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Arquitetura e Organização de Computadores A1 Conceito e organização da arquitetura de computadores O termo arquitetura refere-se aos atributos do ponto de vista do programador, portanto tem impacto direto sobre a execução logica de um programa. O termo Organização refere-se as unidades operacionais e suas interconexões desta forma uma mesma arquitetura pode ser implementada por meio de diferentes organizações. A arquitetura de um sistema computacional, estabelece um modelo da organização, e funcionamento de um sistema de processamento com todas as suas partes divididas em seções e interagem entre si. Os componentes e suas relações são representados através de sistemas hierárquicos, oque mostra-se ideal para o estudo de conjuntos complexos e que atuam em diferentes níveis, separados por suas características. O Sistema de computador apresentado na imagem descreve computadores de hoje e da década de 70. Arquitetura de Von Newman Definida da seguinte forma, uma unidade central de processamento recebe informações através de uma unidade de entradas de dados processa as informações segundo as especificações de um programa armazenado em uma unidade de memória e devolve os resultados através de uma unidade de saída de dados. Estrutura e função Se por um lado um computador pode ser considerado um sistema complexo, com milhões de componentes eletrônicos também podemos considerá-lo como um sistema hierárquico constituído por vários subsistemas inter-relacionados em cada um desses níveis de hierarquia devemos considerar a função e a estrutura. A função diz respeito a operação de cada oponente como parte da estrutura, a estrutura refere-se ao modo como os componentes estão inter-relacionados. Movimentação de dados transferência de dados de um ponto para o outro no computador. O processamento de dados ocorre quando a CPU recebe um determinado dado e executa uma operação que já o modifica de alguma forma. Já as operações de armazenamento ocorrem quando a CPU precisa registrar um dado em um lugar específico, como salvar um dado no disco rígido ou no pendrive. Ou mesmo na memória principal. Funções básicas realizadas pelo computador Processamento de dados; Movimentação de dados; Controle. Componentes do computador Central de processamento: CPU tem a responsabilidade de controlar as operações do computador e realizar funções de processamento de dados. Subsistema de memória: Compreende todos os meios de armazenamento para os programas e para os dados existentes no computador. Subsistemas de entrada e saída: Tem a função de transferir dados, entre o computador e o ambiente externo. Subsistema de interconexão: Composto pelos mecanismos que estabelecem a comunicação entre a CPU, Memória principal. Central de processamento CPU: Pode ser considerada o cérebro do computador sendo responsável por todo o processo do computador de todas as tarefas e pelo processamento de dados. Unidade de Controle Controla cada função da CPU, responsável por decodificar as instruções presentes em execução emitindo sinais e controle pra as demais partes do computador. Unidade logica e aritmética ULA Responsável em executar as funções de processamento de dados do computador, realizando as operações aritméticas e lógicas presentes do programa. Registradores Fornecem espaço de armazenamento interno, para a CPU servindo como uma memória de acesso ultra-rápido. Interconexão da CPU São os elementos que possibilitam a comunicação entre a unidade de controle e os registradores. Projetando e visando ao desempenho Processamento paralelo é uma forma mais eficiente de trabalhar informações, que tem ênfase em exploração de eventos simultâneos na execução de um programa. Utilizando essa técnica é possível ultrapassar as limitações tecnológicas de uma máquina aumentando sua velocidade. E poder de processamento. Há dois modos de paralelismo que é utilizado para melhorar o desempenho do processador. 1º - Chamado paralelismo em nível de hardware que é obtido quando aplicamos unidades do processador para que elas funcionem em paralelo reduzindo o tempo de execução dos programas. 2º - Através de paralelismo em nível de instrução ou GLP neste caso as unidades do processador não são duplicadas, mas são organizadas para que não fiquem ansiosos. A duas formas principais para implementar uma ilp. Uma delas é através do pipeline outra através do processador superescalares. O pipeline é uma técnica desenvolvida para melhoria do desempenho frente a execução sequencial de instruções, permite que varias instruções sejam processadas simultaneamente com cada parte de hardware atuando numa instrução distintas. Super-pipeline explora o fato de que muitos estágios de pipeline requerem um tempo menor então realizam a quebra dos estágios em substagios, estágios menores. Cada substagio faz menos trabalho que os estágios maiores Conceito e arquitetura IAS · Registrador de Buffer de Memória (MBR, Memory Buffer Register): usado para armazenar ou receber uma palavra da memória ou da unidade de E/S; · Registrador de Endereço de Memória (MAR, Memory Address Register): armazena o endereço de memória que contém a informação a ser enviada ao MBR ou o endereço de memória que receberá a informação presente no MBR; · Registrador de Instrução (IR, Instruction Register): contém a palavra referente à instrução em execução; · Registrador de Buffer de Instrução (IBR, Instruction Buffer Register): mantém a próxima instrução a ser executada; · Contador de Programa (PC, Program Counter): indica o endereço de memória da próxima instrução a ser executada; · Acumulador e Quociente-Multiplicador (AC e MQ, respectivamente): armazena operandos e resultados provenientes da ULA.