arq_part_1

1 TEORIA,ESTRUTURA, FUNCIONAMENTO E
PROGRAMAÇÃO DOS COMPUTADORES
1. 1 PRIMEIRA APROXIMAÇÃO DO CONCEITO DE COMPUTADOR
1.2 O COMPUTADOR PODE SER COMPARADO A UMA FÁBRICA
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

ARMAZEM
LINHAS DE PRODUÇÃO
OFICINA TÉCNICA
TRANSPORTES E COMUNICAÇÃO
CLIENTES E FORNECEDORES
1.3 BLOCOS PRINCIPAIS DE UM COMPUTADOR
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

MEMÓRIA PRINCIPAL
UNIDADE DE CONTROLE
UNIDADE LÓGICA ARITMÉTICA (CAMINO DE DATOS)
DISPOSITIVOS DE ENTRADA E SAÍDA
1.4 A ERA DA INFORMAÇÃO
TODAS AS ATIVIDADES DO SER HUMANO SE BASEIAM NA POSSE E
APLICAÇÃO DA INFORMAÇÃO. AS TELECOMUNICAÇÕES PERMITEM QUE
AS INFORMAÇÕES POSSAM SER TRANSMITIDAS INSTANTANEAMENTE
QUALQUER LUGAR. TENDO A INFORMAÇÃO EM MÃOS E COMPUTADORES
QUE A PROCESSEM, AS METAS DA HUMANIDADE ESTARÃO LIMITADAS
SOMENTE POR SUA INTELIGÊNCIA E IMAGINAÇÃO.
1.4.1 INFORMAÇÃO
A PALAVRA “INFORMAÇÃO” SIGNIFICA “CONHECIMENTO” SOBRE ALGUM
ASSUNTO, PARA CAMBIÁ-LA E PROCESSÁ-LA, TEM QUE SER REPRESENTADA DE
UMA MANEIRA FÁCIL DE SER TRANSMITIDA E MANIPULADA. A INFORMÁTICA
ESTUDA O TRATAMENTO RACIONAL E MECANIZADO DA INFORMAÇÃO. ESTAS
SÃO AS OPERAÇÕES BÁSICAS QUE SE PODE APLICAR AS INFORMAÇÕES:





RECONHECIMENTO DOS DADOS
DEPURAÇÃO
ARMAZENAMENTO
PROCESSO LÓGICO
DISTRIBUIÇÃO E TRANSMISSÃO
1.4.2REPRESENTAÇÃO DA INFORMAÇÃO NO COMPUTADOR
O SISTEMA DE REPRESENTAÇÃO INTERNA DA INFORMAÇÃO É O BINÁRIO.
1.5 MAQUINA PROGRAMADA DE VON NEUMANN
A REVOLUÇÃO INDUSTRIAL DO SÉCULO XIX ORIGINOU UM GRANDE
AUMENTO DA PRODUÇÃO E CONSUMO DEVIDO A INTRODUÇÃO DAS
MÁQUINAS. ESTAS MÁQUINAS RECEBERAM O NOME DE MÁQUINAS DE
PROPÓSITO ESPECÍFICO (CABEADAS)




BABBAGE: CRIOU UMA MÁQUINA (1883) FORMADA POR
CENTENAS DE ENGRENHAGENS MOVIDAS A VAPOR, CAPAZ
DE RESOLVER QUALQUER PROBLEMA MATEMÁTICO
FLEMING: DESCOBRIU A VÁLVULA, O QUE ACARRETOU UMA
REVOLUÇÃO NA ELETRÔNICA
ENIC:
A
REVOLUÇÃO
ELETRÔNICA
PERMITIU
A
CONSTRUÇÃO DO ENIAC, UM MOSTRO DE 30t, 16000m2, COM
17 VÁLVULAS, 100KW DE CONSUMO E RODAVA A 100kHz.
TINHA 20 REGISTROS E 10 DIGITOS, FAZIA AS OPERAÇÕES
ARITMÉTICAS BÁSICAS. EM 1946 RESOLVEU EM HORAS UM
PROBLEMA DA FÍSICA NUCLEAR QUE LEVARIA 100 ANOS
PARA UM MORTAL.
EDVAC: JOHN VONN NEUMANN PROPÓS REESTRUTURAR O
ENIAC EM 1952. 3 FORAM AS MUDANÇAS BÁSICAS:
1. POR SER UMA MÁQUINA DE PROPÓSITO GERAL,
NECESSITAVA DE UMA MEMÓRIA PARA PROGRAMA E
DADOS
2. UTILIZACÃO DO SISTEMA BINÁRIO (PRINCÍPIO DO
CORTE E SATURAÇÃO DA VÁLVULA)
3. IMPLEMENTAÇÃO DE SALTOS DO PROGRAMA
4. CRIAÇÃO DOS BLOCOS BÁSICOS DE UM COMPUTADOR
E UTILIZADOS ATÉ HOJE
COM RELAÇÃO A FIGURA ACIMA VERIFICA-SE:




A UNIDADE DE CONTROLE E UNIDADE LÓGICA ARITMÉTICA
FORMAM A UCP
UNIDADE DE CONTROLE: RECEBE AS INTRUÇÕES DA
MEMÓRIA PRINCIPAL E AS INTERPRETA, GERANDOS
OS SINAIS DE CONTROLE NECESSÁRIOS PARA
EXECUÇÃO
UNIDADE LÓGICA ARITMÉTICA: UMA VEZ RECEBIDO OS
SINAIS DE CONTROLE, BASEADO NELES, ATIVAS AS
OPERAÇÕES LÓGICAS E ARITMÉTICAS.
BUSES: ATRAVÉS DELES QUE OS DADOS, PROGRAMAS E
SINAIS DE DE CONTROLE TRAFEGAM
MEMÓRIA
PRINCIPAL:
RESPONSÁVEL
PELO
ARMAZENAMENTO DE DADOS E PROGRAMAS
GERADOR DE PULSOS: GERADOR DE CLOCK PARA
SINCRONIZAR AS TAREFAS
1.6 INSTRUÇÕES
AS INSTRUÇÕES PODEM SER DE DIVERSOS TAMANHOS




8 BITS (BYTE)
16 BITS (WORD)
32 BITS (DWORD)
64 BITS (QWORD)
COMO DADOS E PROGRAMA SÃO UM CONJUNTO DE BITS, COMO
DIFERENCIAR UM DO OUTRO ?. ISTO DEPENDE EM QUE POSIÇÃO DA
MEMÓRIA ESTA ARMAZENA AQUELA SEQÜENCIA DE BITS.
1.6.1 TRATAMENTO DAS INSTRUÇÕES
UMA INSTRUÇÃO É FORMADA PELO
 CÓDIGO DE OPERAÇÃO
 OPERANDO
A UNIDADE DE CONTROLE É QUE ANALISA ESTE DOIS ELEMENTOS
DIGA QUANTOS BITS QUE A INSTRUÇÃO ABAIXO?
1.6.2 FASES DE EXECUÇÃO DE UMA INSTRUÇÃO





BUSCA DA INSTRUÇÃO
FASE DA DECODIFICAÇÃO
BUSCA DOS OPERANDOS
FASE DE EXECUÇÃO
ESCRITA DO RESULTADO
1.6.3 TIPOS DE INSTRUÇÕES
QUANTO MAIS INSTRUÇÕES UM COMPUTADOR TIVER, MAS COMPLICADA
É A UNIDADE CONTROLE.
 COMPUTADORES RISC (CADA INSTRUÇÃO NECESSITA
MUITOS PULSOS DE CLOCK PARA SER EXECUTADA)
 COMPUTADORES CISC (APENAS UM PULSO DE CLOCK É
NECESSÁRIO PARA EXECUÇÃO
1)
2)
3)
4)
INSTRUÇÕES DE TRANSFERÊNCIA
INSTRUÇÕES ARITMÉTICAS
INSTRUÇÕES LÓGICAS
INSTRUÇõES DE SALTO
1.6.4 LINGUAGENS DE PROGRAMAÇÃO
AS INSTRUÇÕES QUE UM COMPUTADOR ACEITA SÃO FORMADAS POR
SEQUÊNCIAS DE BITS. RECEBEM O NOME DE INSTRUÇÕES DE MÁQUINA.
PARA FACILITAR A PROGRAMAÇÃO, FORAM SUBSTITUIDAS POR
LINGUAGENS DE PROGRAMAÇÃO, OU SEJA, CÓDIGOS BINÁRIOS
SUBSTITUIDOS POR LETRAS.
AS LINGUAGENS DE PROGRAMAÇÃO SE CLASSIFICAM EM DUAS
CATEGORIAS:


LINGUAGEMS DE BAIXO NIVEL (MÁQUINA): INCIALMENTE EM
BÍNARIO, PASSOU A SER SUBSTITUIDO PELO SISTEMA MNEMÔNICO.
(NO ENIAC FOI PROGRAMADO EM BINÁRIO). COMO EXEMPLO, DE
LINGUAGEM DE BAIXO NÍVEL TEM-SE O ASSEMBLY. UTILIZA-SE O
ASSEMBLADOR.
LINGUAGEM DE ALTO NÍVEL (HOMEM): COMPOE DE INSTRUÇÕES
DIFERENTES DO QUE A MÁQUINA É REALMENTE CAPAZ DE
INTERPRETAR. UMA INSTRUÇÃO DE ALTO NÍVEL CORRESPONDE A
UM CONJUNTO DE INSTRUÇÕES DE BAIXO NÍVEL. SÃO PORTÁTEIS.
COMO EXEMPLO DE LINGUAGEM DE ALTO NÍVEL, TEM-SE O COBOL
E O `C`. UTILIZA-SE O COMPILADOR
1.7 TIPOS DE DADOS UTILIZADOS PELO COMPUTADOR





INTEIROS
CADEIA DE CARACTERES
BITS
PONTEIROS
NUMEROS COM PONTO FLUTUANTE
1.8 INFLUENCIA
COMPUTADORES
DA
TECNOLOGIA
NA
CLASSIFICAÇÃO
DO
UM DOS ARGUMENTOS BÁSICOS UTILIZADOS PARA CLASSIFICAR OS
COMPUTADORES É A POTÊNCIA DE PROCESSAMENTO, MAS NÃO É A
PRINCIPA, É O QUE VEREMOS MAIS TARDE.
UMA POSSÍVEL CLASSIFICAÇÃO É A POTÊNCIA DE CÁLCULO.






MICROCOMPUTADOR PESSOAL
MICROCOMPUTADOR PROFISSIONAL
ESTAÇÃO DE TRABALHO
MINICOMPUTADOR
COMPUTADOR (MAINFRAME)
SUPERCOMPUTADOR
ELEMENTOS QUE IMPULSIONAM A POTÊNCIA DE PROCESSAMENTO DOS
COMPUTADORES


AVANÇOS TECNOLÓGICOS
PROGRESSOS DO SOFTWARE E COMPILADORES
OS PROGRESSOS COMPUTACIONAIS
MICROCOMPUTADORES.
ESTÃO
MAIS
VISÍVEIS
NOS
1.8.1 IMPACTO TECNOLÓGICO NA ESTRUTURA DOS COMPUTADORES
PRIMEIRA ETAPA



USO DE VÁLVULAS
MAIOR ATIVIDADES NA MEMÓRIA PRINCIPAL E UNIDADE DE
CONTROLE
PROGRAMADO EM LINGUAGEM DE MÁQUINA
SEGUNDA ETAPA




UTILIZAÇÃO DE TRANSISTORES
NÚCLEOS DE FERRO PARA ARMAZENAR DADOS NA MEMÓRIA
MEMÓRIAPRICIPAL MUITO MAIS LENTA QUE A UNIDADE DE
CONTROLE (INCLUSÃO DE INSTRUÇÕES RISC)
INCLUSÃO DA MEMÓRIA DE CONTROLE
TERCEIRA ETAPA


AUMENTO DA DENSIDADE DE INTEGRAÇÃO PERMITE CONSTRUIR
MEMÓRIAS MAIS RÁPIDAS TENTADO APROXIMÁ-LA COM A
VELOCIDADE DA UCP
MEMÓRIA CACHE
QUARTA ETAPA





ELIMINAR A MICRODECODIFICAÇÃO
REDUÇÃO DO CICLO DE MÁQUINA
INTERPRETAÇÃO DIRETA DO HARDWARE DAS INSTRUÇÕES
SELEÇÃO DE UM NÚMERO MÍNIMO DE INSTRUÇÕES
AMPLIAÇÃO DA CACHE PARA CONTER DADOS E PROGRAMAS
1.8.2 CINCO GERAÇÕES DE COMPUTADORES
1.9 MICROPROCESSADOR 8085
CARACTERÍSTICAS:





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20000 TRANSISTORES
BUS DE ENDEREÇO DE 16 LINHAS
BUS DE DADOS DE 8 LINHAS
1MHz (PRIMEIRAS VERSÕES)
40 PINOS
5 VOLTS DE ALIMENTAÇÃO (DC)
DIAGRAMA DE BLOCOS INTERNO
SOFTWARE PARA ENTENDIMENTO DA ESTRUTURA INTERNA DE UM
COMPUTADOR
M+

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SET DE INSTRUÇÕES PARECIDO COM O DO MICROPROCESSADOR
8085
ACOMPANHAMENTO DAS FASES DE BUSCA, DECODIFICAÇÃO
POR MEIO DE ANIMAÇÃO
DUMP DE MEMÓRIA
DUMP DE REGISTRADORES
CARREGA PROGRAMAS
PERMITE INSERÇÃO DE INSTRUÇÕES MANUALMENTE
VISUALIZAÇÃO DE INSTRUÇÕES E MICROINSTRUÇÕES