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ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES Aula 6 – Modelo de Von Neumann.

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1 ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES Aula 6 – Modelo de Von Neumann

2 AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES ESTRUTURA DA DISCIPLINA AULA 1 – Fundamentos AULA 2 – Sistemas de Numeração AULA 3 – Representação de dados AULA 4 – Lógica Digital AULA 5 – Álgebra Booleana AULA 6 – Modelo de Von Neumann AULA 7 – Conjunto de Instruções AULA 8 – Processador AULA 9 – Memória AULA 10 – Dispositivos de Entrada e Saída

3 AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES Conteúdo Programático AULA 6  História da computação  Máquina de Von Neumann  Limitações da máquina de Von Neumann

4 AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES UMA BREVE HISTÓRIA DOS COMPUTADORES ABACO ENIAC , Ada Lovelace criou um algoritmo para o cálculo da sequência de Bernoulli usando a máquina analítica de Charles Babbage 1953: a máquina analítica de Babbage e as notas de Ada são considerados o primeiro computador e o primeiro software respectivamente.

5 AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES   XVII - O francês Blaise Pascal projeta uma calculadora que soma e subtrai e o alemão Gottfried Wilhelm Leibniz incorpora operações de multiplicar e dividir à máquina.   XVIII - O francês Joseph Marie Jacquard constrói um tear automatizado: cartões perfurados controlam o movimento da máquina.   O inglês Charles Babbage projeta a máquina analítica capaz de armazenar informações.   O inglês George Boole estabelece a lógica binária para armazenar informações.   O norte-americano Hermann Hollerith constrói o primeiro computador mecânico.

6 AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES   Nasce a International Business Machines Corporation (IBM), nos Estados Unidos.   O alemão Konrad Zuse faz o primeiro computador elétrico usando a teoria binária.   O inglês Alan Turing constrói a primeira geração de computadores modernos, que utilizam válvulas.   O norte-americano Howard Aiken termina o Mark I, o primeiro computador eletromecânico.   O Eletronic Numerical Integrator and Computer (Eniac), primeiro computador eletrônico, é criado nos EUA. Ref:

7 AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES Harvard Mark II – setembro 1947   Descobriu-se que um problema no computador tinha sido gerado por um inseto.   Grace Hopper, uma das inventoras do Cobol, anunciou: "Nós estamos tirando "bugs" da máquina!“   Esse primeiro bug foi removido do relé com uma pinça e está preservado no Museu Naval, em Virgínia, junto ao Livro Diário do Harvard Mark II. Ref: _bug_de_computador.html CURIOSIDADE: VIDA DE BUG

8 AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES MEMÓRIA PROCESSADOR ENTRADA e SAÍDA MODELO DE VON NEUMANN John Von Neumann, matemático húngaro ( ), contribuiu para a matemática e a física. Foi professor da Universidade de Princeton e um dos construtores do ENIAC

9 AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES MODELO DE VON NEUMANN CARACTERÍSTICAS   Dados e instruções armazenados em uma única memória utilizada tanto para leitura quanto para escrita   Os dados armazenados na memória podem ser acessados através de endereços   A execução de um programa ocorre sequencialmente, por ordem de endereços, exceto se for feita algum desvio explicito no programa

10 AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES MEMÓRIA PROCESSADOR ENTRADA e SAÍDA REM / MARRDM / MBRCONTROLE MODELO DE VON NEUMANN

11 AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES MEMÓRIA PROCESSADOR ENTRADA e SAÍDA REM / MARRDM / MBRCONTROLE MODELO DE VON NEUMANN DADOS Registrador de Dados da Memória

12 AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES MEMÓRIA PROCESSADOR ENTRADA e SAÍDA REM / MARRDM / MBRCONTROLE MODELO DE VON NEUMANN ENDEREÇOS Registrador de Endereços da Memória

13 AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES MEMÓRIA PROCESSADOR ENTRADA e SAÍDA REM / MARRDM / MBRCONTROLE MODELO DE VON NEUMANN OPERAÇÕES (READ/WRITE) Unidade de controle

14 AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES MEMÓRIA ENTRADA e SAÍDA MODELO DE VON NEUMANN UNIDADE DE CONTROLE UNIDADE LÓGICA E ARITMÉTICA REGISTRADORES UCP

15 AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES Execução de operações lógicas e aritméticas Conceito proposto para o EDVAC (1945) Gerenciamento do fluxo interno dos dados Busca, decodifica e executa instruções Memórias dentro do processador MODELO DE VON NEUMANN – O PROCESSADOR (UCP OU CPU) UNIDADE DE CONTROLE UNIDADE LÓGICA E ARITMÉTICA REGISTRADORES

16 AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES REGISTRADORES Tamanho da célula  Determina RDM Célula de 32 bits  RDM com 32 bits Tamanho da memória em células  Determina REM Memória com 256 células  REM com 8 bits

17 AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES   Registrador de instruções (IR) Armazena a instrução que está sendo executada   Registrador de estado (PSW) Armazena condições de estado geradas pela unidade aritmética e lógica gerando informações para a unidade de controle   Contador do programa (PC) Armazena o endereço da próxima instrução que será executada REGISTRADORES ESPECIAIS

18 AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES Curiosidade: PSW do ODITSZAPC C – Vai Um P – Paridade A – Vai Um Aux Z – Zero S – Sinal T – Trap I – Interrupção D – Direção O – Overflow

19 AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES MEMÓRIA PROCESSADOR ENTRADA e SAÍDA REM / MARRDM / MBRCONTROLE MODELO DE VON NEUMANN – ENTRADA E SAÍDA Armazenamento HD (Disco Rígido) CD-ROM DVD Pendrive (flash) Monitor de vídeo Teclado Mouse Placa de som Webcam Placa de rede Placa fax-modem Multifuncional

20 AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES Exercícios A CPU e a memória se comunicam através de: 1) Unidade lógico-aritmética 2) Rede sem fio 3) Barramento 4) Unidade de Controle A CPU é composta por: 1) Registradores e Unidade Lógico-Aritmética 2) Memória e barramento 3) Unidade de Controle e barramento 4) Dispositivos de Entrada e Saída

21 AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES Exercícios A CPU e a memória se comunicam através de: 1) Unidade lógico-aritmética 2) Rede sem fio 3) Barramento 4) Unidade de Controle A CPU é composta por: 1) Registradores e Unidade Lógico-Aritmética 2) Memória e barramento 3) Unidade de Controle e barramento 4) Dispositivos de Entrada e Saída

22 AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES Considere um computador baseado no modelo de Von Neumann com REM de 32 bits. Podemos afirmar que: 1) Este computador utiliza uma célula de 32 bits 2) Este computador possui 32 instruções 3) Este computador utiliza uma célula de 4GB 4) Este computador pode endereçar 4G células Considere um computador baseado no modelo de Von Neumann com RDM de 64 bits. Podemos afirmar que: 1) Este computador pode endereçar 64M células 2) Este computador possui 64 instruções 3) Este computador pode ter no máximo 8GB de memória 4) Este computador utiliza uma célula de 64 bits Exercícios

23 AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES Considere um computador baseado no modelo de Von Neumann com REM de 32 bits. Podemos afirmar que: 1) Este computador utiliza uma célula de 32 bits 2) Este computador possui 32 instruções 3) Este computador utiliza uma célula de 4GB 4) Este computador pode endereçar 4G células Considere um computador baseado no modelo de Von Neumann com RDM de 64 bits. Podemos afirmar que: 1) Este computador pode endereçar 64M células 2) Este computador possui 64 instruções 3) Este computador pode ter no máximo 8GB de memória 4) Este computador utiliza uma célula de 64 bits Exercícios

24 AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES Um sistema possui memória com 8G endereços e cada célula é composta por 4 bytes. a)Qual o tamanho em bits do REM? b)Qual o tamanho em bits do RDM? c) Qual o tamanho da memória? Exercícios

25 AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES Um sistema possui memória com 8G endereços e cada célula é composta por 4 bytes. a)Qual o tamanho em bits do REM? 8 G = 2 33 endereços  REM com 33 bits b)Qual o tamanho em bits do RDM? 4 bytes = 32 bits  RDM com 32 bits c) Qual o tamanho da memória? 8G endereços x 4 bytes = 2 33 x 2 2 = 2 35 bytes = 32 GB Exercícios

26 AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES RESUMINDO Von Neumann: conceito de programa armazenado Composição: CPU, MEMÓRIA e E/S Restrições: memória linear e processamento sequencial


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