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ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
SIMONE MARKENSON
Rio de Janeiro, maio de 2011
1
AULA 1
Considere as afirmações abaixo:
I) Um programa reproduz um algoritmo em uma linguagem de programação
II) Um programa só pode ser desenvolvido em linguagem de máquina
III) Um programa é desenvolvido em uma linguagem de programação e transformado para linguagem de máquina através da compilação
Estão corretas:
 
EXERCICIO – AULA 1
2
AULA 1
Considere as afirmações abaixo:
I) Um programa reproduz um algoritmo em uma linguagem de programação
II) Um programa só pode ser desenvolvido em linguagem de máquina
III) Um programa é desenvolvido em uma linguagem de programação e transformado para linguagem de máquina através da compilação
Estão corretas: I e III
 
	
EXERCICIO – AULA 1
3
AULA 2
EXERCICIO – AULA 2
Lembrando que Bn é a quantidade de valores possíveis para uma base B com n algarismos, quantos valores são possíveis considerando:
Base Decimal, 3 algarismos:	
Base Binária, 10 algarismos: 	
Base Hexadecimal, 2 algarismos:	
	
AULA 2
EXERCICIO – AULA 2
Lembrando que Bn é a quantidade de valores possíveis para uma base B com n algarismos, quantos valores são possíveis considerando:
Base Decimal, 3 algarismos:	103 = 1000 combinações
Base Binária, 10 algarismos: 	210 = 1024 combinações
Base Hexadecimal, 2 algarismos:	162 = 256 combinações
	
AULA 2
Qual o tamanho em bytes de uma unidade de memória que possui 2K endereços de 4 bytes cada?
 
 
O número AB na base hexadecimal equivale na base decimal a:
 
EXERCICIO – AULA 2
6
AULA 2
Qual o tamanho em bytes de uma unidade de memória que possui 2K endereços de 4 bytes cada?
 
	21 * 210 * 22 = 213 bytes
 
O número AB na base hexadecimal equivale na base decimal a:
 
	A*161 + B*160 = 10*16 + 11*1 = 17110
EXERCICIO – AULA 2
7
Binária  Hexadecimal
Hexadecimal  Binário
AULA 3
Qual a representação em hexadecimal do número representado em binário por 1010 1111 0001 0010?
EXERCICIO – AULA 3
Binária  Hexadecimal
Hexadecimal  Binário
AULA 3
EXERCICIO – AULA 3
Qual a representação em hexadecimal do número representado em binário por 1010 1111 0001 0010?
Decimal  Binário
AULA 3
EXERCICIO – AULA 3
Qual a representação em binário do número representado decimal por 475?
Decimal  Binário
AULA 3
EXERCICIO – AULA 3
Qual a representação em binário do número representado decimal por 475?
475 | 2
 1 237 | 2
 1	 118 | 2
	 0 59 | 2
		1 29 | 2
		 1 14| 2
			 0 7 | 2
			 1 3 | 2
			 1 1 | 2 
				 1 0 
				
111011011
Considere os valores lógicos A = 1100 e B = 0011. Podemos afirmar que os valores lógicos de X para X = A * B e X = A + B são, respectivamente:
 
	
 
O inteiro, em decimal, codificado na representação binária 10110010 (1 byte) em complemento a 2 é:
 
	
AULA 4
EXERCICIO – AULA 4
12
Considere os valores lógicos A = 1100 e B = 0011. Podemos afirmar que os valores lógicos de X para X = A * B e X = A + B são, respectivamente:
 
	A	B	A*B	A+B
	1	0	0	1
	1	0	0	1
	0	1	0	1
	0	1	0	1
 
O inteiro, em decimal, codificado na representação binária 10110010 (1 byte) em complemento a 2 é:
 
	
AULA 4
EXERCICIO – AULA 4
13
Considere os valores lógicos A = 1100 e B = 0011. Podemos afirmar que os valores lógicos de X para X = A * B e X = A + B são, respectivamente:
 
	A	B	A*B	A+B
	1	0	0	1
	1	0	0	1
	0	1	0	1
	0	1	0	1
 
O inteiro, em decimal, codificado na representação binária 10110010 (1 byte) em complemento a 2 é:
 
Somar os pesos dos bits 1 (sem o peso que teria o bit de sinal). 
Subtrair do resultado da soma o peso do bit de sinal. 
		X = 2 + 16 + 32 – 128 = -78
	
AULA 4
EXERCICIO – AULA 4
14
AULA 4
Considere a expressão X = A + B* C, onde: A = 1, B = 0, C = 1 e A = 0, B = 0, C = 1
O valor de X em cada caso será, respectivamente:
 
	
 
Considere a instrução assembly XOR R1,R2 de um certo computador de 8 bits em que a operação lógica "ou-exclusivo" é realizada entre o operando fonte (no caso R1) e o operando destino (no caso R2) e o resultado carregado no lugar do operando destino (R2). Sendo os conteúdos de R1 e R2, respectivamente, em notação hexadecimal, 55 e AA, ao final da execução da instrução o conteúdo de R2, também em notação hexadecimal, será:
 			
EXERCICIO – AULA 4
15
AULA 4
Considere a expressão X = A + B* C, onde: A = 1, B = 0, C = 1 e A = 0, B = 0, C = 1
O valor de X em cada caso será, respectivamente:
 
	X = 1 + 0 * 1 = 1 + 0 = 1  VERDADEIRO
	X = 0 + 0 * 1 = 0 + 0 = 0  FALSO
 
Considere a instrução assembly XOR R1,R2 de um certo computador de 8 bits em que a operação lógica "ou-exclusivo" é realizada entre o operando fonte (no caso R1) e o operando destino (no caso R2) e o resultado carregado no lugar do operando destino (R2). Sendo os conteúdos de R1 e R2, respectivamente, em notação hexadecimal, 55 e AA, ao final da execução da instrução o conteúdo de R2, também em notação hexadecimal, será:
 		
EXERCICIO – AULA 4
16
AULA 4
Considere a expressão X = A + B* C, onde: A = 1, B = 0, C = 1 e A = 0, B = 0, C = 1
O valor de X em cada caso será, respectivamente:
 
	X = 1 + 0 * 1 = 1 + 0 = 1  VERDADEIRO
	X = 0 + 0 * 1 = 0 + 0 = 0  FALSO
 
Considere a instrução assembly XOR R1,R2 de um certo computador de 8 bits em que a operação lógica "ou-exclusivo" é realizada entre o operando fonte (no caso R1) e o operando destino (no caso R2) e o resultado carregado no lugar do operando destino (R2). Sendo os conteúdos de R1 e R2, respectivamente, em notação hexadecimal, 55 e AA, ao final da execução da instrução o conteúdo de R2, também em notação hexadecimal, será:
 	55h = 01010101 
	AAh= 10101010
XOR	 11111111  FFh		
EXERCICIO – AULA 4
17
AULA 5
Um cliente é atendido no balcão de uma lanchonete e faz o seguinte pedido:
“Por favor quero um cheeseburguer (A) com um Guaraná (C) ou uma Fanta Uva (C)”.
Qual expressão lógica sintetiza este pedido?
 
	
 
Um vendedor oferece ao seu cliente:
“Hoje estamos em oferta, se você levar a televisão de LCD (A) mais o aparelho de DVD (B) você também levará gratuitamente um IPod (C) ou um aparelho celular (D)”.
Qual expressão lógica sintetiza esta venda?
 
	
EXERCICIO – AULA 5
18
AULA 5
Um cliente é atendido no balcão de uma lanchonete e faz o seguinte pedido:
“Por favor quero um cheeseburguer (A) com um Guaraná (C) ou uma Fanta Uva (C)”.
Qual expressão lógica sintetiza este pedido?
 
	A * ( C + B )
 
Um vendedor oferece ao seu cliente:
“Hoje estamos em oferta, se você levar a televisão de LCD (A) mais o aparelho de DVD (B) você também levará gratuitamente um IPod (C) ou um aparelho celular (D)”.
Qual expressão lógica sintetiza esta venda?
 
	
EXERCICIO – AULA 5
19
AULA 5
Um cliente é atendido no balcão de uma lanchonete e faz o seguinte pedido:
“Por favor quero um cheeseburguer (A) com um Guaraná (C) ou uma Fanta Uva (C)”.
Qual expressão lógica sintetiza este pedido?
 
	A * ( C + B )
 
Um vendedor oferece ao seu cliente:
“Hoje estamos em oferta, se você levar a televisão de LCD (A) mais o aparelho de DVD (B) você também levará gratuitamente um IPod (C) ou um aparelho celular (D)”.
Qual expressão lógica sintetiza esta venda?
 
	( A * B ) * (D + C)
EXERCICIO – AULA 5
20
MODELO DE VON NEUMANN
CARACTERÍSTICAS
Dados e instruções armazenados em uma única memória utilizada tanto para leitura quanto para escrita
Os dados armazenados na memória podem ser acessados através de endereços
A execução de um programa ocorre sequencialmente, por ordem de endereços, exceto se for feita algum desvio explicito no programa
AULA 6
MEMÓRIA
PROCESSADOR
ENTRADA e SAÍDA
REM / MAR
RDM / MBR
CONTROLE
DADOS
Registrador de Dados da Memória
AULA 6
MODELO DE VON NEUMANN
CARACTERÍSTICAS
22
MEMÓRIA
PROCESSADOR
ENTRADA e SAÍDA
REM / MAR
RDM / MBR
CONTROLE
ENDEREÇO
Registrador de Endereços da Memória
AULA 6
MODELO DE VON NEUMANN
CARACTERÍSTICAS
23
MEMÓRIA
PROCESSADOR
ENTRADA e SAÍDA
REM / MAR
RDM / MBR
CONTROLE
OPERAÇÃO
(READ/WRITE)
Unidade de Controle
AULA 6
MODELO DE VON NEUMANN
CARACTERÍSTICAS
24
MEMÓRIA
Unidade de Controle
Unidade Aritmética e Lógica
ENTRADA e SAÍDA
REGISTRADORESAULA 6
Unidade Central de Processamento
Gerenciamento do fluxo interno dos dados
Execução de operações lógicas e aritméticas
Células de memória dentro do processador
MODELO DE VON NEUMANN
CARACTERÍSTICAS
25
REGISTRADORES
Tamanho da célula  Determina RDM
Célula de 32 bits  RDM com 32 bits
Tamanho da memória em células  Determina REM
Memória com 256 células  REM com 8 bits
AULA 6
AULA 6
Considere um computador baseado no modelo de Von Neumann com REM de 32 bits. Podemos afirmar que:
Este computador utiliza uma célula de 32 bits
Este computador possui 32 instruções
Este computador utiliza uma célula de 4GB 
Este computador pode endereçar 4G células
 
Considere um computador baseado no modelo de Von Neumann com RDM de 64 bits. Podemos afirmar que:
Este computador pode endereçar 64M células
Este computador possui 64 instruções
Este computador pode ter no máximo 8GB de memória
Este computador utiliza uma célula de 64 bits
EXERCICIO – AULA 6
27
AULA 6
Considere um computador baseado no modelo de Von Neumann com REM de 32 bits. Podemos afirmar que:
Este computador utiliza uma célula de 32 bits
Este computador possui 32 instruções
Este computador utiliza uma célula de 4GB 
Este computador pode endereçar 4G células
 
Considere um computador baseado no modelo de Von Neumann com RDM de 64 bits. Podemos afirmar que:
Este computador pode endereçar 64M células
Este computador possui 64 instruções
Este computador pode ter no máximo 8GB de memória
Este computador utiliza uma célula de 64 bits
EXERCICIO – AULA 4
28
INSTRUÇÕES
AULA 7
São as ordens que o computador entende
Cada família de processadores tem o seu próprio conjunto de instruções  instruction set
Quem usa essas instruções?
 Programador Assembly
 Compiladores
Instruções podem possuir formatos diferentes, dependendo do número de operandos
Instruções Aritméticas e Lógicas
Instruções de Movimentação de Dados
Instruções de Transferências de Controle
Transferem dados entre registradores ou entre registrador e memória principal (MOV)
Realizam operações aritméticas (ADD, SUB ...) e lógicas (AND, OR)
Executam o desvio do fluxo sequencial do código (JMP)
TIPOS DE INSTRUÇÕES
AULA 7
ADD op1,op2,op3
MOV op1,op2
ADD
OP1
OP2
OP3
MOV
OP1
OP2
EXEMPLOS DE INSTRUÇÕES
AULA 7
CÓDIGO DA OPERAÇÃO
opcode
OPERANDOS
Três, nesse caso
IMEDIATO
DIRETO
INDIRETO
Utiliza um valor como operando e não um endereço na memória: ADD #A,R1
Indica o endereço de memória onde está o operando: ADD (A), R1
Indica um ponteiro para o operando: ADD (R1),R2
	
MODOS DE ENDEREÇAMENTO
AULA 7
O endereço se refere a um registrador: ADD R,OP1
Obtido pela soma do operando com o conteúdo de um registrador base: ADD (A)R1, R2
REGISTRADOR
DESLOCAMENTO
Um processador possui um conjunto de instruções que emprega vários modos de endereçamento. Considere que a memória principal possui endereços de 16 bits e o mapa de memória abaixo. Para cada item diga qual o valor obtido.
			
ENDEREÇO
CONTEÚDO
15B9
7C
15BA
82
15BB
15
15BC
BE
15BD
15
15BE
B9
AULA 7
A instrução possui o modo direto e o operando possui o valor 15BD:
15
b)	A instrução usa o modo imediato e o operando possui o valor 15BD:
15BD
A instrução usa o modo indireto e o operando possui o valor 15BD:
7C
			
EXERCíCIO – AULA 7
AULA 7
O tamanho da instrução (de máquina) de certo computador é de 12 bits; os 4 bits mais significativos especificam o código da operação (opcode) e os 8 bits restantes o operando. O número máximo de instruções (operações) diferentes que esse computador pode ter é:
 
	
 
Quais as etapas da execução de uma instrução:
Inicio, Codificação, Busca Operandos, Fim
Busca, Codificação, Envio Operandos, Fim
Busca, Decodificação, Busca Operandos, Fim
Inicio, Decodificação, Envio Operandos, Fim
EXERCICIO – AULA 7
34
AULA 7
O tamanho da instrução (de máquina) de certo computador é de 12 bits; os 4 bits mais significativos especificam o código da operação (opcode) e os 8 bits restantes o operando. O número máximo de instruções (operações) diferentes que esse computador pode ter é:
 
	24 = 16
 
Quais as etapas da execução de uma instrução:
Inicio, Codificação, Busca Operandos, Fim
Busca, Codificação, Envio Operandos, Fim
Busca, Decodificação, Busca Operandos, Fim
Inicio, Decodificação, Envio Operandos, Fim
EXERCICIO – AULA 7
35
Buscar os operandos
Decodificar operação
Buscar uma instrução na memória
1
2
3
Reiniciar o ciclo
Guardar o resultado (se for o caso)
Executar a operação
4
5
6
Parada
Início
Busca da 
próxima 
instrução
Executa
instrução
Ciclo de busca
Ciclo de execução
PROCESSADOR E AS INSTRUÇÕES
AULA 8
INTERRUPÇÕES
AULA 8
PIPELINE
AULA 8
AULA 8
Considerando a operação lógica X = A + B, são funções da unidade de controle e da unidade lógica e aritmética, respectivamente:
Efetuar a operação OR entre A e B; Localizar os operandos A e B
Trazer os valores de A e B para registradores; Identificar a localização de X
Localizar os operandos A e B; efetuar a operação lógica OR entre A e B
Localizar os operandos A e B; efetuar a operação lógica AND entre A e B
 
Considere um processador com pipeline ideal de 4 estágios. Se cada estágio ocupa um ciclo de processador, a execução de um programa com 10 instruções que utilizam os 4 estágios levará quantos ciclos?
 
EXERCICIO – AULA 8
39
AULA 8
Considerando a operação lógica X = A + B, são funções da unidade de controle e da unidade lógica e aritmética, respectivamente:
Efetuar a operação OR entre A e B; Localizar os operandos A e B
Trazer os valores de A e B para registradores; Identificar a localização de X
Localizar os operandos A e B; efetuar a operação lógica OR entre A e B
Localizar os operandos A e B; efetuar a operação lógica AND entre A e B
 
Considere um processador com pipeline ideal de 4 estágios. Se cada estágio ocupa um ciclo de processador, a execução de um programa com 10 instruções que utilizam os 4 estágios levará quantos ciclos? 
1ª instrução: 4 ciclos
Demais 9 instruções: 1 ciclo adicional para cada
Total = 13 ciclos
EXERCICIO – AULA 8
40
LFU
inicio
6
3
2
5
8
4
1
3
L1
6
L2
5
L3
4
L4
3
L5
2
L6
1
EXERCICIO – AULA 9
AULA 9
LFU
inicio
6
3
2
5
8
4
1
3
L1
6
6
6
6
6
6
6
1
1
L2
5
5
5
5
5
5
5
5
5
L3
4
4
4
4
4
8
8
8
8
L4
3
3
3
3
3
3
3
3
3
L5
2
2
2
2
2
2
2
2
2
L6
1
1
1
1
1
1
4
4
4
CM
CM
CM
EXERCICIO – AULA 9
AULA 9
Transferência de um arquivo em disco 
Tempo de seek - tempo gasto para posicionar o cabeçote em uma trilha
Atraso rotacional - tempo gasto para posicionar um setor (latência)
Transferência - tempo gasto para a transferência de dados (bytes)
Tseek = n . m +S
n = nº. de trilhas
m = constante (depende do disco) 
S = Startup time
Tatraso = 1/2r
r =velocidade de rotação
Ttrasnf= b/rN
N = qtd de bytes na trilha
O tempo T de transferência de um conjunto de dados é dado por:
T = Tseek + Tatraso +Ttransf
AULA 10
Considere um disco magnético com as seguintes características:
Rotação=3600 rpm 
seek time=20ms
1 setor=512 bytes
1 trilha=32 setores
Calcule o tempo de transferência de um arquivo de 128 KB armazenado de forma randômica
EXERCICIO – AULA 10
AULA 10
Se o arquivo é randômico é necessário posicioná-lo a cada setor
Rotação=3600 rpm 
seek time=20ms
1 setor=512 bytes
1 trilha=32 setores			T = Tseek + Tatraso +Ttransf
128 Kb => 217 / 29 = 28 = 256 setores
Calcular o tempos para ler um setor :
Ttransf = 60/3600 = 16,7 ms (leitura de 32 setores, ou seja 1 trilha)
T1 = 16,7/32 = 0,5 ms
2) Adicionar Tseek e Tatraso para cada setor:
Tatraso = 1/2r = 60/(2x3600)s = 8,3 ms
T2 = 20+8,3+0,5 ms = 28,8 ms
3) Multiplicar pela quantidade de setores
T = 256 x T2 = 256 x 28,8 = 7372,8 ms
 
AULA 10
EXERCICIO – AULA 10
Se o arquivo é randômico é necessário posicioná-lo a cada setor
Rotação=3600 rpm 
seek time=20ms
1 setor=512 bytes
1 trilha=32 setores			T = Tseek + Tatraso +Ttransf
128 Kb => 217 / 29 = 28 = 256 setores
Calcular o tempos para ler um setor :
Ttransf = 60/3600 = 16,7 ms (leitura de 32 setores, ou seja 1 trilha)
T1 = 16,7/32 = 0,5 ms
2) Adicionar Tseek e Tatraso para cada setor:
Tatraso = 1/2r = 60/(2x3600)s = 8,3 ms
T2 = 20+8,3+0,5 ms = 28,8 ms3) Multiplicar pela quantidade de setores
T = 256 x T2 = 256 x 28,8 = 7372,8 ms
 
AULA 10
EXERCICIO – AULA 10
COMPARANDO:
SEQUENCIAL = 220 MS