ENGENHARIA AMBIENTAL COMPUTAÇÃO APLICADA Aula /08/2011 Professor Leomir J. Borba- –

Agenda  Arquitetura e organização de computadores  Evolução Histórica  Modelo de Turing  Modelo de Von Neumann  Periféricos de Entrada e Saída  Exercícios de aplicação. 2 18/02/2013 Professor Leomir J. Borba- –

Arquitetura e organização de computadores  Ao descrever computadores, usualmente se distingue a Arquitetura e a organização.  Arquitetura – Atributos de um sistema visíveis a um programador ou que impactem diretamente a execução lógica de um programa  Ex.: Conjunto de Instruções, Numero de Bits usados para representar dados, mecanismos de E/S e técnicas de endereçamento de memória. 3 18/02/2013 Professor Leomir J. Borba- –

Arquitetura e organização de computadores  Arquitetura e Organização - continuação  Organização – Diz respeito as unidades operacionais e suas interconexões que realizam as especificações arquiteturais, trata da estrutura interna que não é visível para o programador.  Ex.: Freqüência do relógio ou tamanho da memória física, sinais de controle, interfaces entre o computador, periféricos e a tecnologia de memória utilizada 4 18/02/2013 Professor Leomir J. Borba- –

Evolução histórica do computador  Modelo de Turing  Idéia de dispositivo de computação universal universal foi descrita pela primeira vez em 1937 por Alan Turing.  Apresentou sua descrição matemática mais preocupado com a questão filosófica do que construir a maquina em si.  Tinha como base as ações que as pessoas realizam quando envolvidas na computação. 5 18/02/2013 Professor Leomir J. Borba- –

Evolução histórica do computador  Processadores de Dados  Para entendermos melhor o modelo de Turing é necessário primeiro conhecer processadores de dados.  Por essa definição o computador age como uma caixa preta que aceita inserção de dados, processa e cria informações referentes aos resultados. 6 18/02/2013 Professor Leomir J. Borba- –

Evolução histórica do computador  Continuação  Embora esse modelo possa definir um computador, na atualidade tornou-se muito genérico por que serve ate mesmo para uma calculadora.  Dados de entrada -> Computador -> Dados de Saída Uma maquina de computação com propósito especifico 7 18/02/2013 Professor Leomir J. Borba- –

Evolução histórica do computador  Continuação  Outro problema desse modelo é que ele não especifica o tipo de processamento e se mais de um tipo pode ser executado.  Modelo de Turing poderia representar um computador de propósito especifico (ou processador) projetado para tarefas simples como controle de temperatura de um edifício ou marcador de combustível de um carro.  Os computadores como são utilizados hoje são maquinas de propósito geral, por isso precisaríamos transformar no modelo de Turing para refletir os computadores atuais. 8 18/02/2013 Professor Leomir J. Borba- –

Evolução histórica do computador  Continuação  Processadores de dados programáveis.  O modelo de Turing é melhor para um computador de propósito geral por que acrescenta um elemento extra de computação especifica : o Programa.  Um programa é um conjunto especifico de instruções que diz ao computador o que fazer com os dados.  No modelo de Turing os dados de saída dependem da combinação de dois fatores : Dados de entrada e Programas. 9 18/02/2013 Professor Leomir J. Borba- –

Evolução histórica do computador  Processadores de dados programáveis. – cont.  O mesmo programa pode gerar diferentes resultados dependendo dos dados de entrada. Programa Dados de Entrada Computador Dados de Saída Um computador que tem como base o modelo de Turing : Processador de dados programável /02/2013 Professor Leomir J. Borba- –

Evolução histórica do computador  Evolução histórica do computador – Continuação  Maquina Universal de Turing  Pode realizar qualquer calculo se o programa adequado for instalado, foi a primeira descrição do computador moderno.  Pode se afirmar que um computador poderoso e uma maquina Universal de Turing podem as mesmas coisas bastando apenas fornecer os dados de entrada e o programa /02/2013 Professor Leomir J. Borba- –

Evolução histórica do computador  Evolução histórica do computador – Continuação  Modelo de Von Neuman  Computadores feitos com base na Maquina Universal de Turing armazenam dados na memória.  Entre John Von Newman propôs que se os programas e dados são logicamente os mesmo, os programas também deveriam ser armazenados na memória /02/2013 Professor Leomir J. Borba- –

Evolução histórica do computador  Modelo de Von Newman – Continuação  Quatro subsistemas  O computadores construídos com base no modelo de Von Newman dividem o hardware do Computador em quatro Subsistemas : Memória, Unidade lógica e aritmética, Unidade de controle de I/O /02/2013 Professor Leomir J. Borba- –

Evolução histórica do computador  Modelo de Von Newman – Continuação  Memória – Área de armazenamento para programas e dados.  Unidade de lógica e aritmética (ULA) – Área operações de lógica e cálculos, necessária realizar operações aritméticas e lógicas sobre dados.  Unidade de controle – Responsável pelas operações da memória, a ULA e o sub sistema de I/O.  Entrada e saída – Aceita input de dados e programas vindos de fora do computador e realiza saída dos resultados do processamento para o mundo externo. Inclui dispositivos de armazenamento secundários (discos ou fitas) /02/2013 Professor Leomir J. Borba- –

Evolução histórica do computador  Conceito de programa armazenado – No modelo de Von Newman determina-se que o programa deve ser armazenado na memória, diferente da arquitetura dos primeiros computadores onde somente os dados eram armazenados na memória.  Os programas para respectivas tarefas eram implementados através de manipulação de comutadores ou modificações do sistema de fios.  Para armazenar programas e dados eles são convertidos para o mesmo formato, como padrões binários na memória – uma sequência de 0s e 1s /02/2013 Professor Leomir J. Borba- –

Evolução histórica do computador  Execução seqüencial de Instruções  No modelo de Von Newman, um programa e composto por um numero finito de instruções, executados pela unidade de controle após decodificá-las.  As instruções são executados de modo seqüencial  Nos computadores modernos as instruções são executadas na ordem em que forem mais eficientes /02/2013 Professor Leomir J. Borba- –

Periféricos de Entrada e Saída  Os dispositivos de E/S (Entrada e Saída) servem basicamente para a comunicação do computador com o meio externo. Eles provêem o modo pelo qual as informações são transferidas de fora para dentro da máquina, e vice-versa, além de compatibilizar esta transferência através do equilíbrio de velocidade entre os meios diferentes /02/2013 Professor Leomir J. Borba- –

Periféricos de Entrada e Saída  Termos de interesse:  Periférico : Qualquer dispositivo conectado a um computador que permita a comunicação ou interação do computador com o mundo externo. (Entrada e Saída).  Interface : Componente de hardware localizado entre o processador e um ou mais periféricos, função coordenação de transferência de dados  Recebimento dos dados e comandos enviados pelo processador ao periférico  Envio ao processador do estado (status) do dispositivo;  Manipulação e transformação dos dados e sinais de uma forma que seja compatível com o periférico;  Geração de sinais de controle e temporização durante a transferência de dados e estado /02/2013 Professor Leomir J. Borba- –

Periféricos de Entrada e Saída  Termos de interesse: (continução)  Controlador : Componente de hardware de uma interface que realiza todo o controle necessário para a transferência de dados;  Driver : Conjunto de rotinas encarregadas da comunicação do processador com a controladora e/ou interface do periférico;  Porta de E/S : Corresponde a um endereço no sistema de E/S do processador. Assim como o processador tem uma determinada capacidade de endereçamento de memória, ele também tem uma certa gama de endereços destinados a portas de E/S;  Barramento→ Conjunto de fios que transportam sinais de dados, endereço e controle 19 18/02/2013 Professor Leomir J. Borba- –

Periféricos de Entrada e Saída  Esquema de E/S 20 18/02/2013 Professor Leomir J. Borba- –

Periféricos de Entrada e Saída  Periféricos existem em grande número;  Entram e saem de moda de acordo com a evolução tecnológica:  ISA, PCI, USB, PCI-X  Tipos de transferência de dados:  Por controle direto do processador;  Por acesso direto a memória (DMA).  Podem co-existir no computador sem um anular o outro tipo /02/2013 Professor Leomir J. Borba- –

Periféricos de Entrada e Saída  Transferência de dados por controle Direto do processador  Processador interage diretamente com o dispositivo a cada transferência de um byte ou palavra;  Podem ser:  Polling. também conhecido como teste de estado. Processador pergunta para cada dispositivo se está apto para receber ou transmitir uma unidade de informação.  Interrupção. O processador é interrompido quando o periférico estiver apto a transmitir ou receber dados.  Processador controla a transferência byte a byte (palavra a palavra) usando os registradores internos e suas portas de E/S /02/2013 Professor Leomir J. Borba- –

Periféricos de Entrada e Saída  Transferência de dados por controle Direto do processador 23 18/02/2013 Professor Leomir J. Borba- –

Periféricos de Entrada e Saída  Acesso Direto a memória  Controlador faz o trabalho de transferência de blocos de dados entre periféricos e memória;  Processador não abandona suas tarefas;Apenas inicializa o controlador e dispara as atividades de transferências 24 18/02/2013 Professor Leomir J. Borba- –

Periféricos de Entrada e Saída  Exemplos :  Teclado : Conjunto de chaves elétricas cada uma acionada por uma tecla. A cada chave dessas corresponde um código binário que é enviado para a placa-mãe e esta sabe como tratar esse código de acordo com o modelo do teclado ou com o software que está em uso /02/2013 Professor Leomir J. Borba- –

Periféricos de Entrada e Saída  Exemplos : Continuação  Mouse (Bolinha): Junto à bolinha existem duas pequenas rodas, as quais estão conectadas cada qual a um eixo. Na outra ponta desses eixos existem rodas maiores e cheias de furos nas bordas. Além disso, ainda existem dois LEDs (“Light-Emitting Diode”, ou diodo emissor de luz) infravermelhos e dois sensores infravermelhos. Ao lado de cada uma das “rodas com furos” existe um par LED/sensor, o qual capta os movimentos realizados pela “roda com furos”. A bolinha move uma roda, a qual move o eixo, que gira uma das “rodas com furos”, então, o sensor infravermelho percebe a interrupção do recebimento das luzes do LED infravermelho e interpreta isso como um movimento vertical ou horizontal, dependendo de qual dos dois sensores foi movido /02/2013 Professor Leomir J. Borba- –

Periféricos de Entrada e Saída  Exemplos :  Continuação  Mouse (Óptico): 27 18/02/2013 Professor Leomir J. Borba- –

Periféricos de Entrada e Saída  Exemplos : Continuação  Sistema de Vídeo 28 18/02/2013 Professor Leomir J. Borba- –

Periféricos de Entrada e Saída  Exemplos : Continuação  Sistema de Vídeo  O chamado subsistema de vídeo do computador constitui-se de uma das partes mais complexas;  Requer um processador específico para os gráficos a serem exibidos, esses gráficos processados são armazenados na chamada memória de vídeo que recentemente passou a ser uma parte da RAM nas configurações mais populares;  Acontece devido a novas tecnologias de barramento (também a serem vistas mais adiante). Finalmente a imagem processada e armazenada em memória específica é exibida em um monitor de vídeo, que por sua vez pode ser baseado na tecnologia de raios catódicos (CRT) ou de cristal líquido (LCD) /02/2013 Professor Leomir J. Borba- –

Periféricos de Entrada e Saída  Exemplos : Continuação  Scanner  Esse aparelho é composto por uma fonte de luz que é emitida sobre o papel, ou objeto a ser “escaneado” e um sensor que capta os reflexos dessa imagem.  Esse sensor ajuda a montar a imagem na memória do computador na forma de um arquivo gráfico ou simplesmente um padrão de barras a ser convertido em um número /02/2013 Professor Leomir J. Borba- –

Periféricos de Entrada e Saída  Exemplos : Continuação  Impressora :É o dispositivo responsável por levar ao papel tudo que se produz em termos de textos e imagens dentro de uma UCP.  Existem diversas tecnologias de impressoras, dentre elas tem-se: as de impacto, as jato de tintas, as de cera e as a laser /02/2013 Professor Leomir J. Borba- –

Periféricos de Entrada e Saída  Exemplos : Continuação  Hard Disk : (Misto) 32 18/02/2013 Professor Leomir J. Borba- –

Bibliografia 15/08/2013 Professor Leomir J. Borba- – 33 BIBLIOGRAFIA BÁSICA 1 MANZANO, José Augusto N. G. Estudo Dirigido de Algorítmos. São Paulo: Érica, PEIXOTO, Mário César Pintaudi. Engenharia social e segurança da informação na gestão corporativa. Rio de Janeiro: Brasport, COMER, Douglas E. Interligação em rede com TCP/IP: projeto, implementação e detalhes internos. Tradução de Ana Maria Netto GUZ. 3. ed. Rio de Janeiro: Campus, v. 2. BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR 1 CANTU, Marco. Dominando o Delphi 5 "a Bíblia". São Paulo: Makron Books, TANENBAUM, Andrew S. Redes de computadores. Rio de Janeiro : Campus, MACHADO, Francis Berenger. Arquitetura de sistemas operacionais. Rio de Janeiro : Livros Técnicos e Científicos, ed. 4 LOURENÇO, Antonio Carlos de. Circuitos digitais. São Paulo : Érica, NORTON, P., Introdução à Informática, 5ª edição, São Paulo, Printice Hall,