organizaÇÃo de computadores aula 6 – modelo de von neumann
TRANSCRIPT
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
Aula 6 – Modelo de Von Neumann
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
AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
Conteúdo Programático AULA 6
História da computação
Máquina de Von Neumann
Limitações da máquina de Von
Neumann
AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN
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.
AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
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.
AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
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
AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN
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
AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
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
AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
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
AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
MEMÓRIA
PROCESSADOR
ENTRADA e SAÍDA
REM / MARRDM / MBR CONTROLE
MODELO DE VON NEUMANN
AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
MEMÓRIA
PROCESSADOR
ENTRADA e SAÍDA
REM / MARRDM / MBR CONTROLE
MODELO DE VON NEUMANN
DADOS
Registrador de Dados
da Memória
AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
MEMÓRIA
PROCESSADOR
ENTRADA e SAÍDA
REM / MARRDM / MBR CONTROLE
MODELO DE VON NEUMANNENDEREÇOS
Registrador de
Endereços da
Memória
AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
MEMÓRIA
PROCESSADOR
ENTRADA e SAÍDA
REM / MARRDM / MBR CONTROLE
MODELO DE VON NEUMANNOPERAÇÕES
(READ/WRITE)
Unidade de controle
AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
MEMÓRIA
ENTRADA e SAÍDA
MODELO DE VON NEUMANN
UNIDADE DE
CONTROLE
UNIDADE LÓGICA E ARITMÉTI
CAREGISTRADORES
UCP
AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN
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
AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN
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
AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
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
AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
Curiosidade: PSW do 8086
15
14
13
12
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
AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN
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
AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN
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
AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN
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
AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN
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
AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN
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
AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN
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
AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN
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
AULA 6 – MODELO DE VON NEUMANN
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
RESUMINDO
•Von Neumann: conceito de programa armazenado
• Composição: CPU, MEMÓRIA e E/S
•Restrições: memória linear e processamento sequencial