Aula_06

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
Aula 6 – Modelo de Von Neumann
Tema da Apresentação
AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
*
ESTRUTURA DA DISCIPLINA
AULA 1 – Fundamentos
AULA 2 – Sistemas de Numeração
AULA 3 – Representação de dados
AULA 4 – Lógica Digital
AULA 5 – Álgebra Booleana
AULA 6 – Modelo de Von Neumann
AULA 7 – Conjunto de Instruções
AULA 8 – Processador
AULA 9 – Memória
AULA 10 – Dispositivos de Entrada e Saída
Tema da Apresentação
AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
*
Conteúdo Programático AULA 6
História da computação
Máquina de Von Neumann
Limitações da máquina de Von Neumann
Tema da Apresentação
AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
*
UMA BREVE HISTÓRIA DOS COMPUTADORES
ABACO
ENIAC 
1842 - 1843, Ada Lovelace criou um algoritmo para o cálculo da sequência de Bernoulli usando a máquina analítica de Charles Babbage
1953: a máquina analítica de Babbage e as notas de Ada são considerados o primeiro computador e o primeiro software respectivamente.
Tema da Apresentação
AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
*
XVII - O francês Blaise Pascal projeta uma calculadora que soma e subtrai e o alemão Gottfried Wilhelm Leibniz incorpora operações de multiplicar e dividir à máquina. 
XVIII - O francês Joseph Marie Jacquard constrói um tear automatizado: cartões perfurados controlam o movimento da máquina. 
1834 - O inglês Charles Babbage projeta a máquina analítica capaz de armazenar informações. 
1847 - O inglês George Boole estabelece a lógica binária para armazenar informações. 
1890 - O norte-americano Hermann Hollerith constrói o primeiro computador mecânico. 
Tema da Apresentação
AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
*
1924 - Nasce a International Business Machines Corporation (IBM), nos Estados Unidos. 
1938 - O alemão Konrad Zuse faz o primeiro computador elétrico usando a teoria binária. 
1943 - O inglês Alan Turing constrói a primeira geração de computadores modernos, que utilizam válvulas. 
1944 - O norte-americano Howard Aiken termina o Mark I, o primeiro computador eletromecânico. 
1946 - O Eletronic Numerical Integrator and Computer (Eniac), primeiro computador eletrônico, é criado nos EUA. 
Ref: http://www.ic.uff.br/~aconci/evolucao.html 
Tema da Apresentação
AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
*
Harvard Mark II – setembro 1947
Descobriu-se que um problema no computador tinha sido gerado por um inseto.
 Grace Hopper, uma das inventoras do Cobol, anunciou: "Nós estamos tirando "bugs" da máquina!“ 
Esse primeiro bug foi removido do relé com uma pinça e está preservado no Museu Naval, em Virgínia, junto ao Livro Diário do Harvard Mark II. 
 Ref: http://www.sitedecuriosidades.com/ver/origem_e_data_do_primeiro_bug_de_computador.html
CURIOSIDADE: VIDA DE BUG
Tema da Apresentação
AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
*
MODELO DE VON NEUMANN
John Von Neumann, matemático húngaro (1903-1957), contribuiu para a matemática e a física. Foi professor da Universidade de Princeton e um dos construtores do ENIAC
Tema da Apresentação
AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
*
MODELO DE VON NEUMANN
CARACTERÍSTICAS
Dados e instruções armazenados em uma única memória utilizada tanto para leitura quanto para escrita
Os dados armazenados na memória podem ser acessados através de endereços
A execução de um programa ocorre sequencialmente, por ordem de endereços, exceto se for feita algum desvio explicito no programa
Tema da Apresentação
AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
*
MEMÓRIA
PROCESSADOR
ENTRADA e SAÍDA
REM / MAR
RDM / MBR
CONTROLE
MODELO DE VON NEUMANN
Tema da Apresentação
AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
*
MEMÓRIA
PROCESSADOR
ENTRADA e SAÍDA
REM / MAR
RDM / MBR
CONTROLE
MODELO DE VON NEUMANN
DADOS
Registrador de Dados da Memória
Tema da Apresentação
AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
*
MEMÓRIA
PROCESSADOR
ENTRADA e SAÍDA
REM / MAR
RDM / MBR
CONTROLE
MODELO DE VON NEUMANN
ENDEREÇOS
Registrador de Endereços da Memória
Tema da Apresentação
AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
*
MEMÓRIA
PROCESSADOR
ENTRADA e SAÍDA
REM / MAR
RDM / MBR
CONTROLE
MODELO DE VON NEUMANN
OPERAÇÕES
(READ/WRITE)
Unidade de controle
Tema da Apresentação
AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
*
MEMÓRIA
ENTRADA e SAÍDA
MODELO DE VON NEUMANN
UNIDADE DE CONTROLE
UNIDADE LÓGICA E ARITMÉTICA
REGISTRADORES
UCP
Tema da Apresentação
AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
*
Execução de operações lógicas e aritméticas
Conceito proposto para o EDVAC (1945)
Gerenciamento do fluxo interno dos dados
Busca, decodifica e executa instruções
Memórias dentro do processador
MODELO DE VON NEUMANN – O PROCESSADOR 
(UCP OU CPU)
UNIDADE DE CONTROLE
UNIDADE LÓGICA E ARITMÉTICA
REGISTRADORES
Tema da Apresentação
AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
*
REGISTRADORES
			Tamanho da célula  Determina RDM
Célula de 32 bits  RDM com 32 bits
Tamanho da memória em células  Determina REM
Memória com 256 células  REM com 8 bits
Tema da Apresentação
AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
*
Registrador de instruções (IR)
	Armazena a instrução que está sendo executada
Registrador de estado (PSW)
	Armazena condições de estado geradas pela unidade aritmética e lógica gerando informações para a unidade de controle
Contador do programa (PC)
	Armazena o endereço da próxima instrução que será executada
REGISTRADORES ESPECIAIS
Tema da Apresentação
AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
*
Curiosidade: PSW do 8086
C – Vai Um
P – Paridade
A – Vai Um Aux
Z – Zero
S – Sinal
T – Trap
I – Interrupção
D – Direção
O – Overflow
Tema da Apresentação
AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
*
MEMÓRIA
PROCESSADOR
ENTRADA e SAÍDA
REM / MAR
RDM / MBR
CONTROLE
MODELO DE VON NEUMANN – ENTRADA E SAÍDA
Armazenamento
	HD (Disco Rígido)
	CD-ROM
	DVD
	Pendrive (flash)
 Monitor de vídeo
 Teclado
 Mouse
 Placa de som
 Webcam
 Placa de rede
 Placa fax-modem
 Multifuncional
Tema da Apresentação
AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
*
Exercícios
A CPU e a memória se comunicam através de: 1) Unidade lógico-aritmética 2) Rede sem fio 3) Barramento 4) Unidade de Controle 
A CPU é composta por:
1) Registradores e Unidade Lógico-Aritmética 2) Memória e barramento 3) Unidade de Controle e barramento 4) Dispositivos de Entrada e Saída 
Tema da Apresentação
AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
*
Exercícios
A CPU e a memória se comunicam através de: 1) Unidade lógico-aritmética 2) Rede sem fio 3) Barramento 4) Unidade de Controle 
A CPU é composta por:
1) Registradores e Unidade Lógico-Aritmética 2) Memória e barramento 3) Unidade de Controle e barramento 4) Dispositivos de Entrada e Saída 
Tema da Apresentação
AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
*
Considere um computador baseado no modelo de Von Neumann com REM de 32 bits. Podemos afirmar que:
1) Este computador utiliza uma célula de 32 bits
2) Este computador possui 32 instruções
3) Este computador utiliza uma célula de 4GB 
4) Este computador pode endereçar 4G células
 
Considere um computador baseado no modelo de Von Neumann com RDM de 64 bits. Podemos afirmar que:
1) Este computador pode endereçar 64M células
2) Este computador possui 64 instruções
3) Este computador pode ter no máximo 8GB de memória
4) Este computador utiliza uma célula de 64 bits
Exercícios
Tema da Apresentação
AULA 6 – MODELO
DE VON NEUMANN
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
*
Considere um computador baseado no modelo de Von Neumann com REM de 32 bits. Podemos afirmar que:
1) Este computador utiliza uma célula de 32 bits
2) Este computador possui 32 instruções
3) Este computador utiliza uma célula de 4GB 
4) Este computador pode endereçar 4G células
 
Considere um computador baseado no modelo de Von Neumann com RDM de 64 bits. Podemos afirmar que:
1) Este computador pode endereçar 64M células
2) Este computador possui 64 instruções
3) Este computador pode ter no máximo 8GB de memória
4) Este computador utiliza uma célula de 64 bits
Exercícios
Tema da Apresentação
AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
*
Um sistema possui memória com 8G endereços e cada célula é composta por 4 bytes.
 
Qual o tamanho em bits do REM?
b)	Qual o tamanho em bits do RDM?
c) 	Qual o tamanho da memória?
Exercícios
Tema da Apresentação
AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
*
Um sistema possui memória com 8G endereços e cada célula é composta por 4 bytes.
 
Qual o tamanho em bits do REM?
8 G = 233 endereços  REM com 33 bits
b)	Qual o tamanho em bits do RDM?
4 bytes = 32 bits  RDM com 32 bits
c) 	Qual o tamanho da memória?
8G endereços x 4 bytes = 233 x 22 = 235 bytes = 32 GB
Exercícios
Tema da Apresentação
AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
*
RESUMINDO
Von Neumann: conceito de programa armazenado
 Composição: CPU, MEMÓRIA e E/S
Restrições: memória linear e processamento sequencial
Tema da Apresentação
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*