Introdução a Organização e Arquitetura de Computadores

• Arquitetura de um Computador: trata-se dos atributos de um sistema que são visíveis para o programador e que viabilizam a execução lógica de um programa;

• Organização de um Computador: refere-se às unidades operacionais e suas interconexões que implementam as especificações da sua arquitetura.

Estrutura interna do Computador

• Unidade Central de Processamento (Central Processing Unit): trata-se do processador, que controla a operação do computador e desempenha funções de processamento de dados. É a parte do computador que busca e executa instruções, consistindo de uma unidade de lógica e aritmética (ULA), uma unidade de controle e registradores;
• Memória Principal: local responsável pelo armazenamento de dados em processamento;
• Entrada e Saída (Input/Output - IO): dispositivos responsáveis pela transferência de dados entre o computador e o ambiente externo;
• Sistema de interconexão: mecanismos que estabelecem a comunicação entre a CPU, a memória principal e os dispositivos de I/O.

Unidade Central de Processamento

Trata-se da unidade funcional do computador que interpreta e executa instruções. Seguem alguns conceitos importantes:

• Unidade de Controle: é a parte da CPU que controla a execução de operações na CPU, incluindo operações da ULA, movimentação de dados dentro da CPU e troca de dados e sinais de controle por meio de interfaces externas (por exemplo, através do barramento de sistema);
• Unidade de Lógica e Aritmética: é a unidade que efetua operações lógicas e aritméticas

Ações da CPU

1) Busca da instrução: a CPU lê uma instrução da memória; 2) Interpretação da instrução: a instrução é decodificada para determinação da ação requerida; 3) Busca de dados: a execução de uma instrução pode demandar a leitura de dados da memória ou de um módulo de I/O; 4) Processamento de dados: a execução de uma instrução pode demandar a execução de operações aritméticas ou lógicas sobre os dados; 5) Escrita de dados: os resultados dessas execuções podem requerer a escrita de dados na memória ou em um módulo de I/O.

Ciclo de Instrução

Memória

• Memória de Acesso Aleatório (Random Access Memory - RAM): memória na qual cada posição endereçável tem um mecanismo de endereçamento distinto. O tempo de acesso a uma dada posição é independente da sequência de acessos anteriores;
• Memória Principal: memória endereçável por programa, a partir da qual dados e instruções podem ser diretamente carregados em registradores, para subsequente processamento ou execução;
• Memória Secundária: memória localizada fora do próprio sistema de computador como, por exemplo, os discos rígidos;
• Memória Virtual: espaço de armazenamento que pode ser visto como o armazenamento principal endereçável pelo usuário do computador, no qual um endereço virtual é convertido em um endereço real. O tamanho da memória virtual é
• Registradores: trata-se da memória interna rápida da CPU. Alguns registradores podem ser utilizados diretamente pelo programador por meio do conjunto de instruções de máquina

Dispositivos de Entrada e Saída (Input/Output Devices)

Permitem a interação entre o sistema de computação com o ambiente externo

Entrada

• Mouse;
• Teclado;
• Webcam;
• Sensores;
• Microfone

Saída

• Monitor;
• Impressora;
• Som;

Sistemas de Interconexão

Permitem a interligação entre dispositivos, como o processador, a memória e discos rígidos e dispositivos de entrada e saída.

Referências

Livro do William Stallings - Arquitetura e Organização de Computadores - 10a edição