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Organização e Arquitetura de Computadores (Tipos de Computadores…
Organização e Arquitetura de Computadores
Tipos de Computadores
Microcontrolador
Computadores embutidos:
-Eletrodomésticos (máquinas de lavar, alarme antifurto)
-Aparelhos sem fio (telefone sem fio)
-Periféricos de computadores (impressoras, modem, etc)
-Equipamentos médicos (raio X, Monitor-cardíaco, etc)
-Brinquedos (carros com radiocontrole, bonecas que falam)
Arquitetura:
-Processador
-Memória
E/S
Vantagem:
-Custo em lote
-Funcionamento em tempo real
Desvantagens:
-Limitações físicas
Peso
Consumo de bateria
Computadores de Jogos
Software limitado-- Hardware específico-- Poca capacidade de extensão-- Visa o desempenho gráfico
Computadores Pessoais
Computadores de mesa e notebooks
Visa a:
-interface com usuário (inúmeros periféricos)
Resolução de problemas específicos (grande gama de programas)
-Placa integradora de circuito impresso
Últimos anos:
-Celulares
-Tablets
Servidores
Computadores com arquitetura especializada:
Web
Armazenamento
Banco de dados
Roteador
Visa a:
Atender uma grande quantidade de requisições por segundo
Prover serviços através a rede
Sistemas de redundância
Energia
Armazenamento
Rede
Mainframes
• Década de 60
• Descendentes do IBM 360
-Capacidade de processamento semelhantes aos de grande potência
• Possuem como característica:
Grande capacidade de E/S
Coleções de discos, contendo milhares de gigabytes em dados
Não são substituídos:
-Enorme investimento em software, pessoal e procedimentos
Reprogramação para novas versões de servidores (cobol)
Bug do milênio (2000)
E-commerce
Programas de Aplicativos
Chamados de programas de usuários
• São os programas que os usuários realmente desejam
utilizar
Programas de Sistema
Sistemas mais fundamental está o sistema operacional
• Controla todos os programas e recursos do computador
• Peculiaridades:
• Complexidade
• Grande espaço em armazenamento
• Tempo de vida longa
• Não reimplementado tão facilmente
• Correções
• Windows 98 para XP/2000
Máquinas Multiníveis
Para que serve?
• Uma pessoa que escreve programas para a
máquina real de um nível N, não necessita
conhecer os outros níveis, ou seja, estar cientes
de interpretadores e tradutores adjacentes.
• Desta maneira ocorre a especialização e a
abstração necessária para a criação de
programas.
Organização:
Nível 0: Lógico Digital
• São denominados portas
• Componentes analógicos como transistores
• Agrupar e formar um registrador
• Trabalho de engenheiros eletrônicos e de
computação.
• Nível 1: Microarquitetura
• ULA (Unidade Lógica e Aritmética);
• São interpretadas as instruções do nível 2, busca,
examina e executa instruções uma por uma, sendo
feito através do microprograma;
• Compreende os circuitos digitais;
• Trabalho dos engenheiros e projetistas de hardware.
Nível 2: Arquitetura do Conjunto de Instruções (ISA)
• Descrição do conjunto de instruções de máquina;
• instruções executadas por interpretação pelo
microprograma ou circuitos de execução de
hardware;
• instruções que uma UCP (Unidade Central de
Processamento) possui.
Nível 3: Sistema Operacional
• Sistema híbrido (instruções microprograma e são
adicionadas outras);
• Organização diferenciada de memória, execução
inúmeros programas ao mesmo tempo, etc;
• Profissionais da área de software desenvolvem o
sistema operacional.
• Divisão entre linguagem humana x máquina.
Nível 4: Linguagem de Montagem
• Linguagem de baixo nível (mnemônicos);
• Linguagem de montagem ou assembly;
• Tradutor (assembler ou montador);
• transforma a codificação de uma linguagem mais amigável ao
homem para a linguagem de máquina ou binária.
• Nível 5: Linguagem orientada a problema
• Linguagens de alto nível;
• Utilizadas pelos programadores de aplicativos (C, C++, Java,
LISP e Prolog);
• Solucionar algum problema existente;
• Utilizados os compiladores ou algum tradutor.
Evolução
Invenção da microprogramação
• Somente possuíam nível digital e ISA (conj. de instruções)
• Interpretador imutável de linguagem ISA
• Diminuição do circuito eletrônico (válvulas) e aumento
confiabilidade
• Invenção do Sistema Operacional
• Automatizar o processo de processamento
• O programa SO era mantido o tempo todo no computador
• Criação de novos cartões de instruções
• Novos comandos distinguiu do nível ISA
• Macros de sistema operacional ou chamadas do supervisor
• Hoje em dia: chamada de sistema
• Sistema batch: automatização de leitura e impressão na saída
• Multiusuário remoto: sistema de tempo compartilhado
(timesharing)
Migração de funcionalidades para microcódigo
• Adição de “hardware” por programação
• Acelerar cálculos que envolvem vetores (indexação e endereçamento
indireto)
• Movimentação de programas na memória após o início da execução
(realocação)
• Sistemas de interrupção (avisar que entrada ou saída concluída)
• Interromper e iniciar outro programa com poucas instruções (comutação
de processos)
• Processar arquivos de áudio, imagem e multimídia
• Eliminação da microprogramação
• Programas volumosos e lentos
• Incrementação de hardware
• Simplificação das instruções
• Volta a arquitetura anterior, mas com maior poder
de processamento