Arquiteturas de Computadores

Arquiteturas de Computadores

• Arquitetura de Von Neumann: organização clássica com CPU, memória e E/S separadas; usa barramento único para dados e instruções.
• Arquitetura Harvard: memórias separadas para dados e instruções, permitindo acesso simultâneo para melhor desempenho; usada em sistemas embarcados e DSPs.
• CISC (Complex Instruction Set Computing): conjunto complexo de instruções multifuncionais; reduz o número de linhas de código, mas aumenta a complexidade de decodificação.
• RISC (Reduced Instruction Set Computing): conjunto reduzido de instruções simples e de execução rápida em um único ciclo de clock; mais eficiente e de bom desempenho em operações simples; exemplos incluem a arquitetura ARM, muito usada em dispositivos móveis.
• VLIW (Very Long Instruction Word): instruções longas com várias operações, permitindo execução paralela, amplamente usada em processadores de alto desempenho.
• Arquitetura Paralela: categorizada em:
  • SISD (Single Instruction Single Data): processamento sequencial de uma instrução por vez.
  • SIMD (Single Instruction Multiple Data): uma instrução aplicada simultaneamente a vários dados.
  • MISD (Multiple Instruction Single Data): pouco comum, múltiplas instruções sobre o mesmo dado.
  • MIMD (Multiple Instruction Multiple Data): várias instruções executadas simultaneamente em vários dados.

Memórias de Computadores

• Memória Primária:
  • RAM (Random Access Memory): memória volátil para dados e instruções temporários.
  • ROM (Read-Only Memory): memória não volátil para dados permanentes (firmware).
• Memória Secundária: dispositivos para armazenamento permanente (discos rígidos, SSDs, DVDs).
• Memória Cache: memória de alta velocidade na CPU para armazenar dados acessados com frequência.
• Memória Virtual: extensão da RAM usando espaço em disco para armazenar temporariamente dados com menor frequência de acesso.
• DIMM (Dual Inline Memory Module): módulos de memória que contêm várias RAMs, conectados à placa-mãe.

Sistemas de Numeração

• Sistemas mais utilizados:
  • Binário (base 2): utiliza 0 e 1.
  • Decimal (base 10): mais comum para humanos.
  • Octal (base 8): utiliza dígitos de 0 a 7.
  • Hexadecimal (base 16): utiliza 0-9 e A-F.
• Conversões:
  • Binário para decimal: multiplicar cada dígito pelo seu peso correspondente e somar.
  • Decimal para binário: divisão sucessiva por 2, registrando os restos.
  • Binário para hexadecimal: agrupar em blocos de 4 bits e converter cada bloco.
  • Base 4 para binário: cada dígito da base 4 é convertido em 2 bits binários.

Circuitos Digitais

• Circuitos Combinatórios: a saída depende apenas das entradas atuais, sem memória. Exemplos: somadores, multiplexadores e decodificadores.
• Circuitos Sequenciais: a saída depende das entradas atuais e do estado anterior, usando elementos de memória. Exemplos: flip-flops, registradores e contadores.
• Simplificação de Circuitos: reduz o número de portas lógicas para diminuir custo e aumentar eficiência usando álgebra booleana ou mapas de Karnaugh.

Sistemas Operativos

• Kernel: núcleo central que gerencia recursos de hardware e fornece serviços a aplicativos.
• Sistemas de 32 bits vs. 64 bits: os de 64 bits processam mais dados e suportam mais RAM. Segurança não depende do tamanho, mas das técnicas de proteção.

Sistemas Embarcados

• Definição: sistemas computacionais projetados para uma função específica dentro de um dispositivo maior.
• Exemplos: eletrodomésticos, automóveis, sistemas de controle industrial, telefones móveis e televisores.

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