Introdução à Organização de Computadores

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AULA 1: CAMADA DE REDE
Protocolos de roteamento
Aula 02: Introdução à Organização de 
Computadores.
INFORMÁTICA PARA ENGENHARIA
Prof. Msc Alex Cabral
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Protocolos de roteamento
Temas/objetivos desta Aula
INTRODUÇÃO A ORGANIZAÇÃO DE 
COMPUTADORES
1
PRÓXIMOS 
PASSOS
ENTENDER A IMPORTÂNCIA DA 
DOS COMPONENTES DOS 
COMPUTADORES
2
RECONHECER OS BENEFÍCIOS DA 
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
3
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Quando você estiver navegando na internet, use os mecanismos de pesquisa para perceber quantos sites
ensinam as pessoas a aprender a programação de computadores gratuitamente.
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A programação de computadores está fundamentada em um assunto chamado lógica de programação o
qual pode ser aplicado em qualquer área do conhecimento, como por exemplo, um engenheiro pode
explicar para seus colegas a descrição de um processo industrial por meio de um algoritmo, um
bioinformata pode discutir um determinado assunto no sequenciamento de genes usando um algoritmo
específico e vários outros exemplos. O que aprendemos na lógica de programação nos ajuda a pensar
abstratamente e entender o mundo real por meio de comandos e procedimentos encadeados.
Contextualização
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Esse universo eletrônico que hoje conhecemos como "mundo da informática" teve seu início em épocas
bem mais precárias, há muitos séculos.
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Tudo começou com os babilônios, por volta de 500a.C., com a invenção do ábaco, que era uma ferramenta
de cálculo manual. A primeira evolução do ábaco só veio em 1642, com a invenção da Pascalene, pelo físico
e matemático Blaise Pascal. A Pascalene era um equipamento mecânico capaz apenas de realizar somas e
subtrações. A evolução destes dispositivos foi muito lenta e eles eram pouco usados, devido ao uso limitado
e desajeitado.
Contextualização
Foi apenas com a invenção do motor elétrico, já no fim do século XIX, foi possível construir máquinas
mecânicas muito mais complexas e "rápidas". Uma das primeiras máquinas deste tipo foi usada com o
propósito de realizar a contabilização do censo dos Estados Unidos da América. Esta máquina foi projetada
por Hermann Hollerith, fundador da IBM e também criador da máquina que realizava o cálculo do
pagamento dos funcionários, produzindo um pequeno resumo de contabilidade que recebeu o seu nome,
sendo chamado até hoje de "Olerite".
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A organização de computadores é uma área da computação que estuda os componentes físicos
de um computador, ou também chamado de hardware. É importante estudar a organização
dos computadores para entender como um programa é executado, armazenado e como ele se
comunica com as outras partes do computador.
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 A ciência da computação não é uma área tão velha assim. Considerando o que os primeiros computadores datam de 1600, 
temos que o computador tem 500 anos e se considerarmos os primeiros computadores transistorizados (década de 50), 
temos apenas 60 anos de evolução.
Organização de computadores
 Mas um elemento permanece fiel às primeiras gerações: sua arquitetura interna. Embora existam evoluções, a arquitetura 
inicialmente concebida por John Von Neumann foi adaptada aos nossos dias mas ainda assim é utilizada.
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Von Neumann sugeriu uma forma de organizar o computador por meio dos seguintes elementos:
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Organização de computadores
 Uma memória, dividida em primária e secundária;
 Uma unidade de controle;
 Uma unidade lógica e aritmética (ULA);
 Dispositivos de entrada e saída.
Diagrama da arquitetura de Von Neumann
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Atualmente os computadores ainda possuem variações desta organização. Basicamente a
arquitetura permite que o computador funcione em ciclos onde em cada ciclo ocorre a busca de
novas instruções, a decodificação da instrução e a sua execução.
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 Os ciclos são controlados e promovidos pela CPU (Unidade Central de Processamento), composta pela 
Unidade de Controle e Unidade Lógica Aritmética e tem como principal função executar os programas que 
estão armazenados na memória principal, buscar as instruções dos programas, decodificá-las e executá-
las sequencialmente, veja na figura ao lado.
Organização de computadores
 Portanto, percebemos que a CPU na verdade não é um componente unitário. É um componente que é 
dividido em várias partes entre elas a Unidade de controle, a ULA, o contador de programa e os 
registradores, que podem ser especiais ou de uso geral, cache de memória e outros componentes mais 
modernos.
Ciclo da arquitetura de Von Neumann, um processador Intel I7 e a 
sua arquitetura e organização interna.
 Na figura ao lado também são mostrados o aspecto externo de um processador e uma foto amplificada 
da sua arquitetura interna.
 A memória é o local onde os dados e programas ficam armazenados para serem executados. Existem 
vários tipos e classificações de memória, entre elas:
• Voláteis e não voláteis;
• Quanto à sua forma de operação e acesso (Read Only Memory (ROM) – memória;
• somente de leitura, Random Access Memory (RAM) – memória de acesso aleatório);
• Velocidade de operação.
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TIPOS MEMÓRIAS 
Aula 01: Introdução à Governança Corporativa
Governança em Tecnologia da Informação
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As memórias secundárias servem para auxiliar a memória RAM quanto ao armazenamento de
dados. Elas também são voláteis e podem ser escritas e lidas.
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 Possuem custo mais baixo que as memórias RAM e normalmente podem armazenar 
mais informação, chegando a Terabytes atualmente e por isso são usadas 
principalmente para armazenamento de programas não ativos (que não estão sendo 
executados no momento).
As memórias secundárias
 Os maiores exemplos deste tipo de memória são os pendrive (flash drives), discos 
rígidos (hard disk – HD), cartões SD, MD, etc...
Tipos de memória secundária
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A memória RAM é do tipo que pode ser lida e gravada, portanto considerada volátil. Nela são
carregados os programas que estão sendo executados naquela momento pela CPU. Quando a
energia cessa, os dados presentes neste tipo de memória são apagados.
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 Antes o custo era muito alto, porém com a evolução dos componentes eletrônicos, a memória RAM 
tem diminuído de preço.
A memória RAM - (Random Access Memory)
 Ela possui alta velocidade, pois suas características eletrônicas e o barramento que elas utilizam as 
aproximam da CPU e tornam a comunicação com os outros componentes mais fácil e mais rápida. 
Vários tipos de memória RAM
 A figura ao lado mostra vários tipos de memória RAM e sua evolução ao longo do tempo. 
Atualmente as memórias RAM mais procuradas para os computadores pessoais são do tipo DDR4.
 É aleatória porque permite o acesso direto ao dado que será lido ou escrito, sem a necessidade de 
passar por todas as outras posições de memória.AULA 1: CAMADA DE REDE
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São representadas atualmente pelos CDs e DVDs (que não sejam regraváveis). Neste tipo de
memória, a informação é gravada apenas uma vez e não pode ser sobrescrita guardando
assim informações por bastante tempo. Em relação a preço, é bem mais barata que os outros
tipos de memória que já vimos, porém são muito mais lentas.
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 É uma memória apenas de leitura, e não-volátil. 
A memória ROM - (Read Only Memory)
 Os dados são previamente gravados pelos fabricantes.
Tipos de memória ROM
 As instruções de um processador;
 Um programa de controle de temperatura em um microcontrolador.
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São componentes que apareceram para aumentar a velocidade e eficiência de todo o
hardware do computador. Também são variações da memória RAM e fisicamente estão
localizados perto do processador para poder ser usadas como armazenamento temporário de
operações de dados feitas pelo processador com mais frequência.
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Caches e registradores
 Por serem variações da RAM, são voláteis e podem ser escritas e lidas.
 Possuem desempenho muito superior em relação a velocidade de trocas de dados 
mas não possuem grande capacidade de armazenamento.
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A memória PROM - (Programmable Read Only Memory)
 É uma memória somente leitura programável e não-volátil.
 Sua programação pode ser feita pelo próprio usuário por meio de um dispositivo 
apropriado denominado gravador.
 Uma vez gravado, não pode ser mais alterado nem apagado.
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A memória EPROM - (Erasable Programmable Read Only Memory)
 É uma memória somente leitura programável e não-volátil.
 Sua programação pode ser feita pelo próprio usuário por meio de um dispositivo 
apropriado denominado gravador.
 Uma vez gravado, não pode ser mais alterado nem apagado.
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Hierarquia de memórias
Hierarquia de memórias
A memória está mais próxima do processador
Velocidade e capacidade diminui.
Velocidade aumenta e custo por megabyte aumenta.
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PROCESSADORES
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Processador
Processador Intel I7
 Uma instrução define como será a atividade do processador para executar uma tarefa 
como, por exemplo, somar dois números inteiros.
 A função de um computador é executar tarefas com a 
finalidade de resolver problemas.
 Uma tarefa pode ser executada por meio de uma sequência 
ordenada de instruções de máquina. 
 O processador é o componente responsável pelo 
processamento de instruções e de dados. 
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Processador
Diferentes encapsulamento de 
transistores. 
 O processador é constituído por centenas de transistores.
 As portas lógicas são implementadas fisicamente por meio de 
transistores.
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Processador
Componentes do Processador
O processador é dividido em três partes:
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Componentes do Processador
Componentes do Processador
 É onde as operações lógicas e aritméticas são realizadas.
 ULA (Unidade Lógica e Aritmética)
 Controla a execução de qualquer instrução dentro do processador.
 Unidade de controle (UC)
 Define o que tem que ser feito a cada momento.
 Decodifica a instrução e gera os sinais de controle para as unidades 
funcionais.
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Componentes do Processador
Componentes do Processador
 Pequenas memórias dentro do processador.
 Registradores
 Armazenam dados que estão sendo executados no momento.
 Dois tipos:
 Registradores de propósito geral.
 Registradores específicos.
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BARRAMENTOS
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Barramento
Conexões do barramentos.
Conjunto de condutores por meio dos quais as informações trafegam de uma parte do 
computador para outra
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PLACA MÃE - (mother board ou main board) 
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A placa mãe (mother board ou main board) é o componente que conecta todos os outros
elementos do computador anteriores. Além disso ela contém os barramentos por onde passam
os dados de informações e controle e também fornece energia elétrica para os componentes.
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 A figura ao lado demonstra uma arquitetura típica de uma placa mãe. 
Percebemos que ela contém vários “setores” onde são conectados elementos de 
acordo com o seu tipo.
A placa mãe
 Basicamente os principais componentes que todo programador deve saber sobre 
um computador são esses. Na verdade, qualquer equipamento microprocessado 
atualmente possui estes componentes como por exemplo um aparelho para home 
theater, receptores de TV a cabo, os smartphones e tantos outros que encontramos 
no nosso dia a dia.
Arquitetura típica de uma placa mãe
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A placa mãe
Esquema de uma placa mãe.
Arquitetura típica de uma placa mãe
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UNIDADES DE INFORMAÇÃO
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O computador possui uma linguagem própria (linguagem binária ou linguagem de máquina)
para receber ordens. No entanto, programar em linguagem binária não é tarefa fácil para
seres humanos, pois utilizam apenas dois caracteres (0 e 1), chamados bits (binary digits).
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Unidades de informação
Bit: unidade para composição de uma informação. Os bits 0 e 1 são os algarismos na numeração
binária e com estes dois algarismos todos os demais números podem ser representados
Byte: unidade mínima de informação composta por 8 bits (octeto)
Word: unidade de armazenamento e recuperação de uma informação;múltiplo de byte
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O computador possui uma linguagem própria (linguagem binária ou linguagem de máquina)
para receber ordens. No entanto, programar em linguagem binária não é tarefa fácil para
seres humanos, pois utilizam apenas dois caracteres (0 e 1), chamados bits (binary digits).
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Unidades de informação
Múltiplos do byte: Com o aumento constante da
necessidade de armazenar tantas informações
digitais, surgem dispositivos de capacidade (de
armazenamento) cada vez maior. Atualmente, os
pendrives armazenam dezenas de GigaBytes e os
discos rígidos alguns TeraBytes
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LUTZ, Mark; ASCHER, David. Aprendendo Python. 2 ed. São Paulo: Bookman, 2007.
MENEZES, Ney Coutinho. Introdução à Programação com Python. São Paulo: Novatec
TANENBAUM, A. S. Sistemas Operacionais Modernos. 2ª.Ed. São Paulo: Prentice Hall, 2003.:Wazlawick,Raul.
Introdução a Algoritmos e Programação Com Python. Rio de Janeiro: Elasevier
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Aula 01: Introdução à Governança CorporativaAula 01: A Disciplina Informática para Engenharia no Curso de Engenharia.
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Bibliografia básica
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Assuntos da próxima aula:
AVANCE PARA FINALIZAR 
A APRESENTAÇÃO.
Lógica e Lógica de Programação
Algoritmos e formas de representação.