Perguntas Arquitetura 1

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UNIVERSIDADE​ ​TECNOLÓGICA​ ​FEDERAL​ ​DO​ ​PARANÁ​ ​-​ ​UTFPR DEPARTAMENTO​ ​ACADÊMICO​ ​DE​ ​ELETRÔNICA CURSO​ ​DE​ ​ENGENHARIA​ ​ELETRÔNICA
Gabriel​ ​de​ ​Arruda​ ​Leite 
QUESTIONÁRIO SOBRE A ARQUITETURA 
DE VON NEUMANN
QUESTIONÁRIO
CAMPO​ ​MOURÃO 2018
Gabriel​ ​de​ ​Arruda​ ​Leite
A ARQUITETURA DE VON NEUMANN
Questionário apresentado à disciplina Arquitetura e Organização de Computadores do curso de Engenharia Eletrônica da Universidade Tecnológica Federal do Paraná – UTFPR, como requisito parcial para​ ​a​ ​obtenção​ ​de​ ​nota​ ​semestral.
Prof.​ ​Mestre ​ ​Paulo Cesar Gonçalves 
CAMPO​ ​MOURÃO 2017
Indique as três subunidades da CPU e descreva a função de cada uma na execução das computações.
 
 A primeira subunidade da CPU é a Unidade de Controle que é encarregada de realizar várias funções, tais como buscar dados na memória principal e posteriormente controlar os fluxos de dados que são enviados para unidade logica aritmética (ULA) e então devolver para os registradores.
A segunda subunidade da CPU é a Unidade Lógica Aritmética (ULA) que tem como papel realizar as operações básicas, tais como soma, subtração e manipulação de bits. 
A terceira subunidade da CPU são os registadores, são posições de memória que ficam alocados dentro da unidade central de processamento e devido a este fato faz com que sua utilização seja benéfica, pois a velocidade em que podem ser acessados é de cinco a dez vezes maior. Os registradores são popularmente conhecidos como memória RAM pela população mais leiga em termos técnicos.
O que é a Parte Operativa da CPU? Qual a relação que existe entre a Parte Operativa e a velocidade da CPU?
A parte operativa da unidade central de processamento é definida como os caminhos que os dados seguem, como o dado saindo dos registradores para a ULA através de barramentos e voltando para os registradores através dos barramentos novamente. A velocidade de uma CPU é dada pela quantidade de instruções que um ciclo pode realizar, portanto quanto mais rápido a informação passar pelos barramentos, ser efetuada na ULA e ser devolvida aos registradores, mais instruções estará sujeito a realizar em um ciclo a CPU.
Considere dois sistemas de computação que são idênticos exceto por suas CPUs. O sistema 1 contém um Pentium 4 a 1,8 GHz, enquanto o sistema 2 contém um PowerPC a 1,8 GHz.  Estes dois sistemas sempre irão precisar da mesma quantidade de tempo para realizar um dado programa? Justifique sua resposta.
Os computadores tendo a mesma quantidade de instruções realizadas por ciclo não estão rigorosamente igualados a questão do tempo para realização de determinado programa, pois além deste número de 1,8 GHz, devemos levar em conta o tamanho do barramento que as informações serão levadas e o número de registradores que cada máquina contem.
Considere as seguintes tarefas: (1) somar 100 números armazenados na memória principal e (2) somar um número a ele mesmo 100 vezes. Apesar de ambos os programas precisarem de 100 adições, o segundo poderá ser executado muito mais rapidamente do que o primeiro? Por quê?
O segundo programa poderá somar os números com uma grande vantagem na questão da velocidade devido ao fato que o número que será somado não está localizado na memória principal, qual custaria algum esforço e tempo a mais para a CPU realizar, este número está localizado nos registradores, no qual desempenhando seu papel primordial armazenando as informações que a CPU utiliza no momento. 
As linguagens de máquina são específicas de uma dada máquina, o que significa que cada tipo de computador tem sua própria linguagem de máquina. Explique por que isto acontece.
Devemos levar em conta que cada máquina tem uma quantidade de memória, podendo divergir ou coincidir, porem apenas ao fato de ter um número diferente de memória as instruções da linguagem de máquina já devem mudar totalmente devido ao fato de quantos bits ser possível armazenar. Além deste fato toda operação de instruções tem uma determinada forma de ser escrita na linguagem de máquina, fazendo que a cada instrução um computador se difere cada vez mais do outro.
Na Unidade de Controle, qual a função do Contador de Programa (PC)? Ou seja, como o PC é usado na busca e execução das instruções?
A função do Contador de Programas (Program Counter –PC) é de armazenar na memória o endereço da próxima instrução a ser executada. Assim quando a Unidade de Controle necessita destas informações ela acessa o PC, que como o programa não inicializou assume sua posição inicial de zero. A cada vez que a Unidade de Controle necessita de buscar e executar uma informação, ela acessa o PC e obtém a instrução da correspondente posição da memória. A cada vez que a Unidade de Controle termina de busca uma informação o PC recebe um incremento e assim localiza a próxima instrução do programa.