ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES Aula 6 – Modelo de Von Neumann.

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ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES

Aula 6 – Modelo de Von Neumann

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AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN

ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES

ESTRUTURA DA DISCIPLINA

AULA 1 – Fundamentos

AULA 2 – Sistemas de Numeração

AULA 3 – Representação de dados

AULA 4 – Lógica Digital

AULA 5 – Álgebra Booleana

AULA 6 – Modelo de Von Neumann

AULA 7 – Conjunto de Instruções

AULA 8 – Processador

AULA 9 – Memória

AULA 10 – Dispositivos de Entrada e Saída

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ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES

Conteúdo Programático AULA 6

História da computação

Máquina de Von Neumann

Limitações da máquina de Von

Neumann

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ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES

UMA BREVE HISTÓRIA DOS COMPUTADORES

ABACOENIAC

1842 - 1843, Ada Lovelace criou um algoritmo para o cálculo da sequência de Bernoulli usando a máquina analítica de Charles Babbage

1953: a máquina analítica de Babbage e as notas de Ada são considerados o primeiro computador e o primeiro software respectivamente.

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XVII - O francês Blaise Pascal projeta uma calculadora que soma e subtrai e o alemão Gottfried Wilhelm Leibniz incorpora operações de multiplicar e dividir à máquina.

XVIII - O francês Joseph Marie Jacquard constrói um tear automatizado: cartões perfurados controlam o movimento da máquina.

1834 - O inglês Charles Babbage projeta a máquina analítica capaz de armazenar informações.

1847 - O inglês George Boole estabelece a lógica binária para armazenar informações.

1890 - O norte-americano Hermann Hollerith constrói o primeiro computador mecânico.

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1924 - Nasce a International Business Machines Corporation (IBM), nos Estados Unidos.

1938 - O alemão Konrad Zuse faz o primeiro computador elétrico usando a teoria binária.

1943 - O inglês Alan Turing constrói a primeira geração de computadores modernos, que utilizam válvulas.

1944 - O norte-americano Howard Aiken termina o Mark I, o primeiro computador eletromecânico.

1946 - O Eletronic Numerical Integrator and Computer (Eniac), primeiro computador eletrônico, é criado nos EUA.

Ref: http://www.ic.uff.br/~aconci/evolucao.html

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ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES

Harvard Mark II – setembro 1947 Descobriu-se que um problema no computador tinha sido

gerado por um inseto. Grace Hopper, uma das inventoras do Cobol, anunciou:

"Nós estamos tirando "bugs" da máquina!“

Esse primeiro bug foi removido do relé com uma pinça e está preservado no Museu Naval, em Virgínia, junto ao Livro Diário do Harvard Mark II.

Ref: http://www.sitedecuriosidades.com/ver/origem_e_data_do_primeiro_bug_de_computador.html

CURIOSIDADE: VIDA DE BUG

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MEMÓRIA

PROCESSADOR

ENTRADA e SAÍDA

MODELO DE VON NEUMANN

John Von Neumann, matemático húngaro (1903-

1957), contribuiu para a matemática e a física. Foi professor da Universidade

de Princeton e um dos construtores do ENIAC

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MODELO DE VON NEUMANNCARACTERÍSTICAS

Dados e instruções armazenados em uma única memória utilizada tanto para leitura quanto para escrita

Os dados armazenados na memória podem ser acessados através de endereços

A execução de um programa ocorre sequencialmente, por ordem de endereços, exceto se for feita algum desvio explicito no programa

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MEMÓRIA

PROCESSADOR

ENTRADA e SAÍDA

REM / MARRDM / MBR CONTROLE

MODELO DE VON NEUMANN

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ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES

MEMÓRIA

PROCESSADOR

ENTRADA e SAÍDA

REM / MARRDM / MBR CONTROLE

MODELO DE VON NEUMANN

DADOS

Registrador de Dados

da Memória

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MEMÓRIA

PROCESSADOR

ENTRADA e SAÍDA

REM / MARRDM / MBR CONTROLE

MODELO DE VON NEUMANNENDEREÇOS

Registrador de

Endereços da

Memória

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ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES

MEMÓRIA

PROCESSADOR

ENTRADA e SAÍDA

REM / MARRDM / MBR CONTROLE

MODELO DE VON NEUMANNOPERAÇÕES

(READ/WRITE)

Unidade de controle

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MEMÓRIA

ENTRADA e SAÍDA

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UNIDADE DE

CONTROLE

UNIDADE LÓGICA E ARITMÉTI

CAREGISTRADORES

UCP

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ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES

Execução de operações lógicas e aritméticasConceito proposto para o EDVAC (1945)

Gerenciamento do fluxo interno dos dadosBusca, decodifica e executa instruções

Memórias dentro do processador

MODELO DE VON NEUMANN – O PROCESSADOR (UCP OU CPU)

UNIDADE DE

CONTROLE

UNIDADE LÓGICA E ARITMÉTI

CA

REGISTRADORES

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ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES

REGISTRADORES

Tamanho da célula Determina RDM

Célula de 32 bits RDM com 32 bits

Tamanho da memória em células Determina REM

Memória com 256 células REM com 8 bits

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Registrador de instruções (IR)Armazena a instrução que está sendo executada

Registrador de estado (PSW)Armazena condições de estado geradas pela unidade aritmética e lógica gerando informações para a unidade de controle

Contador do programa (PC)Armazena o endereço da próxima instrução que será executada

REGISTRADORES ESPECIAIS

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Curiosidade: PSW do 8086

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11

10

09

08

07

06

05

04

03

02

01

00

O D I T S Z A P C

C – Vai Um

P – Paridade

A – Vai Um Aux

Z – Zero

S – Sinal

T – Trap

I – Interrupção

D – Direção

O – Overflow

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ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES

MEMÓRIA

PROCESSADOR

ENTRADA e SAÍDA

REM / MARRDM / MBR CONTROLE

MODELO DE VON NEUMANN – ENTRADA E SAÍDA

• ArmazenamentoHD (Disco Rígido)CD-ROMDVDPendrive (flash)

• Monitor de vídeo

• Teclado• Mouse• Placa de som• Webcam• Placa de rede• Placa fax-

modem• Multifuncional

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Exercícios

A CPU e a memória se comunicam através de:1) Unidade lógico-aritmética 2) Rede sem fio 3) Barramento 4) Unidade de Controle

A CPU é composta por:1) Registradores e Unidade Lógico-Aritmética 2) Memória e barramento 3) Unidade de Controle e barramento 4) Dispositivos de Entrada e Saída

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ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES

Exercícios

A CPU e a memória se comunicam através de:1) Unidade lógico-aritmética 2) Rede sem fio 3) Barramento 4) Unidade de Controle

A CPU é composta por:1) Registradores e Unidade Lógico-Aritmética 2) Memória e barramento 3) Unidade de Controle e barramento 4) Dispositivos de Entrada e Saída

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ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES

Considere um computador baseado no modelo de Von Neumann com REM de 32 bits. Podemos afirmar que:1) Este computador utiliza uma célula de 32 bits2) Este computador possui 32 instruções3) Este computador utiliza uma célula de 4GB 4) Este computador pode endereçar 4G células Considere um computador baseado no modelo de Von Neumann com RDM de 64 bits. Podemos afirmar que:1) Este computador pode endereçar 64M células2) Este computador possui 64 instruções3) Este computador pode ter no máximo 8GB de memória4) Este computador utiliza uma célula de 64 bits

Exercícios

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ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES

Considere um computador baseado no modelo de Von Neumann com REM de 32 bits. Podemos afirmar que:1) Este computador utiliza uma célula de 32 bits2) Este computador possui 32 instruções3) Este computador utiliza uma célula de 4GB 4) Este computador pode endereçar 4G células Considere um computador baseado no modelo de Von Neumann com RDM de 64 bits. Podemos afirmar que:1) Este computador pode endereçar 64M células2) Este computador possui 64 instruções3) Este computador pode ter no máximo 8GB de memória4) Este computador utiliza uma célula de 64 bits

Exercícios

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ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES

Um sistema possui memória com 8G endereços e cada célula é composta por 4 bytes.

 a)Qual o tamanho em bits do REM?

b) Qual o tamanho em bits do RDM?

c) Qual o tamanho da memória?

Exercícios

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ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES

Um sistema possui memória com 8G endereços e cada célula é composta por 4 bytes. a)Qual o tamanho em bits do REM?

8 G = 233 endereços REM com 33 bits

b) Qual o tamanho em bits do RDM?

4 bytes = 32 bits RDM com 32 bits

c) Qual o tamanho da memória?

8G endereços x 4 bytes = 233 x 22 = 235 bytes = 32 GB

Exercícios

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RESUMINDO

•Von Neumann: conceito de programa armazenado

• Composição: CPU, MEMÓRIA e E/S

•Restrições: memória linear e processamento sequencial