Fundamentos de Arquitetura e Organização de Computadores

Fundamentos de Arquitetura e
Organização de Computadores
Dois conceitos fundamentais no estudo dos sistemas de
computação são o de Arquitetura e Organização de computadores.
O termo arquitetura refere-se aos atributos do ponto de vista
do programador, e portanto, têm impacto direto sobre sobre a
execução lógica de um programa. O termo organização, refere-se
às unidades operacionais e suas interconexões. Desta forma,
uma mesma arquitetura pode ser implementadas por meio de
diferentes organizações.
A arquitetura de um sistema computacional estabelece o modelo
da organização e funcionamento de um sistema de processamento,
com todas suas partes, divididas em seções, interagindo entre
si.
Os componentes e suas relações são representados através de
sistemas hierárquicos, o que mostra-se ideal para o estudo de
conjuntos complexos e que atuam em diferentes níveis;
separados por suas características, estudaremos o
funcionamento de cada um destes componentes.
As funções básicas de um computador são o processamento de
dados, armazenamento de dados, transferência de dados e
controle. Para desempenhar essas funções o computador precisa
executar um conjunto de instruções (programa). Os computadores
que conhecemos são baseados no conceito de programa
armazenado, introduzido por Von-Neuman. As instruções do
programa e os dados são armazenados em uma memória, de forma
que a alteração de um programa consiste na alteração de um
endereço de memória.
O ciclo de execuçã de cada uma das instruções de um programa é
dividido nos seguintes estados:
Cálculo do Endereço de Instrução;
Busca da Instrução (Instruction Fetch);
Decodificação da Instrução;
Cálculo do Endereço do Operando;
Busca do Operando (Operand Fetch);
Execução da Operação;
Armazenamento do Resultado.
No entanto, os computadores modernos utilizam o conceito de
interrupção para diminuir o tempo de ociosidade dos
processadores, o ciclo de execução das instruções ganham mais
alguns estados. As classes de interrupções mais comuns são
interrupções de software, de relógio, de E/S e de falha de
hardware.
Componente
computador
básicos
de
um
Unidade Central de Processamento (CPU) – Módulo que
realiza as operações necessárias;
Memória Principal – Uma área de trabalho para o
armazenamento das informações que serão processadas;
Dispositivos de E/S – Dispositivos para o recebimento de
informações e retorno/armazenamento dos resultados;
Sistemas de Interconexão – Um meio através do qual os
dispositivos possam se comunicar e transmitir dados;
Ao estudarmos qualquer assunto complexo e/ou com grande
riqueza de detalhes, a estratégia mais natural para facilitar
o processo de aprendizado é subdividir o tema principal em
partes menores, e então, preocupar-se somente com uma porção
por vez.
Após estudadas todas as partes, o passo final é enxergar como
estas se encaixam, tratando agora o objeto de estudo como um
todo e abstraindo, se possível, os detalhes mais específicos
de cada uma das partes.
Para o desenvolvimento de aplicações mais eficientes,
programadores devem se familiarizar com novos aspectos da
organização de computadores. Hierarquia de memória (memória
principal, cache L1, cache L2, etc.). Paralelismo de execução
de instruções. Novas tecnologias de processamento
(processadores multicore, etc.).
Para interconectar dois ou mais dispositivos em um sistema são
utilizados os chamados barramentos. Os barramentos são
compostos por linhas que podem ser de Dados, Endereço ou
Controle. Os barramentos de controle podem ser utilizados, por
exemplo, para controlar direito de leitura ou escrita em
memória ou E/S, interrupções, confirmações, relógio e reset. O
projeto dos barramentos que compõe um sistema são de grande
importância no desempenho do sistema. Questões importantes no
projeto de barramentos são:
Tipo – dedicado ou multiplexado;
Método de Arbitração – Centralizado ou Distribuído;
Temporização – Síncrona ou Assíncrona;
Largura – número de linhas;
Tipo
de
Transferência
–
leitura,
escrita,
leitura/modificação/escrita, escrita/leitura, em bloco.
Para aumentar o desempenho do sistema, os barramentos são
organizados de forma hierárquica, de forma a isolar o tráfego
de dados entre CPU e memória do tráfego proveniente de
operações de E/S. Os chamados barramentos de expansão
proporcionam maior flexibilidade ao sistema (ex: SCSI),
enquanto os barramentos de alta velocidade sã utilizados para
dispositivos de alta capacidade (ex: FireWire).
Funcionamento e a Estrutura
de uma CPU
Os principais elementos da CPU são a Unidade de Controle, a
Unidade Lógica e Aritmética (ULA) e os Registradores. Esses
elementos se conectam internamente através do barramento
interno da CPU.
Unidade de Controle
Responsável por buscar as instruções na memória e determinar
o seu tipo e pode ser pensada como uma máquina de estados
finitos. Controla não só a transferência de dados e
instruções
para
dentro
e
parafora da CPU, como também a operação da ULA.
Unidade Lógica e Aritmética
Responsável pelo processamento de dados como executar
operações de adição, e AND booleano, entre outras, e para
executar as instruções.
Registradores
Os registradores presente na CPU são memórias pequenas e de
alta velocidade para armazenar resultados temporários e
controle de informações. Existem vários tipos de
registradores de uso geral ou específico. O mais importante
deles é o contador do programa (PC – Program Counter). Este
contador indica a próxima instrução a ser buscada para
execução. Outro de grande importância é o Registrador de
instrução (Instruction Register), que contém a instrução
executada no momento em questão.
A CPU se comunica com o mundo externo através dos barramentos
do sistema. Ao longo da execução de um programa, os
barramentos constituem os chamados caminho dos dados. No topo
da organização hierárquica de memória em um sistema se
encontram os registradores. Esses se dividem em dois tipos:
Registradores visíveis ao Usuário e Registradores de Controle
e de Estado.
Os registradores visíveis ao usuário são aqueles que podem ser
referenciados pela linguagem de montagem. Eles podem ser
registradores de dados, endereço ou então de propósito geral.
Os registradores de Controle e de Estado são utilizados para
controlar a operação da CPU. Na maioria das vezes não são
visíveis aos usuários. Exemplos de registradores de Controle e
de Estado são o Program Counter (PC), Instruction Register
(IR), Memory Address Register (MAR), Memory Buffer Register
(MBR), Program Status Word (PSW), Stack Pointer (SI), Page
Table Base Register (PTBR), Page Table Base Limit (PTBL).
A sequência de eventos ao longo de um ciclo de instrução
depende do projeto da CPU, no entanto, em termos gerais, podese indicar o que acontece em nos subciclos de busca, indireto
e interrupção. O ciclo de execução depende do código da
operação que será executada.
Durante o ciclo de busca, o contador de programa contém o
endereço da próxima instrução a ser buscada na memória. Esse
endereço é movido para o registrador MAR e a unidade de
controle requisita uma leitura na memória. O resultado da
leitura e colocado no registrador MBR, que em seguida é
copiado para o registrador IR. Enquanto isso o PC é
incrementado de 1 para preparar a busca da próxima instrução.
Ao fim do ciclo de busca, o unidade de controle examina se a
instrução especifica algum operando com endereçamento
indireto. Os n bits mais a direita de MBR são colocados em
MAR, e então a unidade de controle requisita uma leitura a
memória para carregar o valor do operando para MBR.
No ciclo de interrupção, o conteúdo do registrador PC dever
ser salvo, para que mais tarde a CPU possa retornar sua
atividade normal depois de processar a interrupção. O conteúdo
do PC é transferido para MBR. A endereço de memória reservado
para guardar o valor de PC (ex: topo da pilha) é carregado
para MAR, e então a unidade de controle solicita uma escrita
na memória. Por fim o PC é carregado com o endereço da rotina
de interrupção, para que o no próximo ciclo de instrução seja
feita a busca da instrução apropriada.
Fontes:
– http://pt.scribd.com/doc/7028962/4Estrutura-e-FuncionamentoDa-Cpu
– http://www.professores.uff.br/mquinet/01_FAC.pdf
– Handbook de TI
Como evitar que alguém se
passe por você na internet
Imagine a situação: você está realizando suas atividades
normais na internet quando emails suspeitos começam a aparecer
na sua caixa de entrada, pedindo para que você pare de “fazer
bagunça” em fóruns que você nunca entrou. Ao entrar no dito
site, você percebe que o seu nome e as suas credenciais têm
participado ativamente no fórum, enviando mensagens que você
jamais escreveu.
Infelizmente, muitas pessoas que já passaram por isso não
precisam fazer muito esforço para visualizar a situação acima.
Trata-se de um roubo de identidade, quando alguém se esconde
atrás de um nome e até de um rosto que não é dele para
“aprontar” no mundo virtual.
Se você já foi vítima de um desses falsários, continue
acompanhando esta matéria do Tecmundo e descubra algumas
maneiras de contornar a situação.
Identificando o problema
Primeiramente, é importante lembrar que um falsário não
precisa roubar suas senhas de emails ou credenciais das redes
sociais para conseguir se passar por você. Basta apenas que
ele “assine” as mensagens usando o seu nome.
Geralmente, os falsários realizam o cadastro em sites e fóruns
nos quais você não tem interesse, usando um apelido que já vem
sendo usado por você em outros locais, além de cadastrar o seu
email e até linkar o seu perfil das redes sociais em vez do
dele próprio. Portanto, não é preciso se preocupar com a
invasão das suas contas neste primeiro momento.
Perceba também que existem situações em que tudo não passa de
um grande engano, quando o nome do usuário cadastrado acabou
ficando igual ao seu por mera coincidência. Se este for o
caso, tente entrar em contato com a pessoa e explique a
situação. É bem provável que ela entenda e faça algo para
contornar o problema.
Mas se o indivíduo está usando dados que não poderiam ser
confundidos, como seu email ou link para o seu perfil no
Facebook, então se trata realmente de um falsário.
Levantando os possíveis motivos
Agora que você já sabe que está realmente lidando com alguém
que está usando seu nome de propósito, chegou a hora de tomar
algumas medidas. Existem duas razões principais para a pessoa
estar fazendo isso. O mais provável é que seja alguém que
pegou o seu nome por acaso apenas para esconder a verdadeira
identidade, tendo a intenção de fazer algo que, geralmente, os
sites participativos não aprovam.
Já a segunda possível razão é um pouco mais séria, quando
alguém próximo está realmente se esforçando para sujar a
identidade que roubou de você. Em qualquer um dos casos,
procurar as vias legais pode ser sim uma solução, já que
falsidade ideológica é crime.
Porém, conseguir que a lei tome as providências pode acabar se
tornando um problema ainda maior do que o sujeito que está
usando o seu nome para postar mensagens inocentes em um fórum
qualquer. Por isso, confira algumas medidas mais brandas e
simples que podem instigar o falsário a parar de usar o seu
nome.
Possíveis soluções
Pedir ajuda para o site em questão
Para começar, você pode entrar em contato com os próprios
moderadores do site que o sujeito tem participado e explicar a
situação. Você pode pedir para que eles desativem o usuário
falso ou que, pelo menos, permitam que você tome controle da
conta criada por ele usando o seu nome.
Infelizmente, muitos dos moderadores de sites pequenos ou
grandes podem não se importar o bastante para agir em seu
favor ou mesmo não ter pessoal suficiente para tratar cada
caso específico. Ainda assim, vale a pena tentar.
Já as redes realmente grandes, como Facebook, Google+ e
Twitter, proíbem que seus usuários impersonifiquem outras
pessoas. Sites desse porte podem até demorar para tomar alguma
atitude, mas é quase certo que algo será feito. Apenas
certifique-se de que você pode realmente provar que o falsário
está usando a sua identidade no seu lugar.
A maior rede social do mundo, o Facebook, até conta com uma
opção específica para denunciar alguém que está usando um
perfil falso. Para isso, basta acessar a página da pessoa em
questão, clicar na lista de opções e, em seguida, selecionar
“Report and/or Block This person”. Boa parte das maiores redes
sociais também possui opções semelhantes.
Enfrentar o problema diretamente
Outra solução que costuma trazer resultados mais imediatos é
falar diretamente com a pessoa que está se passando por você.
Caso você tenha tempo e paciência, cadastre-se no mesmo fórum
em que o falsário está participando e mostre que você sabe dos
atos dele.
Na maioria dos casos, o sujeito pegou o seu nome ao acaso e
deixará de se passar por você sem resistência para não se
meter em maiores confusões. Outra medida é comentar nos posts
que ele fez e mostrar ao público que aquela pessoa não é você.
Uma dica é fazer o cadastro usando um nome que deixa isso bem
claro, como “FulanoVerdadeiro”.
Escrever uma história sobre como, onde e quando o falsário
está se passando por você pode dar ainda mais suporte na hora
de provar a situação. Blogs pessoais ou simples posts no
Facebook podem servir a este propósito.
É possível evitar?
Infelizmente, não há muito que você possa fazer para impedir
alguém de tomar o seu nome com a intenção de se passar por
você, já que essa informação está sempre exposta em qualquer
site que você ingressar. Porém, isso não significa que você
não precisa ser cuidadoso ao expor seus dados na internet.
Redes sociais como o Facebook permitem que você personalize
seu perfil para ocultar ou limitar o acesso a certas
informações, como o seu email pessoal ou sua idade. Sempre
procure usar ferramentas como essa para dificultar o trabalho
dos falsários. Manter “amizades” apenas com pessoas que você
realmente conhece e confia também é uma ótima dica.
Fonte: TecMundo