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ARQUITETURA DE
COMPUTADORES
Prof. Thiago Adriano Coleti
Ementa
• Organização de computadores.
• Sistema de Memória
• Processadores
• Instruções Máquina e Linguagem de Montagem
• Arquiteturas RISC e CISC
• Modos de endereçamento, conjunto de instruções.
Mecanismos de interrupção e de exceção.
• Arquiteturas Superescalares e Paralelas
• Barramento, comunicações, interfaces e periféricos..
Critério de Avaliação
• 60% da nota será composta pela média das notas dos
trabalhos entregues.
• 40% da nota será composta pela média dos exercícios
entregues.
• Média Final = (Média de Trabalho*0,6) + (Média de Exercícios*0,4)
Sobre as aulas
• Cada tópico semanal equivale a 6 aulas.
• Entrega de exercícios e trabalhos para validação da
presença.
• Aula será ministrada online sempre às quarta feira as
21h.
• Vídeo da aula será deixado no Classroom.
Referências Bibliográficas
• TANENBAUM, A. S. Organização Estruturada de
Computadores. 3. ed. São Paulo: Prentice-Hall,
2001.
• OSBORNE, A.; BRUNNEL, D. Introdução aos
Microcomputadores. São Paulo: McGraw-Hill,
1982.
• HENESSY, J. L.; PETTERSON, D. A.
Organização e Projeto de Computadores. 3. ed.
São Paulo: Campus, 2005.
Referências Bibliográficas
• Monteiro, M. A. Introdução à organização
de computadores. 5 ed. Rio de Janeiro:
LTC, 2010
• Stallings, W. Arquitetura e Organização de
computadores. 8ed. São Paulo: Pearson
Pratice Hall, 2010.
QUANTIFICAR DADOS
Dados e Informações
• Antes de começarmos a falar de hardware e seu
funcionamento, vamos revisar como os dados são
representados/medidos.
• Na disciplina de Arquitetura de Computadores muito
será discutido ou utilizado sobre quantidade de dados
que um dispositivo pode manipular ou armazenar.
• Por exemplo:
• Barramento com largura de 32 bits
• Memória Principal com tamanho de 1 Terabyte
Dados e Informações
• No dia a dia nós utilizamos as informações do
computador em formato compreensível ao humano:
• Imagens
• Palavras
• Letras (caracteres)
• Áudio
• ....
• Para o computador, todas essas informações são
tratadas como 1 e 0 (valores binários, bits)
Dados e Informações
• Bits
• É a menor unidade de medida computacional
• Pode representar 1 de 2 valores possíveis
• 0: Zero
• 1: Um
• Qualquer informação no computador é formada por uma
combinação de n bits.
• Eletronicamente, um bit representa um valor de tensão específico
(energia elétrica) que trafega pelos circuitos lógicos.
Dados e Informações
• Bits
• Entretanto, tratar toda a informação computacional com bit seria
complicado, por qualquer valor relativamente pequeno exige uma
grande quantidade de bits.
• Assim, a representação de grandes valores (dados e informações)
seria complexa, se tratada somente por bits.
• Então foram definidas outras unidades de medidas para facilitar a
representação e uso dos dados e informações.
Dados e Informações
Fonte: https://edu.gcfglobal.org/pt/conhecimentos-tecnologicos/medidas-de-armazenamento-de-informacoes/1/
Dados e Informações
Dados e Informações
• As unidades de medidas servem tanto para medir
armazenamento quando para manipulação
(processamento) dos dados
• As unidade de Gigabytes e Terabytes são mais
utilizadas comercialmente
• Computadores pessoais
• Notebooks etc
• Entretanto, quando pensamos em produção de dados em
redes sociais e na Internet de forma geral, já podemos
pensar em volumes acima de Terabytes por dia.
ARQUITETURA DE
COMPUTADORES
Arquitetura de Computadores.
Organização de Computadores.
Arquitetura de Computadores
• Características do computador de interesse
do programador
• Quantidade de bits utilizados.
• Mecanismos de entrada e saída.
• Técnicas de endereçamento de memória.
• Conjunto de instruções (CISC x RISC).
Arquitetura de Computadores
• Exemplo de Arquitetura:
• X86 (32 bits)
• X64 (64 bits)
• Endereçamento Direto / Endereçamento
Indireto / Endereçamento por Registrador
Organização de Computadores
• Unidades Operacionais e suas Interconexões.
• Aspectos técnicos da construção de
computadores.
• Organização da memória (DIMM, DDR2, DDR3).
• Forma como os dispositivos estão
interconectados.
• Estrutura interna do processador
Arquitetura e Organização...
• Empresas podem adotar uma arquitetura e
evoluir na organização.
• Cliente atualizam a organização sem
necessitar atualizar a arquitetura
(economia)
O Computador
• Analógicos: Primeiros computadores,
mecânicos, hidráulicos.
• Computador passou por diversas fases.
• Estrutura atual do computador segue a
Máquina de Von Neumann
EVOLUÇÃO DO
CONCEITO DE MÁQUINAS
Modelo dos primeiros computadores
Construção: 1943 a 1946
Peso: 30 toneladas
Altura: 5,50 e Comprimento: 25 m  180 m2 de área
Modelo dos primeiros computadores
Armazenamento
Código Fonte
SEPARADOS
Dificuldades:
• Dificuldade para
processar mais de
uma tarefa
• Execução
sequencial
• Lento (embora para
época foi uma
grande revolução)
Máquina de von Neumann
• A Máquina de von Neumann (John von Neumann) é um modelo de
computador que se caracteriza pela possibilidade de uma máquina digital
armazenar seus programas no mesmo espaço de memória que os dados,
podendo assim manipular tais programas.
• Conceito aplicado nos computadores atuais.
• Conceito permitiu a existência de outras características computacionais como
multiprocessamento, processamento concorrente e processamento paralelo.
Máquina de von Neumann
• São componentes da Máquina de von-Neumann
• Uma Memória: para armazenar os dados e as instruções
• Uma Unidade Aritmética e Lógica: para realizar os cálculos e as
comparações lógicas
• Uma Unidade de Controle: para realizar o controle da execução das
operações:
• Buscar as instruções
• Executá-las sobre os dados de entrada.
Máquina de von Neumann
Máquina de von-Neumann
Gargalo de von-Neumann
• O gargalo de Von Neumann está no canal de transmissão
entre a CPU e a memória, pois a memória não consegue
trabalhar em frequências tão altas quanto a CPU,
fazendo com que o CPU fique ocioso por um certo tempo.
• De certa forma,
• A capacidade de processamento da CPU é muito maior que a
capacidade de leitura e escrita na memória.
Gargalo de von-Neumann
Perguntas?
Exercícios
• Resolver lista de exercícios disponível no Classroom da
disciplina.

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  • 2. Ementa • Organização de computadores. • Sistema de Memória • Processadores • Instruções Máquina e Linguagem de Montagem • Arquiteturas RISC e CISC • Modos de endereçamento, conjunto de instruções. Mecanismos de interrupção e de exceção. • Arquiteturas Superescalares e Paralelas • Barramento, comunicações, interfaces e periféricos..
  • 3. Critério de Avaliação • 60% da nota será composta pela média das notas dos trabalhos entregues. • 40% da nota será composta pela média dos exercícios entregues. • Média Final = (Média de Trabalho*0,6) + (Média de Exercícios*0,4)
  • 4. Sobre as aulas • Cada tópico semanal equivale a 6 aulas. • Entrega de exercícios e trabalhos para validação da presença. • Aula será ministrada online sempre às quarta feira as 21h. • Vídeo da aula será deixado no Classroom.
  • 5. Referências Bibliográficas • TANENBAUM, A. S. Organização Estruturada de Computadores. 3. ed. São Paulo: Prentice-Hall, 2001. • OSBORNE, A.; BRUNNEL, D. Introdução aos Microcomputadores. São Paulo: McGraw-Hill, 1982. • HENESSY, J. L.; PETTERSON, D. A. Organização e Projeto de Computadores. 3. ed. São Paulo: Campus, 2005.
  • 6. Referências Bibliográficas • Monteiro, M. A. Introdução à organização de computadores. 5 ed. Rio de Janeiro: LTC, 2010 • Stallings, W. Arquitetura e Organização de computadores. 8ed. São Paulo: Pearson Pratice Hall, 2010.
  • 8. Dados e Informações • Antes de começarmos a falar de hardware e seu funcionamento, vamos revisar como os dados são representados/medidos. • Na disciplina de Arquitetura de Computadores muito será discutido ou utilizado sobre quantidade de dados que um dispositivo pode manipular ou armazenar. • Por exemplo: • Barramento com largura de 32 bits • Memória Principal com tamanho de 1 Terabyte
  • 9. Dados e Informações • No dia a dia nós utilizamos as informações do computador em formato compreensível ao humano: • Imagens • Palavras • Letras (caracteres) • Áudio • .... • Para o computador, todas essas informações são tratadas como 1 e 0 (valores binários, bits)
  • 10. Dados e Informações • Bits • É a menor unidade de medida computacional • Pode representar 1 de 2 valores possíveis • 0: Zero • 1: Um • Qualquer informação no computador é formada por uma combinação de n bits. • Eletronicamente, um bit representa um valor de tensão específico (energia elétrica) que trafega pelos circuitos lógicos.
  • 11. Dados e Informações • Bits • Entretanto, tratar toda a informação computacional com bit seria complicado, por qualquer valor relativamente pequeno exige uma grande quantidade de bits. • Assim, a representação de grandes valores (dados e informações) seria complexa, se tratada somente por bits. • Então foram definidas outras unidades de medidas para facilitar a representação e uso dos dados e informações.
  • 12. Dados e Informações Fonte: https://edu.gcfglobal.org/pt/conhecimentos-tecnologicos/medidas-de-armazenamento-de-informacoes/1/
  • 14. Dados e Informações • As unidades de medidas servem tanto para medir armazenamento quando para manipulação (processamento) dos dados • As unidade de Gigabytes e Terabytes são mais utilizadas comercialmente • Computadores pessoais • Notebooks etc • Entretanto, quando pensamos em produção de dados em redes sociais e na Internet de forma geral, já podemos pensar em volumes acima de Terabytes por dia.
  • 15. ARQUITETURA DE COMPUTADORES Arquitetura de Computadores. Organização de Computadores.
  • 16. Arquitetura de Computadores • Características do computador de interesse do programador • Quantidade de bits utilizados. • Mecanismos de entrada e saída. • Técnicas de endereçamento de memória. • Conjunto de instruções (CISC x RISC).
  • 17. Arquitetura de Computadores • Exemplo de Arquitetura: • X86 (32 bits) • X64 (64 bits) • Endereçamento Direto / Endereçamento Indireto / Endereçamento por Registrador
  • 18. Organização de Computadores • Unidades Operacionais e suas Interconexões. • Aspectos técnicos da construção de computadores. • Organização da memória (DIMM, DDR2, DDR3). • Forma como os dispositivos estão interconectados. • Estrutura interna do processador
  • 19. Arquitetura e Organização... • Empresas podem adotar uma arquitetura e evoluir na organização. • Cliente atualizam a organização sem necessitar atualizar a arquitetura (economia)
  • 20. O Computador • Analógicos: Primeiros computadores, mecânicos, hidráulicos. • Computador passou por diversas fases. • Estrutura atual do computador segue a Máquina de Von Neumann
  • 22. Modelo dos primeiros computadores Construção: 1943 a 1946 Peso: 30 toneladas Altura: 5,50 e Comprimento: 25 m  180 m2 de área
  • 23. Modelo dos primeiros computadores Armazenamento Código Fonte SEPARADOS Dificuldades: • Dificuldade para processar mais de uma tarefa • Execução sequencial • Lento (embora para época foi uma grande revolução)
  • 24. Máquina de von Neumann • A Máquina de von Neumann (John von Neumann) é um modelo de computador que se caracteriza pela possibilidade de uma máquina digital armazenar seus programas no mesmo espaço de memória que os dados, podendo assim manipular tais programas. • Conceito aplicado nos computadores atuais. • Conceito permitiu a existência de outras características computacionais como multiprocessamento, processamento concorrente e processamento paralelo.
  • 25. Máquina de von Neumann • São componentes da Máquina de von-Neumann • Uma Memória: para armazenar os dados e as instruções • Uma Unidade Aritmética e Lógica: para realizar os cálculos e as comparações lógicas • Uma Unidade de Controle: para realizar o controle da execução das operações: • Buscar as instruções • Executá-las sobre os dados de entrada.
  • 26. Máquina de von Neumann
  • 28. Gargalo de von-Neumann • O gargalo de Von Neumann está no canal de transmissão entre a CPU e a memória, pois a memória não consegue trabalhar em frequências tão altas quanto a CPU, fazendo com que o CPU fique ocioso por um certo tempo. • De certa forma, • A capacidade de processamento da CPU é muito maior que a capacidade de leitura e escrita na memória.
  • 31. Exercícios • Resolver lista de exercícios disponível no Classroom da disciplina.