aula 01

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Disciplina:
Arquitetura de Computadores
Prof. Rodrigo Fiorin
Arquitetura de Computadores = (área arquitetura) + (área organização)
Arquitetura: é relacionada ao projeto do conjunto total de instruções que o computador conseguirá executar.
Organização: é a definição e a implementação, física e lógica, do computador. A organização vai viabilizar a realização das especificações estabelecidas pela arquitetura.
Na nossa disciplina, por conveniência, vamos chamar as duas áreas somente de “Arquitetura de Computadores”.
Apresentação 
Alguns dos motivos pelos quais devemos estudar Arquitetura de Computadores:
conseguir entender a estrutura e o funcionamento dos computadores.
entender os componentes dos computadores e as soluções de relacionamento entre os mesmos.
conseguir tomar as melhores decisões sobre compras de hardware.
entender melhor a evolução dos computadores e o impacto que as tendências tecnológicas podem trazer para nossas vidas.
facilitar o entendimento de outras disciplinas do seu curso, que é relacionado ao mundo da informática, e assim.... tornar-se um profissional competente e desejado pelo mercado de TI.
Apresentação 
Principais objetivos da disciplina de Arquitetura de Computadores:
conhecer os componentes básicos de uma arquitetura computacional, o relacionamento entre eles e suas principais funções;
compreender matemática binária e sua aplicação na formação dos circuitos lógicos (digitais);
entender as principais portas lógicas e conhecer como são formados os circuitos digitais;
conhecer os principais componentes do processador e sua arquitetura interna;
conhecer os tipos de memórias e compreender suas características.
Apresentação 
Principais objetivos da disciplina de Arquitetura de Computadores:
entender os principais componentes da placa-mãe e suas funções;
conhecer os principais barramentos internos e externos da placa-mãe;
compreender os dispositivos de armazenamento e as suas funcionalidades;
conhecer as técnicas de RAID de discos (Conjunto Redundante de Discos Independentes).
Apresentação 
Um computador é uma máquina composta de um conjunto de partes eletrônicas:
memória, 
processador, 
chips etc.
 e eletromecânicas:
Hard Drives, 
Drives de CD e demais componentes que possuem partes mecânicas
 com capacidade e coletar, armazenar e manipular dados, além de fornecer diversas informações de forma automática.
Um computador é formado basicamente por quatro unidades: CPU, Memória, Dispositivos de I/O e Barramentos.
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Unid. 1 – Topico 1 
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Unid. 1 – Topico 1 
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UNIDADES DE ENTRADA E SAÍDA (PERIFÉRICOS)
Somente ENTRADA
Somente SAÍDA
ENTRADA e SAÍDA
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COMPUTADORES ANALÓGICOS
São aqueles que processam sinais elétricos e que costumam ser aplicados a problemas de controle de processos. 
Sua programação é integrada aos circuitos e sua precisão e velocidade são menores que as dos computadores digitais. 
Geralmente seus cálculos são feitos através de medidores, como ponteiros, cores etc. 
Possuem velocidade de processamento lenta, e pouca capacidade de armazenamento de dados.
Como exemplo de computadores analógicos temos: Analisadores de Processos Químicos, Analisadores Atômicos.
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COMPUTADORES DIGITAIS
Representam tanto sua programação como os dados por meio de dígitos:
através de cadeias de zeros (0) e uns (1) é possível representar qualquer caractere. São os atuais PCs.
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COMPUTADORES HÍBRIDOS
Possuem as características dos dois anteriores. A entrada de dados costuma ser controlada por um conversor analógico/digital; 
a informação é processada por um computador digital e a saída canalizada através de um conversor digital/ analógico.
Como exemplo temos: Termômetros digitais, medidores de batimento cardíaco digitais, medidores de pressão digitais etc
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CLASSIFICAÇÃO DOS COMPUTADORES QUANTO AO
TAMANHO
Mainframes: São os computadores de grande porte. Geralmente possuem grande capacidade de memória e processamento rápido. Porém, sua maior característica é o tamanho físico. Os mainframes antigos possuem tamanhos consideráveis, parecendo verdadeiros armários. Os atuais já são menores, e são capazes de oferecer processamento a vários usuários conectados através de terminais diretos ou conexões de rede.
Computadores de médio porte: Menos poderosos, porém mais baratos e de tamanho menor que um mainframe;
Servidor: Fornece software e outros recursos, como serviços através de uma rede;
Minicomputadores: Computadores de uso pessoal, como PC de mesa (desktop) e notebooks.
Server Farm: Grande grupo de servidores mantidos por um fornecedor comercial, disponível para o comércio eletrônico e outras atividades.
Microcomputadores: Computadores portáteis como: PDA, instrumentos de informação, notebooks e desktops.
Servidor de Rede: Poderoso microcomputador utilizado em pequenas LANs, responsável pela conectividade de serviços.
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CLASSIFICAÇÃO DOS COMPUTADORES QUANTO À
FUNÇÃO
Computador pessoal (PC): Pequeno computador de mesa ou portátil. São nossos notebooks e desktops.
Workstation: Computador de mesa com recursos gráficos e matemáticos poderosos. Normalmente são PCs, mas recebem o nome de Workstation por estarem em ambientes empresariais.
Supercomputador: Altamente sofisticado e poderoso, executa cálculos complexos. São os mainframes e servidores. Geralmente usados em pesquisas, pois têm altíssimo poder de processamento e grande quantidade de memória.
Fugaku agora é o supercomputador mais rápido do mundo com 415 petaflops. O supercomputador Fugaku, do instituto japonês Riken, bateu recordes de velocidade de computação no ranking bi-anual mantido pela Top500
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Os computadores são constituídos basicamente por CI´s (Circuitos Integrados), maiores ou menores. Os CI´s são constituídos por portas lógicas.
As portas lógicas, por sua vez, executam funções pré-definidas, normalmente funções matemáticas básicas.
Porém..... essas funções são executadas somente com dados “binários”, ou seja, com dados representados por apenas 2 estados ou situações. Esses estados podem ser “0” ou “1” (um estado binário tem somente 2 possibilidades: ou é “0”, ou é “1”).
O computador realiza operações matemáticas “binárias” simples (como adição, subtração, multiplicação, divisão), e a partir dessas todas as demais operações tornam-se possíveis.
Unid. 1 Tóp. 2 - Introdução 
Vamos fazer um resumo sobre sistemas de numeração, porque é importante para o entendimento deste vídeo. Veja depois o UNI da página 24 do seu caderno... 
Nós, humanos, trabalhamos normalmente com o sistema decimal. Ele é composto por somente 10 símbolos, que são os números:
0 , 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9
Com os 10 símbolos representamos qualquer quantidade. Exemplo:
(quadro)  2017
E conseguimos fazer todas as operações matemáticas também.
Para o mundo da computação, é importante conhecermos outros sistemas de numeração como “binário”, “octal” e “hexadecimal”.
Unid. 1 Tóp. 2 - Introdução 
sistema “binário”. Ele é composto por somente 2 símbolos, que são:
0 , 1 
Unid. 1 Tóp. 2 - Introdução 
 sistema “octal”. Ele é composto por somente 8 símbolos, que são:
0 , 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7
sistema “hexadecimal”. Ele é composto por 16 símbolos, que são:
0 , 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , A , B , C , D , E , F
SOMA BINÁRIA
Unid. 1 Tóp. 2 - Introdução 
SUBTRAÇÃO BINÁRIA
Unid. 1 Tóp. 2 - Introdução 
MULTIPLICAÇÃO BINÁRIA
DIVISÃO BINÁRIA
Unid. 1 Tóp. 2 - Introdução 
EXPRESSÕES BINÁRIAS
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As expressões binárias nada mais são do que expressões matemáticas utilizadas sobre a base 2, ou seja, a base binária. É muito comum encontrarmos referências às expressões binárias como sendo expressões lógicas, pois os números binários 0 e 1 também são definidos como FALSO e VERDADEIRO.
Por sua vez, os valores FALSO e VERDADEIRO são chamados de valores booleanos.
Matemática booleana, ou até mesmo álgebra booleana. Esse nome é referência a George Boole, matemático inglês, que foi o primeiro a defini-las como parte de um sistemade lógica, em meados do século XIX. 
Uma expressão lógica é uma função matemática cujos valores de entradas são representados pelos números 0 ou 1 e o resultado também é expresso pelos valores 0 e 1, que representam o falso e verdadeiro, respectivamente.
Com isso, tem-se como operandos das expressões binárias os seguintes valores:
• Verdadeiros ou Positivo = 1 (um)
• Falso ou Negativo = 0 (zero).
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Operadores binários (OU, E e NOT)
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PORTAS LÓGICAS BINÁRIAS
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