OrganizaçãoInterna Computador

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Técnico em Redes de Computadores 
Disciplina: Arquitetura de Computadores
Flávia Aparecida Oliveira Santos
Email: flavia.santos@ifsuldeminas.edu.br
Capítulo 4 
Organização Interna do 
Computador
Flávia Aparecida Oliveira Santos
Email: flavia.santos@ifsuldeminas.edu.br
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Índice 
• Introdução e história;
• Conceituando a Arquitetura de Von Neumann;
• O Gargalo de Von Neumann;
• Conclusão.
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Objetivo
• Compreender a Organização Interna do Computador.
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Introdução
• Vimos que um sistema de computador é um conjunto de
componentes que são integrados para funcionar como um único
elemento e;
• Tem por objetivo realizar manipulações com dados; isto é, realizar
algum tipo de operação com os dados de modo a obter
informações úteis.
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Von Neumann
Nasceu em 1903 na Hungria, porém, naturalizou-se americano anos mais
tarde.
É considerado um dos maiores matemáticos do século XX , apresentou
importantes contribuições para diversas áreas do conhecimento.
• Teoria dos conjuntos;
• Análise numérica;
• Mecânica quântica;
• Economia;
• Computação.
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Von Neumann
John Von Neumann participou do projeto que criou as primeiras bombas
atômicas.
Diziam sobre John:
“Cientistas em geral provam o que são capazes de provar, Von Neumann 
prova o que quer.”
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Modelo de Von 
Neumann
• Qual a diferença entre uma calculadora e um computador?
• O computador, por sua vez, é um equipamento que oferece a
possibilidade de ser configurado facilmente para novas tarefas, de
acordo com as necessidades de cada aplicação que for requerida pelo
usuário.
• A grande inovação da proposta de Von Neumann foi uma nova forma de
organização para o computador que permitisse um alto grau de
flexibilidade, de forma a adaptá-lo facilmente para diversas aplicações.
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Von Neumann
• Criou em 1946, o modelo conceitual de computador armazenado.
• Memória armazena programa, a CPU lê os programas e agilizando o
processamento ;
• ENIAC – reprogramação, gravado em cartão perfurado ficava separado
da memória;
• A partir do modelo proposto, os computadores puderam ser
digitalizados; até então eram eletromecânicos e mecânicos;
• EDVAC –
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Von Neumann
• Redigiu a primeira descrição quase completa sobre um computador
projeto com essa estrutura.
• Os projetos da Máquina de Instituto de Estudos Avançados (IAS) da
Universidade de Princeton e do EDVAC constituíram de inspiração para
a base da arquitetura de Von Neumann, que está presente
conceitualmente no projeto quase todos os computadores.
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Modelo de Von Neumann
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Modelo de Von Neumann
Tratamento da Informação:
• Processamento;
• Armazenamento;
• Transporte.
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Arquitetura Von Neumann
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Programa Armazenado
• O conceito de programa armazenado foi um dos conceitos
fundamentais apresentados por Von Neumann que permitiu essa
flexibilidade. Em seu modelo de computador foi introduzido o
conceito de:
• memória, um dispositivo de armazenamento temporário, para
onde programas (e dados) diferentes poderiam ser carregados a
partir de uma
• unidade de entrada, para serem executados pela
• unidade lógica/aritmética, com os resultados sendo transferidos
da memória para uma
• unidade de saída, tudo isso sob a coordenação de uma
• unidade de controle. Deste modo, ficava garantida a flexibilidade
do computador, que pode ter o seu funcionamento facilmente
alterado.
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Definições do Modelo de Von 
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• Memória;
• Controle;
• Aritmética;
• Entrada;
• Saída.
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Modelo de Von Neumann
• Von Neumann, em uma analogia com o comportamento dos
neurônios, sugere o uso da numeração binária para a
representação interna dos números;
• As válvulas foram escolhidas como elementos básicos por serem
dispositivos com o menor tempo de chaveamento, mudança do
valor lógico 0 para o valor lógico 1, existentes com a tecnologia
disponível naquela época.
• O uso de um sinal elétrico periódico para cadenciar todas as
operações do computador foi também proposto, dando origem ao
que chamamos de relógio do computador.
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Modelo Barramento de 
Sistema
• O modelo de Von Neumann passou por um refinamento que
recebeu o nome de modelo de barramento de sistema.
• Nesse modelo, a unidade de controle e a unidade aritmética são
vistas como um só elemento e recebem o nome de processador.
• As unidades de entrada e saída são vistas também em uma única
unidade, chamada agora de unidade de entrada/saída.
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Barramento de Sistema
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Barramento de Sistema
• A memória continua sendo vista com uma unidade
independente, com as mesmas funções da arquitetura de Von
Neumann.
• Um elemento novo que surge é o próprio barramento de sistema,
que faz a interligação entre o processador, a memória e a unidade
de entrada/saída.
• O barramento de sistema é composto pelos barramentos de
endereço, dados e controle.
• O barramento de endereços transporta os sinais de endereço
através de fios ou trilhas até a memória.
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Barramento de Sistema
• Sinais estes que vão, principalmente, determinar qual a posição de
memória que irá serlida ou escrita. Os endereços podem ser fornecidos
tanto pelo processador como pela unidade de entrada/saída. A
informação dessa posição de memória, que está sendo lida ou escrita na
memória, transita pelo barramento de dados, que é bidirecional. Apesar
do nome, tanto instruções como os dados propriamente ditos circulam
por esse barramento.
• O barramento de controle indica qual a natureza da operação que vai
ser realizada: leitura ou escrita, na maior parte dos casos, e possui
também sinais para a arbitragem do barramento, para determinar quem
vai utilizar o barramento naquele momento, que pode ser tanto o
processador como a unidade de entrada/saída.
• Eventualmente, nos modernos computadores, existe também um
barramento dedicado para ligar os periféricos à unidade de
entrada/saída. Isso permite que o acesso do processador à memória se
faça com maior eficiência, pela diminuição do tráfego de dados no
barramento de sistema.
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Unidade Central de Processamento 
(Processador)
• É o componente vital do sistema de computação, responsável pela
realização das operações de processamento (os cálculos matemáticos
com os dados, etc.) e pelo controle de quando e o que deve ser realizado,
durante a execução de um programa. Tal controle é realizado através da
emissão de sinais apropriados de controle.
• A função da UCP consiste, então, em:
• buscar uma instrução na memória, uma de cada vez;
• interpretar que operação a instrução está explicitando (pode ser soma de
dois números, uma multiplicação, etc.);
• buscar os dados onde estiverem armazenados, para trazê-los até a UCP;
• executar efetivamente a operação com os dados, guardar o resultado no
local definido na instrução;
• reiniciar o processo apanhando nova instrução.
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Memória
• É o componente de um sistema de informação cuja função é
armazenar as informações que são, foram ou serão manipuladas
pelo sistema.
• Os programa e os dados são armazenados na memória para
execução imediata (memória principal) ou para execução ou uso
posterior (memória secundária).
• Há duas únicas ações que podem ser realizadas: 1) a de guardar
um elemento na memória, então chamamos de armazenar e a
operação associada a esta ação é de escrita ou gravação (“write”)
ou 2) recuperação de um elemento da memória, ação de
recuperar, e operação de leitura (“read”).
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Dispositivos de Entrada e Saída
• Serve basicamente para permitir que o sistema de computação se
comunique com o mundo externo, realizando ainda, a interligação, a
conversão das linguagens do sistema para a linguagem do meio externo
e vice-versa.
• Os seres humanos entendem símbolos como A, b, *, ?, etc. e o
computador entende sinais elétricos que podem assumir um valor de
+3Volts para representar 1 e ou outro valor, 0 Volts para representar 0.
• O teclado (dispositivo de ENTRADA) interliga o usuário e o computador,
por exemplo, quando pressionamos a tecla A, os circuitos eletrônicos
existentes no teclado “convertem” a pressão mecânica em um grupo de
sinais elétricos, alguns com voltagem alta (bit 1) e outras com voltagem
baixa (bit 0), que corresponde, para o computador, ao caractere A.
• Os dispositivos de SAÍDA operam de modo semelhante, porém em
sentido inverso, do computador para o mundo exterior, convertendo os
sinais elétricos em símbolos conhecidos por nós.
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Gargalo de Von Neumann
No processamento de dados em computadores modernos, a
capacidade de se carregar informações da memória é muito menor
do que a capacidade de trabalho, em termos de velocidade, do
processador.
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Gargalo de Von Neumann
Com evolução das CPU´s e o aumento da capacidade das memórias
o gargalo da arquitetura de Von Neumann vem se tornando maior,
apesar de existir formas de amenizar este fato, como a utilização de
memória cache, vários cientistas criticam esta limitação.
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Conclusão
• Antes, as máquinas tinham apenas programas fixos.
• Construir um programa era uma tarefa extremamente
trabalhosa, podendo levar meses para fazê-lo funcionar.
• O computador com programa armazenado mudou tudo isso.
• Levando em consideração a intensificação do progresso
tecnológico, é impressionante o fato dos conceitos que Von
Neumann introduziu ainda serem tão atuais.
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