Organização de Computadores I - Conceitos Básicos

Prévia do material em texto

Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
Organização de Computadores I
Diego Passos
Primeira Aula
Material:
http://www.ic.uff.br/~debora/orgcomp/pdf/parte1.pdf
Organização de Computadores I Primeira Aula 1/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
Conteúdo
Informações Básicas.
Conceitos Básicos.
Histórico.
Resumo.
Organização de Computadores I Primeira Aula 2/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
Objetivos da Disciplina
Dar noções iniciais dos componentes básicos de
um sistema de computação, assim também
como conceitos fundamentais necessários para
a manipulação de informação dentro do sistema.
Ementa resumida:
Sistemas numéricos e sua representação;
Operações de ponto fixo e de ponto flutuante;
Representação de dados e código;
Elementos básicos e essenciais de arquitetura
de computadores.
Organização de Computadores I Primeira Aula 3/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
Ementa Completa I
Histórico de arquitetura de Computadores;
Visão geral da arquitetura de máquina;
Sistemas de numeração:
Bases de numeração decimal, binária, octal e
hexadecimal;
Conversão entre bases 2 e 8, 2 e 16, base B
para decimal e decimal para base B (parte
inteira e fracionária);
Aritimética binária e hexadecimal (soma e
subtração);
Representação de dados:
Representação em ponto fixo:
Sinal e magnitude;
Complemento a 2;
Representação em excesso;
Aritimética em ponto fixo;
Organização de Computadores I Primeira Aula 4/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
Ementa Completa II
Estouro;
Representação em ponto flutuante:
Padrão IEEE 754;
Aritimética em ponto flutuante;
Componentes de um computador:
Memória:
Elementos básicos e organização da memória
principal;
Barramento de endereços, de dados, e de
controle, registrador de endereço de memória e
de dados de memória;
Operações de leitura e gravação;
Memória cache;
Instruções:
Tipos de instruções de máquina;
Endereçamento imediato, direto, por registrador,
indireto e indexado;
Ciclo de instrução;
Organização de Computadores I Primeira Aula 5/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
Ementa Completa III
Execução de instruções;
Unidade Central de Processamento:
Organização da UCP;
Execução de instruções em paralelo (“pipeline”);
Execução de programas;
Dispositivos de entrada e saída:
Teclado, vídeo, impressora e disco;
Métodos de transferência de dados:
Espera ocupada;
Interrupção;
Acesso direto à memória;
Arquiteturas avançadas de computadores:
Princípios, utilização de registradores,
discussão RISC versus CISC, exemplo de RISC.
Organização de Computadores I Primeira Aula 6/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
Bibliografia
Organização e Projeto de Computadores, A
Interface Hardware/Software – David A.
Patterson; John L. Hennessy – LTC, 2000.
Introdução à Organização de Computadores –
Mario A. Monteiro – LTC, 5a. Edição, 2007.
Arquitetura e Organização de Computadores –
W. Stallings – Prentice Hall.
Organização Estruturada de Computadores – A.
Tanenbaum – LTC, 1999.
Organização de Computadores I Primeira Aula 7/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
Avaliação
3 Provas
MP = (P1 + P2 + P3)/3.
Se MP ≥ 6, 0, então APROVADO.
Se MP < 4, 0, então REPROVADO.
Se 4, 0 ≤MP < 6, 0:
VS - Verificação Suplementar:
Se V S ≥ 6, 0, então APROVADO.
Senão, REPROVADO.
Organização de Computadores I Primeira Aula 8/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
Introdução
Capítulo 1 do Livro do Mário Monteiro.
Conceitos básicos:
Processamento de dados;
Hardware e Software;
Computadores digitais;
Sistemas;
Sistemas de Computação.
Organização de Computadores I Primeira Aula 9/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
Conceitos Básicos I
Computador
Equipamento de processamento eletrônico de
dados.
Processamento de Dados
Série de atividades realizadas para produzir um
conjunto de informações a partir de outras
informações iniciais (dados).
Organização de Computadores I Primeira Aula 10/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
Conceitos Básicos II
Organização de Computadores
Implementação da máquina.
Aspectos relativos aos componentes físicos
específicos (memória, frequência do relógio,
sinais de controle, etc.)..
Arquitetura de Computadores
Organização de Computadores I Primeira Aula 11/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
Conceitos Básicos III
Tem impacto na elaboração dos programas.
Conjunto de instruções do processador,
tamanho da palavra, tipo e tamanho dos dados
manipulados, etc.
Exemplo: família x86 da Intel.
80386, 80486, Pentium, Pentium Pro, Pentium
II, Pentium III, Pentium IV.
Usuário troca de computador sem alterar seus
programas, pois toda a família emprega a
mesma arquitetura.
No entanto, cada processador tem uma
organização diferente (que altera o
desempenho).
Organização de Computadores I Primeira Aula 12/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
Conceitos Básicos IV
Hardware
Conjunto de componentes físicos do
computador.
Placas de circuito impresso, fiação, monitor,
teclado, mouse, etc.
Software
Programas.
Conjuntos de comandos (instruções) em uma
sequência específica.
Organização de Computadores I Primeira Aula 13/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
Computadores Digitais
Conjunto de componentes (hardware) capazes
de executar instruções específicas (Software)
para realizar tarefas.
Dados e instruções são representados por
símbolos codificados internamente através de
valores diferentes de tensão elétrica.
Organização de Computadores I Primeira Aula 14/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
Computadores Digitais
Organização de Computadores I Primeira Aula 15/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
Computadores Digitais
Símbolos são representados por conjuntos de
algarismos (dígitos).
Cujos valores variam no tempo.
Sistema de numeração binário (0 ou 1), ao invés
do decimal.
Organização de Computadores I Primeira Aula 16/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
Por que Binário?
Organização de Computadores I Primeira Aula 17/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
Sistemas
“Conjunto de partes coordenadas que
concorrem para a realização de um determinado
objetivo.”
Sistemas de transporte;
Sistema circulatório;
Sistemas econômicos;
Sistema de processamento de dados;
Sistema de computação (hardware e software
básicos);
Sistemas de aplicação.
Organização de Computadores I Primeira Aula 18/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
Sistemas de Computação
São implementados através dos programas.
Conjunto de comandos ou instruções
executadas passo a passo (algoritmo).
Ex.: algoritmo para soma de 100 números.
Organização de Computadores I Primeira Aula 19/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
Sistemas de Computação
Organização de Computadores I Primeira Aula 20/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
Sistemas de Computação
Implementação de um programa.
Formalização do algoritmo através de comandos
em uma linguagem de programação (alto nível).
Ex.: Delphi, C, Java, VisualBasic, Cobol,
Fortran, Lisp, etc.
Organização de Computadores I Primeira Aula 21/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
Sistemas de Computação
Linguagem
assembly
Mais baixo
nível.
Programas
maiores e mais
difíceis de
entender.
Organização de Computadores I Primeira Aula 22/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
Sistemas de Computação
Linguagem de máquina (representação binária).
Linguagem que o computador utiliza para
executar o processamento.
Organização de Computadores I Primeira Aula 23/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
Histórico
Conceito de efetuar cálculos com equipamentos
vem dos chineses.
Ábaco.
2500 a 3000 aC.
Usados depois pelos babilônios e romanos.
No século XVII (1642) – francês Blaise Pascal.
Contador mecânico (Pascalina).
Realizava somas e subtrações.
Permitia o uso do “vai 1”.
Utilizava o conceito de complemento para as
subtrações.
Organização de Computadores I Primeira Aula 24/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
Calculadora de Pascal
(Frente)
Organização de Computadores I Primeira Aula 25/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
Calculadora de Pascal
(Interior)
Organização de Computadores I Primeira Aula 26/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
Máquinas de Charles
Babbbage
1823 – inglês Charles Babbage
Máquina de diferenças. Realizava:
Sucessivas operações de adição e subtração,
baseada no processo de diferenças finitas.
Permitia o cálculo de polinômios e funções.
Imprimia o resultado em uma placa de cobre.
Até 15 algarismos e polinômios de grau até 3.
Máquina analítica.
Não chegou a ser construída.
Possuia memória, processador e saída.
Organização de Computadores I Primeira Aula 27/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
Máquina de Diferenças
Organização de Computadores I Primeira Aula 28/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
Máquina Analítica
Organização de Computadores I Primeira Aula 29/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
Relé Eletromecânico –
Século XX
Organização de Computadores I Primeira Aula 30/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
Relé Eletromecânico
Relés permitem abrir ou fechar circuitos.
Representação binária (0 ou 1).
Alemão Zuze:
1936 – máquina Z1.
1941 – máquina Z3 (controlada por programa).
Nesta mesma época, foi fundada a IBM (1924).
Organização de Computadores I Primeira Aula 31/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
Máquina Z3
Organização de Computadores I Primeira Aula 32/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
Válvula – 1906
Organização de Computadores I Primeira Aula 33/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
Circuito com Válvula
Organização de Computadores I Primeira Aula 34/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
Computadores
Valvulados
John Mauchly e John P. Eckert (Univesidade da
Pensilvânia) projetaram o primeiro computador
eletrônico de 1943 a 1946, que funcionou até
1955.
ENIAC – Eletronic Numerical Integrator and
Computer.
Continha mais de 17000 válvulas e 800
quilômetros de cabos.
Pesava mais de 30 toneladas.
Organização de Computadores I Primeira Aula 35/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
ENIAC
Organização de Computadores I Primeira Aula 36/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
ENIAC
Organização de Computadores I Primeira Aula 37/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
Arquitetura de John von
Neumann – 1945
t
Projetou o EDVAC
(aperfeiçoamento do
ENIAC) e IAS em
Princeton.
Computador
eletrônico de
programa
armazenado.
Arquitetura
empregada até os
dias atuais.
Organização de Computadores I Primeira Aula 38/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
Transistor – 1947
Organização de Computadores I Primeira Aula 39/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
Circuito Transistorizado
Organização de Computadores I Primeira Aula 40/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
TX-0: Primeiro
Computador
Transistorizado
Organização de Computadores I Primeira Aula 41/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
Na Mesma Época
TX-0 desenvolvido no MIT.
Fundada a DEC.
Aparecimento de linguagens de programação de
alto nível – Fortran, para o IBM 704 – 1957.
Organização de Computadores I Primeira Aula 42/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
Cartão Perfurado
Organização de Computadores I Primeira Aula 43/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
Evolução dos
Componentes
Organização de Computadores I Primeira Aula 44/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
Circuito Integrado
1958 – Jack Kilby – Texas Instruments colocou 2
circuitos em uma mesma peça.
IBM lançou a família /360 em 1964.
DEC lançou o PDP-11.
Antecessor do VAX-11 (obteve muito sucesso
no ambiente universitário).
Organização de Computadores I Primeira Aula 45/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
IBM 360 – 1964
Organização de Computadores I Primeira Aula 46/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
Família IBM /360
Família – mesmo tipo de máquina (arquitetura,
linguagem de máquina, etc) com diferentes
capacidades e preços.
Organização de Computadores I Primeira Aula 47/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
Microcomputadores
Altair – primeiro microcomputador – 1975.
Da MITS.
Baseado no processador Intel 8080.
Interpretador Basic desenvolvido por Bill Gates
e Paul Allen, que fundaram a Microsoft.
Organização de Computadores I Primeira Aula 48/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
Processador AMD Dual
Core
Organização de Computadores I Primeira Aula 49/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
Placa Mãe
Organização de Computadores I Primeira Aula 50/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
Evolução do Desempenho
Organização de Computadores I Primeira Aula 51/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
Evolução do Desempenho
Organização de Computadores I Primeira Aula 52/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
Evolução do Desempenho
Lei de Moore
1965 – Gordon E. Moore prevê que número de
transistores dobrará a cada 18 meses (a custo
constante).
Fonte: wikipedia.
Organização de Computadores I Primeira Aula 53/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
Blue Gene – IBM
Organização de Computadores I Primeira Aula 54/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
Blue Gene – Lawrence
Livermore
Organização de Computadores I Primeira Aula 55/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
Para Lembrar I
Objetivos da Disciplina
Sistemas numéricos.
Representação de dados.
Componentes de um computador.Conceitos Básicos
Processamento de dados
Hardware e Software.
Computador (digital).
Sistema (de computação).
Níveis de Linguagens.
Organização de Computadores I Primeira Aula 56/57
Agenda
Informações
Conceitos
Histórico
Resumo
30 de abril
2010
Para Lembrar II
Histórico
Nem todo computador é eletrônico.
O conceito de “computador” não é tão novo.
Tendência de miniaturização.
Permitiu a redução do espaço e/ou aumento na
capacidade.
Arquitetura de von Neumann: muito
importante!!!
Organização de Computadores I Primeira Aula 57/57
	Informações Básicas
	Conceitos Básicos
	Evolução dos Computadores
	Resumo da Aula