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Arquitetura e Organização dos Computadores
Faculdade Ieducare
Professor: Rhyan Ximenes
2 º Semestre – Sistemas de Informação
Arquitetura e Organização dos Computadores 1
Objetivos de hoje
• Ementa;• Avaliação;• Iniciação Científica• Revisão de Conceitos;• Introdução;
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Iniciação Científica• O que é isso?• Como posso participar?• O que ganho com isso?• Qual a importância disso na minha vida acadêmica?• Como fica o meu currículo quando participo desses
eventos?• Quem eu devo procurar para participar de algum desses
eventos?• Como funciona?• O que devo produzir?• Tem certificado de participação?• Tem prêmio?
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Ementa• Revisão de Conceitos• Sistemas de numeração: Binários, octais e hexadecimais;• Operações com sistemas de numeração;• Representação de dados ; • Organização básica de computadores: Von Neumann; unidades funcionais e ciclo
de instrução. • Hardware dos Computadores (memória, CPU, barramento, e dispositivos de E/S). • Arquitetura de processadores: ULA, UC, Registradores. • Arquiteturas RISC e CISC• Memórias RAM, ROM, CMOS e dispositivos de memória auxiliar; • Sistemas mono e multiprocessador;• Unidades de entrada e saída;• Periféricos de entrada e saída, Bios e sequência de inicialização do computador;
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Ementa• Fontes de alimentação: padrões e manutenção. • Sistemas de armazenamento de dados e sistema de arquivos; • Placas mãe e Barramentos ISA, IDE, ATA, SATA e SCSI; • Sistemas Operacionais: conceitos básicos, funções e objetivos. • Eletricidade e Eletrônica Digital para Informática (Álgebra Booleana); • Interrupções; • Linguagens de baixo nível e assembly;• Conceitos de programação em linguagem de baixo nível.
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• Avaliação- Provas teóricas (AP1 e AP2);- Listas de exercícios(L1, L2 e L3);- Seminário (AP3);
• NAF – Todo o conteúdo;• Cuidado com a frequência.
- Cumprir >= 75% de frequência;- Direito a 25% de ausência;
• 15 encontros de 4 aulas = 60 aulas.
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Sujeito a modificações.
Segurança de Dados 6
Dúvidas
Segurança de Dados 7
Revisando alguns conceitos
Fundamentais
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História e evolução de computadores
• 1ª Geração – Válvulas (1942-1952) – Consumiam bastante enérgia, esquentavam bastante. Executam 1 bilhão de somas em 23 dias. CARTÕES PERFURADOS
Válvulas
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ENIAC
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Histórico dos processadores
• 2ª Geração – Transistores – (1952 – 1964) – Os núcleos de ferrite, fitas e tambores magnéticos passam a ser usados. Executavam 1 bilhão de soma em 23 horas.
Transistores
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Histórico dos processadores
• 3ª Geração – Circuitos Integrados (1964- 1982). 1 bilhão de somas em menos de 1 minutos.
Circuito Integrado - CI
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Histórico dos processadores
• 4ª Geração – Circuitos Integrados em alta escala (1982- dias atuais). Computadores em todas as áreas do conhecimento. Executam 1 bilhão de soma em menos de um segundo.
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Histórico dos processadores
• 5ª Geração – Computação Óptica, biochips, nanotecnologia (Futuro).
O Futuro - O Computador Quântico
• Como funciona?- Em lugar dos tradicionais microprocessadores de chips desilício, um dispositivo baseado em propriedades físicas dosátomos, como o sentido de giro deles, para contar números um ezero (qubits), em vez de cargas elétricas como nos computadoresatuais.
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O Futuro - O Computador Quântico
• Outras características:- Os átomos também podem se sobrepor, o que permite ao equipamento processar equações muito mais rápido.- Os elementos básicos dos computadores quânticos são os átomos e as moléculas;
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Conceitos iniciais
• � Informática;• � Computação;• � Processamento de dados.
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Informática
• O termo informática foi inventado na década de 60 na França, juntando-se os termos,
• INFORMAÇÃO + AUTOMÁTICA= INFORMÁTICA;
• Ciência que trata sobre as formas e equipamentos de obtenção de informação por qualquer meio automático, independente que este meio seja o computador ou não.
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exemplo: calculadora, celular, etc.
Computação
• Preocupa-se com a obtenção de informação onde o objeto de processamento é o computador, estudando a arquitetura das máquinas (hardware) e seu nível lógico (software)
• Ciência que estuda os computadores e suas aplicações.
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Processamento de dados
• O processamento da informação engloba três componentes.
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Processamento de dados• HARDWARE: Parte física do computador, ou seja, toda
a parte que pode tocada, concreta.• Exemplo: o mouse, o teclado, monitor de vídeo, o
gabinete, etc.• SOFTWARE: Parte lógica do computador, formada por
programas, arquivos e códigos.• Exemplo: os programas aplicativos como o Word, Excel,
PowerPoint, os sistemas operacionais• como o Windows, Linux, etc.• PEOPLEWARE: Pessoas capazes de conduzir a operação
do hardware e software de um computador.
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Dados x Informação
• Dado: É a matéria prima para a informação.• Informação: É o conhecimento extraído através dos
dados.• Processamento de dados: Processo pelo qual passam
os dados para obtenção da informação.
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Representação da Informação
• Os símbolos do “alfabeto”;• Os seres humanos usam as letras do alfabeto,
os algarismos e outros( sinais de pontuação,operadores aritméticos, etc.).
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Representação da Informação
• Os computadores usam 2 níveis de sinal elétrico, o que corresponde a um alfabeto com apenas 2 símbolos, também designado por dígitos binários, ou BINARY + DIGIT = BIT.
• Para cada informação, o computador utiliza diversos 0 e 1 seguidos;
• Unidade padrão de medida na informação é o byte (Bynary + Term = Byte), que é composto de 8 bits.
• Exemplo: G 01011100 ByteArquitetura e Organização dos
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Grandeza utilizadas na Informática
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Taxa de transferência
• O bit e o byte deram origem a mais duas unidades de grandeza: bps (bit por segundo) e o B/s (byte por segundo);
• Ambas pertencem à grandeza “taxa de transferência” e também são responsáveis por boa parte das reclamações recebidas nas centrais de atendimentos das empresas prestadoras de serviços de Internet.
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Taxa de transferência
• A reclamação mais comum é: “Eu comprei um serviço de 800 K, mas meus downloads não passamdos 80 K!”. Bom, o ‘k’, nessa situação, é apenas um prefixo para as unidades Kbps (kilobits por segundo) ou KB/s (kilobytes por segundo).
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Entendo melhor
• SERVIÇO CONTRATADO 800 Kbps• Para saber quanto vale 800 kbps em KB/s,
basta dividir o valor por 8.• Como parte dos bits é usado para controle de
fluxo, então a taxa de download fica em torno de:
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Fique esperto
• Você já deve ter ouvido ou visto propagandas do tipo: “Internet de 5 mega por apenas R$x,xx!”.
• Esse é um erro cometido pela maioria das empresas que prestam serviços de Internet.
• A expressão “5 mega” leva muitos usuários a contratarem o serviço pensando que vão ter uma conexão de 5 megabytes por segundo, quando na verdade são 5 megabits por segundo.
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HD de 80 giga? Mas só aparecem 74,6 GB! Fui enganado?
• É muito comum encontrar em fóruns e sites usuários com a mesma dúvida: “Por que só aparecem 74,6 GB disponíveis no meu HD se eu comprei um disco de 80 GB?”. Quem nunca teve essa dúvida?
• Bom, a resposta é bem simples. No mundo da informática 1 KB = 1024 bytes. Mas, os fabricantes de HDs adotam 1 KB = 1000 bytes.
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Tabela
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Tabela de conversão das unidades
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Componentes básicos de um computadores
• LEGENDA:• 01- Monitor• 02- Placa-Mãe• 03- Processador• 04- Memória RAM• 05- Placas de Rede, Som,
Vídeo, Fax...• 06- Fonte de Energia• 07- Leitor de CDs e/ou DVDs• 08- Disco Rígido (HD)• 09- Mouse (ou Rato)• 10- Teclado
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Principais componentes do sistema central
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Processadores
• No passado, os processadores eram constituídos de elementos discretos e ocupavam grandes espaços físicos;
• Com o advento da microeletrônica, a válvula foi substituída pelo transistor, e este por sua vez, permitiu integração em alta escala, originando os microprocessadores.
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Processadores
• Trabalham apenas com linguagem de máquina (lógica booleana);
- Busca e execução de instruções existentes na memória;- Os programas e os dados que ficam gravados no disco
(disco rígido ou disquetes), são transferidos para a memória;
- Uma vez estando na memória, o processador pode executar os programas e processar os dados;
- Controle de todos os chips do computador.
Características:
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CPU ou UCP (Processador)
É a parte responsável pelo processamento das informações no computador, compreende os barramentos e o
processador.
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CPU ou UCP (Processador)
• Fisicamente falando é uma pastilha de silício onde concentra-se uma grande quantidade de circuitos de alta velocidade e desempenha a principal função do computador:- Computar, processar, calcular.
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Como é dividido?
• UC – Unidade de Controle que controla o funcionamento da Unidade Lógica e Aritmética e da Memória
• Distribui e organiza tarefas, transfere informações da entrada para a memória e da memória para a saída.
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Como é dividido?
• ULA – Unidade Lógica e Aritmética é responsável pelas operações elementares de (soma, subtração, multiplicação e divisão) e pelas decisões lógicas (isto é, comparações; por exemplo, decidir se 5<= 3 ou se 5 > 3)
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Como é dividido?
• Registrador - É um tipo de memória de pequena capacidade, porém muito rápida, contida na CPU, utilizada no armazenamento temporário durante o processamento;
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Para que servem?
• São utilizados na execução de programas de computadores, disponibilizando um local para armazenar dados;
• Na execução das instruções de um programa, os dados são movidos da memória principal para os registradores;
• As instruções que utilizam estes dados são executadas pelo processador e, finalmente, os dados são movidos de volta para a memória principal.
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ARQUITETURA RISC e CISC
Processadores RISC X Processadores CISC
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ARQUITETURA RISC• Reduced Instruction Set Computer ou Computador com um
Conjunto Reduzido de Instruções (RISC) ;• É uma linha de arquitetura de processadores que favorece um
conjunto simples e pequeno de instruções que levam aproximadamente a mesma quantidade de tempo para serem executadas;
• A maioria dos microprocessadores modernos são RISCs;
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ARQUITETURA RISC• Processadores muito mais velozes do que os processadores comuns
(CISC);• O termo Conjunto Reduzido de Instruções refere-se ao número de ciclos
de clock que o processador leva para selecionar uma instrução;• Os processadores RISC são capazes de executar apenas algumas poucas
instruções simples;• Os chips baseados nesta arquitetura são mais simples e muito mais
baratos;• Possuem um menor número de circuitos internos, podem trabalhar a
freqüências mais altas;
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PRINCIPAIS MODELOS DE PROCESSADORES
Faça uma pesquisa sobre os principais modelos deProcessadores, seus fabricantes e famílias.
OS MAIS ATUAIS DO MERCADO.
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