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Princípios gerais dos

computadoresTE207 – Técnicas de Programação em Engenharia Elé

Prof. Vitor Yano – DELT/UFPR – vitoryano@gmail.com

mailto:vitoryano@gmail.commailto:vitoryano@gmail.com

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Hardware

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Arquitetura de Von Neumann

CPU

Unidade Lógica e

Aritmética

Memória principal

Unidade de

Controle

Entrada Saída

Acumulador

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Arquiteturas não-Von Neumann

Arquitetura Harvard

Barramentos são separados para instruções e dados;

Memórias separadas para dados e instruções;

Mais rápida, porém mais complexa;

Máquinas paralelas

Máquinas de fluxo de dados

Processadores sistólicos

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Componentes do computador Von Neumann

CPU (Unidade Central de Processamento): considerada o componente p

do computador. Responsável pela execução de dados e instruções arma

Memória: na arquitetura Von Neumann, é tão importante quanto a CPU

responsável pelo armazenamento das instruções e dos dados;

Dispositivos de Entrada e Saída (E/S): responsáveis pela interação entre

computador e o mundo externo (usuários). Exemplos: monitor de vídeo

mouse, webcam, impressora, microfone, placa de rede;

Barramento: conjunto das vias de comunicação que interligam os comp

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CPU

Modelo de Von Neumann:

Codificar instruções que possam ser armazenadas na memória, usando cad

uns e zeros (binário) para codificá-las;

Armazenar na memória as instruções e todas as informações necessárias p

execução da tarefa desejada;

Ao processar o programa, buscar as instruções diretamente na memória.

Unidade Funcional de Processamento / Unidade Funcional de Controle

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Unidade Funcional de Processamento

Operações aritméticas, operações lógicas, movimentação de dados;

ULA / ALU (Unidade Lógico-Aritmética)

Operações aritméticas;

Operações lógicas (AND, OR, XOR, NOT);

Incremento / decremento / complemento;

Alguns processadores possuem mais de uma ULA;

Registradores

Elementos de armazenamento temporário e auxiliar à ULA;

Tamanho da palavra (32 x 64 bits);

Acumulador e uso geral.

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Unidade Funcional de Controle

Responsável por:

busca da instrução que será executada, armazenando-a em um registrador;

interpretação das instruções;

geração de sinais de controle apropriados para a ativação das atividades necesexecução propriamente dita da instrução identificada. Esses sinais de controle enviados aos diversos componentes do sistema, sejam eles internos à UCP ou e

Composta por: Registrador de dados de memória (RDM) e de endereços de memória (REM);

Contador de instruções (CI);

Registrador de instruções (RI);

Decodificador de instruções;

Relógio (clock ).

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Aumento no desempenho dos processadores

Aumento do clock ;

Aumento no número de bits da CPU;

Aumento na capacidade de endereçamento;

Utilização de memória cache;

Utilização de pipelines;

Utilização de arquitetura escalar e superescalar;

Utilização de arquitetura vetorial;

Utilização de arquitetura VLIW (Very Long Instruction Word );

Utilização de Multithreading Simultâneo (SMT);

Utilização de multicore.

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Instruções

Microcódigo / Linguagem de máquina / Linguagem de programação.

Processadores CISC (Complex Instruction Set Computers) x RISC (Reduced Instru

Computers) (ex.: 8051/Z80 x PIC);

Opcode

ADD01011

Operando

a, b0110001000110110

a = a + b

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Barramentos

Barramento de dados: transporta a informação, movendo dados entre o

componentes do sistema;

Barramento de endereços: identifica para onde a informação está sendo

enviada;

Barramento de controle: descreve a forma como a informação está send

transmitida (dispositivo, leitura, escrita, interrupção).

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Barramentos

CPU Memória E/S

Barramento de dados

Barramento de endereços

Barramento de controle

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Memória

Memórias voláteis

SRAM: Static Random Access Memory 

DRAM: Dynamic Random Access Memory 

SDRAM: Synchronous dynamic random access memory 

Memórias não-voláteis

ROM: Read Only Memory 

PROM: Programable Read Only Memory  EPROM: Erasable Programable Read Only Memory 

EEPROM: Electrically Erasable Programable Read Only Memory 

Hierarquia de memória

Memória virtual

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Hierarquia de memória

Registradores

Cache

Memória principal

Armazenamento em disco

Unidades externas

Nível 0

Nível 1

Nível 2

Nível 3

Nível 4

   A   u   m   e   n   t   a   e   m    c

   a   p   a   c   i    d   a

    d   e   e   t   e   m   p   o    d   e   a   c   e   s   s   o

   A   u   m   e   n   t   a   e   m

    c   u   s   t   o   p   o   r    b   i   t

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Software

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Máquina multiníveis

Aplicações

Sistema operacional

Compilador

Linguagem de máquina

Microprogramação

Lógica digital

Projeto de circuitos

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Software

Termo criado na década de 1940, trocadilho com o termo hardware;

Hoje é mais amplo, incluindo manuais, documentação e especificações;

Engenharia de software;

Considerado um bem de capital, tratado por licenças específicas

Shareware / demo / trial / beta; Freeware;

Open Source;

Software as a Service (SaaS);

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Software livre

Software cujo modelo de licença livre atende aos quatro tipos de liberda

definidas pela Free Software Foundation, sendo elas:

liberdade nº 0: a liberdade para executar o programa, para qualquer propó

liberdade nº 1: a liberdade de estudar como o programa funciona e adaptá

as suas necessidades, sendo o acesso ao código-fonte um pré-requisito par

liberdade;

liberdade nº 2: a liberdade de redistribuir cópias de modo que você possa aseu próximo;

liberdade nº 3: a liberdade de aperfeiçoar o programa e liberar os seus

aperfeiçoamentos, de modo que toda a comunidade se beneficie, sendo o

código-fonte um pré-requisito para esta liberdade;

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Tipos de software

Softwares básicos (memória ROM) BIOS (Basic Input/Output System) POST (Power On Self Test )

SETUP

Também chamados de firmware

Softwares de sistema Sistema operacional

Drivers de dispositivos Interface gráfica

Softwares utilitários

Softwares aplicativos (negócios, ciência e engenharia, educação, jogos, navegad

Softwares de programação

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Sistemas operacionais

Funcionalidades:

Gerência de atividades;

Gerência de memória;

Gerência de dispositivos;

Gerência de arquivos;

Suporte de rede;

Gerência de proteção;

Interface gráfica;

...

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Sistemas operacionais

Tipos de sistemas operacionais:

De lote (batch) – OS/360, VMS;

Desktop – Linux, Mac OS, Windows;

Servidor – Solaris, UNIX;

Embarcado – LynxOS, Xylinx, VxWorks, Symbian, Android;

Tempo real – QNX, RT-Linux, VxWorks;

De rede;

Distribuído;

Multi-usuário;

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Mais informações

TANENBAUM, Andrew S. Organização Estruturada de Computadores. LT

Organização e Arquitetura de Computadores:

http://redeetec.mec.gov.br/images/stories/pdf/eixo_infor_comun/tec_i

2_org_arq_comp.pdf 

http://redeetec.mec.gov.br/images/stories/pdf/eixo_infor_comun/tec_inf/081112_org_arq_comp.pdfhttp://redeetec.mec.gov.br/images/stories/pdf/eixo_infor_comun/tec_inf/081112_org_arq_comp.pdfhttp://redeetec.mec.gov.br/images/stories/pdf/eixo_infor_comun/tec_inf/081112_org_arq_comp.pdfhttp://redeetec.mec.gov.br/images/stories/pdf/eixo_infor_comun/tec_inf/081112_org_arq_comp.pdf