Arquitetura e Organização de Computadores Introdução à Organização do Computador

Transcrição

1 1 Arquitetura e Organização de Computadores Introdução à Organização do Computador Professor: João Paulo de Brito Gonçalves Curso: Sistemas de Informação

2 Introdução 2 O Computador é uma ferramenta que permite a realização do processamento automático (ou eletrônico) de dados. Define-se por Processamento de Dados qualquer atividade que, utilizando informações (ou dados), efetua transformações para obter novas informações (ou dados) como resultado.

3 Introdução 3 Entrada Processamento Saída Armazenamento

4 4 Introdução

5 Conceito de Sistemas de Computadores 5 Unidade Central de Processamento Dispositivos de Entrada Unidade de Controle ULA Dispositivos de Saída Unidade Primária de Armazenamento Dispositivos de Armazenament o Secundário

6 Dispositivos de Entrada Os6dispositivos de entrada recebem os dados do mundo externo em uma multiplicidade de formas (imagens, sons, texto), mas ao final toda a informação é armazenada como sequências de zeros e uns. Várias são as técnicas usadas para representar a informação digitalmente, após serem capturadas pelos dispositivos de entrada: Áudio PCM (Pulse Code Modulation) Caracteres de Texto ASCII(American Standard Code for Information Interchange) Imagens matriz de pontos pixels(guardam informação de intensidade da luz e cor) Os arquivos de mídia muitas vezes têm tamanhos grandes uso de compressão para reduzir o tamanhos dos arquivos(.mp3,.mp4,.zip). Para comprimí-los e descomprimí-los são usados codecs.

7 7 Dispositivos de Entrada 1. Teclado

8 Dispositivos de Entrada 8 2. Mouse Mouse com roda

9 Dispositivos de Entrada 9 3. Painel Sensível ao Toque e Caneta

10 Dispositivos de Entrada Joystick

11 Dispositivos de Entrada Tela Sensível ao Toque Tela sensível ao toque Caneta fotossensível

12 Dispositivos de Entrada Escaner Scanner de mesa Scanner de mão

13 Dispositivos de Entrada Microfone

14 Dispositivos de Entrada Trackball

15 Dispositivos de Entrada Webcam

16 Processamento 16 A unidade central de processamento (CPU) é o componente principal de processamento de um sistema de computador. (Nos microcomputadores, ela é o microprocessador principal). Um dos principais componentes da CPU é a unidade lógico-aritmética (ALU) que realiza as funções aritméticas e lógicas exigidas no processamento da computação. Os Componentes da CPU incluem: Unidade de Controle Unidade Lógico-Aritmética Unidade de Armazenamento Primário

17 Processamento 17 As ações executadas pelo processador são divididas em operações simples chamadas de instruções. Normalmente ele executa instruções armazenadas seqüencialmente na memória. Se a instrução em execução está em x a próxima deve estar em x+1 Possui os registradores como unidades básicas de armazenamento.

18 Processamento 18 A velocidade da evolução dos sistemas computacionais é sem precedentes na história de quaisquer outros sistemas inventados pelo homem. Se os sistemas de transporte tivessem evoluído tão rápido quanto os sistemas computacionais de 1940 (década da implementação do primeiro computador com código armazenado) até hoje, por exemplo, seria possível viajar de Manaus a Vitória em 15 segundos pelo custo de aproximadamente R$1,00.

19 Processamento 19 Para se comunicar com um computador você tem que utilizar sinais elétricos. É fácil criar dois sinais elétricos diferentes para representar toda a informação. Símbolos escritos usando apenas 0s e 1s são ditos binários. A menor unidade de uma informação representada em binário é conhecida como binary digit ou bit. Toda a informação existente por mais variada que possa parecer é representada no computador através de bits.

20 Processamento 20 Computadores obedecem cegamente aos nossos comandos; por essa razão, comandos individuais dados ao computador são chamados de instruções. Instruções são, então, conjuntos de bits que o computador entende, ou números escritos em binário. Por exemplo, o conjunto de bits: Pode, por exemplo, dizer a um computador específico para somar dois números.

21 Processamento 21 Usar números binários para se comunicar com um computador é extremamente tedioso. Por essa razão, programadores logo inventaram uma notação mais próxima de como pensamos para fazer esta comunicação. A esta notação foi dado o nome de linguagem assembly. Ao primeiro programa de computador capaz de traduzir de assembly para linguagem de máquina (números binários) foi dado o nome assembler e este nome é usado até hoje para designar programas que fazem esta tarefa.

22 Processamento 22 Um programa assembler traduz, por exemplo, de: ADD A, B, C para Embora seja um grande avanço usar assembly no lugar de linguagem de máquina, assembly ainda é muito tedioso de usar.

23 Processamento 23 Contudo, assim como é possível criar um programa para traduzir de assembly para linguagem de máquina, também é possível criar um programa para traduzir de uma linguagem de mais alto nível para linguagem de máquina. Estes programas foram denominados compiladores. Linguagens de alto nível, tais como C, JAVA, Python, etc, oferecem importantes benefícios por aumentarem a produtividade dos programadores uma linha de código em linguagem de alto nível pode, muitas vezes, representar várias instruções em linguagem de máquina.

24 24 Processamento

25 Saída 25 Eles convertem informações eletrônicas produzidas pelo sistema de computador em forma inteligível pelo homem para apresentação aos usuários finais. Os dispositivos de saída incluem: Monitores de Vídeo; Unidades de Resposta de Áudio; Impressoras.

26 Tecnologias e Tendências em Saída de Dados 26 Você recebe informações dos computadores em uma multiplicidade de formas. Os monitores de vídeo e os documentos impressos foram e ainda são as formas mais comuns de saída dos sistemas de computadores

27 Saída 27 Impressora Matricial Jato de Tinta Laser

28 Armazenamento 28 Esta função de um sistema de computador é utilizada para armazenamento de dados e instruções de programa necessários ao processamento. Os dispositivos de armazenamento incluem: Unidade de Armazenamento Primário (memória principal); Dispositivos de Armazenamento Secundário (disco magnético, fita magnética, discos óticos).

29 Dispositivos de Armazenamento Primário 29 Guarda dados e instruções de programas entre as etapas de processamento e os fornece para a unidade de controle e a unidade lógico-aritmética durante o processamento. Todos os dados e programas devem ser colocados na memória principal antes de poderem ser processados. A unidade de armazenamento primário consiste em chips microeletrônicos de memória conhecida como RAM (random access memory).

30 Dispositivos de Armazenamento Primário 30 É dividida em unidades de mesmo tamanho chamadas células onde os dados e instruções estão armazenados Cada célula possui um número associado chamado endereço através do qual ela é referenciada Se a memória tiver n células, os endereços serão de 0 a n-1 Para se efetuar o acesso a uma informação, o processador envia o endereço da locação de memória que contém a informação necessitada

31 31 Dispositivos de Armazenamento Primário

32 Dispositivos de Armazenamento Secundário 32 São usados para armazenar dados e programas e isto aumenta muito a capacidade de armazenamento dos sistemas de computadores. Entretanto, antes que o conteúdo do armazenamento secundário possa ser processado, ele deve ser trazido para a unidade de armazenamento primário (principal).

33 Tendências e Opções no Armazenamento de Dados 33 Dentre os dispositivos utilizados para o armazenamento de dados, temos: Hard Disk; Pen-Drives; CDs; DVDs; Cartões de Memória; Cartuchos e Fitas Magnéticas.

34 Tendências e Opções no Armazenamento de Dados 34 CD de Áudio 1982 CD-ROM 1984 CD-R 1990 VCD 1993 DVD 1996 DVD-ROM 1997 CD-RW 1997 DVD gravável 1999 Blu-Ray 2004

35 BIOS 35 Inicialização de um sistema computacional Passo 1 A fonte de alimentação fornece energia elétrica para as diferentes partes do sistema processador

36 BIOS 36 Inicialização de um sistema computacional Passo 2 O processador procura o BIOS processador BIOS Basic Input/Output System Firmware que contém as instruções de inicialização do computador

37 BIOS 37 Inicialização de um sistema computacional Passo 3 A BIOS realiza o POST POST Power-On Self Test Teste mediante o qual são verificados componentes tais como mouse, teclado, conectores e placas de expansão processador conectores drive de CD-ROM placas de expansão teclado

38 BIOS 38 Inicialização de um sistema computacional Passo 4 Os resultados do POST são comparados com os dados armazenados no chip CMOS Chip CMOS Complementary Metal Oxyde Semiconductor Armazena informações de configuração do computador e também detecta novos dispositivos conectados processador conectores chip CMOS drive de CD-ROM placas de expansão

39 BIOS 39 Inicialização de um sistema computacional Passo 5 O BIOS procura os arquivos do sistema no drive D (disco ótico) e, em seguida, no drive C (disco rígido) processador conectores drive de CD-ROM chip CMOS disco rígido Arquivos do sistema Arquivos específicos do sistema operacional, carregados durante a inicialização placas de expansão

40 BIOS 40 Inicialização de um sistema computacional Passo 6 O programa de boot carrega na RAM o kernel do SO (armazenado no HD), o qual assume, a partir de então, o controle do computador processador conectores drive de CD-ROM chip CMOS disco rígido módulos de memória RAM placas de expansão

41 41 Inicialização de um sistema computacional Passo 7 O SO carrega informações de configuração, exibe a área de trabalho (desktop) na tela e executa programas na pasta Iniciar (StartUp) Pasta Iniciar (StartUp) Contêiner de uma lista de programas que são automaticamente iniciados quando o computador é inicializado Step 7