This slides were based on Computer Organization and Architecture, Stallings, 2008

1. Arquitetura de
Computadores
1.º ano | 1.º semestre
2012/2013
Docente: Isabel Pedrosa, Eng.ª
Arquitetura de Computadores | 2012/2013 | 1.º ano | 1.º semestre 1

2. 1. Introdução
Agenda
• Conceitos elementares
– Arquitetura, Organização, função, estrutura
Reflexão sobre impacto tecnológico dos últimos
10 anos
– Como é o cérebro humano de um Internet native?
Arquitetura de Computadores | 2012/2013 | 1.º ano | 1.º semestre 2

3. Conceitos elementares
Arquitetura de uma máquina:
Corresponde a todos os atributos visíveis para o
programador:
– Conjunto de instruções, número de bits usado
para a representação dos dados, mecanismos
de I/O, técnicas de endereçamento de
memória.
– Exemplo: existe uma instrução para
multiplicação?
Arquitetura de Computadores | 2012/2013 | 1.º ano | 1.º semestre 3

4. Conceitos elementares
Organização de uma máquina:
Forma como são implementados os
recursos:
– Sinais de controlo, interfaces, tecnologias de
memória.
– Exemplo: o hardware inclui uma unidade
multiplicadora ou a multiplicação é efectuada
por adição sucessiva?
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5. Conceitos elementares
Arquitetura versus Organização
• Toda a família Intel x86 partilha a mesma
Arquitetura de base
• Toda a família IBM System/370 partilha a mesma
Arquitetura de base
Consequência: compatibilidade ao nível do código
– Pelo menos dos mais evoluídos relativamente aos
anteriores.
• Organização diverge entre versões diferentes.
Exemplo: um processador diferente, embora da mesma
família, partilha a arquitetura mas não a organização.
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6. Conceitos elementares
Estrutura
• Forma como os componentes se relacionam entre
si
Função
• Operação dos componentes como parte da
estrutura
• Todas as funções do computador podem ser
classificadas como:
– Processamento de dados
– Armazenamento de dados
– Movimentação de dados
– Controlo
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7. Conceitos elementares
Estrutura – nível de topo
Periféricos Computador
CPU Memória
Central Principal
Processing
Unit
Computador Ligação
entre os
sistemas
Input/
Output
Linhas de Comunicação
Onde estão?
Processamento de dados
In William Stallings, Computer Organization and Architecture, Armazenamento de dados
8th edition, Prentice-Hall Intern., Abril 2009 Movimentação de7 dados
Arquitetura de Computadores | 2012/2013 | 1.º ano | 1.º semestre
Controlo

8. Conceitos elementares
Estrutura interna do Computador
- CPU: controla o funcionamento do computador
e executa todas as funções de processamento
de dados. Habitualmente designado “o
processador” (simplificação)
- Memória Principal: armazenamento de dados
- I/O (Input/Output): move os dados entre o
computador e o exterior
- Interligação ao sistema: mecanismos que
garantem a comunicação entre o CPU,
memória principal e dispositivos de I/O 8
Arquitetura de Computadores | 2012/2013 | 1.º ano | 1.º semestre

9. Conceitos elementares
Estrutura – CPU
CPU
ALU
Computador Unidade
Registos
I/O Aritmética e
Lógica
Bus de CPU
sistema
Ligação
Memória interna no
CPU
Unidade
de
controlo
In William Stallings, Computer Organization and Architecture,2012/2013 | 1.º ano | 1.º semestre
Arquitetura de Computadores | 8th edition, 9
Prentice-Hall Intern., Abril 2009

10. Conceitos elementares
Elementos principais do CPU
- Unidade de Controlo: controla o funcionamento
do CPU e, portanto, o computador
- ALU, Unidade Aritmética e Lógica: executa
funções de processamento dos dados
- Registos: armazenamento interno no CPU
- Ligação interna no CPU: mecanismos que
garantem a comunicação entre o Unidade de
Controlo, ALU e registos.
10
Arquitetura de Computadores | 2012/2013 | 1.º ano | 1.º semestre

11. Conceitos elementares
Estrutura – Unidade de Controlo
Unidade de Controlo
CPU
Sequenciamento
ALU lógico
Unidade
Bus
de
Interno
Controlo
Unidade de
Controlo:
Registos Registos e
descodificadores
Memória
de
Controlo
In William Stallings, Computer Organization and Architecture,2012/2013 | 1.º ano | 1.º semestre
Arquitetura de Computadores | 8th edition, 11
Prentice-Hall Intern., Abril 2009

12. Vista
top-down
de um
computador
(síntese dos esquemas
anteriores)
In William Stallings, Computer Organization and Architecture,2012/2013 | 1.º ano | 1.º semestre
Arquitetura de Computadores | 8th edition, 12
Prentice-Hall Intern., Abril 2009

13. Vista top-level dos componentes de
um computador
Que registos
existem no
CPU?
Como se
organiza a
memória
(espaço para
instruções de
programas e
área de
dados)
In William Stallings, Computer Organization and Architecture,2012/2013 | 1.º ano | 1.º semestre
Arquitetura de Computadores | 8th edition, 13
Prentice-Hall Intern., Abril 2009, chapter 3

14. Fetch Execute
Exemplo da
execução
de um
programa
1.ª abordagem
do conceito de
ciclo de
instrução e
fases Fetch e
Execute
In William Stallings, Computer Organization and th edition,
Arquitetura de Computadores | 2012/2013 | 1.º ano | 1.º semestre Architecture, 8 14
AC: Registo Acumulador Prentice-Hall Intern., Abril 2009, chapter 3

15. Conteúdos a abordar
• Evolução dos Computadores e Performance
• Estruturas de interligação num computador
• Memória interna
• Memória externa
• Input/Output
• Suporte aos Sistemas Operativos
• Aritmética computacional
• Conjuntos de instrução
• Estrutura e função do CPU
• Funcionamento da Unidade de Controlo
• Programação em LMC
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16. 1. Introdução
Agenda
• Conceitos elementares
– Arquitetura , Organização, função, estrutura
Reflexão sobre impacto tecnológico dos
últimos 10 anos:
– Quem esteve associados a alguns avanços
tecnológicos importantes…
• Como é o cérebro humano de um Internet
native?
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17. Avanços tecnológicos
Larry Page and Sergey Brin inventaram o
Google (1999)
Como é que se pesquisava antes do Google?
SAPO, Terravista, Altavista, Yahoo!, Lycos
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18. Avanços tecnológicos em 10 anos
YouTube foi inventado por Steve Chen, Chad Hurley
e Jawed Karim numa garagem em Menlo Park.
Tornaram-se milionários quando venderam a
invenção por 1.65 biliões de dólares à Google.
Fundado em Fevereiro de 2005 com o principal
objetivo de visualizar e partilhar vídeos originais
através da Web.
Arquitetura de Computadores | 2012/2013 | 1.º ano | 1.º semestre 18

19. Avanços tecnológicos
Mark Elliot Zuckerberg (n 14 Maio 1984) é:
• programador e empreendedor na área das
tecnologias
• o mais conhecido dos criadores do
Facebook onde é CEO e Presidente.
• 2004: em conjunto com Dustin Moskovitz,
Eduardo Saverin e Chris Hughes, todos
estudantes em Harvard, criaram uma rede
social para apresentar os perfis dos
colegas
• 2010: nomeado, pela Time, Personalidade
do Ano
• 2011: riqueza pessoal estimada em
17,5 biliões de dólares. O percurso do
Facebook em bolsa tem sido complexo.
O filme “A Rede Social” adaptou o percurso
do fenómeno do Facebook e seus criadores
ao cinema
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20. Avanços tecnológicos
• Steven Paul Jobs / "Steve" Jobs (1955-2011) empreendedor Americano e
inventor de produtos. Aposta no design. Inúmeras patentes registadas.
• Cofundador, chairman e CEO da Aplle Inc.
• Jobs foi CEO da Pixa Animation (Toy Story). Tornou-se membro da Direção
da Walt Disney Company (2006) após a aquisição da Pixar pela Disney
• A história da Apple desde a fundação até ao iPad 3:
http://video.answers.com/apple-history-the-home-computer-to-the-ipod-
iphone-and-ipad-517013160
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21. Mais em…
http://inventors.about.com/od/timelines/a
/ModernInvention.htm
Invenções interessantes nos últimos 10 anos
Carro híbrido
Coração artificial
iTunes
Fígado artifical
Telemóveis com câmara
iPod
iPhone
Teclado virtual
iPad
Video on demand
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22. Curiosidade…
Cérebro de um Internet native
Pedir aos alunos para pesquisarem e
compreenderem de que forma pensam as
pessoas que são nativos tecnológicos
Partes esquerda e direita do cérebro e que
aptidões lhes estão associadas :
http://youtu.be/iZMJeQ4yPPk
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