Introdução á Organização de Computadores.
Organização dos Computadores e Arquitetura
dos computadores - Organização de computadores se preocupa com os circuitos
,memória e com os periféricos como um todo.
Já a Arquitetura
se preocupa com os elementos críticos á serem usadas pelo programador.Definição
de dados - É uma sequência de símbolos quantificados ou quantificáveis,descrito
como uma estrutura matemática puramente sintática,ou seja,os dados podem ser expressados
por estruturas de representação.
Informação : Depende de algum tipo de relacionamento,avaliação ou interpretação dos dados.Podemos agrupar dados isolados e torna-los consistentes ao se transformarem em informação.
Conhecimento é
tratado como uma abstração interior,pessoal de algo que foi experimentado,vivenciado
por alguém,dessa forma conhecimento é associado á pragmática.
Visão Geral do
computador pessoal - O Hardware do seu computador pessoal precisa dos seguintes
componentes para um efetivo funcionamento: DISPOSITIVO DE ENTRADA,DISPOSITIVO
DE SAÍDA,DISPOSITIVO DE ARMAZENAMENTO SECUNDÁRIO E UNIDADE DE PROCESSAMENTO..
A memória RAM
(memória de acesso randômico) é a memória de trabalho da máquina,nela ficam
contidas as informações referentes aos programas que estão sendo processados.Segundo a
estrutura de Von Neumann a unidade central de processamento (UCP) faz operações
com :
- Informações (leitura de dados do teclado e escrever dados na tela) – operações aritméticas como adição,subtração,multiplicação e divisão de valores inteiros e de ponte flutuante (números reais) – operações lógicas e relacionais com comparações,testes de condições lógicas,etc... – movimentação de dados entre os vários componentes.
- A condição para que consiga executar todas essas operações é que as informações estejam na memória primária.
ULA (unidade lógica e aritmética) serve
para efetuar as operações efetivamente.
UC (unidade de controle) serve para
decodificar as operações, ou seja, entender o que precisa ser feito e disparar
novas operações caso necessário.
Passos seguidos por um programador:
- Ele pensa no problema e o analisa;
- · Depois formula algoritmos que possam resolver um determinado problema;
- · Após isso transforma os algoritmos em códigos de alto nível;
- · Executa os códigos de alto nível e os transforma em um executável (programa que roda sobre uma plataforma - plataforma é um computador com sua arquitetura e seu sistema operacional);
Construção de Algoritmos Simples.
Algoritmos são conjuntos sistemáticos e
formalizados de instruções e voltados para a resolução de um problema.Descrito
como uma sequência de passos finitos que devem ser seguidos para a resolução de
um problema (tarefa).
Algoritmo “unid_exemplo”
|
//Função: Exibir a soma
de dois números na tela
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//autor: João da Silva
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//Data: 20/09/2015
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//Sessão de declarações
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Var
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A: inteiro
|
B:inteiro
|
Soma:inteiro
|
Início
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A<-10 span="">
|
B<-20 span="">
|
//calcular a soma dos
elementos
|
Soma <- a="" b="" span="">
|
//exibir o resultado na
tela
|
Escreva (“resultado as
soma: “,soma)
|
Fimalgoritmo
|
A unidade básica de endereçamento de
memória usam um conjunto de 8 bits,á esse conjunto dá-se o nome de BYTE.Hoje em
dia as mais utilizadas são as unidade de 32 e 64 bits,á essa variação de bits
tem-se o nome Word.
Kilo
|
K
|
1000
|
Mega
|
M
|
1000²
|
Giga
|
G
|
1000³
|
Tera
|
T
|
1000⁴
|
Peta
|
P
|
1000₅
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Exa
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E
|
1000₆
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Zetta
|
Z
|
1000₇
|
Yotta
|
y
|
1000₈
|
Conversão entre bases.
Para a conversão da base decimal para base
binária,repare que os dígitos da base binária correspondem sempre ao resto da
divisão:
9/2=4 resto 1
|
4/2=2 resto 0
|
2/2=1
Resto 0
|
½=0 resto 1
|
Atenção dividindo-se 1 por 2,considera-se o
resultado 0 e um de resto.
Tipos de
dados e suas variáveis em algoritmos.
O principal objetivo dos algoritmos
computacionais é a manipulação de informações.Para a manipulação de informações
nos algoritmos é necessário a utilização de um recursos denominado variáveis.
Operador E
(conjunção ou AND)
p
|
q
|
p.q
|
1
|
1
|
1
|
1
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
Operador OU
(disjunção ou OR)
p
|
q
|
P+q
|
1
|
1
|
1
|
1
|
0
|
1
|
0
|
1
|
1
|
0
|
0
|
0
|
Operador
Negação (inversão ou NOT)
Esse operador simplesmente inverte a
entrada.
p
|
q
|
~(p.q)
|
1
|
1
|
0
|
1
|
0
|
1
|
0
|
1
|
1
|
0
|
0
|
1
|
Disjunção exclusiva (XOR).
|
O resultado dessa operação é 1 somente se umas das entradas for 1.
|
Disjunção (NOR).
|
O resultado dessa operação é 1 se,e somente se,todas
as entradas forem 0.
|
Disjunção (NAND).
|
O resultado dessa operação é 1 se pelo menos uma das
for 0.
|
Comandos de
entrada e saída.
Os algoritmos computacionais e os programas
têm como principal funcionalidade o processamento de informação. Essas
informações geralmente são fornecidas pelo usuário,o qual utiliza o teclado
para a entrada de dados e,em um segundo momento,os resultados são apresentados
em dispositivos de saída como monitor ou impressora.Para leitura algorítmica de
entrada de informações é utilizado o comando LEIA,já o comando de saída é
ESCREVA.
Componentes
fundamentais para o processamento.
Segundo Null e Lobur,a UCP é responsável
por carregar instruções de programas,decodificar cada instrução carregada e
realizar a sequência indicada de operações sobre os dados corretos.
Registradores.
São componentes de hardware que guardam
dados binários relativos a dados,endereços de memórias e informações de
controle.
Os registradores podem ler dados em tamanho fixo,sendo mais comumente hoje
palavras de 16 ou 32 bits.
A Arquitetura do processador designa a quantidade de
registradores,tamanho de leitura,assim como pode especificar funções
específicas para cada registrador.
Unidade de
Aritmética e Lógica (UAL)
As operações matemáticas e de álgebra
booleana que vimos anteriormente são executados pela UAL.
Unidade de
Controle.
Essa unidade é responsável por manipular os
registradores adequadamente e ativar a UAL para as operações requeridas
ordenadamente.Além de executar interrupções e monitorar o estado das operações.
Relógio
A frequência desse dispositivo sincroniza
todo o sistema computacional.
Interface de
Entrada e Saída (E/S)
A UCP recebe e disponibiliza dados por meio
de dispositivos externos como mouses,teclados,microfones,scanners, ou
telas,alto falantes,impressoras etc...Os sinais entre a UCP e estes
dispositivos devem ser formatados para serem entendidos.
Barramentos.
Os elementos descritos acima precisam se
comunicar,transmitindo dados,instruções de controle e energia.Essa comunicação
é feita pelo conjunto de vias de transmissão chamado barramento.
Ciclo de
Instrução e Interrupção.
O modelo de uso de instruções atualmente
empregado usa o método de pipelining,em que as instruções são executadas em
paralelo.Por esse método as instruções são divididas em etapas,permitindo que a
UCP armazene e execute várias instruções por vez.Como desvantagem do
pipelining,esta a maior complexidade do controle das instruções,o que pode
implicar conflitos e problemas de fluxo de memória.o
O ciclo de instruções pode ser interrompido
por causas diversas:
- · Pelo gerenciador de tarefas;
- · Overflow;
- · Problemas com hardware;
- · Instruções inválidas;
Placa mãe.
A placa mãe realiza a comunicação e dá
suporte físico aos componentes do computador.Por meio da placa,o processador se
comunica com a memória principal,que se comunica com a memória secundária e exibir os resultados na tela.Para tanto a
placa mãe possui circuitos integrados(chipsets) que realizam a comunicação
entre o processador ,a memória e o controle de periféricos.
Software e
instruções.
Sem o software,seu hardware apenas ficará inerte,pois por meio do software,o hardware recebe instruções detalhadas que dizem ao computador o que deve ser feito.Há dois tipos de software,SOFTWARE DE SISTEMA e SOFTWARE DE APLICATIVOS.
O software de sistema inclui os sistemas operacionais,os tradutores de linguagem e os programas utilitários.
O software de aplicativos incluem as linguagens de programação,as linguagens de quarta geração e os pacotes de software.
O software do sistema operacional é aquele que conversa que conversa com o hardware e manipula seus recursos.
- · Gerenciador de processos;
- · Gerenciador de memória;
- · Gerenciador de entrada e saída;
- · Gerenciador de sistemas de arquivos;
Um programa é um conjunto
de instruções á serem realizadas.
Tradutores
de Linguagem.
Convertem os códigos
escritos em linguagem de programação em linguagem de máquina.Já os programas
utilitários são aqueles que auxiliam o usuário no gerenciamento do SISTEMA
OPERACIONAL.
Linguagens de quarto
nível.
O tradutor é uma
ferramenta do sistema,enquanto a linguagem é um software voltado ao usuário
(para que possa programar o sistema).
As linguagens de quarta
geração consistem num conjunto de diversas ferramentas de software para
auxiliar os usuários finais no desenvolvimento de softwares aplicativos sem
necessitar de tantos conhecimentos mais técnicos.
Memória.
Os diversos tipos de
memórias são definidos com relação de importância e relação direta com a UCP.
Discos rígidos são
considerados como armazenamento externo ou secundário.Enquanto o papel de
memória principal cabe a memória interna á UCP.
A memória principal
em si é dividida em 3 partes,são elas:
Registradores
|
Memória cachê
|
Memória principal
|
A função da memória
principal é alimentar a UCP com dados e instruções.
