Unidade Arquitetura De Computadores..docx

ETAPA 1 – Modelo de um sistema de computação.

Apresentação da disciplina Bem-vindo (a)! A arquitetura de Computadores é baseada no comportamento funcional de um sistema computacional que visível para o programador e a organização sobre a estrutura interna é a parte que não é visível. O computador é um aparelho que tem partes eletrônicas e eletromecânicas na sua composição, ou seja, a parte física denominada também de Hardware. Para um computador ser está máquina tão complexa que conhecemos ela necessita de um componente essencial que é o processador, memória e entradas e saído que podem ser utilizados em determinados dados. O comportamento de um sistema cabe à arquitetura de computadores, nela que será avaliado o comportamento lógico de um programa.

Conhecendo o autor Dr. Willian Stallings é um autor americano. Autor de livros didáticos sobre temas da ciência da computação, como sistemas operacionais, redes informáticas, organização de computadores e criptografia. Atualmente é um consultor e executivo com várias empresas se tecnologia.

SUMÁRIO 1.1 ARQUITETURA DE COMPUTADORES 1.2 ROTEIROS DO CONHECIMENTO 1.2.1 O QUE É ARQUITETURA DE COMPUTADORES? 1.2.2 EVOLUÇÕES DE COMPUTADORES E DESEMPENHO 1.3 CLASSIFICAÇÕES DE SISTEMAS DE COMPUTAÇÃO 1.4 PRINCIPAIS COMPONENTES DE UM SISTEMA DE COMPUTAÇÃO 1.5 CONCEITOS BÁSICOS

1.6 LÓGICA BOOLE 1.7 LÓGICA BOOLE 1.8 CARACTERÍSTICAS DE UM PROCESSADOR 1.9 MEMÓRIAS RAM OU REGISTRADORES INTERNOS 1.9.1 UNIDADE ARITMÉTICA E LÓGICA: 2. O QUE APRENDEMOS 2.1. EM DISCUSSÃO (FÓRUM) 2.2 ATIVIDADES PARA AUTOAVALIAÇÃO REFERÊNCIAS

UNIDADE1 – CLASSIFICAÇÃO DE COMPUTADORES, MICROCOMPUTADORES E MICROPROCESSADORES.

1.1 ARQUITETURA DE COMPUTADORES Um computador é definido pela sua composição arquitetônica, ou seja, pelo projeto de sua arquitetura pela escolha de componentes físicos para montá-lo. A diferença entre organização e arquitetura é importante, muitos fabricantes de computadores dão uma ramificação de modelos de computadores, todos oferecem o mesmo tipo de arquitetura, ou seja, modelo a o diferencial está na organização dos dados, ou seja, da lógica, do processamento dos dados. Portando devido essa diferença de modelos e desempenho culminam nos diferentes preços no mercado, você pode encontrar desde um modelo que custe 600 reais à um modelo que custe 6000,00 isso vai depender do desempenho que você necessita. Nos microcomputadores a relação entre arquitetura e organização é muito pequena, alterações na tecnologia são influentes. O computador é complexo por si só, computadores contem milhares de componentes eletrônicos essenciais. A parte essencial é reconhecer a hierarquia dos sistemas complexos, o sistema hierárquico é construído a partir de subsistemas inter-

relacionados em que cada um possuí um sistema hierárquico em seu nível inferior de subsistemas importantes. A estrutura tem uma essência uma forma simples. •

Processamento de dados.

•

Armazenamentos de dados

•

Transferência de dados

•

Controle.

Um computador é capaz de processar dados e os dados podem ter uma variedade de tipos e uma gama de solicitações de processamento é vasta. É importante que um computador armazene dado assim como transferir dados, tanto de forma interna quanto externa. O suporte ao sistema operacional é interessante para enfocar as formas de um sistema operacional, os componentes mais básicos são gerenciados para desempenhar um ofício mais rentável, assim como o hardware é trabalhado para melhorar o desempenho do sistema operacional.

1.2 ROTEIROS DO CONHECIMENTO 1.2.1 O QUE É ARQUITETURA DE COMPUTADORES? O autor irá explicar como é apresentada a organização de computadores, irá demonstrar como são os componentes como, por exemplo, a máquina de Von Neumam. O suporte ao sistema operacional, que enfocar as características gerais de um sistema operacional. Aritmética Computacional vai detalhar o processador com um debate sobre aritmética de computadores, os processadores são fornecidos pelo suporte de duas formas de aritmética de números inteiros e números de pontos fixos e a aritmética de ponto flutuante. Conjunto de instruções será o olhar do programador, a forma de compreender a operação é conhecimento o conjunto de instruções que ele executa.

São examinadas as possíveis formas de endereçamento. A estrutura e o funcionamento da CPU é um debate sobre a estrutura interna e o funcionamento do processador. A principio irá rever a organização global de um processador a UCLA (unidade de controle, conjunto de registradores) e posteriormente discutiremos a organização de seu conjunto de registradores. Computadores Risc, uma das formais mais importantes e inovadoras da organização de computadores se seu com a arquitetura de computadores com um conjunto mais reduzido de instruções.

INÍCIO DO AMPLIANDO HORIZONTES Para saber mais sobre as a organização

de

computadores

acesse

o

link

disponível

em:

http://www.diegomacedo.com.br/fundamentos-de-arquitetura-e-organizacao-decomputadores/ Acesso em: 31 outubro de 2017.

Os computadores que são baseados em Risc aumentam o desempenho, fazendo com que arquiteturas anteriores acompanhe este padrão ou desapareceram. As

inovações

de hardware

levaram

o

renascimento

do

projeto

de

computadores, fez com que a arquitetura de computadores inovasse. Chamamos esta inovação de renascimento do projeto de computadores que enfatizou a melhoria desta tecnologia. Este renascimento do hardware impactou o desenvolvimento de software permitindo os programadores trocar o desempenho pela produtividade. Ao invés de utiliza linguagens orientadas para o desempenho como C e C++, programadores podem utilizar linguagens como Java e C#, além das linguagens script como Java e C# que são mais rentáveis e estão ganhando mais produtividade.

Relação de valores de um computador. Lorum ipsum

Lorum ipsum

Dispositivo pessoal

$100-$1000

Preço do microprocessador

10$ - 100$

Questões sistem

críticas

de

projeto

de Custo, energia, desempenho mídia e capacidade de resposta.

de

Legenda: Resumo da Classe de computação. Fonte: Arquitetura de computadores, Uma abordagem Quantitativa (2014, p. 5). Logo a aperfeiçoamento foi denominado pelo desenvolvimento das mais variadas características, implementadas com diferentes padrões conhecidos como computador de gabinete. A arquitetura de computadores é denominada como uma série de fatores e atributos que um programador deve conhecer para projetar ou programar o computador. Sendo que a tarefa de um projetista laborioso aplicar quais são as propriedades para um novo modelo de computador. Pois ele deve colocar na ponta do lápis fatores que desempenham e melhoram a qualidade devido a restrição de custos, potência e disponibilidade.

AMPLIANDO HORIZONTES “Nome dado dentro da ciência aos estudos envolvem a criação da estrutura e relacionamento entre os componentes de um dispositivo Computacionak, Arquitetura desitgna ao projeto de conjunto de instruções enquando a Organização determina e implementa as especificações pela Arquitetura. Por conveniência, as duas áreas são chamadas de Arquitetura de Computadores neste conteúdo”. http://www.revistabw.com.br/revistabw/arquitetura-de-computadores-conceitosiniciais/ Acesso em: 01 novembro 2017.

Ou seja, a arquitetura é a técnica de projetar e elaborar o computador em si.

1.2 EVOLUÇÕES DE COMPUTADORES E DESEMPENHO

Para que um projeto seja bem concluído, uma arquitetura de conjunto precisa ser projetada para sobressair às rápidas alterações na tecnologia de computadores. A sempre mudanças tecnológicas, um arquiteto deve trabalhar

empreendendo às alterações de tecnologia que possam maximizar o tempo de duração de um computador. Para projetar a evolução de um pc, deve-se projetar conhecendo as rápidas transições tecnológicas, estando a par de novas tecnologias, se informando e se atualizando.

.

Software

• Word • Sistemas operacionais • Excel

Hardware

• • • •

Teclado Mouse Placa mãe Monitor

Programadores devem se preocupar com o desemprenho de seus programas pois culminar em resultados mais velozes para o cliente é condicionalmente importante em uma inovação importante. REFLETINDO: “Sistemas de Tempo-Real são sistemas computacionais em que uma determinada deve ser executada obrigatoriaments e em tempo prédeterminado, que pode ser curto ou não. O sistema não tem de ser necesseriamente

rápido,

mas

deve

processamentos

cumprir

no

prazos

corretos

esperados.”

http://www.revistabw.com.br/revistabw/tag/arquitetura-de-computadores-2/ Acesso em 01 de novembro de 2017.

os

Um bom funcionamento de um programa deve-se a uma combinação entre a exatidão dos algoritmos usados no programa, os programas de software podem criar traduzindo o programa para instruções de hardware e de perfeição do computador em empreender esses comandos. . NA PRÁTICA: ”Em inglês Von Neumann Bottleneck nome dado na arquitura de Von Neumann, à litação de taxa de transfefência entre a CPU e a memória em comparação com a quantidade de memória. Está transferência é menor que a tava que processador consegue trabalhar e menor do que a quantidade de memória em geral disponível. Isso faz com que a CPU seja forçada a esperar por dados que precisam ser transferidos ou a partir a da memória.” http://www.revistabw.com.br/revistabw/gargalo-de-von-neumann/ Acesso em 01 de novembro de 2017.

O design de uma máquina de arquitetura de Von Neumann é mais simples que a máquina de arquitetura de Harvard que também é um sistema de programa armazenado, mas possui um conjunto dedicado de barramentos de endereços e dados para ler dados e escrever dados na memória . 1.3. CLASSIFICAÇÃO DE SISTEMAS DE COMPUTAÇÃO Quando se deseja ter um sistema de computação para alguma atividade, há várias opções, os quais podem ser classificados de forma geral em: 

Computadores de Gabinete



Estações de Trabalho



Notebooks



Computadores de grande porte



Supercomputadores

Os computadores surgiram em 1974 com o advento de microprocessadores, que são todos os itens de um computador em uma pastilha e esta

denominação foi dada porque devido ao tamanho e a capacidade de processar informações. O modelo para montagem chamado ALTAIR que utilizava processador Intel 8080, após outros tipos foram comercializados. Computadores são máquinas planejadas para atender concomitantemente a demanda de vários programas e usuários. O potencial de suportar vários usuários e programar deve-se à velocidade de processamento e capacidade e velocidade da memória. Computadores de grande porte são sistemas planejados para manipular um número amplo de dados e executar ao mesmo tempo muitos usuários. Ele é planejado para atender grandes cálculos matemáticos em tempo real ou o mais rápido possível, sendo capaz de realizar até dois bilhões de cálculos matemáticos em apenas um segundo.

1.4. PRINCIPAIS COMPONENTES DE UM SISTEMA DE COMPUTAÇÃO

Os componentes de um microcomputador podem dividir em duas partes: Hardware e Software. O hardware do computador é uma das partes físicas ou componentes de um computador, como monitor, teclado, armazenamento de dados do computador, placa gráfica, placa de som e placa mãe. O hardware é conduzido pelo software para executar qualquer comando ou instrução. Uma combinação de software forma um sistema de computação utilizável. O modelo de todos os computadores modernos é arquitetura de Von Neumann detalhada em 1945 pelo matemático húngaro John Von Neumann. Isso descreve uma arquitetura de design de um computador digital eletrônico com subdivisões de uma unidade de processamento consistido em uma unidade lógica aritmética e registradores de processador, ou seja, uma unidade de manipulação obtendo um registro de instruções e um contador de programa, uma memória para armazenar dados e instruções de armazenamento externo e mecanismos de entrada e saída.

O termo evolui para transcrever um computador de programa armazenado em que está em constante busca de instrução de dados não podem ocorrer ao mesmo tempo porque eles compartilham um barramento comum.

Legenda: Diagrama da Arquitetura de Von Neumann. Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Arquitetura_de_von_Neumann#/media/File:Arquitec turaneumann.jpg

Acesso

Legenda: Exemplo de Hardware

em

01

de

novembro

de

2017.

Fonte: http://image.slidesharecdn.com/software-hardware-150923114738-lva1app6891/95/software-hardware-5-638.jpg?cb=1443008892 Acesso em 01 de novembro de 2017.

AMPLIANDO HORIZONTES: Software, de modo genérico é uma entidade que se encontra em quase constante estado de mudança. As mudanças ocorrem por necessidade de corrigir erros existentes no software ou de adicionar novos recursos e funcionalidades.

https://www.devmedia.com.br/arquitetura-de-

software-desenvolvimento-orientado-para-arquitetura/8033. Acesso em 01 de novembro de 2017.

Software de computador faz parte de um sistema de computador que consiste em dados ou instruções de um computador, em contraste com hardware físico a partir do qual o sistema foi criado. O software inclui programas de computador, bibliotecas e dados informáticos. Os sistemas operacionais em mais uso nos dias atuais são Windows, Linux e MAcOS. Há muitos tipos de software de sistemas, porém os mais importantes são o sistema operacional e o compilador. O sistema operacional irá fornecer a interface entre o programa e o cliente e o hardware disponibiliza esta interação. Boa partes dos softwares estão escritos em linguagem de programação de alto nível que são mais eficientes para os programadores usarem porque estão mais próximas do que os idiomas de máquinas para idiomas naturais. O software também pode ser escrito numa linguagem de baixo nível, que possuí uma correspondência forte com as instruções do idioma da máquina do computador. Exemplos de software: Word, Power Point, Internet Explorer, Calculadora, Paint. INÍCIO DO REFLETINDO: “Diferentemente do hardarwe, o software é a parte lógica do computador. Software é a manipulação, instrução de execução,

redecionamentos

e

execução

das

atividades

lógicas

na

máquina.”

http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/informatica/hardware-software.htm Acesso em 01 de novembro de 2017.

Os compiladores são importantes para realizar uma função necessária: traduzir um programa em uma linguagem refinada Como C ou Jafa, em mecanismos que hardware possa executar.

AMPLIANDO HORIZONTES: Com o tempo, uma série de linguagens de alto nível foi criada. O Objetivo delas era fazer com que os humanos pudessem escrever comandos para os computadores de forma mais confortável. Um programa chamado compilador ficaria responsável por traduzir a linguagem de montagem para a linguagem da máquina. https://pt.wikiversity.org/wiki/Arquitetura_de_Computadores/Introdu%C3%A7% C3%A3o Acesso dia 01 de novembro de 2017.

1.5 CONCEITOS BÁSICOS O processador é a peça de um pc que tem influencia na performance, porém há outros detalhes que culminam e fazem um computador ser mais veloz que o outro entre eles estão o clock. O clock é a velocidade do processador, atuando em um sinal de sincronismo, quando os equipamentos recebem sinal para efetuar as atividades, denominamos de pulso clock. A medição do clock é mensurada em hertz.

Legenda: Clock em uma placa mãe de computador

https://pt.wikipedia.org/wiki/Clock

1.6. LÓGICA BOOLE Gerge Boole foi um matemático inglês autodidata que criou o sistema algébrico, que são estruturas algébricas com propriedades essências para operadores lógicos e conjuntos, os computadores trabalham com essa numeração que é binária, ou seja, na lógica de 0 e 1. A lógica booleana pode assumi infinito de valores reais diferentemente da álgebra comum. Logo a lógica booleana pode ser designada para o calculo proposicional, sendo o desenvolvimento da lógica matemática não tenha seguido o programa de Boole, a conexão entre a álgebra e a lógica foi posta em terreno firma no contexto da lógica algébrica que também estuda os sistemas algébricos de muitas outras lógicas.

Tabela de lógica booleana. Fonte: http://br.ccm.net/faq/2995-algebra-booleana acesso 02 de novembro de 2017. 1.7 Organizações de uma CPU

Arquitetura de computadores se referia somente ao projeto do conjunto de instruções. Os componentes mais básicos de uma cpu são: 

Unidade Central de Processamentos de Dados



Memória Principal



Dispositivos de informações e armazenamento dos resultados



Sistemas de Interconexão para transmitir e comunicar informações

Legenda: Organização de uma CPU Fonte:

http://www.di.ufpb.br/raimundo/ArqDI/Arq2.htm

acesso

em 01

de

novembro de 2017.

1.8 CARACTERÍSTICAS DE UM PROCESSADOR Um processador é responsável por vários cálculos matemáticos, o nome já autoexplicativo, ele é capaz de processar dados, ele é o núcleo de um computador, nada ocorre se não existir o processador. É este item indispensável que será responsável pela velocidade dos dados. Ele acompanha um cooler, ou seja, um ventilador, pois a tendência é esquenta devido a função árdua de processar todos os dados consecutivamente. As características podem variar, mas em modo geral são: Frequência de Processador. Core que seria o núcleo do processador, Memória Cache, sendo um tipo de memória que auxilia a transição de informações.

Legenda: Processador Core i7 37770- Imagem intel Fonte: https://www.infowester.com/processadores.php acesso 1 de novembro de 2017.

(1.9) MEMÓRIA RAM OU REGISTRADORES INTERNOS Um registrador interno ou o memória ram é o local onde armazena os dados. Numa hierarquia de sequência de composições em CPU ela está no topo, logo é a forma mais rápida de armazenar um dado e também a mais cara Os dados são armazenados em uma sequência binária de 0 e 1.

Sequência Binária Fonte: http://mark-kayser.com/data.html

Nos dias atuais os computadores precisam de muito espaço para guardar os dados em todos os tipos possíveis de memória, as informações são armazenadas em códigos binários podendo ocupar o espaço de 32, 64 ou 128 bits. Os registradores de base recebem o endereço de um dado.

1.9.1 UNIDADE ARITMÉTICA E LÓGICA:

A unidade Lógica Aritmética conhecida também como ULA é importante para executar as principais operações lógicas e aritméticas. Tem como função somar, subtrair e dividir determinando se um número é positivo, negativo ou zero, também executa funções aritméticas, uma ULA pode

ordenar se uma quantidade é inferior ou superior que a outra e quando as quantidades são idênticas ou iguais. Para se extrair um valor com a ULA pode se executar identidades lógicas com letras ou números.

Legenda: ULA Importante para executar as funções de um determinado dado. Fonta:http://gismatica.blogspot.com.br/2011/10/cpu-central-processing-unit.html

2. O QUE APRENDEMOS

Nesta unidade, você aprendeu que: 

Sobre arquitetura de computadores a importância dessa matéria para um projeto computacional.



A diferença entre hardware e software na arquitetura de computadores.

2.1 EM DISCUSSÃO (FÓRUM)

Qual é a importância da arquitetura de computadores e em quais aplicações podemos encontrar no mercado atual? Cite exemplo de máquinas sofisticadas graças a arquitetura de computadores.

2.2 ATIVIDADES PARA AUTOAVALIAÇÃO

Questão 1 Unidade

1.2

Enunciado

As inovações de hardware levaram o renascimento do projeto de computadores, fez com que a arquitetura de computadores inovasse. Chamamos esta inovação de renascimento do projeto de computadores que enfatizou a melhoria desta tecnologia. Este renascimento do hardware impactou o desenvolvimento de

software

permitindo

os

programadores

trocar

o

desempenho pela produtividade. Ao decorrer do tempo, uma série de linguagens de alto nível foi criada, quais? Alternativas

a. Linguagem C, C++, Ruby, Java. b. Linguagem Lógica, C, C++, Ruby e inglês. c. Linguagem Lógica, C, C++, português. d. Linguagem C, C++, Ruby e Word.

Gabarito

A opção correta é a A

Feedback

Ao

invés

de

utiliza

linguagens

orientadas

para

o

desempenho como C e C++, programadores podem utilizar linguagens

como Java e C#, além das linguagens script

como Java e C# que são mais rentáveis e estão ganhando mais produtividade.

Questão 2 Unidade Enunciado

X

É este item indispensável que será responsável pela Velocidade dos dados. Ele acompanha um cooler, ou seja, um ventilador, pois a tendência é esquenta devido a função árdua de processar todos os dados consecutivamente, além destes processos o que mais um processador tem como função? Alternativas

a. vários dados matemáticos. b. emitir uma unidade lógica. c. ser um temporizador. d. armazenar informações

Gabarito

A opção correta é a A

Feedback

Um

processador

é

responsável

por

vários

cálculos

matemáticos, o nome já autoexplicativo, ele é capaz de processar dados, ele é o núcleo de um computador, nada ocorre se não existir o processador.

Questão 3 Unidade Enunciado

x Um computador é definido pela sua composição arquitetônica, ou seja, pelo projeto de sua arquitetura pela escolha de componentes

físicos

para

montá-lo.

A

arquitetura

de

computadores pode se dividir em 2 grandes grupos, quais são?

Alternativas

a. memória ram e processador. b. processador e cpu. c. .CPU e hardware. d. Software e Hardware

Gabarito Feedback

A opção correta é a D A parte essencial é reconhecer a hierarquia dos sistemas complexos, o sistema hierárquico é construído a partir de subsistemas inter-relacionados em que cada um possuí um sistema hierárquico em seu nível inferior de subsistemas importantes. A arquitetura de computadores divide em 2 grandes grupos o seus estudos, hardware e software

Questão 4 Unidade

x

Enunciado Um bom funcionamento de um programa deve-se a uma combinação entre a exatidão dos algoritmos usados no programa, os programas de software podem criar traduzindo o programa para instruções de hardware e de perfeição do computador em empreender esses comandos

Alternativas

a. O software inclui programas de computador, bibliotecas e dados informáticos. b. O software inclui peças como teclado e mouse. c. O software inclui programas como word e peças como mouse. d. O software inclui programas e pelas como word e excel e teclado.

Gabarito

A opção correta é a A

Feedback

O software inclui programas de computador, bibliotecas e dados informáticos. Os sistemas operacionais em mais uso nos dias atuais são Windows, Linux e MAcOS.

Questão 5 Unidade

x

Enunciado O Isso descreve uma arquitetura de design de um computador digital eletrônico com subdivisões de uma unidade de processamento consistido em uma unidade lógica aritmética e registradores de processador, ou seja, uma unidade de manipulação obtendo um registro de instruções e um contador de programa, uma memória para armazenar dados e instruções de armazenamento externo e mecanismos de entrada e saída. O computador é um aparelho que tem partes eletrônicas e eletromecânicas na sua composição, ou seja, a parte física denominada também de:

Alternativas

a. Hardware b. Software c. Word. d. Excel.

Gabarito Feedback

A opção correta é a A O computador é um aparelho que tem partes eletrônicas e eletromecânicas na sua composição, ou seja, a parte física denominada também de hardware

Referências

PATTERSON, David A.e HENESSY, John L. Organização e projeto de computadores: a interface hardware/ software. 4º. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2005. Henessy, John L e PATTERSON, David A. Arquitetura de Computadores: Uma abordagem quantitativa. 5º ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2014.