Aula 1 - Fundamento de Hardware e Software para arquitetura de computadores.

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Fundamento de Hardware e Software para arquitetura de computadores. A parte de física e lógica que um desenvolvedor precisa conhecer.

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Aula 1 - Fundamento de Hardware e Software para arquitetura de computadores.

  1. 1. Aula 01 Arquitetura de Computadores Fundamento de Hardware e Software Curso superior de Sistemas de Informação - IFNMG www.evandrojunior.pro.br evandrojunior21@gmail.com pt.slideshare.net/EvandroJunior
  2. 2. www.evandrojunior.pro.br evandrojunior21@gmail.com pt.slideshare.net/EvandroJunior HARDWARE Conjunto de circuitos eletrônicos interligados, formado por dispositivos. Sistema Computacional
  3. 3. www.evandrojunior.pro.br evandrojunior21@gmail.com pt.slideshare.net/EvandroJunior HARDWARE Processador ou unidade central e processamento Memórias Dispositivos de I/O Unidades funcionais
  4. 4. www.evandrojunior.pro.br evandrojunior21@gmail.com pt.slideshare.net/EvandroJunior HARDWARE Gerencia todo o sistema computacional controlando as operações realizadas por cada unidade funcional. Principal função: Controlar e executar funções presentes na memória principal, através de operações básicas de soma, subtração, comparação e movimento de dados. Processador
  5. 5. www.evandrojunior.pro.br evandrojunior21@gmail.com pt.slideshare.net/EvandroJunior HARDWARE Unidade de controle Unidade lógica aritmética (ULA) Registradores Processador
  6. 6. www.evandrojunior.pro.br evandrojunior21@gmail.com pt.slideshare.net/EvandroJunior HARDWARE A sincronização de todas as funções do processador é realizada através de um sinal de clock. SINAL DE CLOCK: Pulso gerado ciclicamente que altera varáveis de estado do processador Processador
  7. 7. SINAL DE CLOCK
  8. 8. www.evandrojunior.pro.br evandrojunior21@gmail.com pt.slideshare.net/EvandroJunior HARDWARE Memória Principal
  9. 9. www.evandrojunior.pro.br evandrojunior21@gmail.com pt.slideshare.net/EvandroJunior HARDWARE Principal, primária ou real; Local onde são armazenados instruções e dados; Composta de Células; Cada célula é formada por um tamanho de bits fixo; O acesso ao conteúdo é feito pelo endereço da célula. Memória Principal
  10. 10. www.evandrojunior.pro.br evandrojunior21@gmail.com pt.slideshare.net/EvandroJunior HARDWARE Memória Principal 7 6 5 4 3 2 1 0 0 Instrução ou dados 1 1 1 0 0 0 1 0 1 2 3 4 5 ... ... Célula Endereços
  11. 11. www.evandrojunior.pro.br evandrojunior21@gmail.com pt.slideshare.net/EvandroJunior HARDWARE Classifica as memórias pela sua volatilidade; RAM – Volátil ROM, EPROM – Não Volátil Memória Principal
  12. 12. www.evandrojunior.pro.br evandrojunior21@gmail.com pt.slideshare.net/EvandroJunior HARDWARE Volátil; Alta velocidade; Pequena capacidade de armazenamento; Maximiza a velocidade com que os dados são lidos; Alto preço. Memória Cache
  13. 13. www.evandrojunior.pro.br evandrojunior21@gmail.com pt.slideshare.net/EvandroJunior HARDWARE A maior parte das arquiteturas de computadores utilizam memórias caches baseadas em níveis: L1 Baixa capacidade de armazenamento; Altíssima velocidade. L2 Maior capacidade de armazenamento; Velocidade inferior a L1; Memória Cache
  14. 14. www.evandrojunior.pro.br evandrojunior21@gmail.com pt.slideshare.net/EvandroJunior HARDWARE Secundária ou permanente; Não volátil; Armazena programas e dados; Acesso mais lento que as memórias primárias; Baixo custo; Capacidade de armazenamento superior comparado com memórias primárias. Memória Secundária
  15. 15. HARDWARE Relação entre memórias de armazenamento Memórias Secundárias Memórias Primárias Memórias Cache Registradores Maior Capacidade de armazenamento Maior Custo e Velocidade
  16. 16. www.evandrojunior.pro.br evandrojunior21@gmail.com pt.slideshare.net/EvandroJunior HARDWARE Barramentos ou bus; Meio de comunicação que permite a troca de dados entre as unidades funcionais do meio computacional; Atua através de condutores, dados, endereços e sinais de controle. Barramentos
  17. 17. www.evandrojunior.pro.br evandrojunior21@gmail.com pt.slideshare.net/EvandroJunior HARDWARE Barramento de endereços (address bus); Local onde os dados a serem processados estão armazenados; Barramento de dados (data bus); Por onde as informações transitam. Barramento de controle (control bus). Sincroniza tarefas, habilita ou desabilita o fluxo de dados. Barramentos
  18. 18. HARDWARE Barramentos
  19. 19. www.evandrojunior.pro.br evandrojunior21@gmail.com pt.slideshare.net/EvandroJunior HARDWARE Podemos considerar que a comunicação (troca de dados) entre processador e memória é realizada pelo um conjunto de barramentos chamado de processador- memória. Barramentos
  20. 20. www.evandrojunior.pro.br evandrojunior21@gmail.com pt.slideshare.net/EvandroJunior HARDWARE Técnica que permite que o processador realize múltiplas instruções paralelamente em estágios diferentes. Semelhante a uma linha de montagem, onde uma tarefa é dividida em uma sequência de múltiplas tarefas. Pipelining
  21. 21. www.evandrojunior.pro.br evandrojunior21@gmail.com pt.slideshare.net/EvandroJunior HARDWARE O Pipelining permite que, enquanto uma instrução encontra na fase de excussão, uma outra instrução possa estar na fase de busca, simultaneamente. Pipelining
  22. 22. P1 Instr. 1 Instr. 2 Instr. 3 Instr. 4 Instr. 5 Instr. 6 Instr. 7 P2 Instr. 1 Instr. 2 Instr. 3 Instr. 4 Instr. 5 Instr. 6 P3 Instr. 1 Instr. 2 Instr. 3 Instr. 4 Instr. 5 P4 Instr. 1 Instr. 2 Instr. 3 Instr. 4 P1 Unidade de busca da instrução P2 Análise da instrução P3 Unidade de busca de dados P4 Unidade de execução da instrução
  23. 23. www.evandrojunior.pro.br evandrojunior21@gmail.com pt.slideshare.net/EvandroJunior HARDWARE Pode ser utilizado em sistemas com um ou mais processadores e tem sido a técnica de paralelismo mais utilizada para aumentar o desempenho dos sistemas operacionais. Pipelining
  24. 24. www.evandrojunior.pro.br evandrojunior21@gmail.com pt.slideshare.net/EvandroJunior HARDWARE Métricas de desempenho: Intervalo entre os ciclos de clock (sinal de clock). Frequência do clock: indica o número de pulsos elétricos gerados em um segundo (Hz). Análise de desempenho
  25. 25. www.evandrojunior.pro.br evandrojunior21@gmail.com pt.slideshare.net/EvandroJunior HARDWARE Métricas de desempenho: Tempo que o processador demora para executar um programa comparado com outros processadores (Tempo de UCP). Não inclui a espera em operações de E/S. Análise de desempenho
  26. 26. www.evandrojunior.pro.br evandrojunior21@gmail.com pt.slideshare.net/EvandroJunior HARDWARE Métricas de desempenho: Tempo de UCP: nº de ciclos de clock x ciclo de clock para execução de um programa Ou Tempo de UCP: nº de ciclos de clock / Frequência de clock Análise de desempenho
  27. 27. www.evandrojunior.pro.br evandrojunior21@gmail.com pt.slideshare.net/EvandroJunior SOFTWARE Para que o hardware funcione na prática, deve existir um conjunto de programas utilizados como interface entre as necessidades do usuário e as capacidades do hardware.
  28. 28. www.evandrojunior.pro.br evandrojunior21@gmail.com pt.slideshare.net/EvandroJunior SOFTWARE Antes a programação era feita diretamente na arquitetura dos computadores e carregadas na memória principal. Com o surgimento da linguagem de montagem ou Assembly e das linguagens de alto nível a programações ficou mais simples. Tradutor
  29. 29. www.evandrojunior.pro.br evandrojunior21@gmail.com pt.slideshare.net/EvandroJunior SOFTWARE A tradução dos códigos de programação de alto nível para código de máquina é realizado por um utilitário denominado tradutor. Tradutor
  30. 30. www.evandrojunior.pro.br evandrojunior21@gmail.com pt.slideshare.net/EvandroJunior SOFTWARE Não transforma as informações de alto nível em linguagem máquina, executa as linhas de comando e interpreta as instruções imediatamente. Interpretador
  31. 31. www.evandrojunior.pro.br evandrojunior21@gmail.com pt.slideshare.net/EvandroJunior SOFTWARE Responsável por gerar, a partir de um módulo-objeto (linguagem máquina), um único programa executável. Linker
  32. 32. www.evandrojunior.pro.br evandrojunior21@gmail.com pt.slideshare.net/EvandroJunior SOFTWARE Linker Módulo-objeto Módulo-objeto Módulo-objeto Linker Programa executável
  33. 33. www.evandrojunior.pro.br evandrojunior21@gmail.com pt.slideshare.net/EvandroJunior SOFTWARE Loader ou carregador é responsável por carregar na memória principal um programa para se executado. Loader
  34. 34. www.evandrojunior.pro.br evandrojunior21@gmail.com pt.slideshare.net/EvandroJunior SOFTWARE Debugger – Responsável pelo teste de programas. É necessário uma ferramenta adequada para depurar os códigos fontes de programa. Depurador
  35. 35. www.evandrojunior.pro.br evandrojunior21@gmail.com pt.slideshare.net/EvandroJunior SOFTWARE Oferece recursos como: • Acompanhamento de execução de um programa por instrução; • Possibilitar a alteração e a visualização de conteúdo de variáveis; • Implementar pontos de paradas do programa; • Receber mensagens a cada momento que uma variável for alterada. Depurador

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