Arquitetura de Computadores. Alan Santos

Transcrição

1 Arquitetura de Computadores Alan Santos 1

2 Arquitetura de Computadores Carga Horária: 60h 2

3 Estudar; O que podemos fazer com o computador? Ouvir músicas; Assistir vídeos; Acessar a Internet; Ver e editar fotos e documentos; Enviar mensagens ( s); Conversar (bate-papo); Jogar; Apresentações 3

4 Computador Máquina capaz de resolver problemas através da execução de instruções que lhe são passadas. 4

5 Computador Tipos analógico => grandezas contínuas ex: termômetro digital => pulsações elétricas (0V, +5V) ex: calculadora bit - menor unidade de informação ( binary digit ) 0 = apagado/desligado/desativado/não 1 = aceso/ligado/ativado/sim 1 byte = 8 bits 1 KB = 1 quilobyte = 1024 bytes 5

6 Computador Digital Os circuitos eletrônicos do computador digital executam um conjunto limitado de instruções simples: adição, subtração, deslocamento, OR, AND. 6

7 3. A estrutura computacional O Computador TIPOS Grande Porte Supercomputadores São os mais rápidos e complexos que processam as informações em BIPS (bilhões de informações por segundo). São utilizados em investigações científicas Mainframe Também são computadores de grande porte, porém menores que os Supercomputadores, processam as informações em MIPS (milhões de informações por segundo). São utilizados em meios industriais, comerciais e bancários. Médio Porte Minicomputadores São computadores de médio porte com poder de processamento com 1 ou mais processadores,e estão próximos ao Mainframe. Sua utilização é para fins genéricos. Como exemplo podemos citar os tradicionais Servidores Corporativos. Workstation São computadores com alto poder de processamento, que podem ou não ter mais de um processador. Geralmente são utilizados em ambientes gráficos - Apple.

8 3. A estrutura computacional O Computador TIPOS Pequeno Porte Microcomputadores Correspondem aos computadores tradicionais (Computador Pessoal PC). Esses computadores são identificados como sendo computadores de mesa, onde diversos periféricos são conectados pelos seus usuários. Notebook São semelhantes aos Microcomputadores, porém é um computador portátil/móvel. Esse hardware é a tendência dos próximos anos, devido a Internet móvel. Palm São computadores/telefones de bolso que geralmente operam sobre o sistema operacional PALM OS, Linux ou Windows SE/MO. Esses dispositivos são geralmente utilizados por funcionários externos corporativos, como por exemplos vendedores, estudantes entre outros. Celulares São os verdadeiro computadores e televisores de bolso.

9 Computador Digital Por ser uma máquina composta de vários circuitos e componentes eletrônicos, também é chamado de equipamento de processamento eletrônico de dados. 9

10 Processamento de dados Série de operações que se aplica a um conjunto de dados (entrada) para obter outro conjunto de dados ou resultados (saída). Exemplos dar baixa, no talão de cheques, de um cheque emitido procurar um número de telefone na lista telefônica e anotá-lo em uma caderneta somar valores de compras no supermercado classificar várias contas e pagá-las em ordem de data de vencimento 10

11 Processamento de dados Elementos Básicos Dados iniciais - informações iniciais sujeitas a certas transformações Transformações - modificações efetuadas no conteúdo ou na forma dos dados iniciais Resultados finais - produto dos dados iniciais após as transformações 11

12 Processamento eletrônico de dados Processamento de dados com a utilização do computador 12

13 Processamento eletrônico de dados Vantagens processa grande volume de dados com rapidez trata grandes quantidades de informação com segurança realiza cálculos com exatidão oferece grande disponibilidade de acesso às informações armazenadas pode ser programado 13

14 Dado x Informação Dado Cadeia de caracteres ou padrões sem interpretação. É qualquer elemento identificado em sua forma bruta que por si só não conduz a uma compreensão de determinado fato ou situação. Algum tipo desorganizado de informação que não significa nada isoladamente. Ex.: nome de um funcionário, nº peças em estoque; nº de horas trabalhadas,... 14

15 Dado x Informação Informação Conjunto de dados aos quais seres humanos deram forma para torná-los significativos e úteis. Dado dotado de relevância. Ex.: quantidade de vendas por produto, total de vendas mensais,... 15

16 Dado x Informação Dado Informação que será trabalhada durante o processamento Exemplos 10 (idade), 12 x 8 (pressão arterial), 1.99 (altura em metros) Informação É o resultado do processamento, isto é, o dado processado ou acabado. 16

17 Identifique no texto abaixo os dados e as informações. Fábrica de peças Uma empresa utiliza coletores de dados, estrategicamente posicionados em suas linhas de produção, indicando as quantidades de peças produzidas e os refugos gerados para cada linha. Análises destes dados são realizadas periodicamente, visando indicar se há atrasos em relação à programação planejada e acionando ações corretivas quando necessário. A análise dos dados capturados da linha de produção, ao longo dos últimos anos, apontou um alto nível de refugo para uma determinada linha, num determinado período do ano. Os projetistas do produto em questão analisaram os dados de produção, confrontando-os com diversos outros dados externos e internos à empresa. Descobriu-se que a periodicidade do aumento dos refugos coincidia com o período de maior umidade relativa do ar e que os materiais empregados na linha específica eram mais sensíveis a estes níveis de umidade do que se imaginava. 17

18 Sistema Conjunto de elementos que interagem para a realização de um série de objetivos de modo organizado e coordenado. Ex.: automóvel (objetivo: transportar passageiros e carga - subsistemas: motor, caixa de marchas, suspensão); computador (armazenar e processar dados subsistemas: teclado, vídeo, CPU,...) Outros exemplos de sistemas: solar, energético, transporte, econômico, comunicação, molecular, industrial...

19 Atividades básicas dos sistemas Entrada (input) envolve a captação ou coleta de fontes de dados brutos de dentro da organização ou de seu ambiente externo (formulários, registros, edição); Processamento conversão da entrada bruta em forma mais útil e apropriada (dados classificados, analisados, manipulados através de cálculos, comparações...)

20 Atividades básicas dos sistemas Saída (output) transferência da informação as pessoas ou atividades que a usarão (gráficos ou relatórios);

21 Sistema Fabricante Universidade Atividades básicas dos sistemas Metas/objet ivo. Bicicletas com maior qualidade Aquisição de Conhecimento Entradas Processamento Saídas Armação, componentes, suprimentos Estudantes, professores, administradores livros, equipamentos Atividades básicas Solda, pintura, montagem Ensino, pesquisa... Bicicletas acabadas Estudantes cultos, pesquisa significativa, serviços à comunidade Serviço de Saúde com alta qualidade Médicos, enfermeiras, pacientes, equipamentos Diagnóstico, cirurgia, medicamentos, exames Pacientes saudáveis, serviços a comunidade Serviço Saúde

22 Sistema Computacional Abrange a combinação de Hardware (circuitos), software (programas) e outros elementos essenciais 22

23 Hardware x Software Hardware conjunto de componentes mecânicos, elétricos e eletrônicos com os quais são construídos os computadores e equipamentos periféricos Software conjunto de programas e procedimentos que permitem usufruir da capacidade de processamento fornecida pelo hardware 23

24 Instrução x programa Instrução Operação elementar que o computador tem a capacidade de processar Trabalha com os dados Ordens executadas pelo computador Exemplos instruções para entrada e saída (E/S) de dados instrução de movimentação de dados (transferência) instruções aritméticas instrução de comparação etc 24

25 Instrução x programa Programa roteiro que orienta o computador, mostrando-lhe a sequência de operações necessárias para executar uma determinada tarefa sequência de instruções que dirigem a CPU na execução de alguma tarefa composto por uma série de comandos ou instruções 25

26 Elementos Básicos da Máquina CPU Execução das instruções de um programa Memória Programas + Dados E/S Buffers Teclado Vídeo 26

27 Elementos Básicos da Máquina Reg. IR ounid. controle PC MAR AC MBR Memória Programas + Dados Teclado ALU ounid. processamento E/S Buffers Vídeo 27

28 Elementos Básicos da Máquina Memória Unidade aritmética e lógica Unidade de controle Barramento Dispositivos de entrada e saída 28

29 Elementos Básicos da Máquina O sistema no qual o programa será executado deve ser capaz de: Armazenar o programa e os dados utilizados na computação. Localizar cada instrução e identificar a ação que deve ser realizada. Executar a ação, possivelmente obtendo, transformando e armazenando dados. Comunicar-se com outros dispositivos (entrada e saída). 29

30 Elementos Básicos da Máquina O sistema no qual o programa será executado deve ser capaz de: Armazenar o programa e os dados utilizados na computação. Localizar cada instrução e identificar a ação que deve ser realizada. Executar a ação, possivelmente obtendo, transformando e armazenando dados. Comunicar-se com outros dispositivos (entrada e saída). Memória Aritmética e Lógica Controle Canais de Comunicação Dispositivos 30