-9) 
• Operações em tempo compartilhado 
 
 
 
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Introdução a informática 
Introdução a informática 
 
 
 
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• Circuito Integrado 
• A invenção do circuito 
integrado de silício por Jack 
Kilby e Robert Noyce em 
1958 permitiu que dezenas 
de transistores fossem 
colocados em um único 
chip. 
 
Introdução a informática 
 
 
 
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• Pastilha VLSI 
• circuitos com integração 
em larga escala (VLSI) 
• São Circuitos 
Integrados especiais 
que contêm 
milhares (ou até 
milhões) de 
transistores por 
centímetro quadrado 
de área da pastilha 
 
 
Quarta geração (1979 - 1990) 
• Utilização de circuitos integrados em escala muito alta 
• Velocidade de pico segundos (10-12) 
• Processamento distribuído 
 
 
 
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Introdução a informática 
Micro processador Intel Core I7 
 
 
 
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Introdução a informática 
Quinta geração (1990 – dias atuais)• Processamento paralelo, computadores ópticos, 
biológicos e quânticos 
• Aplicação de técnicas de inteligência artificia 
 
 
 
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Introdução a informática 
 
 
 
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Introdução a informática 
 
 
 
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Introdução a informática 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
Evolução dos equipamentos: 
 Resumo da evolução 
 
1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
O que é um computador DIGITAL? 
 
 Máquinas eletrônicas que podem resolver problemas 
para as pessoas, à partir da execução de instruções 
dadas em uma sequencia. 
 
 
 
 
 
 
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CONCEITOS BÁSICOS E INTRODUTÓRIOS DE 
INFORMÁTICA 
1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
O que é um computador DIGITAL? 
 
 
 
 
 
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CONCEITOS BÁSICOS E INTRODUTÓRIOS DE 
INFORMÁTICA 
28 
1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
O que é um computador DIGITAL? 
 
 
 
 
 
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CONCEITOS BÁSICOS E INTRODUTÓRIOS DE 
INFORMÁTICA 
29 29 
1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
Funcionamento do computador. 
 
1 Sequencia de instruções descrevendo a realização 
de uma tarefa. -> Programa de computador 
 
2 As instruções do Programa devem ser convertida 
para instruções simples. 
 
3 Circuitos eletrônicos reconhecem e executam as 
instruções simplificadas; 
 
 
 
 
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CONCEITOS BÁSICOS E INTRODUTÓRIOS DE 
INFORMÁTICA 
1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
Funcionamento do computador. 
 
Exemplo de possíveis Instruções simples: 
• Some dois numero; 
• Verifique se um numero é zero; 
• Copie dados de uma parte da memoria do 
computador para outra 
 
 
 
 
 
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CONCEITOS BÁSICOS E INTRODUTÓRIOS DE 
INFORMÁTICA 
Circuito para instrução de 
Ligar uma lâmpada. 
1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
Funcionamento do computador. – Some dois 
números! 
 
 
 
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CONCEITOS BÁSICOS E INTRODUTÓRIOS DE 
INFORMÁTICA 
Entradas Processamento Saídas 
Dados 
Dados 
Dados 
Dados 
... 
Operações 
(Programa) 
Informação 
!!! 
1 -> 
2 -> 
1+2 =3 
+ -> 
1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
 
 
Hardware e Software 
 
Os computadores modernos precisam de Hardware e 
Software para funcionar. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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CONCEITOS BÁSICOS E INTRODUTÓRIOS DE 
INFORMÁTICA 
1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
HARDWARE X SOFTWARE 
Hardware é a parte física do computador 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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CONCEITOS BÁSICOS E INTRODUTÓRIOS DE 
INFORMÁTICA 
É onde estão incluído 
Os competentes eletrônicos 
e os circuitos para execução de 
Instruções simples. 
1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
HARDWARE X SOFTWARE 
Hardware é a parte física do computador 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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CONCEITOS BÁSICOS E INTRODUTÓRIOS DE 
INFORMÁTICA 
É onde estão incluído 
Os competentes eletrônicos 
e os circuitos para execução de 
Instruções simples. 
1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
HARDWARE X SOFTWARE 
 
Software é a parte lógica do computador (Programas 
de computadores e Sistemas Operacionais-S.O.) 
 
Exemplo de programas: Word, Ecxel, Power point e etc. 
 
Exemplo de S.O.: Microsoft Windos, Linux ubuntuo, 
Android, Mac OS e etc. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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CONCEITOS BÁSICOS E INTRODUTÓRIOS DE 
INFORMÁTICA 
1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
HARDWARE X SOFTWARE 
 
Hardware é o que você pode bater 
 
 
 
 
 
 
Software é o que você só pode xingar 
 
 
 
 
 
 
 
 
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CONCEITOS BÁSICOS E INTRODUTÓRIOS DE 
INFORMÁTICA 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
CONCEITOS BÁSICOS E INTRODUTÓRIOS DE 
INFORMÁTICA 
Vídeo: Como funciona o computador? 
 
Fonte:https://www.youtube.com/watch?v=jH5gOJvvCSQ 
1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
Aividade 1 
 
 
 
 
 
 
 
 
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CONCEITOS BÁSICOS E INTRODUTÓRIOS DE 
INFORMÁTICA 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
CONCEITOS BÁSICOS E INTRODUTÓRIOS DE 
INFORMÁTICA 
Foco no hardware: 
Imagem: Placa Mãe 
A-processador (UCP-CPU) 
B-Memória RAM 
C-Slots de Expansão 
D-Cabo de força 
E-Drivers fixos como HD 
F1-Bateria 
F2-BIOS (Basic I-O System) 
G-conectores USB,impressora 
H-Furos para prender a placa 
I-chip de controle da placa 
 (barramentos) 
 
1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
Hardware 
 
 Sistema Central: 
 Processamento 
 
 Periféricos: 
 Entrada, Saída, Armazenamento e Comunicação. 
 
 
 
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CONCEITOS BÁSICOS E INTRODUTÓRIOS DE 
INFORMÁTICA 
1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
Trabalho do hardware 
 
 
 
 
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CONCEITOS BÁSICOS E INTRODUTÓRIOS DE 
INFORMÁTICA 
Entrada 
Saída 
Armazenamento 
Comunicação 
1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
Composição do Hardware 
 Sistema Central que contém: 
 Unidade Central de Processamento 
(UCP/CPU/microprocessador) 
 Memória Principal 
 Interfaces 
 Unidades de Entrada e Saída (E/S) 
 Teclado, mouse, impressora, vídeo, etc... 
 
 
 
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CONCEITOS BÁSICOS E INTRODUTÓRIOS DE 
INFORMÁTICA 
1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
Principais componentes do Hardware 
 Processador (Unidade Central de Processamento -
CPU) 
 Memória Principal 
 Unidades de Entrada e Saída (E/S) 
 
 
 
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CONCEITOS BÁSICOS E INTRODUTÓRIOS DE 
INFORMÁTICA 
1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
Processador 
 O Processador é a Unidade Central de 
Processamento(CPU/UCP) que é o verdadeiro 
computador. 
 A CPU é onde fica os circuitos com as instruções 
simples(básicas) 
 Executa o processamento dos dados 
 
 
 
 
 
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CONCEITOS BÁSICOS E INTRODUTÓRIOS DE 
INFORMÁTICA 
1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
Memórias 
 O computador precisa de memórias para armazenar 
dados e instruções as serem processadas 
(programas). 
 Existem memorias principais e memórias 
secundarias. 
 
 
 
 
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CONCEITOS BÁSICOS E INTRODUTÓRIOS DE 
INFORMÁTICA 
Ram - Primária 
HD - Secundária 
1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
Und. Entrada e Saída I/O 
 O computador precisa de Unidades de Entrada e 
Saída I/O para inserir e receber dados e instruções 
 
 Ex de entrada: mouse, teclado, scanner e etc. 
 Ex de saida: monitor,impressora, caixa de som e etc. 
 Ex de entrada e Saída: tela touch, memória, driver de 
cd/dvd e etc. 
 
 
 
 
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CONCEITOS BÁSICOS E INTRODUTÓRIOS DE 
INFORMÁTICA 
1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
Sistema computacional 
 
 
 
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CONCEITOS BÁSICOS E INTRODUTÓRIOS DE 
INFORMÁTICA 
1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
Composição do hardware 
 
 
 
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CONCEITOS BÁSICOS E INTRODUTÓRIOS DE 
INFORMÁTICA 
UCP 
 UNIDADE
ARITMÉTICA
 E LOGICA 
CLOCK 
MEMORIA 
MICROPROCESSADOR
PRINCIPAL 
SISTEMA CENTRAL 
Barramento
INTERFACE 
 UNIDADE 
 DE
 CONTROLE 
Barramento
 Unidades
 de 
 Entrada e Saída (E/S)
INTERFACE 
PERIFERICO PERIFERICO
... ... 
1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
Terminologias 
Dado 
 Informação que será trabalhada durante o processamento 
 Exemplos 
 10 (idade), 12 x 8 (pressão arterial), 1.99 (altura em metros), Maria (nome) 
Instrução 
 Operação elementar que o computador tem a capacidade de processar e 
trabalha com os dados 
 Exemplos 
 instruções para entrada e saída (E/S) de dados 
 instrução de movimentação de dados (transferência) 
 instruções aritméticas (soma, subtração e etc) 
 instrução de comparação (se numero x é maior que numero Y) 
 etc 
 
 
 
 
 
 
 
 
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CONCEITOS BÁSICOS E INTRODUTÓRIOS DE 
INFORMÁTICA 
1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
Terminologias 
Programa 
 Composto por instruções executadas pela CPU 
 roteiro que orienta o computador, mostrando-lhe a seqüência de operações 
necessárias para executar uma determinada tarefa 
 composto por uma série de comandos ou instruções 
Circuitos: 
 Conjunto organizado de componentes elétricos e eletrônicos que executa 
instruções simples e elementares. 
Hardware 
 conjunto de componentes mecânicos, elétricos e eletrônicos com os quais são 
construídos os computadores e equipamentos periféricos 
Software 
 conjunto de programas e procedimentos que permitem usufruir da capacidade de 
processamento fornecida pelo hardware 
 
 
 
 
 
 
 
 
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CONCEITOS BÁSICOS E INTRODUTÓRIOS DE 
INFORMÁTICA 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
CONCEITOS BÁSICOS E INTRODUTÓRIOS DE 
INFORMÁTICA 
Benefícios trazidos pelos computadores 
 
• Confiabilidade e Exatidão 
• Precisão no controle de processos 
• Aumento da produtividade 
• Análise de grandes quantidades de informação 
• Auxílio à tomada de decisões 
• Agilidade nas operações 
• Redução da burocracia 
 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
CONCEITOS BÁSICOS E INTRODUTÓRIOS DE 
INFORMÁTICA 
Atividade II 
 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
CONCEITOS BÁSICOS E INTRODUTÓRIOS DE 
INFORMÁTICA 
ARQUITETURA X ORGANIZAÇÃO DE 
COMPUTADORES 
Dois conceitos fundamentais no estudo dos sistemas de 
computação são o de Arquitetura e Organização de 
computadores. 
Arquitetura refere-se aos atributos do ponto de vista 
do programador, e portanto, têm impacto direto sobre 
a execução lógica de um programa. 
Organização, refere-se às unidades operacionais e 
suas interconexões. Desta forma, uma mesma 
arquitetura pode ser implementadas por meio de 
diferentes organizações. 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
CONCEITOS BÁSICOS E INTRODUTÓRIOS DE 
INFORMÁTICA 
ARQUITETURA X ORGANIZAÇÃO DE 
Exemplo de um proejeto de arquitetura: 
 
O computador terá uma instrução de multiplicação? 
 
 
Exemplo de um projeto da organização: Deve ser feita 
uma unidade de multiplicação especial, ou apenas 
sucessivas 
 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
CONCEITOS BÁSICOS E INTRODUTÓRIOS DE 
INFORMÁTICA 
ARQUITETURA X ORGANIZAÇÃO DE 
 
Uma mesma arquitetura pode possuir inúmeras formas 
de organização, com diferentes preços e desempenhos 
 
•Uma arquitetura pode se espalhar por anos e abranger 
diversos modelos de computador diferentes, com sua 
organização mudando 
 
 
 
 
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1.1. LINGUAGENS, NÍVEIS E MAQUINAS VIRTUAIS 
MÁQUINA MULTINIVEL 
• Existe uma grande lacuna entre o que é 
conveniente para as pessoas e o que é 
conveniente para computadores. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
• As pessoas querem fazer X, mas os 
computadores só podem fazer Y, o que dá 
origem a um problema. 
 
 
 
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1.1. LINGUAGENS, NÍVEIS E MAQUINAS VIRTUAIS 
MÁQUINA MULTINIVEL 
 
• A complexidade pode ser dominada e 
os sistemas de computação podem 
ser projetados de forma sistemática e 
organizada. 
 
• Denominamos essa abordagem 
organização estruturada de 
computadores. 
 
 
 
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1.1. LINGUAGENS, NÍVEIS E MAQUINAS VIRTUAIS 
MÁQUINA MULTINIVEL 
 
• Para aproximar os seres humanos da 
máquina é usada uma divisão em 
camadas das arquiteturas de 
computadores. 
 
• Assim, quanto mais camadas tiver 
uma arquitetura, mais próxima da 
linguagem humana será a 
linguagem de alto nível deste 
computador. 
 
 
 
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1.1. LINGUAGENS, NÍVEIS E MAQUINAS VIRTUAIS 
MÁQUINA MULTINIVEL 
• Esquema de níveis das arquiteturas de computadores 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
LINGUAGENS, NÍVEIS E MAQUINAS VIRTUAIS 
 
Nivel 0: Lógico Digital (circuitos 
eletrônicos) 
• Área dos engenheiros eletrônicos e de 
computação, 
• Onde é determinados os componentes 
eletrônicos dos circuitos que vão compor 
as portas lógicas. 
• capacitores, resistores, reguladores de 
potência, fusíveis. Etc 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
LINGUAGENS, NÍVEIS E MAQUINAS VIRTUAIS 
 
Nivel 1: Microarquitetura (circuitos digitais) 
• Área dos engenheiros e projetistas de hardware 
• Onde circuitos são organizados na forma de 
“pacotes” para compor computadores, os 
chamados circuitos digitais 
• estes circuitos são usados para compor as 
implementações práticas/simples de todas as 
funções/instruções e mapeamentos usados na 
teoria dos circuitos digitais, 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
LINGUAGENS, NÍVEIS E MAQUINAS VIRTUAIS 
 
Nivel 2: Conjunto de Instruções 
• Área dos Engenheiros e projetistas de 
hardware, e profissionais ligados a área 
de software. 
• Define o conjunto de instruções que 
determinada CPU é capaz de reconhecer 
• Determina que tipo de trabalho 
computador é capaz de realizar 
 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
LINGUAGENS, NÍVEIS E MAQUINAS VIRTUAIS 
 
Nivel 3: Sistema operacional 
• Área das equipes de software (bacharéis 
em ciência da computação, sistemas de 
informação, dentre outros) começa aqui. 
 
• Aqui é criado o SistemaOperacional do 
computador 
• programa que é capaz de controlar todo o 
funcionamento do sistema, tanto em nível de 
software, quanto em nível de hardware, 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
LINGUAGENS, NÍVEIS E MAQUINAS VIRTUAIS 
 
Nivel 4: Linguem de montagem 
(assembly) 
• linguagem existe para fazer o 
programador ter acesso a funcionalidades 
do computador que não seriam permitidas 
pelas chamadas linguagens de 
programação de alto nível. 
• Executar programas diretamente no 
hardware ou mais intimamente com o 
sistema operacional. 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
LINGUAGENS, NÍVEIS E MAQUINAS VIRTUAIS 
 
Nivel 5: Linguagem orientada a 
problemas 
• linguagem de alto nível, 
• patamar onde se encontram linguagens 
como Pascal, Delphi, Java e outras 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
LINGUAGENS, NÍVEIS E MAQUINAS VIRTUAIS 
 
• Quanto mais alto o nível, mais próximo da 
lógica humana 
 
• Quanto mais baixo o nível mais próximo da 
lógica da maquina computador 
 
• Computadores só executam 
programas/instruções na camada mais baixa 
de nível L0 
 
• Para isso existe técnicas para dar uma ordem 
para o computador em “portugues” e este 
entender em “maquinez”. 
 
 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
LINGUAGENS, NÍVEIS E MAQUINAS VIRTUAIS 
• COMPARAÇÃO ENTRE NÍVEIS 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
LINGUAGENS, NÍVEIS E MAQUINAS VIRTUAIS 
 
• MÉTODO DA TRADUÇÃO/COMPILAÇÃO 
 
• Um método de execução de um programa escrito em 
L1 é primeiro substituir cada instrução nele por uma 
sequência equivalente de instruções em L0. 
 
• O programa resultante consiste totalmente em 
instruções L0. 
 
• O computador, então, executa o novo programa L0 em 
vez do antigo programa L1. 
 
• Essa técnica é chamada de tradução. 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
LINGUAGENS, NÍVEIS E MAQUINAS VIRTUAIS 
 
• METODO DA INTERPRETAÇÃO 
 
• A outra técnica é escrever um programa em L0 que 
considere os programas em L1 como dados de entrada 
e os execute, examinando cada instrução por sua vez, 
executando diretamente a sequência equivalente de 
instruções L0. 
 
• Essa técnica não requer que se gere um novo 
programa em L0. 
 
• Ela é chamada de interpretação, e o programa que a 
executa é chamado de interpretador. 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
LINGUAGENS, NÍVEIS E MAQUINAS VIRTUAIS 
• Muitas vezes é mais simples imaginar a existência de 
um computador hipotético ou máquina virtual cuja 
linguagem seja L1. 
 
• Vamos chamar essa máquina virtual de M1 (e de M0 
aquela correspondente a L0). 
 
• Um terceiro conjunto também forma uma linguagem, 
que chamaremos de L2 (e com a máquina virtual M2). 
 
• As pessoas podem escrever programas em L2 
exatamente como se de fato existisse uma máquina 
real com linguagem de máquina L2. 
 
 
 
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1.1. LINGUAGENS, NÍVEIS E MAQUINAS VIRTUAIS 
LINGUAGENS, NÍVEIS E MAQUINAS VIRTUAIS 
• Máquina multinível. 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
Evolução dos equipamentos 
• A computação eletrônica evoluiu junto com toda a 
eletrônica e demais áreas de conhecimento da 
humanidade 
• Antes dos componentes eletrônicos os computadores 
eram baseados em componentes mecânicos 
• sujeitos às falhas 
• GERAÇÃO ZERO DE COMPUTADORE 
 
• A era mecânica foi de 1642, quando Blaise Pascal 
inventou a pascalina, até 1945 quando surgiu o primeiro 
computador valvulado. 
• Relês foram usados a principio, mas antes do final da 
2ª guerra já era a válvula a responsável pelo 
nascimento da computação eletrônica. 
• PRIMEIRA GERAÇÃO DE COMPUTADORES (1945-
1955) 
 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
Evolução dos equipamentos 
• Válvula 
 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
Evolução dos equipamentos 
• Na década de 50 do século XX foram inventados os 
transistores 
• Transistores substituíam as válvulas 
• Mais ágeis 
• dissipavam menos calor 
• Menos gasto energetico 
• Com transistores computares ficaram menores e mais 
eficientes 
• SEGUNDA GERAÇÃO DE COMPUTADORES 
(1955- 1965). 
 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
Evolução dos equipamentos 
• Transistor 
 
• transistor foi inventado no Bell 
Labs em 1948 por John 
Bardeen, Walter Brattain e 
William Shockley, pelo qual 
receberam o Prêmio Nobel de 
física de 1956 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
Evolução dos equipamentos 
• década de 60 do século XX, foi inventado o circuito 
integrado 
• uma pequena pastilha (para os padrões da época) 
onde os transistores eram usados integrados 
• Conhecidos como CHIP no Brasil 
• ainda menos energia 
• Ainda menos espaço 
• Nasce a TERCEIRA GERAÇÃO DE 
COMPUTADORES (1965-1980). 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
Evolução dos equipamentos 
• Circuito Integrado 
• A invenção do circuito 
integrado de silício por Jack 
Kilby e Robert Noyce em 
1958 permitiu que dezenas 
de transistores fossem 
colocados em um único 
chip. 
 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
Evolução dos equipamentos 
• 1980 até os dias de hoje os computadores evoluíram 
para circuitos com integração em larga escala (VLSI) 
• São Circuitos Integrados especiais que contêm 
milhares (ou até milhões) de transistores por 
centímetro quadrado de área da pastilha 
 
• QUARTA GERAÇÃO DE COMPUTADORES 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
Evolução dos equipamentos 
• Pastilha VLSI 
 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
Evolução dos equipamentos 
• Dizem que já estamos no inicio de uma nova geração 
de computadores, onde os computadores são invisíveis 
e com softwares embarcados 
 
• A QUINTA GERAÇÃO- COMPUTADORES DE BAIXA 
POTÊNCIA E INVISÍVEIS 
• Inteligência artificial 
• Processamento paralelo, computadores ópticos, 
biológicos e quânticos 
• Aplicação de técnicas de inteligência artificia 
 
 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
Evolução dos equipamentos 
• Arduino e sistemas embarcados 
 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
Evolução dos equipamentos: 
 Resumo principais marcos 
 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
Evolução dos equipamentos: 
 Resumo da evolução 
 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
Evolução das máquinas multiníveis 
 
• Os circuitos eletrônicos, junto com a memória e 
dispositivos de entrada/saída, formam o hardware do 
computador. 
 
• Este consiste em objetos tangíveis em vez de ideias 
abstratas, algoritmos ou instruções. 
 
• O software consiste em algoritmos e suas 
representações no computador – isto é, programas. 
 
• Hardware e software são logicamente equivalentes. 
 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
Evolução das máquinas multiníveis 
• Os primeiros computadores digitais, na década de 
1940, tinham apenas dois níveis: 
 
• o nível ISA, no qual era feita toda a programação, e 
• o nível lógico digital, que executava esses programas. 
 
• Em torno de 1970, a ideia de interpretar o nível ISA por 
um microprograma, em vez de diretamente por meios 
eletrônicos, era dominante. 
 
• Por volta de 1960, as pessoas tentaram reduzir o 
desperdício de tempo automatizando o trabalho do 
operador. 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
Evolução das máquinas multiníveis 
 
• Um programa denominado sistema operacional era 
mantido no computador o tempo todo. 
 
• O programador produzia certos cartões de controle 
junto com o programa, que eram lidos e executados 
pelo sistema operacional. 
 
• A figura a seguir apresenta uma amostra de serviço 
(job) para um dos primeiros sistemas operacionais de 
ampla utilização, o FMS (FORTRAN Monitor System), 
no IBM 709. 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
Evolução das máquinas multiníveis 
 
• Muitas outras instruções foram adicionadas ao 
microprograma. Entre elas, as mais frequentes eram: 
 
1. Instruções para multiplicação e divisão de inteiros. 
 
2. Instruções aritméticas para ponto flutuante. 
 
3. Instruções para chamar e sair de procedimentos. 
 
4. Instruções para acelerar laços (looping). 
 
5. Instruções para manipular cadeias de caracteres. 
 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
Evolução das máquinas multiníveis 
• Assim que os projetistas de máquinas perceberam 
como era fácil acrescentar novas instruções, 
começaram a procurar outras características para 
adicionar aos seus microprogramas. 
 
• Alguns exemplos desses acréscimos são: 
 
1. Características para acelerar cálculos que 
envolvessem vetores (indexação e endereçamento 
indireto). 
 
2. Características para permitir que os programas fossem 
movidos na memória após o início da execução 
(facilidades de relocação). 
 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
Evolução das máquinas multiníveis 
3. Sistemas de interrupção que avisavam o computador 
tão logo uma operação de entrada ou saída estivesse 
concluída. 
 
4. Capacidade para suspender um programa e iniciar 
outro com um pequeno número de instruções. 
 
5. Instruções especiais para processar arquivos de áudio, 
imagem e multimídia. 
 
• Por fim, alguns pesquisadores perceberam que, 
eliminando o microprograma, as máquinas podiam ficar 
mais rápidas. 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
Evolução e Desempenho do computador 
 
A evolução do computador tem sido caracterizada por: 
•Aumento na velocidade do processador 
•Diminuição no tamanho dos componentes 
•Aumento no tamanho da memória 
•Aumento na capacidade e velocidade da E/S 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
O zoológico dos computadores 
Evolução e Desempenho do computador 
 
A lei de Moore prevê um aumento anual de 60% no número 
de transistores que podem ser colocados em um chip. 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
O zoológico dos computadores 
Computadores podem ser: 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
O zoológico dos computadores 
Tipos de computadores disponíveis atualmente 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
O “zoológico” dos computadores (TIPOS) 
• Computadores descartáveis 
• Baixo custo 
 
 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
O “zoológico” dos computadores (TIPOS) 
• COMPUTADORES DESCARTÁVEIS 
• Identificação por radiofrequência ou RFID (do inglês 
"Radio-Frequency IDentification" ) é um método de 
identificação automática através de sinais de rádio, 
recuperando e armazenando dados remotamente 
através de dispositivos denominados etiquetas RFID 
 
 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
O “zoológico” dos computadores (TIPOS) 
• MICROCONTROLADORES 
• Os computadores embutidos, às vezes denominados 
microcontroladores, gerenciam os dispositivos e 
manipulam a interface de usuário. 
 
• São encontrados em grande variedade de aparelhos 
diferentes, entre eles os seguintes: 
 
o Eletrodomésticos. 
 
o Aparelhos de comunicação. 
 
o Periféricos de computadores. 
 
o Equipamentos de entretenimento. 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
O “zoológico” dos computadores (TIPOS) 
 
o Aparelhos de reprodução de imagens. 
 
o Equipamentos médicos. 
 
o Sistemas de armamentos militares. 
 
o Dispositivos de vendas. 
 
o Brinquedos. 
o Sistemas de automação 
 
 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
O “zoológico” dos computadores (TIPOS) 
 
o MÁQUINAS DE VIDEOGAME 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
O “zoológico” dos computadores (TIPOS) 
• Computadores Pessoais 
• O termo “computadores pessoais” abrange os modelos de 
desktop e notebook. 
 
 
 
A placa de 
circuito impresso 
está no coração 
de cada compu- 
tador pessoal. 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
O “zoológico” dos computadores (TIPOS) 
• SERVIDORES 
 
• Já os servidores vêm em configurações com um 
único processador com múltiplos processadores. 
 
• Têm gigabytes de memória, centenas de 
gigabytes de espaço de disco rígido e capacidade 
para trabalho em rede de alta velocidade. 
 
• Clusters consistem em sistemas padrão do tipo 
servidor, conectados por redes de gigabits/s. 
 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
O “zoológico” dos computadores (TIPOS) 
• MAINFRAMES 
 
• Os mainframes têm mais capacidade de E/S e 
costumam ser equipados com vastas coleções de 
discos que contêm milhares de gigabytes de 
dados. 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
Padrão Arquitetura Von Newmann 
• John Von Newmann matemático húngaro, naturalizado 
norteamericano 
• um padrão dearquitetura de computadores que ainda 
hoje é seguido 
• hoje em dia altamente pesquisada uma alternativa a esse 
padrão 
• Ainda não se tem de fato uma idéia que seja efetivamente 
melhor que a desse cientista 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
Padrão Arquitetura Von Newmann 
• A máquina proposta por Von Newmann conta 
com os seguintes componentes: uma Memória, 
uma Unidade Aritmética e Lógica (ULA), uma 
Unidade Central de Processamento (UCP), 
composta por diversos Registradores, e uma 
Unidade de Controle (UC), cuja função é a 
mesma da tabela de controle da máquina de 
Turing universal: buscar um programa na 
memória, instrução por instrução, e executá-lo 
sobre os dados de entrada. 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
Padrão Arquitetura Von Newmann 
• Os detalhamentos destes componentes serão feitos nos 
capítulos seguintes. Mas, em linhas gerais, pode-se dizer 
que a unidade de controle “sabe” em que parte do 
programa está e para onde vai a execução do mesmo e o 
que fazer em casos de desvios. A execução das 
instruções juntamente com os dados de entrada é 
responsabilidade da unidade lógico aritmética, que por 
sua vez contém uma ou algumas memórias especiais 
denominadas de registradores, caso seja apenas um 
registrador chama-se de acumulador. Os dados 
processados pela ULA podem ser armazenados 
diretamente na memória principal do sistema ou podem 
ser enviados para um dispositivo de saída. 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
Padrão Arquitetura Von Newmann 
• Modelo da arquitetura de Von Neuman 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
Padrão Arquitetura Von Newmann 
• O modelo de barramento do sistema 
Atualmente,o modelo de Von Neumann foi aperfeiçoado para 
outro tipo de barramento de sistema, formado por 
(MURDOCCA; HEURING, 2000): 
a) CPU (Central Processing Unit) – é a Unidade Central de 
Processamento ou processador, composta pela unidade 
de controle, unidade lógica e aritmética e registradores. 
b) Memória – armazena os dados e as instruções. 
c) Entrada e Saída (E/S) – agrupa as unidades de entrada e 
saída numa única unidade. 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
Padrão Arquitetura Von Newmann 
• O modelo de barramento do sistema 
Esses componentes se comunicam através de um 
barramento do sistema, composto por: 
 
a) Barramento de dados – transporta a informação, 
movendo dados entre os componentes do sistema 
b) Barramento de endereços – identifica para onde a 
informação está 
sendo enviada. 
c) Barramento de controle – descreve a forma como a 
informação está 
sendo transmitida. 
 
 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
Padrão Arquitetura Von Newmann 
• O modelo de barramento do sistema 
a) O que é Barramento ? 
 
Os barramentos são um conjunto de fios agrupados por 
função. Um barramento de dados de 64 bits tem 64 fios 
individuais, onde cada fio transporta um bit da 
informação. Já um barramento de endereços de 32 bits, 
tem em cada fio o bit necessário para determinar o 
endereço onde vai ler ou escrever a informação e pode 
acessar qualquer endereço de 0 a 4 GB, pois 32 bits 
permitem acessar 4.294.967.296 endereços distintos. Já o 
barramento de controle possui informações que 
determinam se a operação será de leitura ou escrita e, se 
será na memória ou nos dispositivos de E/S. 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
Padrão Arquitetura Von Newmann 
• O modelo de barramento do sistema 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
Exemplos de famílias de computadores 
• Arquitetura x86 
 
 
• A Intel é a mais antiga empresa do ramo, trabalha com 
microprocessadores desde 1970 e atualmente fabrica 
alguns dos mais populares microprocessadores do 
mercado, tais como: i3, i5 e i7. A AMD também fabrica 
poderosos processadores. Na hora da compra é 
importante observar o prazo de garantia e a geração do 
processador. Os processadores mais antigos 
normalmente são opções mais baratas. 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
Exemplos de famílias de computadores 
• Arquitetura Intel x86 
• Principais membros da família de CPUs da Intel. 
 
 
 
• 
1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
Exemplos de famílias de computadores 
Arquitetura x86 
 
 
• O chip Intel Core i7-
3960X. 
 
• O substrato tem 21 × 
21 mm e 2,27 bilhões 
de transistores. 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
O zoológico dos computadores 
Evolução e Desempenho do computador 
 
A lei de Moore prevê um aumento anual de 60% no número 
de transistores que podem ser colocados em um chip. 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
Exemplos de famílias de computadores 
Arquitetura x86 
 
• Lei de Moore para chips de CPU (Intel). 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
Exemplos de famílias de computadores 
Arquitetura ARM 
• No início da década de 1980, a empresa Acorn Computer 
começou a trabalhar em uma segunda máquina com a 
esperança de competir com o recém-lançado IBM PC. 
 
• Eles decidiram montar sua própria CPU para o projeto e o 
chamaram de Acorn RISC Machine (ou ARM). 
 
• A primeira arquitetura ARM (denominada ARM2) apareceu 
no computador pessoal Acorn Archimedes. 
 
• A Apple fez contato com a Acorn para desenvolver um 
processador ARM para seu próximo projeto Apple Newton. 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
Exemplos de famílias de computadores 
Arquitetura ARM 
 
 
 
 
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1.1. Introdução à Arquitetura de Computadores 
Exemplos de famílias de computadores 
Arquitetura AVR 
 
• A arquitetura AVR é usada em sistemas embutidos de muito 
baixo nível. 
 
• É realizada em três classes de microcontroladores: 
Resumo 
Resumo do que foi mostrado na aula 
Referências 
referencias 
Referências 
referencias