AC01 - Arquitetura de Von Neumann

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Arquitetura de Computadores
Arquitetura de Von Neumann
Elaborado pelo PET – UFPE
Adaptado por Fernando Cardeal
De acordo com licença Creative Commons
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Roteiro
Definição e tipos de arquitetura
Os cinco componentes clássicos de um computador
Como eles interagem de modo coerente
O que o futuro nos reserva 
O mais importante
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1.Definição e tipos de arquitetura
 Quando falamos em arquitetura temos dois tipos a considerar:
Quais e como os componentes de hardware se relacionam 
Que instruções são suportadas por cada um deles
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1.Definição e tipos de arquitetura
	Arquitetura de von Neumann:
	Cinco componentes básicos: controle, unidade Lógica e aritmética + caminho de dados, memória e dispositivos de entrada e saída
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1.1Definição e tipos de arquitetura
Cada um desses componentes é interligado aos demais por barramentos
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1.1Definição e tipos de arquitetura
Arquitetura Não Von Neumann : Modelos alternativos tem surgido em especial para dar suporte às Redes Neurais Artificiais.
RNA NÃO executam instruções de um programa.Resultados são gerados com base em estímulos numa tentativa de assemelhar-se ao cérebro humano.
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1.2Definição e tipos de arquitetura
A arquitetura também é definida pelo conjunto de instruções que o processador pode executar
Computador com um Conjunto Reduzido de Instruções(RISC)
Computador com um Conjunto Complexo de Instruções(CISC)
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2.Os cinco componentes 
clássicos de um computador
Vendo mais de perto a arquitetura von Neumann:
 A função desempenhada por cada entidade
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2.Os cinco componentes clássicos de um computador
Processador(ou CPU): Datapath + Controle
Datapath:caminho que o dado percorre dentro do
processador . A ULA(Unidade Lógica Aritmética) faz
parte do Datapath 
2. Controle:gerar todos os sinais de controle 
internos e externos ao processador.
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2.Os cinco componentes 
clássicos de um computador
3. Memória: dispositivo que permite armazenamento de dados e instruções
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2.Os cinco componentes 
clássicos de um computador
	4. Dispositivos de Entrada:São dispositivos que fornecem dados para execução de um programa.Permitem a interação usuário-máquina.
	5. Dispositivos de Saída:São dispositivos que exibem dados e informações processadas pelo computador.
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3. Como eles interagem de modo coerente(memória)
	Uma rua em que cada casa é endereçada por um número fixo e bem definido.A memória é como se fosse uma rua em que cada byte(casa) possui um número que o identifica EXCLUSIVAMENTE
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3. Como eles interagem de modo coerente(memória)
Word (palavra): é a quantidade de bits que pode ser manipulada em conjunto e acessada de uma só vez.
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Os processadores mais simples(RISC) seguem basicamente uma sequência de passos para execução de uma instrução
3. Como eles interagem de modo 
coerente:executando uma instrução
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 Perceba que a cada sequência de passos ocorre um 
 PC guarda o valor do endereço da próxima instrução que deve ser executada
3. Como eles interagem de
 modo coerente
Relembrando...
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3. Como eles interagem de modo 
coerente
Como esta sequência é executada no hardware?
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 O processador fornece a memória o endereço da instrução que deve ser lida, esta envia então o valor binário da instrução (32 ou 64 bits em processadores usuais) para o processador encerrando a fase de busca instrução.
.
3. Como eles interagem de modo 
coerente
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3. Como eles interagem de modo 
coerente
 Dado que a instrução se encontra no processador o controle ira fazer a
 decodificação da instrução, nesse ponto o controle ira descobrir qual tipo
 de instrução a ser executada
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Tipos básicos de instruções:
Aritméticas: somas , subtrações
Transferência de dados: entre memória e processador
 
Desvios: salta para a execução de uma instrução não seguinte a que atualmente é executada
 full duplex
 condicionais, incondicionais
3. Como eles interagem de modo 
coerente
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3. Como eles interagem de modo 
coerente
 Numa operação aritmética ,por exemplo, os operandos são lidos da memória e vão para o processador para que a operação de fato seja executada.
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3. Como eles interagem de modo 
coerente
Considerando novamente uma instrução aritmética, a via de dados, especificamente a ULA(unidade lógica aritmética), fará a execução propriamente dita da instrução, auxiliada pelos sinais emitidos pela unidade de controle.
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 Esta é a fase final da execução de uma instrução onde os resultados serão armazenados finalmente na Memória. O PC é então incrementado e se busca a próxima instrução dando continuidade ao ciclo.
3. Como eles interagem de modo 
coerente
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 Para finalizar esta seção:
 Como sincronizar todos os componentes para que esta sequência seja respeitada?
 Um relógio único, um clock.
3. Como eles interagem de modo 
coerente
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4.O que o futuro nos reserva 
Computadores de DNA 
 Moléculas de DNA são o material ideal para um computador molecular .O DNA acumula mais de 100 trilhões de vezes a informação armazenada nos atuais aparelhos sofisticados de computação. 
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4.O que o futuro nos reserva 
 1s e 0s são a base da computação, então pode se atribuir a presença de luz 1 a ao inverso 0,alternando ausência e presença tem-se computação!
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5.O mais importante: um pouco de filosofia
O mais importante não é entender como os computadores modernos funcionam nos mínimos detalhes, mas capturar o princípio comum que os rege.
Assim estamos preparados para toda e qualquer inovação futura.
APRENDER A APRENDER deve ser nossa meta. 
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Obrigado!!!
Creative Commons
Este material foi elaborado pelo PET Informática da UFPE, estando sob a licença Creative Commons. É permitido que outras pessoas usem e alterem a presente obra, desde que os créditos sejam dados ao PET Informática.
Adaptado pelo Prof. Fernando Cardeal, conforme licença.
Não é permitido o uso comercial do material.
Maiores informações: http://creativecommons.org/licenses/by-nc/2.5/br/ 
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