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Arquitetura e Organização de Computadores (O ciclo de execuçã de cada uma…
Arquitetura e Organização de Computadores
Dois conceitos fundamentais no estudo dos sistemas de computação são o de Arquitetura e Organização de computadores. O termo arquitetura refere-se aos atributos do ponto de vista do programador, e portanto, têm impacto direto sobre sobre a execução lógica de um programa. O termo organização, refere-se às unidades operacionais e suas interconexões. Desta forma, uma mesma arquitetura pode ser implementadas por meio de diferentes organizações.
A arquitetura de um sistema computacional estabelece o modelo da organização e funcionamento de um sistema de processamento, com todas suas partes, divididas em seções, interagindo entre si.
O ciclo de execuçã de cada uma das instruções de um programa é dividido nos seguintes estados:
Cálculo do Endereço de Instrução;
Busca da Instrução (Instruction Fetch);
Decodificação da Instrução;
Cálculo do Endereço do Operando;
Busca do Operando (Operand Fetch);
Execução da Operação;
Armazenamento do Resultado.
Componente básicos de um computador
Unidade Central de Processamento (CPU) – Módulo que realiza as operações necessárias;
Memória Principal – Uma área de trabalho para o armazenamento das informações que serão processadas;
Dispositivos de E/S – Dispositivos para o recebimento de informações e retorno/armazenamento dos resultados;
Sistemas de Interconexão – Um meio através do qual os dispositivos possam se comunicar e transmitir dados;
Funcionamento e a Estrutura de uma CPU.
Os principais elementos da CPU são a Unidade de Controle, a Unidade Lógica e Aritmética (ULA) e os Registradores. Esses elementos se conectam internamente através do barramento interno da CPU.
Unidade de Controle
Responsável por buscar as instruções na memória e determinar o seu tipo e pode ser pensada como uma máquina de estados finitos. Controla não só a transferência de dados e instruções para dentro e parafora da CPU, como também a operação da ULA.
Unidade Lógica e Aritmética
Responsável pelo processamento de dados como executar operações de adição, e AND booleano, entre outras, e para executar as instruções.
Registradores
Os registradores presente na CPU são memórias pequenas e de alta velocidade para armazenar resultados temporários e controle de informações. Existem vários tipos de registradores de uso geral ou específico. O mais importante deles é o contador do programa (PC – Program Counter). Este contador indica a próxima instrução a ser buscada para execução. Outro de grande importância é o Registrador de instrução (Instruction Register), que contém a instrução executada no momento em questão.