Arquitetura e Manutenção de Computadores

Arquitetura e Manutenção de Computadores

Arquitetura de Processadores

John von neumann

O matemático húngaro John Von Neumann (1903-1957) formalizou o projeto lógico de um computador.

Em sua proposta, Von Neumann sugeriu que as instruções fossem armazenadas na memória do computador. Até então elas eram lidas de cartões perfurados e executadas, uma a uma.

A maioria dos computadores hoje em dia segue o modelo proposto por Von Neumann.

Arquitetura dos processadores

Partes do computador

Unidade lógico-aritmética (ULA)

A Unidade lógica e aritmética (ULA) ou em inglês Arithmetic Logic Unit (ALU) é a unidade do processador (Central Processing Unit, ou simplesmente CPU), que realmente executa as operações aritméticas e lógicas referenciadas pelos opcodes.

Unidade de controle (UC)

A unidade de controle executa três ações básicas intrínsecas e pré-programadas pelo próprio fabricante do processador, são elas: busca (fetch), decodificação e execução.

Seu trabalho é ler instruções e dados da memória ou dos dispositivos de entrada, decodificar as instruções, alimentar a ULA com as entradas corretas de acordo com as instruções e enviar os resultados de volta à memória ou aos dispositivos de saída.

Desde a década de 1980, a ULA e a UC são inseridas em um único circuito integrado: o microprocessador.

Memória

A memória do computador pode ser vista como uma lista de células. Cada célula tem um "endereço" numerado que pode armazenar uma

quantidade fixa e pequena de informação. Essa informação pode ser ou uma instrução, que diz ao computador o

que fazer, ou dados, a informação que o computador deve processar utilizando as instruções.

Dispositivos de e/s

Os dispositivos de E/S definem como o computador recebe e devolve informação do mundo exterior.

RISC x CISC

Qual a melhor?

RISC

Reduction Instruction Set Computer – Computador com um conjunto de instruções reduzidas;

Mais simples e mais baratos; Operam em frequencias maiores; Trabalham em conjunto com softwares adequados;

CISC

Complex Instruction Set Computer – Computador com um conjunto complexo de instruções;

Executa centenas de instruções complexas diferentes; Mais caros; Operam em velocidades menores;

Quem venceu?

Nenhum!

Atualmente

Hoje temos processadores híbridos, onde internamente operam como RISC, realizando operações simples e um circuito decodificador converte as instruções mais complexas.

Instruções X86

O conjunto básico de instruções usadas em micros PC é chamado de conjunto x86.

Este conjunto é composto por um total de 187 instruções, que são as utilizadas por todos os programas.

Além deste conjunto principal, alguns processadores trazem também instruções alternativas, que permitem aos programas executar algumas tarefas mais rapidamente do que seria possível usando as instruções x86 padrão.

Conjuntos de Instruções alternativas

MMX (Pentium MMX); 3D-NOW! (AMD); SSE (Pentium III).

Processadores recentes


Conversão de Bases Numéricas

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Sistemas de Numeração

• Binário;

• Decimal;

• Octal;

• Hexadecimal.

Sistema Binário

• A base é o número 2, com utilização dos números 0 e 1;

• 0 é ausência de corrente e 1 a presença;

Sistema Octal

• A base do sistema octal é o número 8, com utilização dos símbolos: 0 1 2 3 4 5 6 7

Sistema Hexadecimal

• A base do sistema é o número 16, utilizando os símbolos: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F.

• Os valores absolutos A, B, C, D, E e F são, respectivamente, 10, 11, 12, 13, 14 e 15.

Exemplos

Decimal Binária Octal Hexadecimal

0 0 0 0

3 11 3 3

10 1010 12 A

15 1111 17 F

301 100101101 455 12D

1379 10101100011 2543 563

Teorema Fundamental de Numeração - TFN

• …+ X2 x B2 + X1 x B1 + X0 x B0 + X-1 x B-1 +…

Utilizado para conversões de outras bases em Decimal.

Ex: Binário Decimal, Octal Decimal, Hexadecimal Decimal.

Decimal para Base b qualquer

• Divisões sucessivas pela base desejada.

• Ex: (19)10 = (10011)2

• Ex: (500)10 = (764)8

Base b qualquer para Decimal

• Utilizar o TFN;

• Ex.: 1011012 = 1x25 + 0x24 + 1x23 + 1x22 + 0x21 + 1x20 = 32 + 0 + 8 + 4 + 0 + 1 = 4510, então (1011012)2=(4510)10

• Converter 4F5H para a base 10 .Solução: Sabemos que F16=1510. Então:4x162 + 15x161 + 5x160 = 4x256 + 15x16 + 5 = 1024 + 240 + 5 = 126910

Cuidado!

• Converter 38,38 para a base 10.Solução: Uma base octal dispõe dos algarismos 0 a 7 e portanto o algarismo 8 não existe nessa base. A representação 38,3 não existe na base 8.

• Converter 7G16 para a base 10.Solução: A base 16 dispõe dos algarismos 0 a F e portanto o símbolo G não pertence à representação hexadecimal.

Tabela de Equivalências

Conversão entre binário e octal

• Entre bases 2 e 8, temos que 23 = 8

• Ex: 101010012 = 10.101.0012 utilizando a tabela sabemos que:

0102 = 28 ; 1012 = 58 ; 0012 = 18 , então temos 2518


• 110101011012 = 110.1010.11012

• Sabemos que 1102 = 616; 10102 = A16 ; 11012 = D16 ; portanto 110101011012 = 6AD16

Entre binário e hexadecimal

Exercícios

• Entregue folha de exercícios em sala.


Aula 04 – 20.04.2011Conversão de Bases Numéricas (cont.)

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Tabela de Equivalências

Conversão entre binário e octal


• Ex: 101010012 = 010.101.0012 utilizando a tabela sabemos que:

0102 = 28 ; 1012 = 58 ; 0012 = 18 , então temos 2518


• 110101011012 = 0110.1010.11012

• Sabemos que 01102 = 616; 10102 = A16 ; 11012 = D16 ; portanto 110101011012 = 6AD16

Entre binário e hexadecimal

Exercícios

• Entregue em sala na aula passada;

• Itens m até o final.

Aritmética binária

• Soma e subtração de números binários.

Adição binária

0+0

0 +1

1+0

1+1

0 1 1 0 (vai um)

Subtração binária

0- 0

1 - 1

1- 0

0- 1

0 0 1 1 e pede emprestado

Exercícios

• Exercícios no quadro.


Álgebra BooleanaCircuitos Lógicos

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04/05/11 Prof. Emanoel Lopes

Objetivos da aula

• Conhecer as portas lógicas existentes.


Álgebra Booleana

• Em 1854, um matemático britânico chamado George Boole publicou um sistema lógico que viria a ser conhecido como álgebra booleana;

• Em 1937, Claude Shannon implementou Álgebra booleana e aritmética binária utilizando circuitos elétricos.


Portas e Circuitos Lógicos

• NOT

• AND

• NAND

• OR

• NOR

• XOR

• XNOR04/05/11 Prof. Emanoel Lopes

NOT


AND


NAND


OR


NOR


XOR


XNOR


Na apostila…


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