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ORGANIZAÇÃO E ARQUITETURA DE COMPUTADORES I

AULA 02: INTRODUÇÃO

Prof. Max Santana Rolemberg Farias max.santana@univasf.edu.br

Colegiado de Engenharia de Computação

DO QUE É COMPOSTO UM SISTEMA COMPUTACIONAL?

Sistema Computacional = Hardware + Software

• Hardware

– Parte física do computador • Chips, monitores, teclados, etc.

• Software – Programas e dados

• Editores de textos, • Navegadores, • Sistemas operacionais, etc.

COMPONENTES DE UM SISTEMA COMPUTACIONAL

COMPONENTES DE UM SISTEMA COMPUTACIONAL

Compilador

Montador

Sistema operacional

Hardware

Repertório de Instruções da Arquitetura

Software

Aplicação

Processador Memória Sistema de E/S

Datapath & Controle

Projeto Digital

Projeto de Circuito

Transistores

Sistemas digitais

Interface

Computador

Software de sistema

SOFTWARES DE UM SISTEMA COMPUTACIONAL

HARDWARE DE UM SISTEMA COMPUTACIONAL

• O HW é composto por 4 componentes básicos:

– Processador • Unidade de controle

• Unidade Lógica e Aritmética

• Registradores

– Dispositivos de Armazenamento

– Dispositivos de E/S

– Sistemas de Comunicação • Barramento

HARDWARE DE UM SISTEMA COMPUTACIONAL

Processador (CPU)

– Unidade de controle: Busca, interpreta, controla a execução e gera todos os sinais de controle interno e externo ao processador.

– Unidade Lógica e Aritmética: Executa as instruções.

– Registradores: Armazena os dados e resultados que serão usados pela ULA

É o cérebro do sistema computador

Processador: Unidade de Controle

– Envia ordens de cálculo para a ULA, que indica os valores a processar, e os coloca nos registradores.

– Responsável pela transferência das informações para as outras partes que constituem o sistema computacional, como: • Memórias

• Sistemas de E/S, etc.

HARDWARE DE UM SISTEMA COMPUTACIONAL

Processador: Unidade Lógica e Aritmética

– É uma aglomeração de circuitos lógicos e componentes eletrônicos

simples que, integrados, realizam as operações aritméticas e lógicas: • Soma;

• Subtração;

• Multiplicação;

• Divisão;

• AND, OR e XOR;

• Complemento;

• Deslocamento;

• Incremento e decremento.

HARDWARE DE UM SISTEMA COMPUTACIONAL

Processador: Registradores

– Servem de memória auxiliar básica para a ULA.

– Em geral, os registradores de dados da CPU têm uma largura (quantidade de bits) igual ao tamanho estabelecido pelo fabricante para a palavra do processador.

– A quantidade e o emprego dos registradores variam bastante de modelo para modelo de CPU.

– Nas CPUs atuais existem os registradores de uso geral e de uso específico.

HARDWARE DE UM SISTEMA COMPUTACIONAL

HARDWARE DE UM SISTEMA COMPUTACIONAL

• Dispositivos de Armazenamento

– Memória principal

• Dispositivo que permite armazenamento de dados e instruções.

• Também chamada de memória RAM.

– Memória secundária

• Memória para armazenamento de longa duração de dados e programas

HARDWARE DE UM SISTEMA COMPUTACIONAL

• Dispositivos de E/S

– Dispositivos de entrada

• São dispositivos que fornecem dados para execução de um programa.

• Permite a interação usuário-máquina

– Dispositivos de saída • São dispositivos que exibem

dados e informações processadas pelo sistema computacional

Barramentos

– Conjunto de fios paralelos que permite a transmissão de: • Dados;

• Endereços;

• Sinais de controle;

• Instruções.

– Os barramentos podem ser dos seguintes tipos: • Barramentos interno

• Barramentos externos

HARDWARE DE UM SISTEMA COMPUTACIONAL

COMO OS SISTEMAS COMPUTACIONAIS EVOLUÍRAM?

EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS COMPUTACIONAIS

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Válvula Transistor Circuito integrado

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• Dos anos 1960 até os anos 1970 (Mainframes)

– Grandes computadores para executar

aplicações capazes de processar uma

grande quantidade de dados.

• Dos anos 1980 até os anos 1990 (Desktop)

– Um computador por mesa para

fazer tarefas pessoais e de

negócios.

– Surgimento da Internet

EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS COMPUTACIONAIS

• Século 21 (Sistemas embarcados)

– Vários dispositivos computacionais

em todos os lugares/pessoas

– Milhões de desktop

– Bilhões de processadores

embarcados

– Internet das coisas

– Sistemas Ciberfísico

EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS COMPUTACIONAIS

QUAIS SÃO AS NOVAS TENDÊNCIAS?

• É uma rede de dispositivos do dia a dia, desde máquinas industriais até bens de consumo, que podem compartilhar informações enquanto você está ocupado com outras atividades.

NOVAS TENDÊNCIAS: INTERNET DAS COISAS

• É um sistema composto por elementos computacionais colaborativos com o intuito de controlar entidades físicas.

– Os sistemas ciberfísicos enfatizam o papel das ligações entre os elementos computacionais e elementos físicos.

– Convergência entre computação, comunicação e controle.

NOVAS TENDÊNCIAS: SISTEMAS CIBERFÍSICO

SISTEMA CIBERFÍSICO

INTERNET DAS COISAS X

SISTEMA CIBERFÍSICO

• Não confundir Sistemas ciberfísico com Internet das coisas.

– Sistemas ciberfísico é a convergência

entre computação, comunicação e

controle.

– Internet das coisas não envolve

necessariamente controle.

INTERNET DAS COISAS X SISTEMA CIBERFÍSICO

ONDE PODEMOS ENCONTRAR SISTEMAS COMPUTACIONAIS?

• Basta olhar ao redor par perceber que estão em quase todos os lugares...

SISTEMAS COMPUTACIONAIS

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QUAIS SÃO OS TIPOS DE SISTEMAS COMPUTACIONAIS?

• Tipo mais popular

• Computador pessoal que roda aplicativos genéricos

– Editor de texto, browser, media player, jogos etc.

• Alia bom desempenho a baixo custo

• Fatia importante do mercado de computadores

– Impulsionou boa parte dos avanços tecnológicos dos últimos 30 anos.

SISTEMAS COMPUTACIONAIS: DESKTOPS

• Roda aplicações complexas

– Foco em disponibilidade, escalabilidade e throughput

• Usado para rodar aplicações que atendem muitos usuários simultaneamente

– Servidor web, sistema de gerenciamento de BD, cloud computing

• Acessados geralmente via rede

• Grande poder de processamento e armazenamento

SISTEMAS COMPUTACIONAIS: SERVIDORES/CLUSTERS

• Estão em todos os lugares – Carro, avião, televisão, câmeras digitais, etc.

• Rodam uma aplicação específica ou classe de aplicações relacionadas – Aplicações com forte integração com HW

• Aplicações devem ser otimizadas para conseguir o máximo desempenho em um HW que deve ter custo e consumo de energia reduzido

• Devem ser robustos

SISTEMAS COMPUTACIONAIS: EMBARCADOS

• Dispositivos pequenos móveis capazes de executar diversos aplicativos – Smartphone, tablets.

• Têm como características marcantes: – Capacidade de comunicação com Internet e outros dispositivos

(wi-fi, bluetooth, GPS, etc.)

– Dependência de bateria

• Possuem características de desktops e embarcados – Variedade de dispositivos de E/S, capazes de rodar vários

aplicativos diferentes

– Restrições de memória e processamento, e otimiza consumo de energia

SISTEMAS COMPUTACIONAIS: DISPOSITIVOS MÓVEIS PESSOAIS