Introdução à Disciplina

Universidade do Vale do Rio dos Sinos
Programa Interdisciplinar de Pós-graduação
em Computação Aplicada (PIPCA)
Disciplina de Organização e Arquitetura de Computadores
Introdução ao Conteúdo
Prof. Jorge Luis Victória Barbosa
[email protected]
http://www.inf.unisinos.br\~barbosa
1
Organização x Arquitetura
Arquitetura
• Atributos visíveis para o programador (conjunto de instruções,
técnicas de endereçamento, etc)
• Exemplo: Instruções de divisão/multiplicação disponíveis?
Organização
• Como as características da arquitetura são implementadas
(sinais de controle disponíveis, tecnologias de memória, como
instruções são executadas, etc)
• Exemplo: ULA suporta multiplicação/divisão
Observações gerais
• Toda a família Intel X86 possui a mesma arquitetura básica
• Organização varia entre máquinas na mesma família
• A mesma arquitetura garante a compatibilidade de código
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Linguagens e Máquinas Virtuais (Tanenbaum)
Nível N
Máquina Virtual Mn
Linguagem de Máquina LN
.
.
.
Nível 2
Máquina Virtual M2
Linguagem de Máquina L2
Nível 1
Máquina Virtual M1
Linguagem de Máquina L1
Nível 0
Máquina Virtual M0
Linguagem de Máquina L0
3
VMs de Arquitetura (Virtualização)
• Aumento do poder de processamento viabiliza várias VMs
• Crescente heterogeneidade estimula abstração para SOs e Aplicações
• Crescente complexidade dos sistemas computacionais estimula busca
pela simplificação da administração de recursos
• Exemplo: Monitor de Máquinas Virtuais Xen
- Uso da Técnica de Paravirtualização
- Política de código aberto, guiado pela licença GNU
- Orientado para arquiteturas x86
- Suporte à migração de máquinas virtuais em uso (Life Migration)
Xen
Domain0
Control
Interface
Virtual
x86
CPU
Virtual
Physical
Memory
Virtual
Network
Virtual
BlockDev
4
Visão geral de VMs no Xen
5
VMs de Linguagens de Programação
Programa Fonte
Compilador
Compilador
Byte Code
Código Binário
do Processador
Hardware + SO
VM
Hardware + SO
6
Exemplo do Java
Programa em Java (.java)
JavaC
Byte Code – Classe (.class)
Java Virtual Machine
(JVM)
Hardware + SO
7
Máquinas
Multinível
(Tanenbaum)
Nível 5
Nível de Linguagem Orientada
para Problemas
Tradução (Compilador)
Nível 4
Nível de Linguagem
de Montagem
Tradução (Montador)
Nível 3
Nível de Sistema Operacional
Interpretação Parcial (S.O.)
Nível 2
Nível de Máquina Convencional
Interpretação (Microprograma)
Nível 1
Nível de Microprogramação
Microprograma executado
pelo Hardware
Nível 0
Nível de Lógica Digital
8
Máquinas
Multinível
Nível 5
Nível de Linguagem Orientada
para Problemas
Tradução (Compilador)
(Tanenbaum)
Nível 4
Nível de Linguagem
de Montagem
Tradução (Montador)
Nível 3
Nível de Sistema Operacional
Interpretação Parcial (S.O.)
Capítulo 5
Nível 2
Nível de Máquina Convencional
Interpretação (Microprograma)
Organização e
Arquitetura de
Computadores
Capítulo 4
Nível 1
Nível de Microprogramação
Microprograma executado
pelo Hardware
Capítulo 3
Nível 0
Nível de Lógica Digital
9
Máquinas
Multinível
Nível 5
Nível de Linguagem Orientada
para Problemas
Tradução (Compilador)
(Tanenbaum)
Nível 4
Nível de Linguagem
de Montagem
Tradução (Montador)
Sistemas
Operacionais
Nível 3
Nível de Sistema Operacional
Interpretação Parcial (S.O.)
Capítulo 5
Nível 2
Nível de Máquina Convencional
Interpretação (Microprograma)
Organização e
Arquitetura de
Computadores
Capítulo 4
Nível 1
Nível de Microprogramação
Microprograma executado
pelo Hardware
Capítulo 3
Nível 0
Nível de Lógica Digital
10
Arquitetura Von Neumann
Memória
Unidade de
Controle
Unidade Lógica
Aritmética (ULA)
Entrada
Acumulador
Saída
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Organização de um computador
CPU
Unidade de
Controle
Unidade Lógica e
Aritmética
(ULA)
Dispositivos de
Entrada e Saída
Registradores
.
.
.
.
.
.
Memória
Principal
Disco
Impressora
Barramento
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Evolução do Mundo Digital
Sinal
• Analógico ou Digital
Diodo
• Chave Lógica
Transistor
• Chave com acionamento
Circuitos Integrados (chip)
• Integração em silício
• Circuito SSI: 1 a 10 portas lógicas
• Circuito MSI: 10 a 100 portas lógicas
• Circuito LSI: 100 a 100.000 portas lógicas
• Circuito VLSI: > 100.000 portas
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Lei de Moore (Gordon Moore, Intel, 1965)
“O número de transistores integrados em um chip dobra a cada 18 meses.”
“Um crescimento anual de 60 % no número de transistores integrados.”
14
Lei de Moore (Aplicada em Processadores)
15
Máquinas
Multinível
Nível 5
Nível de Linguagem Orientada
para Problemas
Tradução (Compilador)
(Tanenbaum)
Nível 4
Nível de Linguagem
de Montagem
Tradução (Montador)
Nível 3
Nível de Sistemas Operacional
Interpretação Parcial (S.O.)
Capítulo 5
Nível 2
Nível de Máquina Convencional
Interpretação (Microprograma)
Organização e
Arquitetura de
Computadores
Capítulo 4
Nível 1
Capítulo 3
Nível 0
Nível de Microprogramação
Microprograma executado
pelo Hardware
Nível de Lógica Digital
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