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AMBIENTES OPERACIONAIS

1.1 Uma revisão de arquitetura dos computadores

• Arquitetura: conjunto de recursos existentes a nível de hardware, utilizados para suportar a implementação dos níveis de software.

• As camadas de software (sistema operacional, aplicativos, programas de usuário) facilitam a utilização do computador, mas, ao fim e ao cabo, as ações do computador são realizadas peloscomponentes de hardware, os quais são diretamente acionados por instruções de máquina executadas pela unidade central de processamento (UCP).


• Componentes de uma arquitetura:

 Conjunto de instruções
 Tipos de dados e organização da memória
 Modos de endereçamento à memória
 Registradores acessíveis ao programador
 Entrada / saída e sistema de interrupção


• Modelo de VonNewmann

Na década de 40, John Von Newmann propôs um modelo de máquina onde os programas e os dados usados por ele eram armazenados na memória (máquina de programa armazenado). Ainda hoje, os computadores digitais são baseados neste modelo, o qual é composto de cinco unidades essenciais: Unidade Lógica e Aritmética (ULA), Unidade de Controle (UC), Memória (MEM), Unidade de Entrada (UE) e Unidade deSaída (US):


Figura 1 – Modelo de Von Newmann

Na figura 2, os componentes da arquitetura são considerados em detalhe. As linhas finas (1, 6, 10 e 11) são usadas para o envio de sinais de controle (barramento de controle) e as demais são usadas para tranferir dados e endereços. Na verdade, a única linha para envio de endereços é a 7, conforme será explicado a seguir.



Figura 2 –Modelo de Von Newmann mais detalhado

 Unidade de Lógica e Aritmética (ULA):
A ULA é a parte do computador onde são realizadas as operações aritméticas (soma, subtração, multiplicação, etc.), bem como as operações lógicas (and, or, etc.) sobre os dados. A operação a ser executada é determinada pelo sinal que a UC envia para a ULA (seta 1 na figura 2). Os dados a serem operados podem vir tanto damemória (seta 2) quanto da Unidade de Entrada (seta 3). Os resultados das operações realizadas pela ULA podem ser transferidos tanto para a memória (seta 4), quanto para a Unidade de Saída (seta 5).
 Memória:
A Unidade de Memória é organizada como uma seqüência de células, denominadas palavras (em inglês, words) , cada célula possuindo um endereço único e podendo ser acessada individualmente.Cada palavra armazena um grupo de dígitos binários que pode representar um dado ou uma instrução. Portanto, a memória contém os dados a serem operados e as instruções (programa) para manipular os dados ou acionar as unidades de entrada e saída (E/S). A operação da memória (leitura ou escrita) é controlada pela UC, que envia o sinal informando o tipo de operação (seta 6). O endereço de memória a seracessado é enviado pela UC, através do barramento de endereços (seta 7). As informações podem ser escritas na memória a partir da ULA (seta 4) ou da Unidade de Entrada (seta 8), novamente sob controle da UC. As informações podem ser enviadas da memória para a ULA (seta 2) ou para a Unidade de Saída (seta 9).
 Unidade de Entrada:
A Unidade de Entrada é o dispositivo que permite a entrada dedados a partir do ambiente externo. Esses dados podem ser introduzidos na memória (seta 8) ou na ULA (seta 3). A UC determina para onde a informação de entrada será enviada (seta 10). Hoje em dia um computador admite utilizar vários tipos de periféricos como unidades de entrada (teclado, mouse, digitalizadores de imagens, unidades de CD-ROM, etc.).

 Unidade de Saída:
A Unidade de Saída é odispositivo que permite a saída de informações para o ambiente externo. A Unidade de Saída é dirigida pela UC (seta 11) e pode receber dados da memória (seta 9) ou da ULA (seta 5) os quais são colocados então na forma apropriada para o uso externo. Hoje em dia um computador admite vários tipos de periféricos como unidades de saída (terminais de vídeo, impressora, discos magnéticos, etc.).

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