Software Básico Introdução à Organização de Computadores Capítulo 1 Mitsuo Takaki

Introdução a Organização de Computadores O computador é uma máquina utilizada para resolver problemas. Um programa é uma sequência de instruções que descreve como realizar uma certa tarefa. As instruções primitivas de um computador formam uma linguagem que permite se comunicar o programador e o computador. – Linguagem de máquina.

Introdução a Organização de Computadores A linguagem de máquina deve ser o mais simples possível. – Reduz complexidade e custo de produção. Computadores são estruturados utilizando uma séria de abstrações, cada uma acumula aquela que lhe precede. – Chamadas de níveis. – Permite que o computador seja projetado de forma estruturada.

Organização Estruturada de Computadores Criada para suprir a deficiência causada pela busca de usabilidade (usuário) e simplicidade (computador). Exige a criação de um novo conjunto de instruções. – Chamaremos de L1. – As instruções embutidas na máquina será chamada de L0.

Organização Estruturada de Computadores Existem duas abordagens para resolver o problema: – Tradução – Interpretação

Tradução As instruções da linguagem L1 são substituídas por equivalentes em L0. O programa final será unicamente na linguagem L0. Também chamado de compilação.

Interpretação Escrever um programa em L0 que aceite programas em L1 como entrada. Cada instrução em L1 é executada por vez em instruções equivalentes em L0. Não cria um novo programa em L0. O programa que lê é chamado de interpretador.

Tradução vs Interpretação São semelhantes, com a única diferença de o programa em L1 ser descartado na tradução. Cada nível é visto como uma máquina virtual e sua linguagem de máquina é descrita por Lx. Os níveis mais baixos utilizam interpretação e os níveis mais altos utilizam tradução.

Níveis das Máquinas Modernas

Lógica Digital – Nível 0 Constituído de portas e dispositivos digitais. Dispositivos AND, por exemplo.

Microarquitetura – Nível 1 Constituído de vários registradores e um circuito chamado de ALU (Arithmetic Logic Unit). – Capaz de realizar operações aritméticas simples. Em algumas máquinas, o caminho de dados é controlado por um microprograma. – Controla o fluxo dos dados dos registradores à ALU.

Microarquitetura – Nível 1 O microprograma é um interpretador que busca, examina e executa as instruções. – No caso de um ADD, a instrução é buscada, os operandos localizados e trazidos para os registradores, a soma é calculada pela ALU e o resultado é enviado de volta.

Arquitetura do Conjunto de Instruções – Nível 2 Também chamado de linguagem de máquina ou ISA (Instruction Set Architecture).

Sistema Operacional – Nível 3 A partir deste nível, já é capaz de executar dois ou mais programas simultaneamente.

Linguagem Assembly – Nível 4 Há uma ruptura fundamental: Os programas não são traduzidos. – Nos níveis 2 e 3 é utilizada a interpretação. A linguagem contém palavras e abreviações. – Nos níveis 1, 2 e 3 são utilizados apenas números. – É uma forma simbólica das linguagens subjacentes.

Linguagens de Alto Nível – Nível 5 Neste nível estão as linguagens de alto nível como C, C++, Pascal...

Níveis das Máquinas Modernas O conjunto de tipos de dados, operações e características de cada nível é chamado de arquitetura.