Apostila de org de arq de computadores

Apostila de org de arq de computadores

(Parte 1 de 10)

Janeiro - 2004

Prof. Welfane Kemil Tao FAVI

DE COMPUTADORES1
CAPÍTULO 1 – EVOLUÇÃO HISTÓRICA DOS COMPUTADORES5
1.1.3 Sistemas de Computação:6
1.2.1. Época dos dispositivos mecânicos (500 a.c – 1880)6
1.2.2. Época dos dispositivos Eletromecânicos (1888-1930)7
1.2.3. Época dos componentes eletrônicos – Primeiras Invenções (1930-1945)7
1.2.4. Época dos componentes eletrônicos (1945 - ?)7
2.1 SISTEMAS DE NUMERAÇÃO:9
2.2 CONVERSÃO ENTRE BASES:9
2.2.1 De binário, octal, e hexadecimal para decimal:9
2.2.2 Conversão de decimal para binário, octal e hexadecimal:10
2.2.3 Conversão de binário para octal10
2.3.1 Procedimento de Adição:12
2.3.2 Procedimento de Subtração:13
2.3.3 Procedimento de Multiplicação:14
2.3.4 Procedimento de Divisão:16
2.3.5 Adição Utilizando Números Com Sinal:16
2.3.6 Aritmética Complementar:17
2.4.1 Representação em Ponto Flutuante:19
2.4.2 Representação de números reais no computador:19
2.4.3 Exemplo de Representação em Ponto Flutuante:21
CAPÍTULO 3 – CONCEITOS DE LÓGICA DIGITAL24
3.2.2 Operadores Lógicos25
3.2.3 Operação Lógica ou Porta AND (E)26
3.2.4 Porta OR (OU)27
3.2.5 Porta NOT (Inversor)27
3.2.5 Porta NAND – NOT AND28
3.2.6 Porta NOR – NOT OR28
3.2.7 Porta XOR – EXCLUSIVE OR28
3.3 EXPRESSÕES LÓGICAS – APLICAÇÕES DE PORTAS29
3.3.1 Cálculo de Expressões Lógicas30
3.4.1 Regras Básicas da Álgebra Booleana31
3.5 REPRESENTAÇÃO DE CIRCUITOS COM AS FUNÇÕES NAND E NOR32
3.6 CIRCUITOS COMBINATÓRIOS3
3.7 CIRCUITOS INTEGRADOS38
CAPÍTULO 4 – ORGANIZAÇÃO INTERNA DE UM COMPUTADOR39
4.2 BIT, CARACTERE, BYTE E PALAVRA:41
4.3 CLASSIFICAÇÃO DE SISTEMAS DE COMPUTAÇÃO:41
4.4 MEDIDAS DE DESEMPENHO DE SISTEMA DE COMPUTADORES:42
COMPUTADOR43

CAPÍTULO 5 – FUNÇÕES DE CADA COMPONENTE DE UM

5.2.1. Estrutura da Memória Principal – Células e Endereços:48
5.2.2 Capacidade da Memória Principal49
5.2.3 Operações com Memória Principal50
5.2.4 Tipos de Memória Principal:54
5.4 UNIDADE CENTRAL DE PROCESSAMENTO57
5.4.2 Função Controle62
5.5 INSTRUÇÕES DE MÁQUINA65
5.5.1. O que é uma Instrução de Máquina?:65
5.6. FUNCIONAMENTO DA UCP – O CICLO DA INSTRUÇÃO:69
CAPÍTULO 6 – REPRESENTAÇÃO DE INSTRUÇÃO77
6.1.1. Instruções com três operandos:78
6.1.2. Instruções com dois operandos:79
6.1.3. Instruções com um operando:80
6.2. MODOS DE ENDEREÇAMENTO:81
6.2.6. Modo Base Mais Deslocamento:93

CAPÍTULO 7 – DISPOSITIVOS DE ENTRADA E SAÍDA - PERIFÉRICOS95

Capítulo 1 – Evolução Histórica dos Computadores

1.1 INTRODUÇÃO: 1.1.1 Conceituação:

“Um computador é uma máquina (composta de partes eletrônicas e eletromecânicas) capaz de sistematicamente coletar, manipular e fornecer resultados das manipulações de informações para um ou mais objetivos.”

“Processamento de dados consiste em uma série de atividades ordenadamente realizadas, com o objetivo de produzir um arranjo determinado de informações a partir de outras obtidas inicialmente.”

“Dado pode ser definido como a matéria-prima originalmente obtida de uma ou mais fontes (etapa da coleta).”

“Informação é o resultado do processamento, isto é, o dado processado ou “acabado”.”

Figura 1.1 – Etapas básicas de um processamento de dados.

1.1.2 Sistemas:

“Um sistema é um conjunto de partes coordenadas que concorrem para a realização de um determinado objetivo.”

O enfoque sistemático se faz presente em várias áreas do desenvolvimento comercial, científico, industrial e social.

“Sistema de processamento de dados (SPD) são aqueles responsáveis pela coleta, armazenamento, processamento e recuperação, em equipamento eletrônico, dos dados necessários ao funcionamento de um outro sistema maior: o sistema de informação.” a) Sistema de computação; b) Sistema de aplicação.

“Sistema de informação de uma empresa pode ser conceituado como o conjunto de métodos, processos e equipamentos necessários para se obter, processar e utilizar informações dentro da empresa.” Os sistemas de informações se desenvolvem segundo duas dimensões: a) componentes da organização: diversos setores funcionais; b) nível de decisão: operacional, gerencial e alto nível da organização.

“Sistema de informações gerenciais (SIG) é o sistema que engloba todos os componentes e todos os níveis de decisão de uma organização.”

Dados Processamento Resultado: Informação

1.1.3 Sistemas de Computação: “Programa é um conjunto de instruções.”

Figura 1.2 – Algoritmo para soma de 100 números.

Um programa de computador é a formalização de um algoritmo em linguagem inteligível pelo computador.

“Linguagem binária é a linguagem de comunicação dos computadores.”

Na linguagem binária os caracteres inteligíveis não são A, B, +, 0, etc., mas apenas zero(0) e um (1).

Essa linguagem também chamada de linguagem de máquina, é, para os seres humanos, tediosa de manipular, difícil de compreender e fácil de acarretar erros. Por essa razão, foram desenvolvidas outras linguagens, mais próximas do entendimento dos operadores, genericamente chamadas de Linguagens de programação.

Instruções de máquinas entendidas pelos computadores: a) executar operações aritméticas sobre dois números; b) executar operações lógicas sobre dois números; c) mover um conjunto de bits (um número ou parte) de um ponto para outro do computador; d) desviar a seqüência do programa; e) comunicação com algum dispositivo de entrada ou saída de dados.

“Hardware é o conjunto formado pelos circuitos eletrônicos e partes eletromecânicas de um computador.”

“Software consiste em programas, de qualquer tipo e em qualquer linguagem, que são introduzidos na máquina para fazê-la trabalhar, passo a passo, e produzir algum trabalho.”

1.2 HISTÓRICO:

É comum encontrar uma divisão histórica da evolução dos computadores segundo o elemento básico de sua organização: Válvulas, transistores, circuito integrado, pastilhas de alta e muito alta integração.

1.2.1. Época dos dispositivos mecânicos (500 a.c – 1880)

O conceito de efetuar cálculo surgiu com os babilônios e sua invenção o Ábaco. A primeira evolução do ábaco aconteceu em 1642, quando o filosofo e matemático Blaise Pascal construiu um contador mecânico que realizava soma e subtração.

1. Escrever e guardar N = 0 e SOMA = 0; 2. Ler número da entrada; 3. Somar valor do número ao de SOMA e guardar resultado como SOMA; 4. Somar 1 ao valor de N e guardar resultado como novo N; 5. Se valor de N for menor que 100, então passar para item 2; 6. Senão: imprimir valor de SOMA; 7. Parar.

1.2.2. Época dos dispositivos Eletromecânicos (1888-1930)

Com a invenção do motor elétrico surgiu uma grande quantidade de máquinas de somar acionadas por motores elétricos, baseados no princípio de funcionamento da máquina de Pascal. Em 1889, Hollerith desenvolveu o cartão perfurado para guardar dados e uma máquina tabuladora mecânica, acionada por um motor elétrico, que contava, classificava e ordenava informações armazenadas no cartão perfurado. Em 1914, foi criada a IBM. Até a década de 1980, os cartões perfurados foram um dos principais elementos de entrada de dados dos computadores digitais, tais como IBM/360/370.

1.2.3. Época dos componentes eletrônicos – Primeiras Invenções (1930-1945)

O problema dos computadores mecânicos era: a) baixa velocidade de processamento; b) falta de confiabilidade dos resultados.

1.2.4. Época dos componentes eletrônicos (1945 - ?)

1.2.4.1. Primeira Geração: Computadores à válvula O 1o computador eletrônico digital – ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer):

• Projetado de 1943 a 1946;

• Funcionou até 1955;

• Possuía 17.0 válvulas e 80 Km de cabos;

• Pesava 30 toneladas;

• Consumia grande quantidade de energia e válvulas que queimava freqüentemente;

• 10.0 operações por segundo;

• 20 registradores que guardavam valor numérico de 10 dígitos;

• Era uma máquina decimal, não binária, cada dígito é representado por um anel de 10 válvulas;

• Programação feita através da recolocação dos fios.

Em 1945 foi iniciada a construção do IAS (Von Neumann), que para os estudos de arquitetura de computadores, ele é fundamental.

• Era constituído de quatro unidades principais: a memória, a UCP, a UC e dispositivos de entrada e saída;

• memória de 1.0 posições, chamadas de palavras, cada uma podendo armazenar 40 dígitos binários (bits);

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