INTRODUÇÃO À CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO PROF. BRUNO DE CASTRO H. SILVA

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1 INTRODUÇÃO À CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO PROF. BRUNO DE CASTRO H. SILVA
AULA 6 CONCEITOS BÁSICOS SOBRE HARDWARE E ARQUITETURA DE COMPUTADORES

2 Detalhes Internos da CPU Memórias Registradores Memória Cache
SUMÁRIO Conceitos Iniciais Modelo de Von Neuman Detalhes Internos da CPU Memórias Registradores Memória Cache Memória Principal Memória Secundária

3 Conceitos Inciais Um computador digital é composto por diversos componentes eletrônicos que realizam funções especializadas.

4 Conceitos Inciais A arquitetura (ou modelo) de von Neumann, concebido em 1946, é uma das arquiteturas mais utilizadas como base para o projeto de computadores digitais.

5 Conceitos Inciais Atualmente, a maioria dos computadores modernos possuem o mesmo esquema básico, que compreende: Memória; CPU (Central Processing Unit); Dispositivos de Entrada e Saída (E/S).

6 Conceitos Inciais

7 DESCRIÇÃO DO MODELO DE VON NEUMAN

8 Modelo de Von Neuman Em um computador, a memória é utilizada para armazenar instruções e dados. No modelo de Von Neumann, a memória é endereçável, isto é, ela é organizada em diversas posições e cada posição possui um endereço bem definido.

9 Modelo de Von Neuman Um conjunto de instruções caracterizam um algoritmo, que por sua vez, constituem uma aplicação, como por exemplo, o seu navegador ou o seu editor de textos.

10 Modelo de Von Neuman A CPU é a unidade central em um computador. Ela é responsável por comandar a busca de instruções e dados da memória.

11 Modelo de Von Neuman As instruções são comandos que serão executados na CPU e os dados são as informações que serão processadas por essas instruções.

12 Modelo de Von Neuman Além buscar os dados, a CPU é capaz de manipular esses dados gerando novas informações, que também são armazenadas na memória enquanto um programa estiver ativo.

13 Modelo de Von Neuman A CPU também é capaz de processar novas dados oriundos dos dispositivos de entrada e saída.

14 Modelo de Von Neuman Os dispositivos de entrada são equipamentos ou periféricos capazes de alimentar um computador com dados.

15 Modelo de Von Neuman Os exemplos mais comuns de dispositivos de entrada são o teclado e o mouse.

16 Modelo de Von Neuman Podemos citar também outros exemplos mais sofisticados de entrada de dados, como por exemplo, um sensor de temperatura, um leitor de código de barras, dentre outros exemplos.

17 Modelo de Von Neuman Os dispositivos de saída são equipamentos ou periféricos capazes de expor dados para humanos ou outros computadores.

18 O monitor é um exemplo de dispositivo de saída para humanos.
Modelo de Von Neuman O monitor é um exemplo de dispositivo de saída para humanos.

19 Modelo de Von Neuman Dispositivos de infravermelho ou bluetooth são exemplos de dispositivo de saída que podem ser usados na transferência de dados entre computadores ou dispositivos.

20 Quais as similaridades e diferenças entre infravermelho e bluetooth?
Modelo de Von Neuman Quais as similaridades e diferenças entre infravermelho e bluetooth?

21 Modelo de Von Neuman Similaridades: Usadas ​​para comunicação de curto alcance entre dispositivos eletrônicos. Consomem consideravelmente menos energia do que outras tecnologias sem fio.

22 Modelo de Von Neuman Diferenças: O infravermelho usa pulsos de luz para transmitir dados de um dispositivo para outro. O Bluetooth usa ondas de rádio em uma frequência particular (2,4 GHz) para transmissão de dados entre dispositivos.

23 O Bluetooth tem um alcance máximo de 10 m.
Modelo de Von Neuman Diferenças: O alcance efetivo do infravermelho é muito curto — geralmente, não mais do que 5 m e, muitas vezes, menos do que 1 m. O Bluetooth tem um alcance máximo de 10 m.

24 O Bluetooth transmite dados a uma velocidade entre 1 e 3 Mbps.
Modelo de Von Neuman Diferenças: O infravermelho transmite dados em um intervalo entre 115 kbps e 16 Mbps, dependendo do dispositivo. O Bluetooth transmite dados a uma velocidade entre 1 e 3 Mbps.

25 Modelo de Von Neuman Diferenças: Por usar luz para transmissão de dados, o sistema infravermelho requer uma linha direta de visão entre os dispositivos em comunicação. O Bluetooth, devido à sua utilização de ondas de rádio, ao invés de luz, não está sujeito a essas limitações.

26 Modelo de Von Neuman Por fim, de acordo com o modelo de von Neuman, o barramento pode ser visto como um canal de comunicação que integra as partes de um computador.

27 Os barramentos podem ser chamados também de:
Modelo de Von Neuman Os barramentos podem ser chamados também de: Interfaces; Portas; Conectores; Slots.

28 Modelo de Von Neuman Com a evolução do computador, houve um aumento dos tipos de barramentos. Segue abaixo os principais barramentos: USB; Firewire; Thunderbolt; Serial; PS/2 – MiniDin;

29 Modelo de Von Neuman É através do barramento que todas as informações trafegam entre os dispositivos de entrada e saída, a memória e o processador.

30 Modelo de Von Neuman

31 Detalhes Internos da CPU

32 Detalhes Internos da CPU
A CPU é composta por várias unidades básicas que são: A Unidade Lógica e Aritmética (ULA); Os Registradores (de dados e de controle); A Unidade de Controle.

33 Detalhes Internos da CPU

34 Detalhes Internos da CPU
A ULA consiste de um conjunto de circuitos que realizam operações sobre dados. Essas operações básicas podem incluir: adição, subtração e a manipulação de bits.

35 Detalhes Internos da CPU
Os registradores são unidades de armazenamento construídos dentro da CPU. Os registradores são acessados muito mais rapidamente que posições da memória (chegando em alguns casos de 5 a 10 vezes mais rápidos).

36 Detalhes Internos da CPU
Como normalmente os registradores são construídos logicamente dentro da CPU, o número de registradores é limitado, se comparado com a capacidade de armazenamento de uma memória.

37 Detalhes Internos da CPU
Por esse motivo, os registradores são reservados somente para as operações e dados que o processador está utilizando em um dado momento.

38 Detalhes Internos da CPU
A Unidade de Controle é responsável por controlar as várias funções que uma CPU pode executar. Ela é formada de circuitos que realizam a busca de dados e instruções a partir da memória principal. Ela também controla o fluxo de dados dos registradores para a ULA e da ULA para os registradores.

39 Detalhes Internos da CPU
Nos computadores atuais, um microprocessador incorpora as funções de uma CPU em um único circuito integrado, ou no máximo alguns circuitos integrados

40 Memórias

41 Memórias A memória é um tipo de componente utilizado no projeto de computadores, cuja função é armazenar informações que serão manipuladas pelo sistema.

42 E um mesmo computador pode possuir diversos tipos de memória.
Memórias São diversos tipos de memória disponíveis variando em velocidade, capacidade de armazenamento e tecnologia de construção. E um mesmo computador pode possuir diversos tipos de memória.

43 Memórias Devido a grande variedade de memórias e diferentes necessidades (como desempenho) ao projetar um computador, é praticamente impossível projetar um computador com apenas um tipo de memória.

44 Memórias São diversos fatores que influenciam a produção de um determinado tipo de memória. Dos quais pode-se citar: O tempo de acesso, de uma memória indica o tempo que a memória leva para tornar uma informação disponível; A capacidade, refere-se à quantidade de informação que pode ser armazenada em uma memória; A volatilidade, que indica se a memória mantém as informações nela armazenadas sem o fornecimento de energia.

45 Memórias Os diferentes tipos de memória presentes em um computador podem ser organizadas hierarquicamente, seguindo uma relação Velocidade por Capacidade de armazenamento.

46 Memórias

47 Registradores

48 Trata-se de um dispositivo de armazenamento volátil.
Registradores Os registradores são unidades lógicas capazes de armazenar um determinado número de bits. Trata-se de um dispositivo de armazenamento volátil.

49 Registradores Eles podem ser usados, por exemplo, para receberem (armazenar) o resultado resultante de uma operação aritmética realizada pela ULA.

50 Memória Cache

51 Memória Cache Na tentativa de melhorar o desempenho, os processadores modernos incorporam em seus projetos à memória cache.

52 Memória Cache Devido a proximidade (física) ao processador, os dados em cache são acessados mais rapidamente caso tivessem que ser obtidos na memória principal.

53 Memória Cache Dessa forma, os dados mais utilizados pelo sistema são armazenados na memória cache até que não sejam mais necessários.

54 Por fim, trata-se de um dispositivo de armazenamento volátil;
Memória Cache Por fim, trata-se de um dispositivo de armazenamento volátil; E que possui um custo elevado em relação às demais tecnologias de memórias, com exceção dos registradores.

55 Memória Principal

56 E é considerada a memória básica de um sistema computacional.
Memória Principal A memória principal é um dos principais componentes da arquitetura de von Neumann. E é considerada a memória básica de um sistema computacional.

57 Memória Principal É nela que são armazenados os programas a serem executados pelo computador, sendo cada programa (ou aplicações) caracterizado como um conjunto de instruções e dados.

58 Memória Principal Atualmente, o principal tipo de memória utilizado no projeto de computadores é o RAM, que significa em inglês Random Access Memory, ou Memória de Acesso Randômico.

59 Trata-se de um dispositivo de armazenamento volatíl.
Memória Principal O termo ‘Randômico’ implica que a mesma possuí acesso randômico, o que significa que a CPU pode acessar(endereçar) diretamente qualquer posição desta memória; Trata-se de um dispositivo de armazenamento volatíl.

60 Memória Principal

61 Memória Principal

62 Memória Secundária

63 São mecanismos não voláteis de armazenamento de dados.
Memória Secundária Na base da hierarquia das memórias encontram-se os tipos de memórias como maior capacidade de armazenamento e de menor custo, em relação às memórias já apresentadas. São mecanismos não voláteis de armazenamento de dados.

64 Exemplos: Um disco rígido;
Memória Secundária Exemplos: Um disco rígido; Disquetes, que hoje em dia é uma tecnologia obsoleta; Cartões de memória; Cd Rom; Pen drive.

65 Memória Secundária

66 Memória Secundária

67 Memória Secundária ThumbDrive de 8mb – anos 2000;