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Guia de Estudo 
 
Arquitetura e 
Organização de 
Computadores 
 
2º Período 
 
Unidade 1 a 3 
 
 
 
 
 
 
 
 
Guia de Estudo – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
1
 
 
SABE – Sistema Aberto de Educação 
 
Av. Cel. José Alves, 256 - Vila Pinto 
Varginha - MG - 37010-540 
Tele: (35) 3219-5204 - Fax - (35) 3219-5223 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Instituição Credenciada pelo MEC – Portaria 4.385/05 
 
Centro Universitário do Sul de Minas - UNIS/MG 
Unidade de Gestão da Educação a Distância – GEaD 
 
Mantida pela 
Fundação de Ensino e Pesquisa do Sul de Minas - FEPESMIG 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Varginha/MG 
 
 
 
 
 
 
 
Guia de Estudo – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
2
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
004.165 
G633g. GOMES, José Eduardo Silva. 
Guia de Estudo - Arquitetura e Organização de 
Computadores - José Eduardo Silva Gomes. 
Varginha: GEaD-UNIS/MG, 2007. 
103p. 
1. Sistemas Digitais. 2. Microprocessadores. 
3. Programação. 4. Informática I. Título 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Guia de Estudo – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
3
 
REITOR 
Prof. Ms. Stefano Barra Gazzola 
 
 
GESTOR 
Prof. Ms. Tomás Dias Sant’ Ana 
 
 
Supervisor Técnico 
Prof. Ms. Wanderson Gomes de Souza 
 
 
Coord. do Núcleo de Recursos Tecnológicos 
Profª. Simone de Paula Teodoro Moreira 
 
 
Coord. do Núcleo de Desenvolvimento Pedagógico 
Profª. Vera Lúcia Oliveira Pereira 
 
 
Revisão ortográfica / gramatical 
Profª. Maria José Dias Lopes Grandchamp 
 
 
Design/diagramação 
Prof. César dos Santos Pereira 
 
 
Equipe de Tecnologia Educacional 
Profª. Débora Cristina Francisco Barbosa 
Jacqueline Aparecida da Silva 
Prof. Lázaro Eduardo da Silva 
 
 
 
Autor 
JOSÉ EDUARDO SILVA GOMES 
Técnico em Eletrônica (1984) pela ETEFMC, Santa Rita do Sapucaí – MG, Bacharel em 
Administração de Empresas (1992) pela FACECA, Varginha – MG, Bacharel em Ciência da 
Computação (2002) pelo UNIS, Varginha – MG, Pós-Graduação em Redes de 
Computadores (2003) pelo UNIS e mestrando em Engenharia Elétrica pela UNIFEI 
(Universidade Federal de Itajubá). Atua também como Supervisor Técnico do Departamento 
de Engenharia da EPTV Sul de Minas, emissora de televisão afiliada a Rede Globo e é 
professor das instituições UNIS e FACECA nos cursos de Sistemas de Informação, Ciência 
da Computação, Engenharia de Produção. 
 
 
 
 
 
 
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4
TABELA DE ÍCONES 
 
REALIZE. Determina a existência de atividade a ser realizada. 
Este ícone indica que há um exercício, uma tarefa ou uma 
prática para ser realizada. Fique atento a ele. 
 
PESQUISE. Indica a exigência de pesquisa a ser realizada na 
busca por mais informação. 
 
PENSE. Indica que você deve refletir sobre o assunto 
abordado para responder a um questionamento. 
 
CONCLUSÃO. Todas as conclusões, sejam de idéias, partes 
ou unidades do curso virão precedidas desse ícone. 
 
IMPORTANTE. Aponta uma observação significativa. Pode 
ser encarado como um sinal de alerta que o orienta para 
prestar atenção à informação indicada. 
 
HIPERLINK. Indica um link (ligação), seja ele para outra 
página do módulo impresso ou endereço de Internet. 
 
EXEMPLO. Esse ícone será usado sempre que houver 
necessidade de exemplificar um caso, uma situação ou 
conceito que está sendo descrito ou estudado. 
 
SUGESTÃO DE LEITURA. Indica textos de referência 
utilizados no curso e também faz sugestões para leitura 
complementar. 
 
APLICAÇÃO PROFISSIONAL. Indica uma aplicação prática 
de uso profissional ligada ao que está sendo estudado. 
 
CHECKLIST ou PROCEDIMENTO. Indica um conjunto de 
ações para fins de verificação de uma rotina ou um 
procedimento (passo a passo) para a realização de uma 
tarefa. 
 
SAIBA MAIS. Apresenta informações adicionais sobre o tema 
abordado de forma a possibilitar a obtenção de novas 
informações ao que já foi referenciado. 
 REVENDO. Indica a necessidade de rever conceitos 
estudados anteriormente. 
 
 
 
 
 
 
Guia de Estudo – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
5
 
Índice de Figuras 
 
 
Figura 1 – Ábaco. ..................................................................................................... 14 
Figura 2 – Bastões de Napier. .................................................................................. 14 
Figura 3 – Régua de Cálculo. ................................................................................... 14 
Figura 4 – Calculadora de Pascal............................................................................. 15 
Figura 6 – Z3, fabricado em 1941 por Konrad Zuse. ................................................ 15 
Figura 7 – Mark I, construído em 1944 pela Universidade de Harvard e a IBM........ 15 
Figura 8 – Relé e Válvulas........................................................................................ 16 
Figura 9 – ENIAC...................................................................................................... 17 
Figura 10 – IBM 650. ................................................................................................ 17 
Figura 11 – DEC PDP-1............................................................................................ 18 
Figura 12 – IBM 7094. .............................................................................................. 18 
Figura 13 – IBM 360. ................................................................................................ 19 
Figura 14 – DEC PDP-11.......................................................................................... 19 
Figura 15 – Microprocessadores Intel 386 e 486/DX2.............................................. 19 
Figura 16 – Altair 8800.............................................................................................. 20 
Figura 17 – Apple II. ................................................................................................. 20 
Figura 18 – IBM/XT................................................................................................... 20 
Figura 19 – Osborne I. .............................................................................................. 20 
Figura 20 – Processadores: Intel Core 2 Extreme e AMD Athlon 64 X2 Dual-Core. 21 
Figura 21 – Modelo de von Neuman......................................................................... 22 
Figura 22 – Modelo de von Neuman (Estrutura em Barramento). ............................ 22 
Figura 23 – Componentes de um Computador......................................................... 23 
Figura 24 – Unidade Central de Processamento (CPU). .......................................... 24 
Figura 25 – Hierarquia de Memórias. ....................................................................... 27 
Figura 26 – Dispositivos de Entrada. ........................................................................ 28 
Figura 27 – Dispositivos de Saída. ........................................................................... 28 
Figura 28 – Dispositivos de Entrada e Saída............................................................ 28 
Figura 29 – Disco Magnético. ................................................................................... 50 
Figura 30 – Memórias RAM e Cache........................................................................ 53 
Figura 31 – Diagrama em Blocos do SAP-1. ............................................................ 57 
 
 
 
 
 
 
Guia de Estudo – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
6
Figura 32 – Diagrama em Blocos do SAP-2. ............................................................ 69 
Figura 33 – Utilização de tempo e circuito em um computador básico..................... 88 
Figura 34 – Modificação para uma estrutura com pipeline. ...................................... 89 
Figura 35 – Movimento da instrução na pipeline. .....................................................90 
Figura 36 – Movimento da instrução e temporização da pipeline. ............................ 90 
Figura 37 – Fluxo da instrução por meio do circuito de pipeline. .............................. 91 
Figura 38 – Aumento da velocidade de um processador de von Neumann.............. 97 
Figura 39 – Símbolo para um elemento de processamento genérico....................... 98 
Figura 40 – Máquina de instrução única, segmento de dados único (SISD). ........... 98 
Figura 41 – Máquina de instrução única, segmento de dados múltiplo (SIMD). ....... 99 
Figura 42 – Máquina de instrução múltipla, segmento de dados único (MISD). ..... 100 
Figura 43 – Máquina de instrução múltipla, segmento de dados múltiplo (MIMD).. 101 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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7
 
Índice de Tabelas 
 
 
 
 
Tabela 1 – Tabela de Medidas. ................................................................................ 29 
Tabela 2 – Conversão de Base Numérica. ............................................................... 36 
Tabela 3 – Porta NOT............................................................................................... 37 
Tabela 4 – Porta OR................................................................................................. 38 
Tabela 5 – Porta AND............................................................................................... 38 
Tabela 6 – Porta NOR. ............................................................................................. 39 
Tabela 7 – Porta NAND. ........................................................................................... 40 
Tabela 8 – Porta XOR............................................................................................... 41 
Tabela 9 – Porta XNOR. ........................................................................................... 42 
Tabela 10 – Regras da Álgebra Booleana. ............................................................... 43 
Tabela 11 – Conjunto de Instruções do SAP-1......................................................... 59 
Tabela 12 – Códigos de Operação do SAP-1........................................................... 61 
Tabela 13 – Conjunto de Instruções do SAP-2......................................................... 79 
Tabela 14 – Ciclos de Clock / Utilização do Circuito................................................. 90 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Guia de Estudo – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
8
 
Sumário 
 
 
Apresentação .......................................................................................................... 11 
1. INTRODUÇÃO ..................................................................................................... 12 
1.1. Conceitos Básicos ...................................................................................... 12 
1.2. Arquitetura X Organização ......................................................................... 12 
1.3. Evolução Histórica das Arquiteturas de Computadores ............................. 13 
1.3.1. Geração Zero (1642 - 1945) – Mecânicos e eletromecânicos............. 14 
1.3.2. As Máquinas de Primeira Geração (1945 - 1955) – Válvulas .................. 16 
1.3.3. As Máquinas de Segunda Geração (1955 - 1965) – Transistores.......... 17 
1.3.4. As Máquinas de Terceira Geração (1965 - 1980) – Circuitos Integrados 18 
1.3.5. As Máquinas de Quarta Geração (1980 - 1990) – Circuitos LSI.............. 19 
1.3.6. As Máquinas de Quinta Geração (1990 - dias atuais) – Circuitos ULSI .. 20 
1.3.7. O modelo de von Neumann..................................................................... 22 
1.4. Principais Componentes de um Computador................................................ 23 
1.4.1. A Unidade Central de Processamento (CPU) ..................................... 23 
1.4.2. Barramentos........................................................................................ 25 
1.4.3. Clock ................................................................................................... 25 
1.4.4. Memória Principal................................................................................ 26 
1.4.5. Memória Cache ................................................................................... 26 
1.4.6. Memória Secundária ........................................................................... 27 
1.4.7. Dispositivos de Entrada e Saída (E/S ou I/O)...................................... 27 
2. SISTEMAS DIGITAIS........................................................................................... 29 
2.1. O Bit, a Palavra, o Caractere, o Nibble e o Byte......................................... 29 
2.2. Sistemas Numéricos................................................................................... 30 
2.2.1. Sistema Decimal ................................................................................. 30 
2.2.2. Sistema Binário ................................................................................... 31 
2.2.2.1. Conversão de Binário em Decimal.................................................... 31 
2.2.2.2. Conversão de Decimal em Binário.................................................... 32 
Exercícios: Converta os valores para as bases indicadas. ............................ 33 
2.2.3. Sistema Octal ...................................................................................... 33 
 
 
 
 
 
 
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9
2.2.3.1. Conversão de Binário em Octal ........................................................ 33 
2.2.3.2. Conversão de Octal em Binário ........................................................ 33 
2.2.3.3. Conversão de Octal em Decimal....................................................... 34 
2.2.3.4. Conversão de Decimal em Octal....................................................... 34 
2.2.4. Sistema Hexadecinal........................................................................... 34 
2.2.4.1. Conversão de Hexa em Binário ........................................................ 35 
2.2.4.2. Conversão de Binário em Hexa ........................................................ 35 
2.2.4.3. Conversão de Hexa nos demais sistemas e vice-versa.................... 35 
2.3. Portas Lógicas............................................................................................ 36 
2.3.1. Portas NOT (Inversoras) ..................................................................... 37 
2.3.2. Portas OU (OR, + , ∨).......................................................................... 37 
2.3.3. Portas E (AND, . , ∧)............................................................................ 38 
2.3.4. Portas NÃO OU (NOR)........................................................................ 39 
2.3.5. Portas NÃO E (NAND) ........................................................................ 39 
2.3.6. Portas OU Exclusiva – XOU (XOR, ⊕) ................................................ 40 
2.3.7. Portas NÃO OU Exclusiva – XNOU (XNOR, �).................................. 41 
2.4. Álgebra Booleana e Mapa de Karnaugh..................................................... 42 
2.4.1. Álgebra Booleana................................................................................ 42 
2.4.1.1. Expressões Lógicas – Aplicações das Portas................................... 43 
2.4.1.2. Simplificação de Expressões Lógicas ............................................... 44 
2.4.2. Mapas de Karnaugh ............................................................................ 45 
2.4.2.1. Regras para Minimização (Simplificação) ......................................... 46 
2.5. Memórias.................................................................................................... 49 
2.5.1. Memória de Massa..............................................................................50 
2.5.2. Memória Semicondutora ..................................................................... 51 
2.5.2.1. Memória ROM................................................................................... 51 
2.5.2.2. Memória RAM .................................................................................. 52 
3. MICROPROCESSADORES ................................................................................. 55 
3.1. O Microprocessador SAP-1........................................................................ 55 
3.1.1. Definição dos Blocos do SAP-1........................................................... 55 
3.1.2. Diagrama em Blocos .............................................................................. 57 
3.1.3. Conjunto de Instruções do SAP-1 ....................................................... 57 
3.1.4. Programação do SAP-1 ...................................................................... 61 
3.1.5. Análise do Diagrama Temporal (Fasorial) ........................................... 62 
 
 
 
 
 
 
Guia de Estudo – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
10
3.2. O Microprocessador SAP-2........................................................................ 67 
3.2.1. Definição dos Blocos do SAP-2............................................................. 67 
3.2.2. Diagrama em Blocos .............................................................................. 69 
3.2.3. Instruções do SAP-2................................................................................ 70 
3.2.3.1. Instruções com Referência à Memória............................................. 70 
3.2.3.2. Instruções de Registradores ............................................................ 70 
3.2.3.3. Instruções de JUMPS (Saltos) ......................................................... 72 
3.2.3.4. Instruções Lógicas ........................................................................... 75 
3.2.3.5. Outras Instruções............................................................................. 76 
3.2.4. Conjunto de Instruções do SAP-2............................................................ 78 
3.3. A Linguagem Assembly.............................................................................. 85 
3.3.1. Linguagem de Máquina....................................................................... 85 
3.3.2. Linguagem Assembly .......................................................................... 85 
3.3.3. Linguagem de Alto Nível ..................................................................... 86 
3.3.4. Vantagens e Desvantagens da Linguagem Assembly ........................ 86 
3.3.5. Aplicações da Linguagem Assembly................................................... 86 
3.3.6. Programa Debug ................................................................................. 87 
3.4. A Técnica do Pipeline................................................................................. 87 
3.5. Arquiteturas CISC e RISC .......................................................................... 94 
3.5.1. Máquinas CISC ................................................................................... 94 
3.5.2. Máquinas RISC ................................................................................... 95 
3.5.3. Computadores Modernos.................................................................... 96 
3.6. Conceitos Básicos em Processamento Paralelo ........................................ 96 
3.6.1. Classificação de Máquinas Paralelas.................................................. 98 
3.6.1.1. SIMD ................................................................................................ 99 
3.6.1.2. MISD .............................................................................................. 100 
3.6.1.3. MIMD.............................................................................................. 100 
REFERÊNCIAS ...................................................................................................... 102 
 
 
 
 
 
 
 
 
Guia de Estudo – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
11
Apresentação 
 
Tenha em mente que tudo que você aprende na escola é 
trabalho de muitas gerações. Receba essa herança, 
honre-a, acrescente a ela e, um dia, fielmente, deposite-a 
nas mãos de seus filhos. 
Albert Einstein 
 
Prezado(a) aluno(a): 
 
Este é o seu Guia de Estudos da disciplina de Arquitetura e Organização de Computadores, 
ministrada para o curso de Bacharelado em Sistemas de Informação pelo Centro 
Universitário do Sul de Minas – UNIS-MG. Ele será utilizado no desenvolvimento da 
disciplina, apresentando os conteúdos e demais informações para que você realize as 
atividades programadas. 
O estudo de Arquitetura e Organização de Computadores apresenta a estrutura interna de 
um microprocessador e as várias técnicas utilizadas na sua construção. Este conhecimento 
irá ajudá-lo a entender melhor o funcionamento de um sistema operacional, e você terá uma 
idéia de como as instruções são, fisicamente, executadas na implementação de programas 
computacionais, apesar da abstração do hardware que as modernas linguagens de 
programação proporcionam. 
Porém, antes de estudarmos o funcionamento dos microprocessadores, veremos os 
conceitos básicos de sistemas digitais. O estudo de sistemas digitais exige o domínio de 
outros sistemas de numeração além do decimal, que usamos no nosso cotidiano. Assim 
inicialmente estudaremos os sistemas binário, octal e hexadecimal. Então iremos projetar 
sistemas digitais, usando dispositivos lógicos, metodologias e técnicas empregadas no 
desenvolvimento de circuitos digitais que podem ser usadas em outras situações como, por 
exemplo, em programação. 
Darei uma especial atenção à fixação destes conceitos uma vez que, se não forem bem 
assimilados, poderão comprometer o seu desempenho no decorrer da disciplina. 
Trata-se de uma disciplina básica, diretamente inserida no escopo do curso. O 
conhecimento da Arquitetura e Organização de Computadores será empregado em diversas 
áreas de estudo do curso como: Linguagens e Técnicas de Programação, Sistemas 
Operacionais, Estrutura de Dados, Redes de Computadores, etc. 
A minha expectativa é mostrar a relação entre hardware e software focalizando conceitos 
que são a base dos atuais computadores e apresentar os paradigmas organizacionais que 
determinam a capacidade e o desempenho de sistemas de computação. 
Acredito que o curso de Sistemas de Informação esteja sendo um período de 
desenvolvimento intelectual e de crescimento pessoal e desejo que esta disciplina contribua 
para o seu sucesso profissional, portanto, mãos à obra. 
 
José Eduardo Silva Gomes 
Professor de Arquitetura e Organização de Computadores 
 
 
 
 
 
 
Guia de Estudo – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
12
1. INTRODUÇÃO 
 
A mente que se abre a uma nova idéia jamais voltará ao 
seu tamanho original. 
Albert Einstein 
 
Neste primeiro capítulo, você encontrará os conceitos básicos da arquitetura e 
organização de computadores e um breve histórico sobre os computadores. Para 
finalizar o tópico, serão apresentados os principais componentes de um computador. 
 
1.1. Conceitos Básicos 
A Arquitetura de Computadores trata do comportamento funcional de um sistema 
computacional do ponto de vista do programador. 
 
 
Tamanho de um tipo de dados – 32 bits para um inteiro. 
 
A Organização de Computadores trata da estrutura interna que não é visível para o 
programador. 
 
 
Freqüência do relógio (clock) ou tamanho da memória física. 
 
Existe um conceito de níveis na arquitetura de computadores. A idéia básica é que 
existem muitos níveis nos quais o computador pode ser considerado, do nível mais 
alto, onde o usuário executa programas, ao nível mais baixo, que consiste de 
transistores e fios (MURDOCCA, 2000). 
 
1.2. Arquitetura X Organização 
Arquitetura: são os atributos visíveis para oprogramador: 
� conjunto de instruções; 
� número de bits utilizado para a representação de dados; 
� mecanismos de E/S; 
� técnicas de endereçamento. 
 
 
 
 
 
 
Guia de Estudo – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
13
 
Existe uma instrução de divisão? 
Quais os formatos de endereçamento existentes? 
 
Organização: como as características da arquitetura são implementadas: 
� sinais de controle disponíveis; 
� interfaces; 
� tecnologias de memória. 
� como o conjunto de instruções é executado. 
 
 
Existe uma unidade para divisão ou a divisão é feita por subtrações 
sucessivas? 
 
 
� Toda a família Intel X86 possui a mesma arquitetura básica. 
� A organização é diferente de uma máquina para outra dentro da 
mesma família. 
� Ter a mesma arquitetura garante a compatibilidade do código. 
 
1.3. Evolução Histórica das Arquiteturas de Computadores 
O computador se desenvolveu paralelamente à necessidade crescente de cálculos 
rápidos e exatos da humanidade. Os ancestrais do computador remontam a mais 
de 3000 anos. 
O primeiro elemento com que o homem contou para fazer seus cálculos foi o 
conjunto de dedos de suas mãos, daí a palavra digital deriva de dígito, que por sua 
vez procede do latim digitus, significando dedo. Com a evolução da humanidade, 
fizeram-se necessárias novas invenções para auxiliar os cálculos. 
 
 
 
� Ábaco (aproximadamente 2500 a.C.). 
� Bastões de Napier (1610 - 1614). 
� Réguas de Cálculo (1621). 
 
 
 
 
 
 
Guia de Estudo – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
14
 
 
Figura 1 – Ábaco. 
 
 Figura 2 – Bastões de Napier. 
 
Figura 3 – Régua de Cálculo. 
 
 
1.3.1. Geração Zero (1642 - 1945) – Mecânicos e eletromecânicos 
O primeiro a construir uma máquina de calcular foi o filósofo e matemático francês 
Blaise Pascal em 1642. Essa máquina era inteiramente mecânica e só somava e 
subtraía. A linguagem de programação PASCAL é assim chamada em homenagem 
a esse cientista. Trinta anos mais tarde, surge um filósofo e matemático alemão 
chamado Leibnitz que cria uma máquina que realizava as quatro operações. 
No século XIX, o matemático inglês Charles Babbage construiu sua máquina de 
diferenças que calculava tabelas úteis à navegação naval, mais tarde construiu a 
máquina analítica que possuía quatro componentes: o armazenamento (memória), o 
engenho (unidade de cálculo), a seção de entrada (leitora de cartões perfurados) e a 
seção de saída (saída perfurada e impressa). Uma vez que essa máquina era 
programável, ele contrata a 1ª programadora da história chamada Ada Lovelace cujo 
nome serviu para a moderna linguagem de programação, ADA, desenvolvida para o 
departamento de defesa dos EUA. 
Em 1889, Herman Hollerith desenvolveu o cartão perfurado para guardar os dados e 
também uma máquina tabuladora mecânica, acionada por um motor elétrico, que 
contava, classificava e ordenava informações armazenadas em cartões perfurados. 
Ele fundou a empresa Tabulating Machines Corporation que, em 1924, transformou-
se na famosa IBM (International Business Machines). 
Konrad Zuse (Alemanha) construiu durante a década de 1930 uma série de 
máquinas de calcular baseadas em relés eletromagnéticos, mas a Segunda Guerra 
Mundial impediu o seu avanço e ainda causou a sua destruição. Howard Aiken 
 
 
 
 
 
Guia de Estudo – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
15
(Estados Unidos da América) construiu em 1944 uma máquina de propósito geral 
chamada Mark I, baseada no trabalho de Babbage, mas que usava relés 
eletromagnéticos no lugar de engrenagens. 
 
 
Figura 4 – Calculadora de Pascal. 
 
 
Figura 5 – Máquina Diferencial de Babbage. 
Figura 6 – Z3, fabricado em 1941 por Konrad Zuse. 
 
Figura 7 – Mark I, construído em 1944 pela Universidade de Harvard e a IBM. 
 
 
 
 
 
 
Guia de Estudo – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
16
1.3.2. As Máquinas de Primeira Geração (1945 - 1955) – Válvulas 
Os computadores de primeira geração eram baseados em tecnologias de relés e 
válvulas eletrônicas. Eles normalmente quebravam após não muitas horas de uso. 
Tinham dispositivos de entrada/saída primitivos, calculavam com uma velocidade só 
de milésimos de segundo e eram programados em linguagem de máquina. 
 
 
Figura 8 – Relé e Válvulas. 
 
Os cartões perfurados foram o principal meio usado para armazenar os arquivos de 
dados e para carregá-los no computador. A grande utilidade dessas máquinas era o 
processamento de dados. No entanto tinham uma série de desvantagens como: 
custo elevado, relativa lentidão, pouca confiabilidade, grande quantidade de energia 
consumida e necessitavam de grandes instalações de ar condicionado para dissipar 
o calor gerado por um alto número de válvulas (cerca de 20 mil). 
A Segunda Grande Guerra estava no seu auge e a demanda por computadores 
cada vez mais rápidos vinha crescendo. Os britânicos criavam a menos famosa 
Colossus para decifrar os códigos nazistas, e, em 1945, os americanos 
apresentavam o ENIAC (Eletronic Numerical Integrator and Calculator). O modelo 
utilizava válvulas eletrônicas e os números eram manipulados na forma decimal. 
Apesar da alta velocidade para a época, era extremamente difícil mudar as 
instruções contidas dentro do computador, já que a programação era feita por meio 
de válvulas e fios que eram trocados de posição de acordo com o que se desejava. 
O sucessor do ENIAC foi o EDVAC (Electronic Discrete Variable Computer), apesar 
de ser mais moderno, não diminuiu de tamanho e ocupava 100% do espaço que o 
ENIAC ocupava. Todavia ele era dotado de cem vezes mais memória interna que o 
ENIAC - um grande salto para a época. Um outro grande avanço do EDVAC foi o 
abandono do modelo decimal e a utilização dos códigos binários, reduzindo 
drasticamente o número de válvulas. 
Baseado na revolucionária teoria de von Neumann, em 1951, foi construído o 
UNIVAC I (Universal Automatic Computer) era bem menor que seus predecessores. 
Tinha "apenas" vinte metros quadrados e cerca de cinco toneladas. O computador 
recebia as instruções de cartões magnéticos e não mais de cartões perfurados. 
Foram produzidas quinze unidades do UNIVAC I e ele foi o primeiro computador 
comercial da história. 
O computador IBM 650 foi disponibilizado publicamente nos USA pela IBM em 
dezembro de 1954. Media 1,5 m X 0,9 m X 1,8 m e tinha uma massa de 892 Kg. O 
 
 
 
 
 
Guia de Estudo – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
17
IBM 650 era indicado para resolver problemas comerciais e científicos. A empresa 
projetou a venda de 50 exemplares do computador (mais do que todos os 
computadores do mundo juntos) - o que foi considerado um exagero. Apesar do 
pessimismo, em 1958, duas mil unidades do IBM 650 estavam espalhadas pelo 
mundo. 
 
 
Figura 9 – ENIAC. Figura 10 – IBM 650. 
 
1.3.3. As Máquinas de Segunda Geração (1955 - 1965) – Transistores 
Em 1948, surgiu um novo componente que apresentava inúmeras vantagens em 
relação às antigas válvulas: ele tinha características como menor aquecimento, 
maior poder de cálculo e confiabilidade e um consumo de energia bem menor - com 
o adicional de que não necessitava de tempo para aquecer. A Bell Laboratories 
inventava o transistor. Os cálculos passaram a ser medidos de segundos para 
microssegundos. As linguagens utilizadas para esses computadores eram 
normalmente a FORTRAN, COBOL ou ALGOL. 
A partir desse momento, devido à maior facilidade e praticidade do transistor, muitos 
modelos de computador surgiram. O primeiro modelo de computador 100% 
transistorizado foi o TRADIC, da Bell Laboratories. Outro modelo dessa época era o 
IBM 1401, com uma capacidade memória base de 4.096 bytes operando em ciclos 
de memória de 12 microssegundos. A instalação de um IBM 1401 ocupava uma 
sala, e o tamanho dos computadores ainda era bastante grande. Existiam também 
outros modelos, como o sofisticado IBM 7094. O IBM TX-0, de 1958, tinha um 
monitor de vídeo de alta qualidade, além de ser rápido e relativamente pequeno.A 
Digital Equipment Corporation (DEC) tinha então uma posição proeminente no setor 
com sua linha PDP. O primeiro minicomputador foi o PDP-1, criado em 1959 e 
instalado em 1961. No entanto, os elevados custos destas máquinas restringiam sua 
utilização a aplicações estratégicas do governo, grandes empresas e universidades. 
 
 
 
 
 
 
Guia de Estudo – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
18
 
Figura 11 – DEC PDP-1. Figura 12 – IBM 7094. 
 
1.3.4. As Máquinas de Terceira Geração (1965 - 1980) – Circuitos Integrados 
A terceira geração inicia-se com a introdução dos circuitos integrados (transistores e 
outros componentes eletrônicos miniaturizados e montados numa única pastilha de 
silício - o chip), aos computadores. Com esses circuitos integrados, o tempo passou 
a ser medido em nanosegundos (bilionésimos de segundos). A tecnologia utilizada, 
na época, era a de pequena escala de integração (SSI – Small Scale of Integration) 
com a qual ao redor de mil transistores podiam-se integrar no circuito de uma 
pastilha. Com isso os computadores eram menores, mais confiáveis, com maior 
velocidade de operação e um custo bem mais baixo do que as máquinas das 
gerações anteriores. Também eram usados discos magnéticos para 
armazenamento, o que permitiu o acesso direto a arquivos muito grandes. 
Os custos de produção de um computador começavam a cair, atingindo uma faixa 
de mercado que abrangia empresas de médio porte, centros de pesquisa e 
universidades menores. O Burroughs B-2500 foi um dos primeiros modelos dessa 
geração. O PDP-5, produzido pela DEC, foi o primeiro minicomputador comercial e o 
INTEL 4004 o primeiro microprocessador. 
O exemplo típico dessa geração foi o IBM 360, série que introduziu o conceito de 
família de computadores compatíveis, facilitando a migração dos sistemas quando é 
necessário mudar para um computador mais potente. Esta estratégia permitiu que a 
IBM se posicionasse, já neste período, como líder do mercado de computadores. 
Outros computadores desta geração que conheceram grande sucesso, 
particularmente nas universidades e centros de pesquisa, foram os 
minicomputadores da série PDP-11. 
Mais uma novidade introduzida por esta classe de computadores foi o conceito de 
multiprogramação, na qual diversos programas poderiam estar residentes na 
memória da máquina. No caso em que um programa entrasse em espera para uma 
operação de entrada/saída de dados, a unidade central passava a executar a parte 
de um outro programa. 
 
 
 
 
 
Guia de Estudo – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
19
 
Figura 13 – IBM 360. Figura 14 – DEC PDP-11. 
 
1.3.5. As Máquinas de Quarta Geração (1980 - 1990) – Circuitos LSI 
Ainda mais avançados que os circuitos integrados, eram os circuitos LSI (Large 
Scale of Integration) com mil transistores por "chip" e VLSI (Very Large Scale of 
Integration) com cem mil transistores por "chip". O uso desses circuitos na 
construção de processadores representou outro salto na história dos computadores. 
As linguagens mais utilizadas eram a PROLOG, FP, UNIX e o início da utilização da 
linguagem C. Logo em 1981, nasce o microprocessador 286 utilizando slots ISA de 
16 bits e memórias de 30 pinos. Quatro anos mais tarde, era a vez do 386, com 
maior velocidade de processamento. Ao contrário do 286, era possível rodar o 
Windows 3.11 no 386. Introduziram-se, no mercado, as placas VGA e suporte a 256 
cores. Em 1989, eram lançados os primeiros 486 DX, eles vinham com memórias de 
72 pinos (muito mais rápidas que as antigas de 30 pinos) e possuíam slots PCI de 
32 bits - o que representava o dobro da velocidade dos slots ISA. 
 
Figura 15 – Microprocessadores Intel 386 e 486/DX2. 
Desde o início da década de 80, os preços haviam caído de tal maneira que 
começava ser possível a uma pessoa ter o seu próprio computador. Foi cunhado o 
conceito de "PC", ou "Personal Computer", e os computadores pessoais passaram a 
ser utilizados de uma maneira relativamente distinta dos grandes computadores de 
então. 
O primeiro microcomputador da história foi o Altair 8800, que usava o chip Intel 
8088, tornou-se o padrão mundial da época para os microcomputadores de uso 
pessoal, abrindo uma nova era na história da informática. 
Sthephen Wozniak e Steve Jobs criaram, em 1976, uma pequena empresa, a Apple, 
quando construíram, numa garagem de fundo de quintal, o Apple I. Um ano depois, 
com um novo e melhor projeto, surge o Apple II, primeiro microcomputador com 
 
 
 
 
 
Guia de Estudo – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
20
grande sucesso comercial e, mais tarde, o Apple III. Em 1983, entra no mercado o 
Lisa e, em 1984, o Macintosh, com tecnologia de 32 bits. 
 
 
Figura 16 – Altair 8800. 
 
 Figura 17 – Apple II. 
Em 1981, a IBM entrou no mercado de micros, introduzindo o PC, um 
microcomputador com tecnologia de 16 bits (Intel 8088) que em pouco tempo se 
tornou um padrão. O PC/XP usava o sistema operacional PC/MS-DOS, uma versão 
do MS-DOS desenvolvida para a IBM pela Microsoft. 
Além disso, diversos modelos e estilos foram sendo lançados nessa época: Lotus 1-
2-3, Sinclair ZX81/ZX Spectrum, Osborne1, etc. 
 
Figura 18 – IBM/XT. Figura 19 – Osborne I. 
 
1.3.6. As Máquinas de Quinta Geração (1990 - dias atuais) – Circuitos ULSI 
As aplicações exigem cada vez mais uma maior capacidade de processamento e 
armazenamento de dados. Sistemas especialistas, sistemas multimídia (combinação 
de textos, gráficos, imagens e sons), banco de dados distribuídos e redes neurais, 
são apenas alguns exemplos dessas necessidades. Uma das principais 
características dessa geração é a simplificação e miniaturização do computador, 
além de melhor desempenho e maior capacidade de armazenamento. Tudo isso, 
com os preços cada vez mais acessíveis. 
A tecnologia VLSI foi substituída pela ULSI (Ultra Large Scale Integration). O 
conceito de processamento está partindo para os processadores paralelos, ou seja, 
 
 
 
 
 
Guia de Estudo – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
21
a execução de muitas operações simultâneas pelas máquinas. A redução dos custos 
de produção e do volume dos componentes permitiu a aplicação destes 
computadores nos chamados sistemas embutidos, que controlam aeronaves, 
embarcações, automóveis e computadores de pequeno porte. Os micros que 
utilizam a linha de processadores Pentium, da Intel, são exemplos desta geração de 
computadores que surgiu em 1993. As grandes mudanças neste período ficariam 
por conta das memórias DIMM de 108 pinos, do aparecimento das placas de vídeo 
AGP e de um aprimoramento da slot PCI melhorando ainda mais seu desempenho. 
Em 1997 surge o Pentium II, em 1999 o Pentium III, em 2001 o Pentium 4 e mais 
recentemente os processadores da nova microarquitetura Intel Core, com 
processadores com mais de um núcleo em um único encapsulamento (sem contar 
os modelos similares da concorrente AMD). 
 
 
Figura 20 – Processadores: Intel Core 2 Extreme e AMD Athlon 64 X2 Dual-Core. 
 
Enfim, a informática evolui cada vez mais rapidamente e as velocidades de 
processamento dobram em períodos cada vez mais curtos. Para se ter uma noção 
disso, basta observar que entre os modelos de computador mais antigos, os 
espaçamentos entre uma novidade e outra eram de dezenas de anos, sendo que 
hoje não chega a durar nem um mês. Isso nos leva a concluir que o avanço científico 
e do poder de cálculo avança de maneira que não se encontra paralelo na história 
humana, barateando os custos e tornando acessíveis os computadores às pessoas 
de baixa renda. 
Quem sabe uma nova geração de computadores não está por vir? Alguns falam em 
processadores quânticos quando os limites da miniaturização do silício forem 
atingidos, enquanto outros falam em moléculas de água armazenando informações - 
mas o fato é que coisas novas vão surgir e novas gerações deixarão a atual tão 
longe e ultrapassada como está a segunda para nós. Mesmo rompendo 
recentemente a barreira dos terabytes, a evoluçãodos computadores ainda está 
longe de terminar. 
 
 
Leia, no Ambiente Virtual de Aprendizagem, na Midiateca, a 
apresentação “Uma Breve História da Computação”. Material 
baseado em uma compilação da Profa. Dra. Rosely Sanches. 
 
 
 
 
 
 
Guia de Estudo – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
22
 
 
Pesquise a respeito das especificações técnicas (memória, 
processamento, barramento, clock, instruções, etc.) dos computadores 
de 1ª a 5ª geração. 
Faça um pequeno relatório com as especificações técnicas de uma 
máquina de cada geração. 
 
1.3.7. O modelo de von Neumann 
A grande maioria dos computadores existentes atualmente segue um modelo 
proposto pelo matemático americano John von Neumann por volta de 1940. Nesse 
modelo, um elemento processador segue as instruções armazenadas em uma 
memória de programas, para ler canais de entrada, enviar comandos sobre canais 
de saída e alterar as informações contidas em uma memória de dados. A Figura 21 
indica a estrutura desse modelo. 
 
Figura 21 – Modelo de von Neuman. 
Esse modelo inicial evoluiu para uma estrutura em barramento (Figura 22), que é a 
base dos computadores modernos. Nessa estrutura, as memórias de dados e de 
programa são fundidas em uma memória única, e as comunicações entre elementos 
são efetuadas através de uma via comum de alta velocidade. 
 
Figura 22 – Modelo de von Neuman (Estrutura em Barramento). 
Uma variante do modelo básico de máquinas von Neumann é denominado de 
máquinas Harvard, no qual há vias separadas para dados e instruções entre 
 
 
 
 
 
Guia de Estudo – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
23
memória principal e CPU. A origem do termo vem dos computadores Mark I a Mark 
IV, desenvolvidos em Harvard, com memórias de dados e instruções separadas. 
 
1.4. Principais Componentes de um Computador 
 
Existem três elementos fundamentais em um sistema computacional, cada um 
executando uma tarefa especial. Estes elementos são: 
1. A Unidade Central de Processamento (CPU). 
2. A Memória Principal. 
3. Os Dispositivos ou Portas de Entradas e Saídas (I/O). 
 
Figura 23 – Componentes de um Computador. 
 
 
1.4.1. A Unidade Central de Processamento (CPU) 
A CPU, ou processador, tem como função principal unificar todo o sistema, 
controlando as funções realizadas por cada unidade funcional. A CPU executa o 
processamento numérico, as operações lógicas e as funções de temporização. As 
operações da CPU são controladas por um conjunto de instruções que, quando 
organizadas em uma seqüência lógica, formam o chamado programa. 
Os programas e os dados a serem manipulados obrigatoriamente deverão estar 
armazenados na memória principal. A CPU é alimentada com dados e sinais de 
controle, executa uma instrução por vez e produz como saída dados e sinais de 
controle. 
 
 
 
 
 
Guia de Estudo – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
24
Internamente, uma CPU é formada por 3 unidades fundamentais: 
1. Os Registradores. 
2. A Unidade Lógica e Aritmética (ULA). 
3. O Circuito de Controle. 
 
 
Figura 24 – Unidade Central de Processamento (CPU). 
 
Registradores – são dispositivos de alta velocidade para armazenamento 
temporário de dados. Os registradores, geralmente numerosos, são utilizados para 
assegurar o armazenamento temporário de informações importantes para o 
processamento de uma determinada instrução. Um registrador memoriza um número 
limitado de bits, geralmente uma palavra de memória. Os registradores mais 
importantes são: 
• Contador de Programa (PC - Program Counter), que aponta para a próxima 
instrução a ser executada. 
• Registrador de Instrução (IR - Instruction Register) que armazena a instrução em 
execução. 
• Outros registradores que permitem o armazenamento de resultados 
intermediários. 
Unidade Lógica e Aritmética (ALU) – assume todas as tarefas relacionadas às 
operações lógicas (ou, e, negação, etc.) e aritméticas (adições, subtrações, etc...) a 
serem realizadas no contexto de uma tarefa. 
Unidade de Controle – coordena todas as atividades do microprocessador. É esta 
unidade que assume toda a tarefa de controle das ações a serem realizadas pelo 
computador, comandando todos os demais componentes de sua arquitetura. Através 
de pulsos externos de temporização chamados "clocks", o circuito de controle gera 
as seqüências apropriadas de eventos necessários à execução das tarefas de 
processamentos. 
 
 
 
 
 
 
Guia de Estudo – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
25
1.4.2. Barramentos 
A CPU, a memória principal e os dispositivos de I/O são interligados por meio de 
linhas de comunicação denominadas barramentos ou vias. Um barramento (bus) é 
um conjunto de fios paralelos (linhas de transmissão), nos quais trafegam 
informações como dados, endereços ou sinais de controle. 
Os dados trafegam na CPU, memória e I/O através de via de dados. Estes dados 
poderão ser instruções para CPU ou informações da CPU para portas I/O e vice-
versa. 
A via de endereço é utilizada pela CPU para selecionar uma célula de memória ou 
um dispositivo I/O por meio de um código binário. 
A via de controle conduz os sinais de controle para a memória e para os dispositivos 
I/O, especificando as direções dos dados em relação à CPU, o momento exato da 
transferência, o tipo de operação, etc. 
 
 
Se um processador quiser armazenar um dado 10101100b no endereço 
5h, ele deverá colocar, no barramento de dados, o valor do dado 
(10101100b), no barramento de endereços, o valor do endereço (5h) e, 
no barramento de controle, confirmar que se trata de uma operação de 
escrita em memória. Tudo isso é feito simultaneamente e é transparente 
ao usuário. 
 
1.4.3. Clock 
Clock é um circuito oscilador que tem a função de sincronizar e ditar a medida de 
velocidade de transferência de dados no computador, por exemplo, entre o 
processador e a memória principal. Esta freqüência é medida em ciclos por segundo, 
ou Hertz. 
Existe a freqüência própria do processador, comandando operações internas a ele e 
a freqüência do computador a ele associado, basicamente ciclos CPU-Memória 
principal. 
Os processadores Pentium-100, Pentium MMX-233, Pentium II-300 acessam a 
memória principal a 66 MHz. Suas freqüências respectivas de 100, 233 e 300 MHz 
são atingidas, tão somente, no interior do chip. Dizem respeito, portanto, ao 
processamento interno do processador e não à freqüência na relação CPU-Memória 
do computador. Já o processador Pentium II-350 tem uma freqüência externa de 100 
MHz, acarretando um desempenho melhor do microcomputador, tanto no 
processamento propriamente dito quanto nas operações de disco e vídeo. 
 
 
25MHz são 25 milhões de ciclos por segundo. A duração de um ciclo, seu 
período, é o inverso da freqüência, então cada ciclo será o inverso de 
25.000.000 ou 1/25.000.000 = 0,00000004 ou 40x10-9 = 40 ηseg. 
 
 
 
 
 
Guia de Estudo – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
26
1.4.4. Memória Principal 
É o componente do sistema com a função de armazenar informações que são, foram 
ou serão manipuladas pelo processador. Ela é conhecida também como primária e é 
formada por dois tipos de memória: RAM (Random Access Memory) – Memória de 
Acesso Aleatório e a ROM (Read Only Memory) – Memória Somente de Leitura. 
Atualmente, os microcomputadores possuem memória principal (RAM) de 256MB 
(Mega Bytes) a 2GB (Giga Byte). A RAM é uma memória volátil, porém há uma 
pequena parte da memória principal composta por memória não volátil (ROM) que 
armazenamos instruções que são sempre executadas quando o computador é 
ligado. O software gravado na ROM recebe o nome de firmware. Eles são 
basicamente três: 
• BIOS (Basic Input/Outpu System) – Conjunto de instruções básicas de software 
que permite ao processador trabalhar com periféricos básicos. 
• POST (Power-On Self Test) – Autoteste de inicialização, realizado sempre que o 
computador é inicializado. 
• SETUP – Programa de configuração do hardware do computador. 
 
1.4.5.Memória Cache 
A memória cache é uma memória volátil de alta velocidade normalmente integrada 
aos processadores. O tempo de acesso a um dado nela contido é muito menor que 
se fosse buscá-lo diretamente na memória principal. Este tempo é de 10 a 25ηs e 
normalmente sua capacidade varia de 256KB, 512KB e 1MB. 
Toda vez que o processador faz referência a um dado armazenado na memória 
principal, ele “olha” antes na memória cache. Se o processador encontrar o dado na 
cache, não há necessidade do acesso à memória principal; do contrário, o acesso é 
obrigatório. 
 
 Um computador sem cache: 
• 30% mais lento para processamento. 
• 20% mais lento para acesso a disco. 
• 10% mais lento para acesso a vídeo. 
 
 
Imagine a memória RAM como uma mesa do outro lado da sala. Quando 
você vai pegar uma informação lá, por exemplo, um número de telefone, 
você vai anotá-lo para trazê-lo para sua mesa. Por quê? Se você precisar 
do mesmo número de telefone outra vez, não vai precisar se levantar e 
buscá-lo na outra mesa, só precisa ler no papel perto de você. 
 
 
 
 
 
 
Guia de Estudo – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
27
1.4.6. Memória Secundária 
Conhecida também como memória auxiliar ou memória de massa é um meio 
permanente (não volátil) de armazenamento de programas e dados. Enquanto a 
memória principal precisa estar sempre energizada para manter suas informações, a 
memória secundária não precisa de alimentação. 
A memória secundária pode ser constituída por diferentes tipos de dispositivos, 
alguns diretamente ligados ao sistema para acesso imediato, como no caso dos 
discos rígidos (HDs), e outros que podem ser conectados quando desejado 
(disquetes, fitas, CD-ROM, DVD, etc.). 
O acesso à memória secundária é lento se comparado com o acesso à memória 
cache ou à principal, porém seu custo é baixo e sua capacidade de armazenamento 
é bem superior à da memória principal. O tempo de acesso/ciclo de memória é alto 
devido a esses dispositivos serem, em geral, eletromecânicos e não circuitos 
puramente eletrônicos. HDs de 5 a 40ms, CD-ROM de 120 a 300 ms e fitas 
magnéticas na ordem de segundos. 
 
 
 
Figura 25 – Hierarquia de Memórias. 
 
 
1.4.7. Dispositivos de Entrada e Saída (E/S ou I/O) 
Os dispositivos de entrada e saída, também conhecidos por periféricos, são 
utilizados para permitir a comunicação entre o computador e mundo externo. Através 
desses dispositivos, o computador pode armazenar, ler, transmitir e receber dados. 
Dentre os diversos dispositivos de E/S, existem alguns que são especializados 
apenas em ENTRADA, outros especializados apenas em SAÍDA e outros em 
ENTRADA e SAÍDA. 
 
 
 
 
 
 
 
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28
 
 
� Entrada: teclado, mouse, microfone, scanner, caneta óptica, mesa 
digitalizadora, leitora de códigos de barras, leitora de cartão 
magnético, joystick, câmera de vídeo, sensores, etc. 
� Saída: monitor de vídeo, projetor de vídeo, impressora, plotadora, 
caixa de som, controladores, etc. 
� Entrada e Saída: drive de disquete (floppy disk), disco rígido (HD), 
modem, placa de rede, leitor e gravador de CD/DVD, pen drive, etc. 
 
 
 
 
Figura 26 – Dispositivos de Entrada. 
 
 
Figura 27 – Dispositivos de Saída. 
 
 
Figura 28 – Dispositivos de Entrada e Saída. 
 
 
 
 
 
 
 
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29
2. SISTEMAS DIGITAIS 
 
Os computadores são equipamentos eletrônicos digitais, portanto toda a informação 
a ser armazenada, movimentada e processada internamente deverá ser 
transformada para o código binário, ou seja, usam apenas DUAS grandezas, 
representadas pelos algarismos 0 e 1. 
 
2.1. O Bit, a Palavra, o Caractere, o Nibble e o Byte 
A menor unidade de informação armazenável em um computador é o algarismo 
binário ou dígito binário, conhecido como bit (binary digit). O bit assume dois 
valores: 0 e 1. 
O menor grupo ordenado de bits representando uma informação útil e inteligível para 
o ser humano é o caracter. Cada sistema poderá definir como cada conjunto de bits 
irá representar um determinado caractere, quantos bits e como se organizam. 
O conjunto de 4 bits é chamado de nibble, termo pouco empregado. O conjunto de 8 
bits foi definido pela primeira vez pela IBM e é chamado de byte. Daí em diante, 
todos os fabricantes adotam o mesmo padrão até os dias de hoje. 
A palavra é o conjunto de bits que representa uma informação útil e está 
relacionada com o armazenamento e a transferência de informações entre a 
Memória Principal e a CPU. Portanto a palavra é um conjunto de bytes. Um 
computador com uma palavra de 32 bits tem 4 bytes/palavra. As operações de 
armazenamento e recuperação de dados na memória são feitas byte a byte ou 
palavra a palavra, portanto é comum mencionarmos o tamanho de uma memória em 
termos de bytes. 
Para representar valores maiores, utilizaremos o sistema métrico de grandeza, com 
algumas adaptações para os computadores. 
 
Sufixo Quantidade 
Kilo (K) 1 Kilobytes ou 1 KB = 1024 = 210 
Mega (M) 1 Megabytes ou 1 MB = 1.048.576 = 220 
Giga (G) 1 Gigabytes ou 1 GB = 1.073.741.824 = 230 
Tera (T) 1 Terabytes ou 1 TB = 1.099.511.627.776 = 240 
Peta (P) 1 Petabytes ou 1 PB = 1.125.899.906.843.624 = 250 
Exa (E) 1 Exabytes ou 1 EB = 1.152.921.504.607.870.976 = 260 
Tabela 1 – Tabela de Medidas. 
 
 
 
 
 
 
Guia de Estudo – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
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Devemos ter cuidado para não cometermos falsos arredondamentos. 
65.536, por exemplo, representa, em binário, 64 K (e não 65 K, como 
parece), assim como 157.286.400 representa 150 M (e não 157 M). 
(TORRES, 1999). 
 
2.2. Sistemas Numéricos 
Sistemas numéricos são sistemas de notação usados para representar quantidades 
abstratas denominadas números. Um sistema numérico é definido pela base que 
utiliza. 
A base de um sistema é o número de símbolos diferentes, ou algarismos, 
necessários para representar um número qualquer. O sistema decimal, utilizado hoje 
de forma universal, utiliza dez símbolos diferentes ou dígitos para representar um 
número e é, portanto, um sistema numérico na base 10. 
Os computadores utilizam a base 2 (sistema binário) e os programadores, por 
facilidade, usam em geral uma base que seja uma potência de 2, tal como 24 (base 
16 ou sistema hexadecimal) ou eventualmente ainda 23 (base 8 ou sistema octal). 
Se na base 10, dispomos de 10 algarismos para a representação do número: 0, 1, 2, 
3, 4, 5, 6, 7, 8 e 9. Na base 2, seriam apenas 2 algarismos: 0 e 1. Na base 16, 
seriam 16: os 10 algarismos aos quais estamos acostumados, mais os símbolos A, 
B, C, D, E e F, representando respectivamente 10, 11, 12, 13, 14 e 15 unidades. 
Generalizando, temos que uma base b qualquer disporá de b algarismos, variando 
entre 0 e (b-1). 
 
2.2.1. Sistema Decimal 
Entre os sistemas numéricos existentes, o sistema decimal é o mais utilizado. Os 
símbolos ou dígitos utilizados são os algarismos 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 e 9. Os 
elementos são agrupados de dez em dez e, por essa razão, os números podem ser 
expressos por intermédio de potência de dez e recebem o nome de sistema de 
numeração decimal. 
 
 
486 = 400 + 80 + 6 = 4 x 100 + 8 x 10 + 6 x 1 = 4 x 102 + 8 x 101 + 6 x 
100, ou seja, 486 = 4 x 102 + 8 x 101 + 6 x 100. 
 
 
 
 
 
 
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31
 
Observe que o número 4 está numa posição tal que seu peso é igual 
a 2 e que o número 6, por sua vez, tem o peso igual a zero. Então 
podemos concluir que o algarismo ou dígito, dependendo do seu 
posicionamento, terá um peso. Note que aquele situado na extrema 
esquerda do número está sendo multiplicado pela potência de dez 
maior, ou seja, é o dígito mais significativo (most significant digit – 
MSD). Analogamente, o que está situado na extrema direita será 
multiplicado pela menor potência, ou seja, é o dígito menos 
significativo (least significant digit – LSD). 
 
 
a) O princípiode posicionamento, que formula o expoente da base 10, 
pode ser estendido a qualquer sistema numérico, ou seja, independe 
da base numérica em que está representado. 
b) Por ser o sistema padrão de uso (é o sistema que utilizamos em 
nosso dia-a-dia), o sistema decimal não necessita de representação 
de base, a fim de simplificação de escrita. 
 
2.2.2. Sistema Binário 
Como o próprio nome já indica tem base 2, pois utiliza apenas dois símbolos ou 
algarismos: 0 e 1. Também vale ressaltar que, em processamentos digitais, o dígito 
1 também é conhecido por nível lógico 1, nível lógico alto, ligado, verdadeiro e 
energizado. Já o dígito 0 pode ser nível lógico 0, nível lógico baixo, desligado, falso 
e desenergizado. 
Assim, a cada posição de cada algarismo corresponde uma potência de 2, como foi 
exposto para número decimal, ao qual correspondia uma potência de 10. 
 
2.2.2.1. Conversão de Binário em Decimal 
É o mesmo processo já estudado para base 10, ou seja: 
 
 
10111(2) = 1x2
4 + 0x23 + 1x22 + 1x21 + 1x20 = 16 + 0 + 4 + 2 + 1 = 23, ou 
seja, 
10111(2) = 23(10) ou 10111(2) = 23 
 
 
 
 
 
 
Guia de Estudo – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
32
 
Como os dígitos binários são chamados de bit, da mesma forma como 
falamos no sistema decimal, dependendo do posicionamento o algarismo 
ou bit terá um peso; o da extrema esquerda será o bit mais significativo 
(most significant bit – MSB) e o da extrema direita o bit menos 
significativo (least significant bit – LSB). 
4 3 2 1 0 
1 1 0 1 1(2) = 1x2
4 + 1x23 + 0x22 + 1x21 + 1x20 = 16 + 8 + 0 + 2 + 1 = 27 
MSB LSB 
 
2.2.2.2. Conversão de Decimal em Binário 
Na conversão decimal-binário, podem ser utilizados dois métodos: o primeiro que é 
mais geral, dito das divisões sucessivas, consiste em dividir sucessivamente o 
número por 2 até obtermos o cociente 0 (zero). O resto dessa divisão colocado na 
ordem inversa corresponde ao número binário correspondente ao decimal dado. 
 
 
54 = ?(2) 
 
 
 
 
54 = 1 1 0 1 1 0 (2) 
 
 
O segundo método de conversão consiste em, começando como número decimal a 
ser convertido, extrair a maior potência de 2 (menor ou igual) possível. Repetindo 
este processo para o resto dessa subtração até que o resto seja zero. Concluindo, 
marque com o dígito 1 os expoentes utilizados e com o dígito zero os expoentes não 
utilizados. 
 
 
54 = ?(2) 256 128 64 32 16 8 4 2 1 
54 – 32 = 22 22 – 16 = 6 6 – 4 = 2 2 – 2 = 0 
Portanto nós utilizamos as potências 32=25, 16=24, 4=22 e 2=21, ou seja: 
 5 4 3 2 1 0 
 32 16 8 4 2 1 
Resposta = 1 1 0 1 1 0 (2) 
 
 
 
 
 
 
Guia de Estudo – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
33
Este método, evidentemente, exige um pouco mais de raciocínio, devido ao 
problema de memorização das potências de dois e subtrações. 
 
 
Exercícios: Converta os valores para as bases indicadas. 
a) 111011(2) = ? b) 110110(2) = ? c) 10011(2) = ? 
d) 10110(2) = ? e) 215 = ? (2) f) 43 = ? (2) 
g) 101 = ? (2) h) 36 = ? (2) i) 543 = ? (2) 
 
2.2.3. Sistema Octal 
O sistema octal ou base 8 é composto por oito símbolos ou dígitos: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 
e 7. Os números binários, como vimos, são longos demais para manipularmos; são 
muito apropriados para as máquinas ou computadores, mas para seres humanos 
são muito trabalhosos. 
Se considerarmos três dígitos binários, o maior que pode ser expresso por esses 
três dígitos é 111(2) ou em decimal 7. Como o 7 é também o algarismo mais 
significativo do sistema octal, conclui-se que com a combinação de três dígitos 
binários pode-se ter o algarismo octal correspondente; daí também se pode dizer 
que os números octais têm um terço do comprimento de um número binário e 
fornecem a mesma informação. 
 
2.2.3.1. Conversão de Binário em Octal 
É feita pela combinação de três dígitos binários, podendo assim ter todos os 
algarismos octais: 
 
 
11011011(2) = 11 011 011 = 3 3 3 (8) →→→→ 11011011(2) = 333(8) 
1011101(2) = 1 011 101 = 1 3 5 (8) →→→→ 1011101(2) = 135(8) 
 
2.2.3.2. Conversão de Octal em Binário 
A conversão de uma base em outra é bastante simples, uma vez que se trata da 
operação inversa à já descrita, ou seja, basta converter individualmente cada dígito 
octal em três binários. 
 
 
 
 
 
 
Guia de Estudo – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
34
 
137(8) = ?(2) 
O número 1 equivale a 001(2), o número 3 igual a 011(2) e o número 7 vale 
111(2). 
Portanto: 
137(8) = 001011111(2), ou seja, 137(8) = 1011111(2). 
 
2.2.3.3. Conversão de Octal em Decimal 
Esta conversão se passa pela conversão em binário e posteriormente em decimal, 
ou seja: 
 
 
17(8) = ? 
17(8) →→→→ 001 111(2) →→→→ 1x2
3 + 1x22 + 1x21 + 1x20 →→→→ 8 + 4 + 2 + 1 = 15. 
 
2.2.3.4. Conversão de Decimal em Octal 
Conforme vimos anteriormente, também neste caso, devemos passar pelo sistema 
binário. 
 
 
22 = ?(8) 
22 →→→→ 10110(2) →→→→ 10 110(2) →→→→ 26(8),ou seja, 22 = 26(8). 
 
 
Exercícios: Converta os valores para as bases indicadas. 
a) 45(8) = ?(2) = ? b) 1011(2) = ? (8) = ? c) 56(8) = ? 
d) 101 = ? (8) e) 101(2) = ? (8) = ? f) 47(8) = ?(2) = ? 
 
2.2.4. Sistema Hexadecinal 
O sistema hexadecimal (hexa) foi criado com o mesmo propósito do sistema octal, 
para minimizar a representação de um número binário que é o utilizado em 
processamento. Tanto os números em hexa como em octal são os meios de 
manipulação do homem, porém existirão sempre conversores internos à máquina 
que os converta em binário, com o qual a máquina trabalha. 
Analogamente, se considerarmos quatro dígitos ou bits binários, o maior número que 
pode ser expresso por esses quatro dígitos é 1111 ou em decimal 15, da mesma 
forma que 15 é o algarismo mais significativo do sistema hexadecimal, portanto com 
 
 
 
 
 
Guia de Estudo – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
35
a combinação de 4 bits ou dígitos binários pode-se ter o algarismo hexadecimal 
correspondente. 
Assim, com esse agrupamento de 4 bits ou dígitos, podem-se definir 16 símbolos, de 
0 até 15. Contudo, como não existem símbolos dentro do sistema arábico que 
possam representar os números decimais entre 10 e 15 sem repetir os símbolos 
anteriores, foram usados os símbolos A, B, C, D, E e F, portanto o sistema 
hexadecimal será formato por 16 símbolos alfanuméricos: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 
A, B, C, D, E e F. 
 
2.2.4.1. Conversão de Hexa em Binário 
Basta converter cada dígito hexadecimal em seu similar binário, ou seja, cada dígito 
em hexa equivale a um grupo de 4 bits. 
 
 
B15(16) = ? (2) B(16) →→→→ 11 →→→→ 1011(2) 
 1(16) →→→→ 1 →→→→ 0001(2) 
 5(16) →→→→ 5 →→→→ 0101(2) 
Logo, B15(16) = 101100010101(2) 
 
2.2.4.2. Conversão de Binário em Hexa 
De maneira análoga, basta realizar o processo inverso de hexa para binário. 
 
 
10011011(2) = ? (16) 1001(2) →→→→ 9 →→→→ 9(16) 
 1011(2) →→→→ 11 →→→→ B(16) 
Portanto, 10011011(2) = 9B(16) 
 
2.2.4.3. Conversão de Hexa nos demais sistemas e vice-versa 
Como podemos perceber, para realizarmos a conversão nos demais sistemas, basta 
passarmos pela binária e/ou pelo sistema decimal. 
 
 
Exercícios: Converta os valores para as bases indicadas. 
a) 211 = ? (2) = ? (8) = ? (16) b) 1101011(2) = ? (16) = ? = ? (8) 
c) 3747(8) = ? (16) = ? (2) = ? d) AAE(16) = ? = ? (8) = ? (2) 
e) Fazer um programa para conversão de sistemas numéricos entre as 
diversas bases (2, 8, 10 e 16), somente números inteiros. 
 
 
 
 
 
Guia de Estudo – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
36
 
 
Baixe da Midiateca, no Ambiente Virtual de Aprendizagem, o programa 
Sisnum.exe que é um conversor de base numérica desenvolvido pelo 
aluno Márcio Henrique da Silva. Este software será útil para a correção 
dos exercícios propostos. 
 
TABELA DE CONVERSÃ0 
Decimal Binário Octal Hexadecimal 
0 0000 0 0 
1 0001 1 1 
2 0010 2 2 
3 0011 3 3 
4 0100 4 4 
5 0101 5 5 
6 0110 6 6 
7 0111 7 7 
8 1000 8 
9 1001 9 
10 1010 A 
111011 B 
12 1100 C 
13 1101 D 
14 1110 E 
15 1111 F 
Tabela 2 – Conversão de Base Numérica. 
 
2.3. Portas Lógicas 
Durante séculos, os matemáticos sentiram que havia uma conexão entre a 
Matemática e a Lógica, mas ninguém antes de George Boole pôde achar este elo 
ausente. Em 1854, ele inventou a lógica simbólica, conhecida por álgebra booleana. 
Cada variável, na álgebra booleana, tinha qualquer um de dois valores: verdadeiro 
ou falso. Após algumas décadas, os engenheiros entenderam que a álgebra 
booleana podia ser aplicada à Eletrônica dos Computadores. 
 
 
 
 
 
 
Guia de Estudo – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
37
2.3.1. Portas NOT (Inversoras) 
Uma inversora é uma porta com apenas um sinal de entrada e um sinal de saída, o 
estado da saída é sempre o oposto da entrada. 
 
Simbologia: 
 
 
Tabela Verdade 
A Ā 
0 1 
1 0 
Tabela 3 – Porta NOT. 
Representação em Álgebra Booleana: AS = 
 
 
 
2.3.2. Portas OU (OR, + , ∨∨∨∨) 
A porta OR tem dois ou mais sinais de entrada (padrão 2 ou 3), mas somente um 
sinal de saída. Se qualquer sinal de entrada for alto (nível 1 - fechado), o sinal de 
saída será alto. 
 
 
 
 
Simbologia: 
 
 
 
 
 
 
 
 
Guia de Estudo – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
38
 
Tabela Verdade 
A B C S 
0 0 0 0 
0 0 1 1 
0 1 0 1 
0 1 1 1 
1 0 0 1 
1 0 1 1 
1 1 0 1 
1 1 1 1 
Tabela 4 – Porta OR. 
Representação em Álgebra Booleana: CBAS ++= 
 
2.3.3. Portas E (AND, . , ∧∧∧∧) 
A porta AND tem dois ou mais sinais de entrada (padrão 2 ou 3), mas somente um 
sinal de saída. Se qualquer sinal de entrada for baixo (nível 0 - aberto), o sinal de 
saída será baixo. 
 
Simbologia: 
 
 
 
Tabela Verdade 
A B S 
0 0 0 
0 1 0 
1 0 0 
1 1 1 
Tabela 5 – Porta AND. 
Representação em Álgebra Booleana: B.AS = 
 
 
 
 
 
 
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39
 
Exercícios: 
a) Fazer o circuito de portas lógicas equivalente para seguinte equação 
booleana: 
B.C)(AS += 
b) Fazer a tabela verdade para porta AND com 3 entradas. 
c) Fazer a tabela verdade para porta OR com 4 entradas. 
d) Fazer o circuito de portas lógicas equivalente a: 
BC).(AC).B)((AS +++= 
e) Fazer o circuito de portas lógicas para: 
C.)BA(.C)B).((AS ++= 
 
2.3.4. Portas NÃO OU (NOR) 
As portas NOR apresentam as mesmas características das portas OR, com relação 
à entrada e saída. Sua diferença está no fato de ter associado a sua saída uma 
porta NOT, o que inverte o resultado de S, ou seja, só teremos nível lógico 1 na 
saída quando todas as entradas forem de nível 0. 
Simbologia: 
 
 
 
Tabela Verdade 
A B S 
0 0 1 
0 1 0 
1 0 0 
1 1 0 
Tabela 6 – Porta NOR. 
Representação em Álgebra Booleana: BAS += 
 
2.3.5. Portas NÃO E (NAND) 
De maneira análoga às portas NOR, as portas NAND nada mais são que portas 
AND onde foram acrescentadas portas NOT em sua saída. Portanto, só obteremos 
nível 0 quando todas as suas entradas forem de nível 1. 
 
 
 
 
 
Guia de Estudo – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
40
Simbologia: 
 
 
 
Tabela Verdade 
A B S 
0 0 1 
0 1 1 
1 0 1 
1 1 0 
Tabela 7 – Porta NAND. 
Representação em Álgebra Booleana: B.AS = 
Talvez esta porta seja a mais importante de todas, pois através dela podemos 
implementar as demais: 
Porta NOT 
Porta AND 
Porta OR 
 
 
2.3.6. Portas OU Exclusiva – XOU (XOR, ⊕⊕⊕⊕) 
Uma porta XOR reconhece apenas quando houver um número ímpar de entradas 
em nível alto. 
 
 
 
 
 
Guia de Estudo – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
41
 
Circuito 
equivalente: 
 
 
Simbologia: 
 
 
 
Tabela Verdade 
A B S 
0 0 0 
0 1 1 
1 0 1 
1 1 0 
Tabela 8 – Porta XOR. 
Representação em Álgebra Booleana: BAB.AB.AS ⊕=+= 
 
 
2.3.7. Portas NÃO OU Exclusiva – XNOU (XNOR, ����) 
Como nas demais portas, para obtermos uma porta XNOR, basta adicionarmos ao 
final de uma porta XOR uma porta inversora, o que provocará a inversão dos 
resultados na saída. 
 
Simbologia: 
 
 
 
 
 
 
 
 
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42
 
Tabela Verdade 
A B S 
0 0 1 
0 1 0 
1 0 0 
1 1 1 
Tabela 9 – Porta XNOR. 
Representação em Álgebra Booleana: BABAB.AB.AS �=⊕=+= 
 
 
 
Exercícios: 
Consultar o livro Microcomputadores e Microprocessadores, do autor 
Albert Paul Alvino. Fazer os problemas 2-1 a 2-25 e os problemas 3-1 a 
3-34 do livro. 
 
 
 
2.4. Álgebra Booleana e Mapa de Karnaugh 
Iremos estudar a álgebra booleana e os mapas de Karnaugh, tópicos indispensáveis 
ao projetista digital. O projeto digital, usualmente, inicia-se especificando uma saída 
desejada com uma tabela-verdade. A pergunta então é como apresentar um circuito 
lógico que tenha a mesma tabela-verdade? A álgebra booleana e os mapas de 
Karnaugh são as ferramentas usadas para transformar uma tabela-verdade num 
circuito lógico prático. 
 
 
2.4.1. Álgebra Booleana 
O que se segue é uma discussão das relações básicas em álgebra booleana. Muitas 
destas relações são as mesmas da álgebra comum, o que facilita lembrá-las. 
 
 
 
 
 
 
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43
Relações Booleanas: Leis Comutativas, Associativas e Distributivas: 
RELAÇÕES BOOLEANAS 
A0A =+ 11A =+ AAA =+ 
1AA =+ AA = A1.A = 
00.A = AA.A = 0A.A = 
B.ABA =+ BAB.A += AB.AA =+ 
A)BA(.A =+ BAB.AA +=+ B.A)BA(.A =+ 
ABBA +=+ BAB.A = ABBA = 
C)BA()CB(A ++=++ C)BA()CB(A = CABA)CB(A +=+ 
)CA()BA(CBA +++=+ ⇒ Vale lembrar que não se trata de álgebra comum. 
Tabela 10 – Regras da Álgebra Booleana. 
 
2.4.1.1. Expressões Lógicas – Aplicações das Portas 
Uma expressão lógica ou uma função lógica pode ser definida como sendo uma 
expressão algébrica formada por variáveis lógicas (binárias), por símbolos 
representativos de uma operação lógica (+, . , etc.), por parênteses (às vezes) e por 
um sinal de igual. 
Prioridades: 
1º - sempre serão resolvidos os parênteses, do mais interno para o mais externo; 
2º - o operador NOT quando ele envolve apenas um elemento; 
3º - o operador AND; 
4º - o operador OR; 
5º - o operador XOR. 
 
 
)BA(C.BAX +⊕+= 
Para A = 1 , B = 0 e C = 1: 
1º - 0101BA ==+=+ ⇒ Resolvemos primeiro o parêntese 
2º - 01.0C.B == 
3º - 101C.BA =+=+ 
4º - 101)BA()C.BA( =⊕=+⊕+ 
 
 
 
 
 
 
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44
 
Exercícios: 
Seja A = 1001, B = 0010, C = 1110 e D = 1111. Calcule: 
a) )DB()DC.B(AX ⊕++⊕= 
b) )BC(.))D.CB(A(Y +⊕+= 
c) )C.A()DC(.)BA(W +++= 
 
 
2.4.1.2. Simplificação de Expressões Lógicas 
� Utilização das regras da álgebra Booleana para obter expressões mais simples. 
� Usualmente há mais de uma possibilidade de simplificação. 
 
 
 
C.AC.B.AC.B.AF ++= 
C.AC.B.AC.B.A ++ ⇒ C.A)C(C.B.A ++= ⇒ 
⇒ C.A1.B.A += ⇒ C.AB.AF += 
 
 
Exercícios: 
a) Desenhar o circuito digital simplificado para: 
a.1) DCBADCBADCB A S ++= 
a.2) DCBADCBADCBADCBA S +++= 
 
b) Escreva a equação booleana para: 
 
 
 
 
 
 
 
Guia de Estudo – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
45
c) Determinar o circuito lógico digital e tabela verdade para a seguinte 
expressão booleana: 
C)(BACB S ++= 
A B C BC Ā B+C Ā(B+C) S 
0 0 0 
0 0 1 
0 1 0 
0 1 1 
1 0 0 
1 0 1 
1 1 0 
1 1 1 
 
d) Idem ao exercício anterior para a expressão: 
BAC)(BAS ++= 
 
2.4.2. Mapas de Karnaugh 
Como se pode constatar, a minimização ou simplificação é imprescindível em um 
comando digital. Para realizarmos tal tarefa utilizaremos a minimização por mapas 
de Karnaugh que é um método, uma vez entendido, muito simples. 
O método consiste em fazer a minimização a partir de uma tabela da verdade, ou 
mapa, porém a simplificação é feita sobre um mapa característico chamado mapa de 
Karnaugh, que contém os mesmos elementos de uma tabela verdade comum, 
porém com uma distribuição diferente. 
 
 
Tabela Verdade: 
A B C S 
0 0 0 0 
0 0 1 0 
0 10 1 
0 1 1 1 
1 0 0 1 
1 0 1 1 
1 1 0 0 
1 1 1 1 
 
Mapa de Karnaugh: 
 
 
 
 
Obs.: Observe que há uma inversão 
de seqüência no mapa. 
 
AB 
C 00 01 11 10 
0 0 1 0 1 
1 0 1 1 1 
 
 
 
 
 
Guia de Estudo – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
46
Podemos observar que no mapa de Karnaugh a combinação para as variáveis A, B 
e C se obtém pela combinação de uma linha com uma coluna, ou seja, a 
combinação 0, 0 e 0 se obtém pela combinação da primeira linha com a primeira 
coluna. Assim, observamos que temos todas as combinações de entrada mostradas 
na tabela verdade. 
Devemos ressaltar que a expressão booleana é escrita a partir da tabela verdade 
perguntando-se quando obteremos a saída igual a nível 1, ou seja: 
C.B.AC.B.AC.B.AC.B.AC.B.AS ++++= 
 
2.4.2.1. Regras para Minimização (Simplificação) 
A simplificação consiste em reunir células adjacentes que possuam a mesma saída 
(1), formando conjuntos denominados de subcubos e obedecendo às seguintes 
regras: 
a) o número de células reunidas deve ser o maior possível, mesmo que para isso 
uma mesma célula possa pertencer a dois ou mais conjuntos diferentes; 
b) o número de células reunidas em um subcubo deve ser sempre potência de 2, ou 
seja, 1, 2, 4, 8, 16,...; 
c) uma mesma célula pode pertencer a subcubos diferentes para satisfazer o item 
a, mas não fazer agrupamentos desnecessários (pelo menos uma célula tem de 
pertencer a um subcubo somente) e 
d) deve-se formar tantos agrupamentos até que não reste nenhuma saída igual a 1 
que não tenha sido agrupada. 
A expressão da saída se obtém dos subcubos formados. Cada subcubo define uma 
função AND entre as variáveis que não mudam de nível lógico dentro do subcubo. 
Os diversos subcubos obtidos no mapa formam uma função OR. 
Voltando ao exemplo anterior e aplicando-se o mapa de Karnaugh, obteremos a 
seguinte expressão booleana simplificada: 
 
 
 
 
B.AC.AB.AS ++= ou B.AC.BB.AS ++= 
Um mapa de Karnaugh para 4 variáveis (A, B, C e D) seria da seguinte forma: 
 
 
 
 
C 
AB
 00 01 11 10 
0 0 1 0 1 
1 0 1 1 1 
 
C 
AB
 00 01 11 10 
0 0 1 0 1 
1 0 1 1 1 
 
 CD 
AB
 00 01 11 10 
00 
01 
11 
10 
 
 
 
 
 
 
Guia de Estudo – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
47
 
Exercícios: 
a) Dado a tabela verdade abaixo, determinar a expressão booleana 
simplificada por Karnaugh e o circuito digital resultante. 
A B C S 
0 0 0 1 
0 0 1 0 
0 1 0 0 
0 1 1 0 
1 0 0 1 
1 0 1 1 
1 1 0 0 
1 1 1 1 
 
b) Um guindaste deve permitir a elevação de massas compreendidas 
entre 20 e 80 quilos, pela atuação do motor M (é a nossa saída S). 
Para isso ele possui uma plataforma repousando sobre molas. De 
acordo com o peso das cargas a elevar, três sensores de carga (A, 
B e C) são atuados. As condições de funcionamento são as 
seguintes: 
� em vazio o guindaste deve funcionar, isto é, quando nenhum 
dos sensores é acionado; 
� para cargas até 20 Kg, ou seja, 0<peso<20, o guindaste não 
deve funcionar. Situação em que somente o sensor A está 
atuado; 
� para cargas compreendidas entre 20 e 80 Kg, 20<peso<80, o 
guindaste deve funcionar, quando os sensores A e B 
permanecem atuados e 
� para cargas superiores a 80 Kg, peso>80, o guindaste não deve 
funcionar, quando todos os sensores permanecem atuados. 
Com base no sistema descrito, determinar: 
1) tabela verdade de funcionamento; 
2) equação Booleana simplificada por Karnaugh e 
3) circuito digital. 
 
 
 
 
 
Guia de Estudo – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 
48
 
 
c) Em um circuito digital eletrônico, utiliza-se um DISPLAY de 7 
segmentos (a, b, c, d, e, f, g) para representar os números decimais 
positivos de um dígito somente. Com base nas informações de 
posicionamento dos segmentos e tabela de atuação, completar a 
tabela e montar o circuito lógico digital simplificado que atenda às 
necessidades decimais. 
 
Dec. A B C D a b c d e f g LED 
0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 
1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 
2 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 
3 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 
4 0 1 0 0 
5 0 1 0 1 
6 0 1 1 0 
7 0 1 1 1 
8 1 0 0 0 
9 1 0 0 1 
Obs: 
1) Os números que não estão sendo utilizados na codificação ABCD, 
não interferem no resultado, ou seja, são condições irrelevantes 
(representados no mapa de Karnaugh por um “X”). Tais condições 
de irrelevância devem ser utilizadas como sendo nível lógico 0 ou 1, 
o que irá facilitar nas simplificações. 
2) Cada segmento deve ser considerado como uma saída individual do 
nosso circuito. 
 
 
Baixe da Midiateca, no Ambiente Virtual de Aprendizagem, o programa 
mk.exe que resolve Mapas de Karnaugh até 3 variáveis e foi 
desenvolvido pelo aluno Márcio Henrique da Silva. Este software será 
útil para a correção dos exercícios propostos. 
 
 
 
 
 
 
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Baixe da Midiateca, no Ambiente Virtual de Aprendizagem, o programa 
DW20_95.exe, Digital Works versão 2.0 (freeware). Este software é um 
simulador de circuitos digitais que permite a construção de circuitos 
com portas lógicas, flip-flops, dispositivos tri-state e memórias. As 
entradas podem ser implementadas usando chaves, clocks, 
seqüenciadores e dispositivos de entrada iterativos. As saídas podem 
ser visualizadas usando LED's, dispositivos de sete segmentos e 
dispositivos numéricos. 
 
 
Baixe da Midiateca, no Ambiente Virtual de Aprendizagem, o vídeo 
ExemploDW.avi. Nele implemento, usando o Digital Works, o circuito 
digital mostrado no Exercício b do item 2.4.1.2. (Simplificação de 
Expressões Lógicas), do nosso Guia de Estudo. Este vídeo procura 
apenas mostrar um exemplo de utilização do software. O programa 
possui vários componentes e ferramentas que permitem que você 
construa circuitos digitais mais complexos. 
 
 
Exercícios: 
No Ambiente Virtual de Aprendizagem, na Midiateca, você vai 
encontrar o arquivo ExercSisDig.doc com uma lista de exercícios para 
aplicação de Álgebra Booleana e Mapa de Karnaugh. 
 
2.5. Memórias 
Existem 2 tipos de memórias: 
1. Memória de Massa. 
2. Memória Semicondutora. 
Os microprocessadores usam dispositivos semicondutores para armazenar 
programas e dados. Os mais utilizados são: 
• RAM (Random Access Memory): memória de acesso aleatório. 
• ROM (Read Only Memory): memória somente de leitura. 
Para expandir o espaço de armazenamento de dados, os sistemas 
microprocessados usam alguns dispositivos de armazenamento de massa, tais 
como: 
• discos flexíveis (disquetes); 
• discos rígidos (HDs); 
• fitas magnéticas; 
• disco Óptico (CD, DVD). 
 
 
 
 
 
 
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2.5.1. Memória de Massa 
São memórias utilizadas para armazenagem de grandes quantidades de 
informações, ficam externamente à CPU e normalmente requerem dispositivo 
periférico de interfaceamento. 
Todos os discos magnéticos (disquetes, discos rígidos, Zip disk, etc.) são divididos 
magneticamente em círculos concêntricos chamados trilhas. As trilhas, por sua vez, 
são divididas em setores. Em cada setor cabem 512 bytes de informação (esse valor 
é fixo). Dependendo do disco, ele poderá ter uma formatação com um maior número 
de trilhas e setores. Quanto maior esse número, mais dados o disco poderá 
armazenar (TORRES, 1999). 
Para calcular a capacidade máxima de um disco, você pode utilizar a fórmula abaixo: 
 
 
Capacidade de armazenamento = número de trilhas x número de setores por trilha 
x número de faces do disco x 512 bytes. 
 
 
Um disco formado por 80 trilhas, 18 setores por trilha e possuindo duas 
faces, terá a capacidade de 1.474.560 bytes ou 1.440 KB. Essa é a 
formatação utilizada pelo nosso conhecidíssimo disquete de 1.44 MB. 
 
 
 
Figura 29 – Disco Magnético. 
 
 
 
O termo formatar um disquete ou HD consiste em criar trilhas e setores 
neles. 
 
 
 
 
 
 
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2.5.2. Memória Semicondutora