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Informações Conceitos Histórico Resumo

Organização de Computadores I Diego Passos Primeira Aula Material: http://www.ic.uff.br/~debora/orgcomp/pdf/parte1.pdf

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Conteúdo

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Informações Básicas. Informações Conceitos Histórico Resumo

Conceitos Básicos. Histórico. Resumo.

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Objetivos da Disciplina

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Dar noções iniciais dos componentes básicos de um sistema de computação, assim também como conceitos fundamentais necessários para a manipulação de informação dentro do sistema. Ementa resumida: Sistemas numéricos e sua representação; Operações de ponto fixo e de ponto flutuante; Representação de dados e código; Elementos básicos e essenciais de arquitetura de computadores.

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Ementa Completa I Histórico de arquitetura de Computadores;

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Visão geral da arquitetura de máquina; Sistemas de numeração: Bases de numeração decimal, binária, octal e hexadecimal; Conversão entre bases 2 e 8, 2 e 16, base B para decimal e decimal para base B (parte inteira e fracionária); Aritimética binária e hexadecimal (soma e subtração);

Representação de dados: Representação em ponto fixo:

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Sinal e magnitude; Complemento a 2; Representação em excesso; Aritimética em ponto fixo; Organização de Computadores I

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Ementa Completa II Estouro;

Representação em ponto flutuante: Padrão IEEE 754; Aritimética em ponto flutuante; Agenda

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Componentes de um computador: Memória: Elementos básicos e organização da memória principal; Barramento de endereços, de dados, e de controle, registrador de endereço de memória e de dados de memória; Operações de leitura e gravação; Memória cache;

Instruções:

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Tipos de instruções de máquina; Endereçamento imediato, direto, por registrador, indireto e indexado; Ciclo de instrução; Organização de Computadores I

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Ementa Completa III Execução de instruções;

Unidade Central de Processamento: Agenda

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Organização da UCP; Execução de instruções em paralelo (“pipeline”);

Execução de programas; Dispositivos de entrada e saída: Teclado, vídeo, impressora e disco; Métodos de transferência de dados: Espera ocupada; Interrupção; Acesso direto à memória;

Arquiteturas avançadas de computadores: Princípios, utilização de registradores, discussão RISC versus CISC, exemplo de RISC. 30 de abril 2010 Organização de Computadores I

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Bibliografia

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Organização e Projeto de Computadores, A Interface Hardware/Software – David A. Patterson; John L. Hennessy – LTC, 2000. Introdução à Organização de Computadores – Mario A. Monteiro – LTC, 5a. Edição, 2007. Arquitetura e Organização de Computadores – W. Stallings – Prentice Hall. Organização Estruturada de Computadores – A. Tanenbaum – LTC, 1999.

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Avaliação

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3 Provas M P = (P 1 + P 2 + P 3)/3.

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Se M P ≥ 6, 0, então APROVADO. Se M P < 4, 0, então REPROVADO. Se 4, 0 ≤ M P < 6, 0: VS - Verificação Suplementar: Se V S ≥ 6, 0, então APROVADO. Senão, REPROVADO.

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Introdução

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Capítulo 1 do Livro do Mário Monteiro. Conceitos básicos: Processamento de dados; Hardware e Software; Computadores digitais; Sistemas; Sistemas de Computação.

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Conceitos Básicos I Computador Agenda

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Equipamento de processamento eletrônico de dados.

Processamento de Dados Série de atividades realizadas para produzir um conjunto de informações a partir de outras informações iniciais (dados).

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Conceitos Básicos II Organização de Computadores Agenda

Implementação da máquina. Informações Conceitos Histórico Resumo

Aspectos relativos aos componentes físicos específicos (memória, frequência do relógio, sinais de controle, etc.)..

Arquitetura de Computadores

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Conceitos Básicos III Tem impacto na elaboração dos programas.

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Conjunto de instruções do processador, tamanho da palavra, tipo e tamanho dos dados manipulados, etc. Exemplo: família x86 da Intel. 80386, 80486, Pentium, Pentium Pro, Pentium II, Pentium III, Pentium IV.

Usuário troca de computador sem alterar seus programas, pois toda a família emprega a mesma arquitetura. No entanto, cada processador tem uma organização diferente (que altera o desempenho). 30 de abril 2010 Organização de Computadores I

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Conceitos Básicos IV Hardware Agenda

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Conjunto de componentes físicos do computador. Placas de circuito impresso, fiação, monitor, teclado, mouse, etc.

Software Programas. Conjuntos de comandos (instruções) em uma sequência específica.

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Computadores Digitais

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Conjunto de componentes (hardware) capazes de executar instruções específicas (Software) para realizar tarefas. Dados e instruções são representados por símbolos codificados internamente através de valores diferentes de tensão elétrica.

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Computadores Digitais

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Computadores Digitais

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Símbolos são representados por conjuntos de algarismos (dígitos). Cujos valores variam no tempo. Sistema de numeração binário (0 ou 1), ao invés do decimal.

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Por que Binário?

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Sistemas

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“Conjunto de partes coordenadas que concorrem para a realização de um determinado objetivo.” Sistemas de transporte; Sistema circulatório; Sistemas econômicos; Sistema de processamento de dados; Sistema de computação (hardware e software básicos); Sistemas de aplicação.

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Sistemas de Computação São implementados através dos programas. Agenda

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Conjunto de comandos ou instruções executadas passo a passo (algoritmo). Ex.: algoritmo para soma de 100 números.

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Sistemas de Computação

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Sistemas de Computação Implementação de um programa. Formalização do algoritmo através de comandos em uma linguagem de programação (alto nível). Agenda

Ex.: Delphi, C, Java, Visual Basic, Cobol, Fortran, Lisp, etc.

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Sistemas de Computação

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Linguagem assembly Mais baixo nível. Programas maiores e mais difíceis de entender.

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Sistemas de Computação Linguagem de máquina (representação binária).

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Linguagem que o computador utiliza para executar o processamento.

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Histórico

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Conceito de efetuar cálculos com equipamentos vem dos chineses. Ábaco. 2500 a 3000 aC. Usados depois pelos babilônios e romanos.

No século XVII (1642) – francês Blaise Pascal. Contador mecânico (Pascalina). Realizava somas e subtrações. Permitia o uso do “vai 1”. Utilizava o conceito de complemento para as subtrações.

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Calculadora de Pascal (Frente) Agenda

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Calculadora de Pascal (Interior) Agenda

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Máquinas de Charles Babbbage Agenda

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1823 – inglês Charles Babbage Máquina de diferenças. Realizava: Sucessivas operações de adição e subtração, baseada no processo de diferenças finitas. Permitia o cálculo de polinômios e funções. Imprimia o resultado em uma placa de cobre. Até 15 algarismos e polinômios de grau até 3.

Máquina analítica. Não chegou a ser construída. Possuia memória, processador e saída.

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Máquina de Diferenças

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Máquina Analítica

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Relé Eletromecânico – Século XX Agenda

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Relé Eletromecânico

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Relés permitem abrir ou fechar circuitos. Representação binária (0 ou 1).

Alemão Zuze: 1936 – máquina Z1. 1941 – máquina Z3 (controlada por programa).

Nesta mesma época, foi fundada a IBM (1924).

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Máquina Z3

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Válvula – 1906

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Circuito com Válvula

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Computadores Valvulados Agenda

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John Mauchly e John P. Eckert (Univesidade da Pensilvânia) projetaram o primeiro computador eletrônico de 1943 a 1946, que funcionou até 1955. ENIAC – Eletronic Numerical Integrator and Computer. Continha mais de 17000 válvulas e 800 quilômetros de cabos. Pesava mais de 30 toneladas.

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ENIAC

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ENIAC

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Arquitetura de John von Neumann – 1945 Projetou o EDVAC (aperfeiçoamento do ENIAC) e IAS em Princeton.

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t

Computador eletrônico de programa armazenado. Arquitetura empregada até os dias atuais.

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Transistor – 1947

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Circuito Transistorizado

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TX-0: Primeiro Computador Transistorizado Agenda

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Na Mesma Época

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TX-0 desenvolvido no MIT. Fundada a DEC. Aparecimento de linguagens de programação de alto nível – Fortran, para o IBM 704 – 1957.

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Cartão Perfurado

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Evolução dos Componentes Agenda

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Circuito Integrado 1958 – Jack Kilby – Texas Instruments colocou 2 circuitos em uma mesma peça. Agenda

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IBM lançou a família /360 em 1964. DEC lançou o PDP-11. Antecessor do VAX-11 (obteve muito sucesso no ambiente universitário). 30 de abril 2010 Organização de Computadores I

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IBM 360 – 1964

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Família IBM /360

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Família – mesmo tipo de máquina (arquitetura, linguagem de máquina, etc) com diferentes capacidades e preços.

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Microcomputadores Altair – primeiro microcomputador – 1975. Agenda

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Da MITS. Baseado no processador Intel 8080. Interpretador Basic desenvolvido por Bill Gates e Paul Allen, que fundaram a Microsoft.

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Processador AMD Dual Core Agenda

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Placa Mãe

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Evolução do Desempenho

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Evolução do Desempenho

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Evolução do Desempenho Lei de Moore

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1965 – Gordon E. Moore prevê que número de transistores dobrará a cada 18 meses (a custo constante).

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Fonte: wikipedia. Organização de Computadores I

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Blue Gene – IBM

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Blue Gene – Lawrence Livermore Agenda

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Para Lembrar I Objetivos da Disciplina Sistemas numéricos. Agenda

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Representação de dados. Componentes de um computador.

Conceitos Básicos Processamento de dados Hardware e Software. Computador (digital). Sistema (de computação). Níveis de Linguagens.

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Para Lembrar II Histórico Agenda

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Nem todo computador é eletrônico. O conceito de “computador” não é tão novo. Tendência de miniaturização. Permitiu a redução do espaço e/ou aumento na capacidade.

Arquitetura de von Neumann: muito importante!!!

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