Sistemas Computacionais - Arquitetura e Organização de Computadores parte 1

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Análise e Desenvolvimento de 
Sistemas
ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO 
DE COMPUTADORES
Aluno: Leandro Ribeiro Chaves
SISTEMAS COMPUTACIONAIS
Análise e Desenvolvimento de 
Sistemas
Aluno: Leandro Ribeiro Chaves
Sistema de Computador
Sistema de Computador
É um conjunto de componentes que são integrados para
funcionar como se fossem um único elemento e tem por
objetivo realizar manipulações com dados, isto é,
realizar algum tipo de operação com os dados de modo a
obter informações úteis.
Manipulação de Dados
Exemplo: Teorema de Pitágoras
O triângulo retângulo é formado por dois catetos e a hipotenusa, que
constitui o maior segmento do triângulo e é localizada oposta ao ângulo
reto.
Catetos: a e b
Hipotenusa: c
O Teorema diz que:
“A soma dos quadrados dos catetos é igual ao quadrado da hipotenusa.”
a² + b² = c²
Sistema de Computador
Manipulação de Dados
Exemplo: Teorema de Pitágoras
1. [Ler lados conhecidos] 
Leia (a, b)
2. [Calcular os quadrados dos lados conhecidos] 
Q1 = a * a
Q2 = b * b
3. [Calcular o comprimento do terceiro lado] 
HIPOTENUSA = RQ(Q1 + Q2)
(RQ indica a operação de raiz quadrada)
4. [Sair resultados]
Escreva (‘HIPOTENUSA = ’, HIPOTENUSA)
5. [Terminar] 
Saída
Sistema de Computador
No exemplo anterior, o passo seguinte seria codificar o
algoritmo em comandos de uma linguagem de 
criar um Programa deprogramação, ou seja 
Computador.
O Programa de Computador precisa ser interpretado
pelo computador, e logicamente precisa ser introduzido
no hardware através de um Componente de Entrada de
Dados.
Componentes de um Sistema de
Computação
Para que uma máquina seja capaz de realizar várias
instruções, é preciso que ela seja de algum modo
instruída a identificar cada uma delas e o que fazer com
elas, tais instruções chamamos de instruções de
máquina.
O componente do computador que é capaz de entender e
realizar uma operação definida por uma instrução de
máquina denomina-se UNIDADE CENTRAL DE
PROCESSAMENTO – UCP, ou, simplesmente,
Processador – CPU (Central Processing Unit).
Componentes de um Sistema de
Computação
Uma UCP é constituída de milhões de minúsculos circuitos e
componentes eletrônicos (transistores, resistores, capacitores,
etc.), cujas funções básicas são ler e interpretar instruções de
máquina e realizar as operações matemáticas (ou outras)
definidas após a interpretação de uma determinada instrução.
Estes milhões de elementos podem ser
encapsulados em um único invólucro,
formando pastilhas (chips).
Ex.: Intel Pentium 4, Intel Celeron, Intel
Core i3/ i5/ i7, AMD Athlon 64, AMD
Dual-Core A4 3300, AMD Quad-Core A8
3850 etc.
Componentes de um Sistema de
Computação
Um programa é sempre constituído de várias instruções e,
para que ele seja rapidamente executado, é necessário que ele
execute todas as instruções, recebendo e manipulando os
dados e expondo todos os resultados, de forma totalmente
automática.
Em outras palavras, antes da execução do programa, este e os
dados devem ser guardados na própria máquina para, um a
um, serem localizados pelo processador, entendidos e
executados.
O componente responsável pelo armazenamento das
informações introduzidas pelo componente de ENTRADA é
denominado de MEMÓRIA.
Componentes de um Sistema de
Computação
Após a realização de todas as operações, os resultados 
devem ser apresentados ao usuário interessado e de
forma inteligível para ele (caracteres alfanuméricos,
algarismos decimais etc.) e não na linguagem de
computador.
Esses resultados podem ser apresentados por um 
dispositivo de SAÍDA.
Componentes de um Sistema de
Computação
Componentes Básicos de um Sistema de Computação:
✓Processador;
✓Memória;
✓Componentes de E/S.
Componentes de um Sistema de
Computação
UCP → é o componente vital do sistema de computação, responsável
pela realização das operações de processamento (os cálculos
matemáticos com os dados etc.) e pelo controle de quando e o que deve
ser realizado, durante a execução de um programa. Tal controle é
realizado através da emissão de sinais apropriados de controle.
O processador realiza duas funções primordiais:
✓A “cerebral” → interpretar as ações que devem ser realizadas por
conta de uma determinada instrução de máquina.
✓A“executiva” → realizar efetivamente aquela operação interpretada.
Qualquer processador é construído contendo internamente as
sequências (ou microprogramas) de execução de cada operação
primitiva que o seu projetista definiu, como a de somar dois números,
multiplicar dois números, mover um dado de um local para outro etc.
Componentes de um Sistema de
Computação
Para executar cada passo de uma determinada sequência,
um componente interno do processador emite um sinal
de controle para transferir ou mover bits de um local
para outro.
O processador, na realidade, contém sempre uma
sequência básica de execução de operações primitivas
que é conhecida como Ciclo de Instrução.
Componentes de um Sistema de
Computação
Ciclo Básico de Instrução
Componentes de um Sistema de
Computação
A função da UCP consiste, então, em:
a) buscar uma instrução na memória, uma de cada vez;
b)interpretar que operação a instrução está explicitando
(pode ser a soma de dois números, uma multiplicação,
etc.);
c)buscar os dados onde estiverem armazenados, para
trazê-los até a UCP;
d)executar efetivamente a operação com os dados,
guardar o resultado no local definido na instrução;
e) reiniciar o processo apanhando nova instrução.
Componentes de um Sistema de
Computação
Memória → é o componente de um sistema de computação
cuja função é armazenar as informações que são, foram ou
serão manipuladas pelo sistema. Os programas e os dados são
armazenados na memória para execução imediata (memória
principal) ou para execução ou uso posterior (memória
secundária). Há duas únicas ações que podem ser realizadas:
1)guardar um elemento na memória, ação de armazenar e a
operação associada a esta ação é de escrita ou gravação
(“write”) ou;
2)recuperar um elemento da memória, ação de recuperar, e
operação de leitura (“read”).
Componentes de um Sistema de
Computação
O sistema de memória é constituído de vários componentes de 
armazenamento:
✓Registradores
✓Memória Cache
✓Memória Principal
✓Memória Secundária
Uma das características marcantes dos dispositivos de
armazenamento é o endereço de acesso a uma determinada parte
(ou posição) do dispositivo ou da memória.
Endereço é um número (binário) que indica uma posição ou local
da memória onde se armazena um determinado valor (o dado).
Componentes de um Sistema de
Computação
Dispositivos de Entrada e Saída → servem basicamente para permitir que o
sistema de computação se comunique com o mundo exterior, realizando ainda,
além da interligação, a conversão das linguagens do sistema para a linguagem
do meio exterior e vice-versa.
Os seres humanos entendem símbolos como A, b, *, ?, + etc. e o computador
entende sinais elétricos que podem assumir um valor de tensão (+3 Volts) para
representar o valor 1 ou um outro valor (0 Volt) para representar o valor 0.
O teclado (dispositivo de ENTRADA) interliga o usuário e o computador, por
exemplo, quando pressionamos a tecla A, os circuitos eletrônicos existentes no
teclado “convertem” a pressão mecânica em um grupo de sinais elétricos,
alguns com voltagem alta (bit 1) e outros com voltagem baixa (bit 0), que
corresponde, para o computador, ao caractere A.
Os dispositivos de SAÍDA operam de modo semelhante, porém em sentido
inverso, isto é, do computador para o mundo exterior, convertendo os sinais
elétricos internos em símbolos conhecidos pelos humanos.
Componentes de um Sistema de
Computação
Barramento (Bus) → é o conjunto de fios que
conduzem sinais elétricos entre os diversos componentes
do computador.
Os sinais elétricos podem, em um dado instante, 
representar:
✓Bits de dados;
✓Bits de endereço;
✓Sinais de controle indicadores de uma determinadaoperação a ser realizada.
Componentes de um Sistema de
Computação
Tipos de Barramento:
✓Interno ou no Chip: interliga elementos no interior de um componente
(pastilha), como, por exemplo, os registradores, ou registros, de um
microprocessador.
✓Externo ou na placa: interliga os diversos componentes de um sistema
computacional, tais como: UCP, ou CPU, memória, unidades de
entrada/saída etc.
✓Serial: o barramento possui um único fio, por onde passa um sinal de cada
vez, um bit de cada vez. Exemplos: USB, PCI Express, Hyper-Transport,
Firewire.
✓Paralelo: o barramento possui vários fios, por onde passam vários sinais
simultaneamente, um por cada fio. Exemplos: UNIBUS, MCA, ISA, EISA,
PCI, AGP.
Componentes de um Sistema de
Computação