Graduação em Ciência da Computação - CIn/UFPE - Introdução à Programação
Funcionamento de um Computador - Prof. Ricardo Massa 1
Introdução à Programação Funcionamento Básico de um
Computador Digital
As funções realizadas por um computador podem ser resumidas em:
Processamento de dados
Transferência de dados
Armazenamento de dados
Controle Processamento de Dados
Armazenamento de Dados
Transferência de Dados
Mecanismo de Controle
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Processamento de Dados
Armazenamento de Dados
Transferência de Dados
Mecanismo de Controle
Processamento de Dados
Armazenamento de Dados
Transferência de Dados
Mecanismo de Controle
Processamento de Dados
Armazenamento de Dados
Transferência de Dados
Mecanismo de Controle
Processamento de Dados
Armazenamento de Dados
Transferência de Dados
Mecanismo de Controle
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COMPUTADOR
- Armazenamento
- Processamento
Perif
éricos
Linhas de
Comunicação 1 1
0 0
0
Um bit pode assumir os valores 0 e 1
Armazenar um bit exige a presença de um dispositivo que possa assumir dois estados
acesa ou apagada aberta ou fechada dia ou noite
Portas lógicas são funções que, assim como as operações de soma, recebem dois valores e calculam um terceiro valor (o resultado)
Os valores de entrada e o resultado são bits
0 And 0 0
1 And 0 0
0 And 1 0
1 And 1 1
0 Or 0 0
1 Or 0 1
0 Or 1 1
1 Or 1 1
Resultado é verdadeiro quando todos os valores de entrada forem verdadeiros
Resultado é verdadeiro quando pelo menos um dos valores de entrada for verdadeiro
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Dispositivo capaz de armazenar bits em unidades denominadas células de memória com tamanho típico de 8 bits (byte)
Um computador pode conter bilhões de células de memória
O tamanho da memória é medido em termos de potências de 2
210 - KB (kilobyte) 220 - MB (megabyte) 230 - GB (gigabyte) A memória principal pode ser acessada em qualquer ordem
daí o nome memória RAM (Random Access Memory)
Através dos endereços de memória é possível acessar uma célula de memória para ler ou modificar o seu conteúdo
Para distinguir cada célula na memória principal, elas são identificadas por um nome único denominado de endereço
Dados armazenados em grandes volumes denominados arquivos
Úteis para manter cópias auxiliares de dados críticos
Desvantagem: lento, pois requer movimentação mecânica
Vantagem: barato
Dados não se perdem quando a energia é desligada
Informação registrada sobre uma película de material magnético, enrolada em um carretel
... ...
segmento
trilha
Cada trilha pode ser acessada independentemente
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Movimento da fita Cabeçote de gravação/leitura
Carretel
Fita magnética
Acesso lento feito de forma seqüencial
Ideal para backup
Organizado em trilhas e setores Braço mecânico para leitura e gravação
Acesso direto às trilhas e acesso seqüencial aos setores
Trilha
Setor
Braço de Leitura/Gravação
Movimento do Braço
Movimento do Disco
Disco
A localização das trilhas e setores são definidas através de um processo denominado de formatação inicial do disco
Tempo de acesso = busca da trilha + busca do setor Possui uma única trilha contínua em forma de espiral
Tempo de acesso = busca seqüencial na trilha
Dados gravados através da inserção de variações de padrões na superfície reflexiva
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Para representar dados no computador é necessário projetar um código em que símbolos (como letras) são denotados como padrões especiais de bits
Código ASCII: sete bits para representar letras minúsculas e maiúsculas, símbolos de pontuação, dígitos decimais e códigos de controle
01001000 01100101 01101100 01101100 01101111 00101110
H e l l o .
Notação decimal
Notação binária: O peso associado a cada posição vale o dobro do peso associado à sua direita
Tradução da notação decimal para a binária
375 = (5x1) + (7x10) + (3x100)
13 2 = 6 resto 1
1
6 2 = 3 resto 0
0
3 2 = 1 resto 1
1
1 2 = 0 resto 1
1
Tradução da notação binária para a decimal
1 x 1 = 1
1 1 0 1
1 x 8 = + 8
1 x 4 = 4
0 x 2 = 0
Adição: 0 + 0 = 0 0 + 1 = 1 1 + 0 = 1 1 + 1 = 10
Exemplo 110001 +100100 1010101
Subtração: converte-se o número para negativo e aplica-se a operação de adição
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Sinal de Controle
Customized Hardware Dados Resultado
Hardware de Propósito Geral Dados Resultado
Instrução
interpretador de Instrução
Sinal de Controle
Customized Hardware Dados Resultado
Hardware de Propósito Geral Dados Resultado
Hardware de Propósito Geral Dados Resultado
Instrução
interpretador de Instrução
Sinal de Controle
CPU
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13+20
. . .
0 1 2 3
n-2 n-1 n
Memória RAM
Unidade Lógica e
Aritmética
Unidade de Controle
Registradores CPU
Armazene o código da operação de soma na posição 1 da memória
11111111
13+20
. . .
0 1 2 3
n-2 n-1 n
Memória RAM
Unidade Lógica e
Aritmética
Unidade de Controle
Registradores CPU
Armazene o valor 13 no endereço 2 da memória
00001101 11111111
13+20
. . .
0 1 2 3
n-2 n-1 n
Memória RAM
Unidade Lógica e
Aritmética
Unidade de Controle
Registradores CPU
Armazene o valor 20 no endereço 0 da memória
00001101
00010100 11111111
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13+20
. . .
0 1 2 3
n-2 n-1 n
Memória RAM
Unidade Lógica e
Aritmética
Unidade de Controle
Registradores CPU
Envie o valor (operação de soma) Armazenado na posição 1 da memória para a unidade de controle
00001101
00010100
11111111 11111111
13+20
. . .
0 1 2 3
n-2 n-1 n
Memória RAM
Unidade Lógica e
Aritmética
Unidade de Controle
Registradores CPU
Decodifique a operação a ser realizada
00001101
00010100
11111111 11111111
SOMA
13+20
. . .
0 1 2 3
n-2 n-1 n
Memória RAM
Unidade Lógica e
Aritmética
Unidade de Controle
Registradores CPU
Copie o valor armazenado no Endereço 2 da memória para um registrador
00001101
00010100
00001101
11111111 11111111
13+20
. . .
0 1 2 3
n-2 n-1 n
Memória RAM
Unidade Lógica e
Aritmética
Unidade de Controle
Registradores CPU
Copie o valor armazenado no Endereço 0 da memória para um registrador
00001101
00010100
00001101
00010100 11111111 11111111
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13+20
. . .
0 1 2 3
n-2 n-1 n
Memória RAM
Unidade Lógica e
Aritmética
Unidade de Controle
Registradores CPU
Some o valor dos dois registradores
00001101
00010100
00001101
00010100
00001101 + 00010100 00100001
11111111 11111111
13+20
. . .
0 1 2 3
n-2 n-1 n
Memória RAM
Unidade Lógica e
Aritmética
Unidade de Controle
Registradores CPU
Armazene o resultado da soma em um registrador
00001101
00010100
00001101
00001101 + 00010100 00100001
11111111 11111111
00010100
00100001
13+20
. . .
0 1 2 3
n-2 n-1 n
Memória RAM
Unidade Lógica e
Aritmética
Unidade de Controle
Registradores CPU
Copie o valor armazenado no Registrador para o endereço de memória 3
00001101
00010100 00010100 11111111
00100001 00100001
11111111
33
. . .
0 1 2 3
n-2 n-1 n
Memória RAM
Unidade Lógica e
Aritmética
Unidade de Controle
Registradores CPU
Apresente valor armazenado no Endereço de memória 3 na tela do computador
00001101
00010100
00100001 00100001
11111111 11111111 00010100
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Memória
E/S
CPU Barramento
Processador
Cache
Memória RAM
Ponte
Barramento Local
Slots
Buffer
ROM
Barramento de Expansão
Barramento X
Periféricos Integrados à Placa-Mãe
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