ORGANIZAÇÃO E ARQUITETURA DE COMPUTADORES I
AULA 02: INTRODUÇÃO
Prof. Max Santana Rolemberg Farias [email protected]
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