Organização e Arquitetura de Computador

Organização e Arquitetura de Computador

1. Historia do Computador

   • Os precursores
     • Ábaco (Aprox. 3500 a.C)
       • Servia para denominar pequenas pedras que eram usadas para contar deslizando-se por sulcos cavados no chão.
     • Bastões de Napier (1610 -1614)
       • Um conjunto completo de bastões de Napier consiste em 9 peças: uma para cada dígito de 1 a 9. Cada uma destas hastes é essencialmente uma coluna de uma tabela de multiplica.
     • Réguas de Calculo (1621)
     • Geração Zero (século XVII)
     • Calculadora de Pascal (1642)
       • Era baseada na existência de um disco para cada potência de 10,cada disco sendo dotado de 10 dígitos(de 0 a 9)
     • Calculadora de Leibnitz (1671)
       • Introduziu o conceito de realizar multiplicações e divisões através de adições e subtrações repetidas.
     • Máquina de Leipzig Placa perfurada (1801)
     • Arithmometer (1820)
     • Máquina Diferencial de Babbage (1823)
       • Babbage é considerado precursor dos modernos computadores eletrônicos digitais, sendo, pois, considerado por muitos como o pai dos computadores modernos.
     • Máquina Analítica (1833)
       • Em 1833, Babbage projetou uma máquina bastante aperfeiçoada (com o Ada Lovelace), que chamou de Máquina Analítica. Ada ́e uma das poucas mulheres a figurar na hist ́oria do computador. Matem ́atica talentosa, compreendeu o funcionamento da M ́aquina Anal ́ıtica e escreveu os melhores relatos sobre o processo. Ela criou programas para a m ́aquina, tornando-se a primeira programadora de computador do
     • Máquina de Hollerith (1886)
       • Em 1886 idealizou um cartão perfurado que guardaria as informações coletadas no censo e uma máquina capaz de tabular essas informações. Construiu então a Máquina de Recenseamento ou Máquina Tabuladora, perfurando-se cerca de 56 milhões.Com esta solução, Hollerith conseguiu que o tempo de processamento dos dados do censo baixasse de 8 para 3 anos.
     • As máquinas de primeira geração (1930 - 1958)
       • Relé
       • Válvula
     • MARK I (1937 -1944)
       • O Mark I foi criado entre 1937 e 1944, durante a II Guerra Mundial. Uma calculadora eletromecânica muito grande, idealizada por H. Aiken na Universidade de Harvard, foi considerado o primeiro projeto de computador.
     • ABC - Atanasoff Berry Computer (1939)
       • Foi o primeiro a usar válvulas para circuitos lógicos e o primeiro memória para armazenar.
       • Usar eletricidade e eletrônica como meio;
       • Recorrer à lógica binária para as operações;
       • Usar um condensador para memória que pudesse ser regenerado para evitar valos;
       • Calcular por ação lógica direta, não por via convencional de numeração;
     • ENIAC- Electronic Numeric Integrator and Calculator (1943-1946)
       • EDVAC - Eletronic Discrete Variable Automatic Computer
       • IBM 650 - o primeiro computador da IBM
       • UNIVAC - Universal Automatic Computer
       • Von Neuman
     • Computadores de segunda geração (1955-1965)
       • IBM 1401
       • Honeywell 800
       • IBM 7090
       • IBM 7040
     • Computadores de terceira geração (1965-1980)
     • Computadores de quarta geração (1980-...)
       • PC
       • PXT-XT
       • PC-XT 286
       • PC-AT
       • PC-386
       • PC 486
     • Supercomputadores
   • Arquitetura de Computadores
     • Gabinete
     • Fonte
     • Placa mãe
       • Chipset
         • Denomina-se chipset os circuitos de apoio ao computador que gerenciam praticamente todo o funcionamento da placa-mãe (controle de memória cache, DRAM, controle do buffer de dados, interface com a CPU, etc.). E responsável pelas informações necessárias ao reconhecimento de hardware (armazenadas na sua memória ROM).
       • BIOS
         • CPU. Ele é responsável por “acordar” o computador. Assim que um computador é ligado o BIOS começa suas atividades, contar e verificar a memória RAM, inicializar dispositivos, e o principal, dar início ao processo boot.
       • Barramentos
         • São caminhos que permitem o transporte de dados entre os vários elementos: CPU,memória,placas de expansão,sistemas de entrada e saída etc.
       • Slots
       • CMOS
         • O chip denominado CMOS é composto por um relógio eletrônico e memória de 64 bytes de memória RAM,é nesta memória que estão armazenadas as informações relativas à configuração do hardware.
     • Microprocessador
       • Memoria Cache
         • L1
         • L2
       • RISC - Reduced Instruction Set Computer
         • O processador contém um número pequeno de instruções o próprio software em execução faz o trabalho pesado. Acontece que o aumento de performance do chip compensa em muito esse trabalho extra do programa. Atinge maiores frequências que os CISC.
       • CISC - Complex Instruction Set Computer
         • O processador contém um grande número de instruções.Dessa forma o microcódigo deve utilizar sua próprias instruções. Dissipam mais calor que o RISC.
       • Clock
         • Toda placa tem um cristal piezoelétrico (ou um circuito integrado) para a gera sinais de sincronismo e determinação da velocidade de processamento. O cristal fornece um pulso de alta precisão cuja frequência depende do processador em uso. Assim como o processador, outros sinais são obtidos do clock para os circuitos da motherboard via divisão de frequência.
     • Memoria
       • RAM
       • ROM
       • RAMBUS
       • PROM
       • EPROM
       • EEPROM
       • Cache
     • Dispositivos de Entrada e Saída
       • Scanner
       • Mouse
       • Teclado
       • Webcam
       • Impressora
       • Monitor
       • Hard Disk
         • RAID 0
         • RAID 1
         • RAID 2
         • RAID 3
         • RAID 4
         • RAID 5
         • RAID 6
         • RAID 0+1(10)
         • SAN
           • Storage Area Network
         • NAS
           • Network Attached Storage
         • DAS
           • Direct Attached Storage

2. Sistema Operacional

   • O Sistema Operacional gerencia os recursos (hardware e software) do computador, disponibilizando-os de maneira amigável ao usuário. O SO tem como objetivo colocar uma camada de software sobre o hardware para gerenciar todas as partes do sistema e apresentá-las ao usuário como uma interface, uma abstração, uma máquina mais fácil de entender e programar. E o Sistema Operacional que controla todos os recursos do computador, e fornece a base sobre a qual os programas aplicativos são escritos.
     • Camadas
       • Usuário
         • Interpretador de Programas
           • Utilitários
             • Núcleo
               • Hardware
   • Estrutura do Sistema Operacional
     • Gerenciamento de processos
       • Criar e eliminar, suspender e retomar, sincronismo e comunicação entre processos.
       • Gerenciamento da memória principal
         • Manter o controle das partes da memória que estão sendo usadas e por quem, decidir que processos serão carregados para memória quando houver espaço disponível, alocar e desalocar espaço de memória quando necessário.
         • Gerenciamento de memória secundária
           • O sistema operacional é responsável pelas atividades de alocação de espaço livre,schudeling de disco.
           • Gerenciamento de Entrada/Saída
             • Os device drivers para comunicação com os diferentes dispositivos, um buffer-caching para o sistema.
             • Gerenciamento de arquivos
               • Criar e eliminar arquivos e diretórios, manter mapeamento dos arquivos em disco.
               • Proteção do sistema
                 • Se um sistema é multiusuário e permite múltiplos processos concorrentes, estes processos devem ser protegidos de outras atividades.
                 • Networking
                   • Em um sistema distribuído,fracamente acoplado,cada processador tem sua própria memória e seus processadores que se comunicam através do sistema operacional. A comunicação entre eles deve considerar roteamento e estratégias de conexão.
                   • Interpretador de comandos
                     • Um dos mais importantes programas do sistema operacional é o interpretador de comandos, que serve de interface entre o usuário e o sistema operacional. Alguns sistemas operacionais incluem este programa no próprio núcleo (kernel). Já outros sistemas, como o DOS e o UNIX, tratam o interpretador de comandos como um programa especial que é executado quando uma sessão é iniciada.

3. Portas lógicas padrões

   • NOT
   • AND
   • OR
   • NAND
   • NOR
   • XOR
   • NXOR

4. Conversão de Bases

   • Conversão simplificada de decimal para binário
   • Conversão simplificada de octal para binário
     • Grupos de 3 bits
   • Conversão simplificada de hexadecimal para binário
     • Grupos de 4 bits