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Pet computação UFPE 2008.2 Aula de apoio aos feras: Arquitetura de Computadores e Sistemas de Numeração.

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1 pet computação UFPE Aula de apoio aos feras: Arquitetura de Computadores e Sistemas de Numeração

2 pet computação UFPE Roteiro: Arquitetura 1.Definição e tipos de arquitetura 2.Os cinco componentes clássicos de um computador

3 pet computação UFPE 1.Definição e tipos de arquitetura Quando falamos em arquitetura temos dois tipos a considerar: 1.Quais e como os componentes de hardware se relacionam 2.Que instruções são suportadas por cada um deles

4 pet computação UFPE 1.Definição e tipos de arquitetura Arquitetura de von Neumann: Cinco componentes básicos:controle,caminho de dados,memória e dispositivos de entrada e saída

5 pet computação UFPE 1.1Definição e tipos de arquitetura Cada um desses componentes é interligado aos demais por barramentos

6 pet computação UFPE 1.1Definição e tipos de arquitetura Arquitetura Não Von Neumann : Modelos alternativos tem surgido em especial para dar suporte às Redes Neurais Artificiais. RNA NÃO executam instruções de um programa.Resultados são gerados com base em estímulos numa tentativa de assemelhar-se ao cérebro humano.

7 pet computação UFPE 2.Os cinco componentes clássicos de um computador Vendo mais de perto a arquitetura von Neumann: A função desempenhada por cada entidade

8 pet computação UFPE 2.Os cinco componentes clássicos de um computador Processador(ou CPU): Datapath + Controle 1.Datapath:caminho que o dado percorre dentro do processador. A ULA(Unidade Lógica Aritmética) faz parte do Datapath 2. Controle:gerar todos os sinais de controle internos e externos ao processador.

9 pet computação UFPE 2.Os cinco componentes clássicos de um computador 3. Memória: dispositivo que permite armazenamento de dados e instruções

10 pet computação UFPE 2.Os cinco componentes clássicos de um computador 4. Dispositivos de Entrada:São dispositivos que fornecem dados para execução de um programa.Permitem a interação usuário-máquina. 5. Dispositivos de Saída:São dispositivos que exibem dados e informações processadas pelo computador.

11 pet computação UFPE Roteiro: Sistemas de Numeração Visão geral de sistemas numéricos e aprender como transformar de decimal em binário, octal e hexadecimal, e vice-versa. Aprender as operações aritméticas básicas utilizando estes sistemas de numeração Transmitir uma noção da importância dos sistemas de numeração binário e hexadecimal, principalmente, para a computação

12 pet computação UFPE Sistemas Numéricos Principais sistemas numéricos: Decimal 0, 1,..., 9 Binário 0, 1 Octal 0, 1,..., 7 Hexadecimal 0, 1,..., 9, A, B, C, D, E, F É importante atentar que no sistema hexadecimal, as letras de A até F equivalem, em decimal, a 10, 11, 12, 13, 14 e 15, respectivamente

13 pet computação UFPE Conversão Base X – Base 10 Processo: soma de multiplicações num d = a n x n + a n-1 x n a 0 x 0 Exemplos, converter para a base 10: A3B

14 pet computação UFPE Conversão Base X – Base 10 num d = a n x n + a n-1 x n a 0 x 0 Binário – Decimal: * * * * * * * * 1 = Octal– Decimal: * * * * * * * * 1 = Hexadecimal – Decimal: 4A3B 16 4 * A * * B * * * * * * * * * 1 =

15 pet computação UFPE Conversão Base X – Base 10 Exercícios, converter para a base 10: ABCD 16 A8B2 16

16 pet computação UFPE Respostas Respostas ao exercício anterior: = = 7 10 ABCD 16 = A8B2 16 =

17 pet computação UFPE Conversão Base 10 – Base X num 1d x r 1 num 2d x r 2 num 3d num n-1d x r n-1 r n num ix = r nx...r 2x r 1x

18 pet computação UFPE Conversão Base 10 – Base X Momento de Parar: quando o quociente é menor do que o valor da base Neste caso, o valor da base é “2” Exemplo, converter para binário:

19 pet computação UFPE Conversão Base 10 – Base X Exemplo, converter para hexadecimal: F8 16 Exemplo, converter para hexadecimal:

20 pet computação UFPE Conversão Base 10 – Base X Exercícios, converter da base 10: para binário, 25 para hexadecimal, 156 Respostas = = 9C 16

21 pet computação UFPE Adição e subtração em binário As operações aritméticas com números binários são feitas de forma análoga aos decimais Para a subtração, em especial, é necessário lembrar os “empréstimos” ensinados durante o primário É importante ter em mente que: –1 + 1 = 0 e “vai” 1 –1 + 0 = = 1 –0 + 0 = 0 – = 1 e “vai” 1

22 pet computação UFPE Exemplos Ex1: vai – 1a. parcela a. parcela – resultado 0 1 Ex2:

23 pet computação UFPE Complemento a 2 Por questões de convenção e eficiência, utiliza-se a notação de complemento a 2 para se trabalhar com números binários no computador Utilizando esta notação, a subtração é uma soma. Por exemplo: 7 – 5 seria 7 + (-5) Embora seja uma alteração sutil, faz uma enorme diferença para o computador Números que tenham o bit mais à esquerda 1 são negativos. Os que tiverem 0 neste bit, serão positivos Para trabalhar com complemento a 2, é necessário saber a quantidade de bits que os números devem ter. Isto varia de acordo com o processador. Caso o resultado exceda esta quantidade de bits, o bit mais à esquerda é desprezado Deve-se proceder da seguinte maneira: –Os números negativos devem ter seus bits invertidos –Soma-se 1 ao valor obtido

24 pet computação UFPE Exemplo Faça 10 – 5 utilizando complemento a 2. Suponha que seu processador trabalhe com números de 5 bits Na verdade, deve-se fazer 10 + (-5) 10, em binário é: em binário é: Aplicando o complemento a 2, obteremos -5: – Invertendo seus bits, temos: –Fazendo , temos Agora, basta somar: Assim, obtemos Como o processador é de 5 bits, o bit mais à esquerda a mais será desprezado. Assim, o número que obtive como resultado foi De fato, o resultado é 5.

25 pet computação UFPE Representação no computador O computador trabalha com grupos de bits (palavra). Em geral, essas palavras são de 16 ou 32bits, mas hoje existem computadores manipulando 64bits. Em geral, ele usa uma palavra para representar os números inteiros (INT, LONG, SHORT...) e um bit é utilizado para indicar o sinal do número (0 positivo e 1 negativo).

26 pet computação UFPE No standard IEEE, além dos números finitos, são definidos números específicos: –-  e , para os infinitos. –NaN (not-a-number), para representar resultados de operações como 0/0,  - , 0x , –-0, definido com o inverso de - . Números especiais

27 pet computação UFPE O computador representa os números de uma forma finita e aproximativa: –Precisa de forma de gerenciar o infinitamente pequeno e o infinitamente grande, –Precisa de minimizar e medir os erros de aproximação. Erros de aproximação

28 pet computação UFPE Os números manipulados –grande demais para ser representados provocam um overflow. –pequeno demais para ser representados provocam um underflow. Os sistemas têm feedback diferentes em caso de over ou underflow. Certos param a execução, certos dão uma mensagem e outros representam o número de uma forma especifica. Overflow e underflow

29 pet computação UFPE A representação dos números depende do suporte material para representar e calcular (binário com o computador). O mesmo número pode ter uma representação finita ou infinita dependendo da base: em base 10 ou base 12,em base 10 ou base 2 O computador usa representação finita, ele não pode representar de forma exata os números reais. Conclusão

30 pet computação UFPE Obrigado!!! Creative Commons Este material foi elaborado pelo PET Informática da UFPE, estando sob a licença Creative Commons. É permitido que outras pessoas usem e alterem a presente obra, desde que os créditos sejam dados ao PET Informática. Não é permitido o uso comercial do material. Maiores informações:


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