Arquitetura de computadores

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Universidade Federal de Campina Grande
Departamento de Sistemas e Computação

Curso de Bacharelado em Ciência da Computação

Organização e Arquitetura de Computadores I
Organização Básica de Computadores (Parte I)
Profa Joseana Macêdo Fechine joseana@dsc.ufcg.edu.br Carga Horária: 60 horas

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Tópicos



Máquinas Multiníveis


Conceitos Básicos

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Máquinas Multiníveis


Computador Digital


Máquina que pode resolver problemas executando uma série de instruções que lhe são fornecidas.



Executa Programas – conjunto de instruções que descrevem a maneira de realizar determinada tarefa.

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Máquinas Multiníveis


Circuitos de um computador (Hardware)


Reconhecem e executam um conjunto limitadoe simples de instruções (linguagem de máquinabinária).
Exemplo: soma, comparação, transferência de dados de uma parte da memória para outra parte.



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Máquinas Multiníveis


Instruções da linguagem de máquina (decidida pelos projetistas de computadores) devem:


ser simples  ser compatíveis com o uso da máquina  ser compatíveis com o desempenho requerido ter custo e complexidade da eletrônica reduzidos (aplicação)

A linguagem de máquina (binária-baixo nível) está muito distante de uma linguagem natural (humana-alto nível)

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Máquinas Multiníveis
Problema:

Complexidade do que as pessoas precisam fazer versus simplicidade do conjunto de instruções do computador

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Máquinas Multiníveis
Solução:Criar uma hierarquia de abstrações de níveis mais altos baseados nos níveis mais baixos.

Criar uma organização estruturada de computadores para facilitar a comunicação homem-máquina

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Máquinas Multiníveis


Sistema hierárquico


Constituído de um conjunto de subsistemas interrelacionados, cada qual, possuindo também uma estrutura hierárquica, contendo, em seu nívelmais baixo, subsistemas elementares.



O comportamento de cada nível depende apenas de uma caracterização abstrata e simplificada do sistema de nível imediatamente inferior.

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Máquinas Multiníveis
Como

solucionar:

As pessoas devem fazer X, mas os computadores só podem fazer Y

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Máquinas Multiníveis



Linguagens, Níveis e MáquinasVirtuais
Supor a existência das linguagens:



L1: linguagem natural, do usuário (alto nível e complexa) L0: linguagem da máquina (baixo nível e simples)



Como compatibilizar L1 com L0? Existem 2 soluções (tradução e interpretação)



usar um tradutor usar um interpretador

Pode ser utilizada uma metodologia híbrida:

tradutor + interpretador
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10 Máquinas Multiníveis


Tradutor


Cada instrução de L1 é substituída por um conjunto de instruções equivalentes de L0 .  Processador executa programa em L0.  Todo programa em L0 é carregado em memória e é executado.  Programa pode ser traduzido uma única vez e executado várias vezes.

Alguns autores usam o termo tradução em sentido genérico, englobando os conceitos de compilação einterpretação. Aqui, ele está sendo empregado como sinônimo de compilação.
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Interpretador

   

Cada instrução de L1 é substituída por um conjunto de instruções equivalentes de L0 . Processador executa uma instrução de L1 (transformada para L0) antes de executar próxima instrução. Cada instrução de L1, transformada para L0, é carregada na memória eexecutada. Não é criado um programa em L0. Programa deve ser novamente interpretado para ser executado.

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Máquinas Multiníveis



É possível não pensar em tradução ou interpretação, imaginando-se a existência de um computador hipotético, ou de uma máquina virtual M1, cuja linguagem de máquina seja L1 (e uma máquina real M0 com linguagem L0) Os programas poderiam...
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