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Arquitetura de Computadores
Aula 05-06 – Máquinas Multiníveis
Prof. Sand Luz Corrêa
 
Roteiro
● Computador Digital
● Linguagem de Máquina
● Tradução e Interpretação
● Máquina Multinível
● Conjunto de Instrução
 
Computador Digital
● Conjunto de circuitos eletrônicos capaz de
resolver problemas através de instruções que lhe
são passadas.
● Por questões de custo, os circuitos de cada
computador são capazes de executar diretamente
apenas um conjunto simples e limitado de instruções:
● Capturar valores a partir de uma porta de entrada
● Executar operações aritméticas e lógicas
● Mover dados de um local para outro
● Mover valores para uma porta de saída
.
 
Linguagem de Máquina
● O conjunto de instruções que o computador executa
diretamente forma uma linguagem com a qual as
pessoas podem se comunicar com a máquina.
● Essa linguagem é chamada Linguagem de Máquina. 
● A Linguagem de máquina de um computador é
definida no projeto de seu processador e a escolha
das instruções envolve 2 critérios:
● Simplicidade
● Desempenho
 
Linguagem de Máquina
● Toda linguagem é formada por um conjunto de
símbolos
● Caracteres alfanuméricos maiúsculos ou minúsculos,
caracteres numéricos, símbolos de pontuação, etc
● Como os computadores surgiram para resolver
problemas matemáticos de forma rápida e
confiável:
● Optou-se por representar internamente os dados e as
instruções através de algarismos
● Sinais elétricos (um sinal de voltagem ou corrente) são
convertidos em algarismos
● Logo, precisamos de um valor de tensão para cada
algarismo 
 
Linguagem de Máquina
Algarismo Nível de tensão
0 +1.0V
1 -1.0V
2 +1.5V
3 +2.0V
4 +0.5V
5 -1.5V
6 -2.0V
7 +2.5V
8 +3.0V
9 -2.5V
● Problema:
● P a r a u m a f a i x a
estreita de tensão
– Valores próximos
– Pouca confiabilidade
● Para uma faixa de
tensão larga
– Maior consumo de
energia
– Maior dissipação de
calor
 
Linguagem de Máquina
● Solução
● Codificação de símbolos via algarismos usando o
sistema binário
● Vantagens
– Apenas dois valores para ser representados: 0 e 1
– É possível trabalhar com uma faixa estreita de tensões
– Muitos componentes eletrônicos básicos são binários
● Deixa ou não passar corrente
● Chaves abertas ou fechadas
● Campos magnéticos orientados para sul ou para o norte
 
Linguagem de Máquina
● Resumindo:
● Linguagem compreendida pelo hardware do
computador
● É formada por instruções representadas por
símbolos 0 ou 1
● 0 e 1 são normalmente chamados de dígito binário
ou bit
 
Linguagem de Máquina
● Por ser muito simples (simplificada, básica) é
difícil programar aplicações usando linguagem
de máquina.
● Por esse motivo, usamos linguagem de alto 
nível para desenvolver programas (C,Java,
C++,Python,PHP,Ruby,etc.).
● Todo programa escrito em linguagem de alto
nível deve ser convertido em linguagem de
máquina antes de ser executado. 
 
Linguagem de Máquina e
Linguagem de alto nível
 
Tradução e Interpretação
● Há duas formas de fazer tal conversão
● Sejam:
● L1: uma linguagem de alto nível
● L0: uma linguagem de máquina
 
Tradução e Interpretação 
● 1a. Forma:
● Tradução: 
– Substitui cada instrução em L1 por uma sequência
de instruções em L0, criando um novo programa. 
– O programa resultante é completamente formado
por instruções em L0.
– O programa em L0 é executado
 
Tradução e Interpretação
● 2a. Forma:
● Interpretação: 
– um programa escrito em L0 toma o programa L1
como entrada
– O programa escrito em L0 é denominado
interpretador
– Para cada instrução de L1, o interpretador
executa uma sequência de inst ruções
equivalentes em L0
 
______
____
______
___
_____
Compilador
0001
1001
0010
1010
1111
______
____
______
___
_____
Interpretador
0001
Compilação Interpretação
Código Fonte
Código Binário
Código Fonte
Instrução Binária
Próxim
a Instru ção
 
Tradução e Interpretação
Linguagem Tradução Interpretação
Desempenho Maior Menor
Portabilidade Menor Maior
Facilidade de 
Teste/depuração
Menor Maior
 
Tradução e Interpretação
● Tradução e Interpretação são amplamente
usados
● Exemplo de Linguagens que utilizam tradução
● ADA, Pascal, C, C++, C#, Delphi, Fortran, Visual
Basic
● Exemplo de L inguagens que ut i l izam
interpretação
● Smalltalk, Python, Lua, PHP, Ruby
● Exemplo de Linguagens que utilizam ambos
● Java
 
Máquina Multinível
● Um computador moderno pode ser entendido como uma
máquina com n níveis.
 
Máquina Multinível
Linguagem de Máquina
Linguagem Assembly
Linguagem C
Ruby
DSL(Domain Specific 
Language)
 
Máquina Multinível Contemporânea
Linguagens orientadas a problemas
Linguagem de montagem
Sistema Operacional
Arquitetura do conjunto de instrução
Microarquitetura
Lógica digital
Nível 5
Nível 4
Nível 3
Nível 2
Nível 1
Nível 0
Hardware
Software
 
Máquina Multinível 
● Nível -1: Nível dos Dispositivos
 
Máquina Multinível 
● Nível 0: Lógica Digital
 
Máquina Multinível 
● Nível 1: Microarquitetura
● Nível dos registradores, unidade de aritmética e
lógica, sinais controle, etc.
 
Máquina Multinível 
● Nível 2: Arquitetura do Conjunto de Instrução
● Determina as instruções de máquina que são
executadas diretamente pelo hardware
 
Máquina Multinível 
● Nível 3: Sistema Operacional
● Fronteira entre hardware e software.
● Oferece :
– novas abstrações e instruções
– organização diferente para a memória principal
– a capacidade de executar 2 ou mais programas de forma
concorrente
 
Máquina Multinível 
● Nível 4: Linguagem de Montagem
● Primeiro nível orientado a programadores comuns.
● Oferece uma linguagem simples orientada a utilização
humana (mnemônicos) – Linguagem Assembly.
 
Máquina Multinível 
● Nível 5: Linguagens Orientadas a Problemas
● Formado pelas linguagens de alto nível, usadas nas
soluções de problemas (aplicações). C, C++, Java,
Python, Lua, PHP. 
 
Bibliografia
● Capítulo 1 do Livro Organização Estruturada de
Computadores, Andrew Tanenbaum, 5a.
Edição, Prentice-Hall
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