Aula 01 - Organização e Arquitetura de Computadores

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Universidade Cruzeiro do Sul
Organização e Arquitetura de Computadores 
Prof. Antonio Carlos Hernandes
Email: antonio.hernandes@cruzeirodosul.edu.br
 hernandes@usp.br
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Tecnologia em Análise e Desenvolvimento de Sistemas 
Objetivo: visa formar profissionais para atuar no mercado de trabalho em atividades envolvendo os aspectos de planejamento, desenvolvimento, pesquisa e gestão de sistemas de informação.
Estruturado em módulos com certificação parcial:
 Após um ano de curso: certificado de Programador de Computadores; 
 Após um ano e meio de curso: certificação de Analista de Sistemas de Informação; 
 Último semestre: diploma de Tecnólogo em Análise e Desenvolvimento de Sistemas.
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O profissional formado pela Cruzeiro do Sul está apto a desempenhar atividades nas seguintes áreas: 
 Projeto e desenvolvimento de sistemas (analista de sistemas); 
 análise de negócios;
 administração de Banco de Dados;
 administração de Redes de Computadores;
 auditoria de Sistemas;
 desenvolvimento de Sistemas para Internet e Intranet;
 gerência na área de sistemas de informação.
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Grade_Curricular_TADS.doc
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Tecnologia em Redes de Computadores
Objetivo: formar profissionais qualificados no projeto, implantação e administração de redes de computadores.
Estruturado em módulos com certificação parcial:
 Após um ano de curso: certificado de Programador de Computadores; 
 Após um ano e meio de curso: certificação de Analista de Redes de Computadores; 
 Último semestre: diploma de Tecnólogo em Redes de Computadores.
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Um diferencial significativo para o curso é o convênio firmado entre a Academia Local AINET e a Cruzeiro do Sul visando a inserir o programa Cisco Networking Academy/Curso CCNA na grade curricular do curso Superior de Tecnologia em Redes de Computadores, permitindo aos alunos um contato permanente com a mais avançada tecnologia na área de redes de computadores. É importante salientar que a Cisco Systems é líder mundial em Internetworking, sendo que mais de 85% de todo o tráfego da Internet passa por equipamentos da companhia
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Grade_Curricular_Redes.doc
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Sistema de Computação
Software
Visão Geral
Hardware
Peopleware
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 Computadores atuais
Barramentos
Visão Geral
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Entrada
Processamento
Armazenamento
Saída
 Computadores atuais
Visão Geral
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Sistema de Computação
Computador
Unidade
Lógica e
Aritmética
Unidade 
de
Controle
Interconexão
interna da CPU
Registradores
E/S
CPU
Memória
Barramento
do sistema
CPU
Visão Geral
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Fatores determinantes no projeto de computadores
Grande variedade de sistemas computacionais.
A evolução tecnológica da área, custos e aplicações.
Conceitos fundamentais em questão
Organização e Arquitetura
versus
Projeto de computadores modernos
Visão Geral
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O que significa Organização e 
Arquitetura de um Computador?
Visão Geral
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Arquitetura
Atributos de um sistema visíveis para o programador.
Atributos que têm impacto direto sobre a execução lógica de um programa.
Organização de um computador
Unidades operacionais e suas interconexões.
Implementam as especificações da sua arquitetura.
Visão Geral
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Atributos de
Arquitetura
CONJUNTO DE INSTRUÇÕES
NÚMERO DE BITS USADOS PARA REPRESENTAR OS VÁRIOS TIPOS DE DADOS (NÚMEROS , CARACTERES)
OS MECANISMOS DE E/S
AS TÉCNICAS DE ENDEREÇAMENTO DE MEMÓRIA
Visão Geral
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Atributos de
Organização
 DETALHES DE HARDWARE TRANSPARENTES AO PROGRAMADOR
SINAIS DE CONTROLE
INTERFACES ENTRE O COMPUTADOR E PERIFÉRICOS
TECNOLOGIA DE MEMÓRIA UTILIZADA
Visão Geral
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Projeto de Arquitetura
 Exemplo de decisão de projeto de Arquitetura 
 SE UM CERTO COMPUTADOR POSSUIRÁ INSTRUÇÃO DE MULTIPLICAÇÃO 
Projeto de Organização
 Exemplo de decisão de projeto de Organização
A INSTRUÇÃO DE MULTIPLICAÇÃO ACIMA PODERÁ SER IMPLEMENTADA POR UNIDADE ESPECIAL OU
PODERÁ UTILIZAR REPETITIVAMENTE O COMANDO DE SOMA
Visão Geral
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A distinção entre Arquitetura e Organização ainda é fundamental
MUITOS FABRICANTES OFERECEM FAMÍLIA DE COMPUTADORES COM A MESMA ARQUITETURA, MAS COM DIFERENÇAS DE ORGANIZAÇÃO
OS DIFERENTES MODELOS DA FAMÍLIA TÊM PREÇOS E CARACTERÍSTICAS DE DESEMPENHO DISTINTOS.
UMA ARQUITETURA PODE SOBREVIVER POR MUITOS ANOS, ENQUANTO SUA ORGANIZAÇÃO MUDA COM A EVOLUÇÃO DA TECNOLOGIA.
Visão Geral
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Exemplo: A Arquitetura do Sistema 370 da IBM (1970) – Grande Número de Modelos
Os modelos conservam a ARQUITETURA, preservando o investimento em software do cliente.
Incrementa a tecnologia e velocidade através dos anos.
SOBREVIVEU ATÉ HOJE.
Arquitetura versus Organização
Visão Geral
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Microcomputadores
A relação entre ARQUITETURA e ORGANIZAÇÃO é muito mais estreita.
Mudanças na tecnologia influenciam a ORGANIZAÇÃO e resultam na introdução de ARQUITETURAS mais ricas e poderosas. 
Não existe um forte requisito de compatibilidade de uma geração para outra. 
Existe maior relação entre as decisões relativas à ORGANIZAÇÃO e à ARQUITETURA. 
Visão Geral
Arquitetura versus Organização
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Por que estudar Organização e 
Arquitetura de Computadores?
Visão Geral
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Objetivos
Objetivos Gerais:
Entender o funcionamento do hardware de um sistema computacional. 
Entender o funcionamento dos vários módulos que compõem um sistema computacional. 
Desenvolver uma visão crítica sobre os requisitos de desempenho associados a um sistema computacional. 
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Objetivos
Objetivos Específicos: 
Compreender os mecanismos básicos de:
- comunicação entre os vários módulos que compõem um sistema computacional; 
- armazenamento em memória;
- seqüenciamento de instruções; 
- tratamento de interrupções e 
- operadores aritméticos. 
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Objetivos
Objetivos Específicos: 
Compreender as principais estruturas de hardware de um sistema computacional. 
Conhecer o impacto de diferentes mecanismos e estruturas no desempenho de um sistema computacional em diferentes aplicações. 
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Programa
Introdução à Arquitetura de Computadores 
	- Plano de ensino - apresentação e discussão focando objetivos, conteúdos, estratégias, avaliação e bibliografia. 
	- Introdução e definições. 
	- Motivação ao estudo da Organização e Arquitetura de Computadores. 
	- Histórico evolutivo. 
	- Diagrama de Blocos de um Computador. 
	- Componentes de um computador e suas funcionalidades.
O sistema de Computação  - Computadores de uso geral x uso específico - Representação das informações - Medidas de desempenho de sistemas de computação
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Sistemas de Numeração e Aritmética Computacional  - Sistemas de Numeração - Conversão entre bases - Aritmética binária com inteiros - Representação de números ponto flutuante
Unidade Central de Processamento (Processador) - Organização funcional do Processador 
	- Funcionamento do processador – Ciclo de busca-execução 
	- Unidade Aritmética e Lógica – UAL
	 - Registrador de Dados - Registradores Especiais de Estado 
	- Operações de soma na UAL Função Controle 
	- Unidade de Controle 
	- Registrador de Instruções 
	- Contador e decodificador de Instruções
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Memórias  - Princípios e funcionalidades - Hierarquia de memória - Memória Principal - Memória Cache - Memória Secundária
Sistemas de Entada e Saída  - Diagramas de Blocos do Sistema de E/S - Dispositivos peirféricos (vídeo, teclado, etc.) - Métodos de acesso de E/S
Barramentos  - Especificação e Classificação - Tecnologias: tipos e velocidades - Hierarquia dos barramentos
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 Processamento paralelo 	- Metodologia de execução – Pipelining 	- Descrição do processo 	- Tipos de pipelining 	- Arquiteturas de processador – CISC / RISC 	- Processadores
com múltiplos núcleos 	- Multiprocessadores e Multicomputadores 	- Arquiteturas 	- Computação de cluster
Avaliação Presencial 	- Prova Regimental 	- Prova Parcial 	- Avaliação continuada
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Avaliação
Atividades - 2,0
Prova parcial - 3,0
Prova Regimental - 5,0
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Bibliografia
Básica 
MONTEIRO, M. Introducao a Organizacao de Computadores. Brasil: Ltc, 2007. 
STALLINGS, W. Arquitetura e Organizacao de Computadores: Projeto Para o Desempenho. 5. ed. Sao Paulo: Prentice Hall, 2004. 
TANENBAUM, A. S. Organizacao Estruturada de Computadores. Brasil: Prentice Hall Brasil, 2007. 
Complementar: 
MURDOCCA, M. J. Introducao a Arquitetura de Computadores. Rio de Janeiro: Campus, 2001.
WEBER, R. F. Fundamentos de Arquitetura de Computadores. 3. ed. Porto Alegre: Sagra Luzzatto, 2004. 
PATTERSON, D. A.; HENNESSY, J. L. Organizacao e Projeto de Computadores. 3. ed. Brasil: Campus, 2005.
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