Arquitetura de Computadores Alan Santos 1 Arquitetura de

Arquitetura de Computadores Alan Santos 1

Arquitetura de Computadores • Carga Horária: 60 h 2

O que podemos fazer com o computador? • • • Estudar; Ouvir músicas; Assistir vídeos; Acessar a Internet; Ver e editar fotos e documentos; Enviar mensagens (e-mails); Conversar (bate-papo); Jogar; Apresentações… 3

Computador • Máquina capaz de resolver problemas através da execução de instruções que lhe são passadas. 4

Computador • Tipos – analógico => grandezas contínuas ex: termômetro – digital => pulsações elétricas (0 V, +5 V) ex: calculadora • bit - menor unidade de informação (“binary digit”) 0 = apagado/desligado/desativado/não 1 = aceso/ligado/ativado/sim • 1 byte = 8 bits • 1 KB = 1 quilobyte = 1024 bytes 5

Computador Digital • Os circuitos eletrônicos do computador digital executam um conjunto limitado de instruções simples: adição, subtração, deslocamento, OR, AND. 6

3. A estrutura computacional O Computador – TIPOS Supercomputadores Grande Porte Mainframe Também são computadores de grande porte, porém menores que os Supercomputadores, processam as informações em MIPS (milhões de informações por segundo). São utilizados em meios industriais, comerciais e bancários. Minicomputadores Médio Porte Workstation São os mais rápidos e complexos que processam as informações em BIPS (bilhões de informações por segundo). São utilizados em investigações científicas São computadores de médio porte com poder de processamento com 1 ou mais processadores, e estão próximos ao Mainframe. Sua utilização é para fins genéricos. Como exemplo podemos citar os tradicionais Servidores Corporativos. São computadores com alto poder de processamento, que podem ou não ter mais de um processador. Geralmente são utilizados em ambientes gráficos - Apple.

3. A estrutura computacional O Computador – TIPOS Microcomputadores Pequeno Porte Notebook Palm Celulares Correspondem aos computadores tradicionais (Computador Pessoal – PC). Esses computadores são identificados como sendo computadores de mesa, onde diversos periféricos são conectados pelos seus usuários. São semelhantes aos Microcomputadores, porém é um computador portátil/móvel. Esse hardware é a tendência dos próximos anos, devido a Internet móvel. São computadores/telefones de bolso que geralmente operam sobre o sistema operacional PALM OS, Linux ou Windows SE/MO. Esses dispositivos são geralmente utilizados por funcionários externos corporativos, como por exemplos vendedores, estudantes entre outros. São os verdadeiro “computadores e televisores” de bolso.

Computador Digital • Por ser uma máquina composta de vários circuitos e componentes eletrônicos, também é chamado de equipamento de processamento eletrônico de dados. 9

Processamento de dados • Série de operações que se aplica a um conjunto de dados (entrada) para obter outro conjunto de dados ou resultados (saída). • Exemplos – dar baixa, no talão de cheques, de um cheque emitido – procurar um número de telefone na lista telefônica e anotá-lo em uma caderneta – somar valores de compras no supermercado – classificar várias contas e pagá-las em ordem de data de vencimento 10

Processamento de dados • Elementos Básicos – Dados iniciais - informações iniciais sujeitas a certas transformações – Transformações - modificações efetuadas no conteúdo ou na forma dos dados iniciais – Resultados finais - produto dos dados iniciais após as transformações 11

Processamento eletrônico de dados • Processamento de dados com a utilização do computador 12

Processamento eletrônico de dados – Vantagens • • processa grande volume de dados com rapidez trata grandes quantidades de informação com segurança realiza cálculos com exatidão oferece grande disponibilidade de acesso às informações armazenadas • pode ser programado 13

Dado x Informação Dado • Cadeia de caracteres ou padrões sem interpretação. • É qualquer elemento identificado em sua forma bruta que por si só não conduz a uma compreensão de determinado fato ou situação. • Algum tipo desorganizado de informação que não significa nada isoladamente. • Ex. : nome de um funcionário, nº peças em estoque; nº de horas trabalhadas, . . . 14

Dado x Informação • Conjunto de dados aos quais seres humanos deram forma para torná-los significativos e úteis. • Dado dotado de relevância. • Ex. : quantidade de vendas por produto, total de vendas mensais, . . . 15

Dado x Informação Dado • Informação que será trabalhada durante o processamento – Exemplos • 10 (idade), 12 x 8 (pressão arterial), 1. 99 (altura em metros) Informação • É o resultado do processamento, isto é, o dado processado ou ‘acabado’. 16

Identifique no texto abaixo os dados e as informações. Fábrica de peças “Uma empresa utiliza coletores de dados, estrategicamente posicionados em suas linhas de produção, indicando as quantidades de peças produzidas e os refugos gerados para cada linha. Análises destes dados são realizadas periodicamente, visando indicar se há atrasos em relação à programação planejada e acionando ações corretivas quando necessário. A análise dos dados capturados da linha de produção, ao longo dos últimos anos, apontou um alto nível de refugo para uma determinada linha, num determinado período do ano. Os projetistas do produto em questão analisaram os dados de produção, confrontando-os com diversos outros dados externos e internos à empresa. Descobriu-se que a periodicidade do aumento dos refugos coincidia com o período de maior umidade relativa do ar e que os materiais empregados na linha específica eram mais sensíveis a estes níveis de umidade do que se imaginava. ” 17

Sistema • Conjunto de elementos que interagem para a realização de um série de objetivos de modo organizado e coordenado. – Ex. : automóvel (objetivo: transportar passageiros e carga - subsistemas: motor, caixa de marchas, suspensão); computador (armazenar e processar dados – subsistemas: teclado, vídeo, CPU, . . . ) • Outros exemplos de sistemas: solar, energético, transporte, econômico, comunicação, molecular, industrial. . .

Atividades básicas dos sistemas • Entrada (input) – envolve a captação ou coleta de fontes de dados brutos de dentro da organização ou de seu ambiente externo (formulários, registros, edição); • Processamento – conversão da entrada bruta em forma mais útil e apropriada (dados classificados, analisados, manipulados através de cálculos, comparações. . . )

Atividades básicas dos sistemas • Saída (output) –transferência da informação as pessoas ou atividades que a usarão (gráficos ou relatórios);

Atividades básicas dos sistemas Atividades básicas Sistema Metas/objet ivo. Entradas Bicicletas com maior qualidade Armação, componentes, suprimentos Solda, pintura, montagem Aquisição de Conhecimento Estudantes, professores, administradores livros, equipamentos Ensino, pesquisa. . . Estudantes cultos, pesquisa significativa, serviços à comunidade Serviço de Saúde com alta qualidade Médicos, enfermeiras, pacientes, equipamentos Diagnóstico, cirurgia, medicamentos, exames Pacientes saudáveis, serviços a comunidade Processamento Saídas Bicicletas acabadas Fabricante Universidade Serviço Saúde

Sistema Computacional • Abrange a combinação de • Hardware (circuitos), • software (programas) e • outros elementos essenciais 22

Hardware x Software • Hardware – conjunto de componentes mecânicos, elétricos e eletrônicos com os quais são construídos os computadores e equipamentos periféricos • Software – conjunto de programas e procedimentos que permitem usufruir da capacidade de processamento fornecida pelo hardware 23

Instrução x programa • Instrução – Operação elementar que o computador tem a capacidade de processar – Trabalha com os dados – Ordens executadas pelo computador • Exemplos – – – instruções para entrada e saída (E/S) de dados instrução de movimentação de dados (transferência) instruções aritméticas instrução de comparação etc 24

Instrução x programa • Programa – roteiro que orienta o computador, mostrando-lhe a sequência de operações necessárias para executar uma determinada tarefa – sequência de instruções que dirigem a CPU na execução de alguma tarefa – composto por uma série de comandos ou instruções’ 25

Elementos Básicos da Máquina Memória CPU Execução das instruções de um programa Programas + Dados Teclado E/S Buffers Vídeo 26

Elementos Básicos da Máquina o. Unid. controle IR Reg. PC MAR Memória Programas + Dados Teclado MBR AC ALU E/S o. Unid. processamento Buffers Vídeo 27

Elementos Básicos da Máquina • Memória • Unidade aritmética e lógica • Unidade de controle • Barramento • Dispositivos de entrada e saída 28

Elementos Básicos da Máquina O sistema no qual o programa será executado deve ser capaz de: • Armazenar o programa e os dados utilizados na computação. • Localizar cada instrução e identificar a ação que deve ser realizada. • Executar a ação, possivelmente obtendo, transformando e armazenando dados. • Comunicar-se com outros dispositivos (entrada e saída). 29

Elementos Básicos da Máquina O sistema no qual o programa será executado deve ser capaz de: Memória • Armazenar o programa e os dados utilizados Aritmética e na computação. Lógica • Localizar cada instrução e identificar a ação Controle que deve ser realizada. Canais de Comunicação • Executar a ação, possivelmente obtendo, Dispositivos transformando e armazenando dados. • Comunicar-se com outros dispositivos (entrada e saída). 30