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Organização de Computadores I Maria Clicia Stelling de Castro 2008.

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1 Organização de Computadores I Maria Clicia Stelling de Castro 2008

2 Itrodução ao Estudo dos Computadores

3 Computadores Eletrônicos Digitais Execução de instruções Execução de instruções Um dos pontos principais num sistema computacional Um dos pontos principais num sistema computacional Aspectos influenciam definição e implementação da arquitetura Aspectos influenciam definição e implementação da arquitetura Computadores solução de certos tipos de problemas Computadores solução de certos tipos de problemas Decisão depende da complexidade e do volume de dados Decisão depende da complexidade e do volume de dados

4 Computadores Eletrônicos Digitais Computadores eletrônicos digitais binários Computadores eletrônicos digitais binários Problema Problema Complexidade: simples X complexa Complexidade: simples X complexa Volume de dados: baixo X grande Volume de dados: baixo X grande Solução Solução Algoritmo Computacional Algoritmo Computacional

5 Algoritmo Computacional Fases: Fases: 1.Elaboração do algoritmo referente ao problema 2.Codificação do algoritmo programa fonte 3. Tradução do programa fonte programa objeto 4.Execução

6 Algoritmo Computacional Tradução programa Tradução programa fonte objeto fonte objeto Interpretação não cria programa objeto Interpretação não cria programa objeto Compilação transforma programa em instruções básicas Compilação transforma programa em instruções básicas

7 Conceitos Básicos Arquitetura Arquitetura Componentes Componentes Funcionalidade Funcionalidade Interação Interação

8 Conceitos Básicos

9 Contexto de Software

10 Instruções do Processador Partes Partes Código de operação Código de operação Operandos Operandos Operandos podem ser referenciados Operandos podem ser referenciados Valor Valor Endereço Endereço

11 Instruções do Processador Passos de execução de uma instrução Passos de execução de uma instrução Busca Busca Decodificação Decodificação Execução Execução Resultado / armazenamento Resultado / armazenamento

12 Arquitetura de Von Newmann Unidade de Entrada Unidade de Memória Unidade de Saída Unidade de Controle Unidade Lógica Aritmética

13 Formas de Representação da Informação Sistemas digitais dígitos Sistemas digitais dígitos Sistema digital binário 2 valores Sistema digital binário 2 valores 2 níveis de tensão: 2 níveis de tensão: alto / baixo alto / baixo 1 / 0 1 / 0 verdadeiro / falso verdadeiro / falso ativo / inativo ativo / inativo set / reset set / reset complemento e inverso um do outro complemento e inverso um do outro

14 Sinal de Clock Sinal Periódico Sinal Periódico Hertz ou cilcos por segundo Hertz ou cilcos por segundo Freqüência = 1 Freqüência = 1 Período Período período Clock f = 1/ período

15 Processador Organização genérica Organização genérica R Rn PC Estado MAR MBR ALU IR Unidade de Controle Seção de Processamento Seção de Controle

16 Cadeias de 0´s e 1´s Diferentes significados Diferentes significados instruções instruções dados dados endereços endereços Conteúdo da Memória SignificadoCódigo ACaracter EBCDIC Número inteiro áCaracter ASCII MOVEInstrução Intel 8086

17 Cadeias de 0´s e 1´s Processadores Intel Processadores Intel 8088 e 8086 interpreta cerca de 120 instruções 8088 e 8086 interpreta cerca de 120 instruções cadeias binárias diferentes cadeias binárias diferentes transforma em conjunto de ações discretas transforma em conjunto de ações discretas cada cadeia responsável por uma instrução cada cadeia responsável por uma instrução acrescenta 23 instruções ao instruções acrescenta 23 instruções ao instruções executa cerca de 200 instruções executa cerca de 200 instruções

18 Barramentos Dados Dados Endereço Endereço Controle Controle

19 Unidades Computacionais Básicas Capacidade de Processamento (segundos) Capacidade de Armazenamento (bytes) Transferência de Informação (ordem de grandeza) um Mili = (ms)um Kilo = 2 10 Tempo de acesso a disco: ms um Micro = ( s) um Mega = 2 20 Tempo de acesso a memória: s um Nano = ( s) um Giga = 2 30 Ciclo de máquina: s / s um Pico = (ps)um Tera = 2 40 Execução de instruções: s / s

20 Dont Care Funções lógicas que contém valores Funções lógicas que contém valores que não interessam que não interessam nunca ocorrem nunca ocorrem Don´t cares facilitam o processo de otimização da implemetação de funções lógicas Don´t cares facilitam o processo de otimização da implemetação de funções lógicas

21 Relógios Clocks sinal periódico, com tempo de ciclo fixo Clocks sinal periódico, com tempo de ciclo fixo Freqüencia = inverso do período Freqüencia = inverso do período Período dividido em: nível alto e baixo Período dividido em: nível alto e baixo Circuitos sensíveis: Circuitos sensíveis: transições: positivas ou negativas transições: positivas ou negativas nível: alto baixo nível: alto baixo Clock f = 1/ período

22 Elementos de Memória Armazenam estado a sua saída depende tanto das entradas quanto do valor armazenado anteriormente nesse elemento Armazenam estado a sua saída depende tanto das entradas quanto do valor armazenado anteriormente nesse elemento Circuitos seqüenciais exemplos: latches, flip- flops, registradores e memórias Circuitos seqüenciais exemplos: latches, flip- flops, registradores e memórias Flip-flops: tipo D, JK, toggle Flip-flops: tipo D, JK, toggle Conjunto de flip-flops do tipo D construir registradores para armazenar um dado com vários bits. Conjunto de flip-flops do tipo D construir registradores para armazenar um dado com vários bits.

23 Máquinas de Estados Finitos sistemas seqüenciais contêm estados armazenados em elementos de memória internos não pode ser expresso através de tabela verdade sistemas seqüenciais contêm estados armazenados em elementos de memória internos não pode ser expresso através de tabela verdade máquinas de estados finitos máquinas de estados finitos conjunto de estados todos os possíveis valores que a memória interna pode assumir conjunto de estados todos os possíveis valores que a memória interna pode assumir n bits 2 n estados duas funções: duas funções: próximo estado: função combinacional das entradas e do estado corrente próximo estado: função combinacional das entradas e do estado corrente saída: função saída produz um conjunto de saídas a partir do estado atual e das entradas saída: função saída produz um conjunto de saídas a partir do estado atual e das entradas


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