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Material 32: Ciência da Computação - Arquitetura de Computadores Questão 1: Qual é a principal função da Unidade Central de Processamento (CPU) em um computador? a) Armazenar dados permanentemente. b) Executar as instruções dos programas, realizando cálculos e controlando o funcionamento do computador. c) Exibir informações na tela. d) Conectar o computador à internet. e) Gerenciar os periféricos Resposta: b) Questão 2: Quais são os principais componentes da CPU? a) Memória RAM, disco rígido e placa de vídeo. b) Unidade de Controle (UC), Unidade Lógica e Aritmética (ULA) e registradores. c) Teclado, mouse e monitor. d) Placa-mãe, fonte de alimentação e gabinete. e) Sistema Operacional Resposta: b) Questão 3: O que é a Unidade Lógica e Aritmética (ULA)? a) A parte da CPU responsável por armazenar dados temporariamente. b) A parte da CPU responsável por buscar e decodificar as instruções. c) A parte da CPU responsável por executar as operações lógicas (AND, OR, NOT) e aritméticas (adição, subtração, multiplicação, divisão). d) A parte da CPU responsável por controlar o fluxo de dados. e) A parte responsável pela comunicação com outros computadores. Resposta: c) Questão 4: O que são registradores? a) Dispositivos de armazenamento permanente. b) Pequenas unidades de memória de alta velocidade dentro da CPU, utilizadas para armazenar dados e instruções temporariamente durante o processamento. c) Dispositivos de entrada e saída. d) Componentes da placa-mãe. e) Softwares do sistema. Resposta: b) Questão 5: Qual é a diferença entre memória RAM e memória ROM? a) RAM é volátil (perde os dados quando a energia é desligada) e ROM é não volátil (mantém os dados mesmo sem energia). b) ROM é volátil e RAM é não volátil. c) RAM é mais lenta que ROM. d) ROM é usada para armazenar o sistema operacional, enquanto RAM é usada para armazenar arquivos do usuário. e) Não há diferença Resposta: a) Questão 6: O que é o barramento (bus) de um computador? a) Um conjunto de fios ou trilhas que interconectam os diferentes componentes do computador (CPU, memória, periféricos), permitindo a transferência de dados, endereços e sinais de controle. b) Um dispositivo de entrada e saída. c) Um tipo de memória. d) Um software. e) O gabinete do computador Resposta: a) Questão 7: O que é o ciclo de instrução de um processador? Resposta: O ciclo de instrução (também chamado de ciclo de busca-decodificação-execução) é a sequência básica de operações que um processador realiza para executar cada instrução de um programa. As etapas típicas são: 1. Busca (Fetch): A CPU busca a próxima instrução na memória, usando o endereço indicado pelo Contador de Programa (PC - Program Counter). 2. Decodificação (Decode): A instrução é decodificada, ou seja, o processador determina qual operação deve ser realizada e quais operandos (dados) serão utilizados. 3. Busca de Operandos (se necessário): Se a instrução requer dados da memória, eles são buscados. 4. Execução (Execute): A ULA realiza a operação especificada pela instrução. 5. Armazenamento do Resultado (se necessário): O resultado da operação é armazenado em um registrador ou na memória. 6. Atualização do PC: O Contador de Programa é incrementado para apontar para a próxima instrução. Questão 8: Descreva, em até 5 linhas, a diferença entre arquitetura de von Neumann e arquitetura Harvard. Resposta: A arquitetura de von Neumann utiliza um único barramento e espaço de memória para armazenar tanto as instruções do programa quanto os dados. A arquitetura Harvard utiliza barramentos e espaços de memória separados para instruções e dados, permitindo que a busca da próxima instrução e o acesso aos dados ocorram simultaneamente, aumentando a velocidade de processamento. A maioria dos computadores modernos usa uma arquitetura de von Neumann modificada (com caches), mas microcontroladores frequentemente usam arquitetura Harvard. Questão 9: O que é pipeline em um processador? Resposta: Pipeline é uma técnica utilizada em processadores para aumentar o throughput (número de instruções executadas por unidade de tempo). O ciclo de instrução é dividido em várias etapas (ex: busca, decodificação, execução), e múltiplas instruções são processadas em paralelo, cada uma em uma etapa diferente do pipeline. É como uma linha de montagem: enquanto uma instrução está sendo executada, a próxima está sendo decodificada e a anterior está sendo buscada, aumentando a eficiência. Questão 10: O que é memória cache e qual sua função? Resposta: Memória cache é uma memória pequena e muito rápida (geralmente SRAM - Static RAM) localizada entre a CPU e a memória RAM principal (geralmente DRAM - Dynamic RAM). Sua função é armazenar cópias dos dados e instruções mais frequentemente acessados pela CPU. Quando a CPU precisa de um dado, ela primeiro verifica a cache. Se o dado estiver lá (cache hit), o acesso é muito rápido. Se não estiver (cache miss), o dado é buscado na RAM (mais lenta) e uma cópia é colocada na cache. A cache reduz o tempo médio de acesso à memória, aumentando o desempenho do sistema.