Graduação em Ciência da Computação - CIn/UFPE - Introdução à Programação

Funcionamento de um Computador - Prof. Ricardo Massa 1

Introdução à Programação Funcionamento Básico de um

Computador Digital

  As funções realizadas por um computador podem ser resumidas em:

Processamento de dados

Transferência de dados

Armazenamento de dados

Controle Processamento de Dados

Armazenamento de Dados

Transferência de Dados

Mecanismo de Controle

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Processamento de Dados

Armazenamento de Dados

Transferência de Dados

Mecanismo de Controle

Processamento de Dados

Armazenamento de Dados

Transferência de Dados

Mecanismo de Controle

Processamento de Dados

Armazenamento de Dados

Transferência de Dados

Mecanismo de Controle

Processamento de Dados

Armazenamento de Dados

Transferência de Dados

Mecanismo de Controle

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COMPUTADOR

- Armazenamento

- Processamento

Perif

éricos

Linhas de

Comunicação 1 1

0 0

0

Um bit pode assumir os valores 0 e 1

Armazenar um bit exige a presença de um dispositivo que possa assumir dois estados

acesa ou apagada aberta ou fechada dia ou noite

Portas lógicas são funções que, assim como as operações de soma, recebem dois valores e calculam um terceiro valor (o resultado)

Os valores de entrada e o resultado são bits

0 And 0 0

1 And 0 0

0 And 1 0

1 And 1 1

0 Or 0 0

1 Or 0 1

0 Or 1 1

1 Or 1 1

Resultado é verdadeiro quando todos os valores de entrada forem verdadeiros

Resultado é verdadeiro quando pelo menos um dos valores de entrada for verdadeiro

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Dispositivo capaz de armazenar bits em unidades denominadas células de memória com tamanho típico de 8 bits (byte)

Um computador pode conter bilhões de células de memória

O tamanho da memória é medido em termos de potências de 2

210 - KB (kilobyte) 220 - MB (megabyte) 230 - GB (gigabyte) A memória principal pode ser acessada em qualquer ordem

daí o nome memória RAM (Random Access Memory)

Através dos endereços de memória é possível acessar uma célula de memória para ler ou modificar o seu conteúdo

Para distinguir cada célula na memória principal, elas são identificadas por um nome único denominado de endereço

Dados armazenados em grandes volumes denominados arquivos

Úteis para manter cópias auxiliares de dados críticos

Desvantagem: lento, pois requer movimentação mecânica

Vantagem: barato

Dados não se perdem quando a energia é desligada

Informação registrada sobre uma película de material magnético, enrolada em um carretel

... ...

segmento

trilha

Cada trilha pode ser acessada independentemente

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Movimento da fita Cabeçote de gravação/leitura

Carretel

Fita magnética

Acesso lento feito de forma seqüencial

Ideal para backup

Organizado em trilhas e setores Braço mecânico para leitura e gravação

Acesso direto às trilhas e acesso seqüencial aos setores

Trilha

Setor

Braço de Leitura/Gravação

Movimento do Braço

Movimento do Disco

Disco

A localização das trilhas e setores são definidas através de um processo denominado de formatação inicial do disco

Tempo de acesso = busca da trilha + busca do setor Possui uma única trilha contínua em forma de espiral

Tempo de acesso = busca seqüencial na trilha

Dados gravados através da inserção de variações de padrões na superfície reflexiva

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Para representar dados no computador é necessário projetar um código em que símbolos (como letras) são denotados como padrões especiais de bits

Código ASCII: sete bits para representar letras minúsculas e maiúsculas, símbolos de pontuação, dígitos decimais e códigos de controle

01001000 01100101 01101100 01101100 01101111 00101110

H e l l o .

Notação decimal

Notação binária: O peso associado a cada posição vale o dobro do peso associado à sua direita

Tradução da notação decimal para a binária

375 = (5x1) + (7x10) + (3x100)

13 2 = 6 resto 1

1

6 2 = 3 resto 0

0

3 2 = 1 resto 1

1

1 2 = 0 resto 1

1

Tradução da notação binária para a decimal

1 x 1 = 1

1 1 0 1

1 x 8 = + 8

1 x 4 = 4

0 x 2 = 0

Adição: 0 + 0 = 0 0 + 1 = 1 1 + 0 = 1 1 + 1 = 10

Exemplo 110001 +100100 1010101

Subtração: converte-se o número para negativo e aplica-se a operação de adição

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Sinal de Controle

Customized Hardware Dados Resultado

Hardware de Propósito Geral Dados Resultado

Instrução

interpretador de Instrução

Sinal de Controle

Customized Hardware Dados Resultado

Hardware de Propósito Geral Dados Resultado

Hardware de Propósito Geral Dados Resultado

Instrução

interpretador de Instrução

Sinal de Controle

CPU

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13+20

. . .

0 1 2 3

n-2 n-1 n

Memória RAM

Unidade Lógica e

Aritmética

Unidade de Controle

Registradores CPU

Armazene o código da operação de soma na posição 1 da memória

11111111

13+20

. . .

0 1 2 3

n-2 n-1 n

Memória RAM

Unidade Lógica e

Aritmética

Unidade de Controle

Registradores CPU

Armazene o valor 13 no endereço 2 da memória

00001101 11111111

13+20

. . .

0 1 2 3

n-2 n-1 n

Memória RAM

Unidade Lógica e

Aritmética

Unidade de Controle

Registradores CPU

Armazene o valor 20 no endereço 0 da memória

00001101

00010100 11111111

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13+20

. . .

0 1 2 3

n-2 n-1 n

Memória RAM

Unidade Lógica e

Aritmética

Unidade de Controle

Registradores CPU

Envie o valor (operação de soma) Armazenado na posição 1 da memória para a unidade de controle

00001101

00010100

11111111 11111111

13+20

. . .

0 1 2 3

n-2 n-1 n

Memória RAM

Unidade Lógica e

Aritmética

Unidade de Controle

Registradores CPU

Decodifique a operação a ser realizada

00001101

00010100

11111111 11111111

SOMA

13+20

. . .

0 1 2 3

n-2 n-1 n

Memória RAM

Unidade Lógica e

Aritmética

Unidade de Controle

Registradores CPU

Copie o valor armazenado no Endereço 2 da memória para um registrador

00001101

00010100

00001101

11111111 11111111

13+20

. . .

0 1 2 3

n-2 n-1 n

Memória RAM

Unidade Lógica e

Aritmética

Unidade de Controle

Registradores CPU

Copie o valor armazenado no Endereço 0 da memória para um registrador

00001101

00010100

00001101

00010100 11111111 11111111

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13+20

. . .

0 1 2 3

n-2 n-1 n

Memória RAM

Unidade Lógica e

Aritmética

Unidade de Controle

Registradores CPU

Some o valor dos dois registradores

00001101

00010100

00001101

00010100

00001101 + 00010100 00100001

11111111 11111111

13+20

. . .

0 1 2 3

n-2 n-1 n

Memória RAM

Unidade Lógica e

Aritmética

Unidade de Controle

Registradores CPU

Armazene o resultado da soma em um registrador

00001101

00010100

00001101

00001101 + 00010100 00100001

11111111 11111111

00010100

00100001

13+20

. . .

0 1 2 3

n-2 n-1 n

Memória RAM

Unidade Lógica e

Aritmética

Unidade de Controle

Registradores CPU

Copie o valor armazenado no Registrador para o endereço de memória 3

00001101

00010100 00010100 11111111

00100001 00100001

11111111

33

. . .

0 1 2 3

n-2 n-1 n

Memória RAM

Unidade Lógica e

Aritmética

Unidade de Controle

Registradores CPU

Apresente valor armazenado no Endereço de memória 3 na tela do computador

00001101

00010100

00100001 00100001

11111111 11111111 00010100

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Memória

E/S

CPU Barramento

Processador

Cache

Memória RAM

Ponte

Barramento Local

Slots

Buffer

ROM

Barramento de Expansão

Barramento X

Periféricos Integrados à Placa-Mãe

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