Circuitos Integrados e Linguagens de Programação

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Questions and Answers

Qual das seguintes opções NÃO é uma característica dos circuitos integrados?

Organização complexa de portas lógicas

Construção utilizando transistores

Capacidade de processar informação binária

Funcionamento exclusivamente em nível analógico (correct)

A abstração em circuitos integrados permite:

Aumentar a velocidade de processamento dos dados

Simplificar o processo de fabricação de chips

Construir sistemas mais complexos a partir de componentes simples (correct)

Reduzir o consumo de energia dos circuitos

O domínio funcional dos circuitos integrados se refere a:

As linguagens de programação usadas para controlar os circuitos

O nível de tensão elétrica presente nos seus componentes (correct)

A forma como os programas de computador interagem com os circuitos

A capacidade de processar informação digital

Qual é a relação entre a abstração e o funcionamento dos circuitos integrados?

A abstração simplifica o design dos circuitos integrados, ocultando a complexidade do nível físico. (A) Signup and view all the answers

Que relação existe entre as linguagens de programação e o funcionamento dos circuitos integrados?

Linguagens de programação são usadas para desenvolver aplicações que interagem com os circuitos integrados. (D) Signup and view all the answers

Considerando o contexto do texto, qual é a principal função dos circuitos integrados?

Processar informação digital para executar instruções de programas. (B) Signup and view all the answers

Qual é o papel dos transistores na construção de circuitos integrados?

Controlar o fluxo de corrente elétrica, permitindo a criação de portas lógicas. (B) Signup and view all the answers

Qual das seguintes afirmações sobre linguagens de alto nível é FALSA?

Estão mais próximas dos conceitos de circuitos e bits do que linguagens de baixo nível. (B) Signup and view all the answers

O código-fonte de uma aplicação é como uma "receita" que o computador executa automaticamente. Que conceito crucial está por trás dessa descrição?

Algoritmo (D) Signup and view all the answers

Qual a principal vantagem de usar bibliotecas e frameworks no desenvolvimento de software?

Permitem aos programadores utilizar funcionalidades comuns sem ter que reinventar a roda. (B) Signup and view all the answers

Qual das seguintes características NÃO é essencial para um código-fonte ser considerado legível?

Utilização de linguagem de baixo nível para garantir a máxima eficiência. (D) Signup and view all the answers

Qual é a relação entre linguagens de alto nível e linguagens de baixo nível, considerando a abstração?

Linguagens de alto nível são um nível de abstração acima das linguagens de baixo nível. (D) Signup and view all the answers

Qual é o principal objetivo da compilação?

Converter código-fonte escrito em uma linguagem de alto nível para linguagem de máquina. (D) Signup and view all the answers

Qual das seguintes opções NÃO é um exemplo de linguagem de baixo nível?

Java (B) Signup and view all the answers

Qual das seguintes afirmações sobre a relação entre bibliotecas e frameworks é CORRERTA?

Frameworks são mais flexíveis do que bibliotecas, pois permitem que os programadores personalizem o fluxo de execução da aplicação. (A) Signup and view all the answers

Em qual das situações abaixo a utilização de linguagens de baixo nível seria a mais adequada?

Implementação de um sistema de controle para um robô industrial. (B) Signup and view all the answers

Qual é a principal vantagem do multithreading por hardware?

Otimiza a execução dos threads em um único processador. (C) Signup and view all the answers

Qual das afirmativas sobre threads e processos é verdadeira?

Todos os threads em um processo compartilham o mesmo espaço de endereçamento. (A) Signup and view all the answers

A mudança de threads no multithreading pode ser classificada em duas categorias. Qual descrição melhor se refere ao 'coarse-grained multithreading'?

Mudança de thread durante longas esperas significativas. (B) Signup and view all the answers

Qual é a diferença crucial entre um thread leve e um processo?

Um thread leve compartilha o mesmo espaço de memória do processo. (C) Signup and view all the answers

Qual afirmativa sobre multithreading e gerenciamento de CPU é verdadeira?

Multithreading melhora a eficiência ao permitir alternar threads enquanto uma está parada. (B) Signup and view all the answers

Qual é a função principal do servidor em um modelo cliente-servidor?

Armazenar e fornecer acesso a dados e informações. (D) Signup and view all the answers

Como ocorre a comunicação entre clientes e servidores?

Os clientes enviam pedidos e os servidores respondem. (C) Signup and view all the answers

Qual das seguintes opções descreve melhor um sistema de rede peer-to-peer?

Todos os computadores têm a mesma função e podem ser clientes ou servidores conforme necessário. (C) Signup and view all the answers

Qual é uma desvantagem de redes peer-to-peer?

Desempenho ou disponibilidade pode ser impactado por nós excessivos. (C) Signup and view all the answers

No contexto de circuitos TTL, qual valor de tensão é considerado como zero?

Menor que 0,4 volts. (B) Signup and view all the answers

Como um computador no modelo cliente-servidor deve responder a múltiplas requisições?

Com capacidade para processar múltiplos pedidos em tempo útil. (D) Signup and view all the answers

O que caracteriza as aplicações centralizadas?

Rodeiam exclusivamente em uma única máquina. (B) Signup and view all the answers

Qual é a ação de um computador fornecedor em uma rede peer-to-peer?

Registrar os serviços em um serviço centralizado de lookup. (A) Signup and view all the answers

O que é necessário para que um cliente acesse informações em um servidor?

Envio de um pedido para o servidor. (C) Signup and view all the answers

Qual a característica de um modelo de aplicações distribuídas?

Podem utilizar dados localizados em diferentes redes. (A) Signup and view all the answers

Qual dos seguintes componentes NÃO é considerado parte fundamental da organização do computador?

Software de aplicação (A) Signup and view all the answers

O que caracteriza um circuito integrado (chip)?

Agrega milhões ou bilhões de unidades elétricas. (D) Signup and view all the answers

Como a capacidade de memória de um chip é determinada?

É a soma das capacidades de todos os chips envolvidos. (D) Signup and view all the answers

Qual das afirmativas sobre portas lógicas é correta?

São representações eletrônicas de operações booleanas. (D) Signup and view all the answers

Qual é a principal função de um processador dentro de um circuito integrado?

Executar operações lógicas complexas. (D) Signup and view all the answers

Qual dos seguintes aspectos NÃO é típico do design de um chip?

Visibilidade externa. (B) Signup and view all the answers

Qual é o propósito das unidades que se juntam em um chip durante o design?

Atingir uma maior funcionalidade como um todo. (D) Signup and view all the answers

Qual das opções abaixo está incorreta sobre as operações lógicas/booleanas?

São sempre visíveis no hardware do computador. (B) Signup and view all the answers

O que representa a

A complexidade do circuito. (B) Signup and view all the answers

Os chips de memória podem ser caracterizados por:

A soma de suas capacidades individuais. (C) Signup and view all the answers

Study Notes

Tipos de Computadores

Computadores pessoais (PCs) normalmente incluem ecrã, teclado, rato e cálculo intensivo com IA.
Servidores e supercomputadores.
Computadores embutidos (embedded).
Dispositivos móveis com bateria autónoma.

Servidores

Servidores estão a crescer, formando clusters de servidores / centros de dados.
Computação em nuvem.

Ideias de Arquitetura de Computadores

Lei de Moore: Circuitos integrados, componentes básicos de computadores, duplicam a sua capacidade a cada 18-24 meses. Ajuda arquitetos a prever novos chips.
Abstração: camadas de abstração ocultam camadas entre si; por exemplo, programadores não precisam de conhecer os detalhes do hardware.
Paralelismo: execução de operações independentes em paralelo.
Uso de pipelines.
Antecipação: antecipar situações futuras.

Hierarquia de Memórias

Memórias rápidas e caras com baixa capacidade (ex: cache).
Memórias mais baratas e lentas com maior capacidade (ex: discos rígidos).
Tolerância a falhas e redundância nos componentes.

Camadas de Abstração das Aplicações

Application software
Systems software
Hardware

Compiladores

Compiladores traduzem linguagens de alto nível (C, C++, etc.) para linguagens de máquina (código de baixo nível).
Assembler traduz Assembly (linguagem de baixo nível) para linguagem de máquina.

Computador: Componentes

Entrada: rato, teclado
Saída: ecrã, impressora, alto-falantes
Memória
Caminho de dados
Controlo: CPU (processador)

Cache

Memória de acesso muito rápido, frequentemente usada para acessar dados a partir do processador.

CPU

Mecanismos de controlo e caminho de dados.
Instruções

Arquiteturas

CISC (Complex Instruction Set Computing)
RISC (Reduced Instruction Set Computing)
PowerPC
ARM

Desempenho Computacional

Medidas: tempo de resposta, largura de banda (throughput), tempo de execução.
Desempenho = 1/Tempo de execução.
Tempo de CPU: usado na execução de um programa.
Tempo do utilizador / do sistema (executa instruções do utilizador / do sistema operativo).
Ciclo de relógio: tempo mínimo de uma operação básica no CPU.
Frequência de relógio: inverso do ciclo de relógio (ciclos por segundo, Hz).

Tempo de CPU

Tempo de CPU = Nº ciclos de relógio do programa * Ciclo de relógio
CPI (ciclos por instrução): nº ciclos de relógio necessários para completar uma instrução máquina.
Tempo de execução de um programa = nº instruções do programa * CPI / Frequência do relógio

Fatores de Desempenho

Frequência do relógio do processador
Quantidade de instruções do programa
Número médio de ciclos de relógio por instrução (CPI)

Barreiras de Energia

Frequência do relógio está diretamente relacionada com a energia necessária para o funcionamento do CPU.
Custo energético do processador e custo de aumento do relógio.
Temperatura e necessidade de alternativas.
Uniprocessadores / Multiprocessadores
Distribuição de processadores.
Minimizar comunicação entre cores.

Benchmarks

Programas que testam sistemas de hardware com tarefas exigentes, indicando o desempenho dos processadores.
Modelos de Desempenho, como operações com vírgula flutuante e intensidade aritmética; desempenho de memória.

Intro Administração de Sistemas

Planear e desenhar redes.
Planear e desenhar sistemas de backup.
Criar e apagar contas de utilizador.
Ajudar e resolver problemas de utilizadores.
Instalar e atualizar pacotes de software (principais e essenciais).
Zelar pela segurança do sistema.
Superutilizador: conta privilegiada para o administrador realizar tarefas.
Comandos: sudo para executar tarefas como superutilizador.

Outros

Interfaces: linha de comandos e interface gráfica.
Ferramentas de administração de sistemas.
Comunicação com os utilizadores: aplicação e reforço das políticas de segurança e gestão dos recursos; proporcionar condições aos utilizadores.
Código de ética: profissionalismo, integridade, privacidade, atualização de conhecimentos, responsabilidade social.

Modelos de Aplicações Distribuídas

Modelo Cliente-Servidor (centralizado)
Modelo Peer-to-Peer (todos os computadores funcionam como clientes e servidores, partilham dados entre si).

Paralelismo

Multiprocessador: sistema computacional com mais de um processador.
Paralelismo ao nível do processador / tarefa
Programação de processamento paralelo: programas únicos que correm em vários processadores.
Cluster: conjunto de computadores ligados em rede que funcionam como um único grande multiprocessador.
Microprocessadores multicore: vários processadores em um único circuito integrado.
SMP (Symmetric Multiprocessing): processadores com memória partilhada.
Construção de programas paralelos: partilha de trabalho em threads, sincronização e minimização da comunicação entre threads.
Número de processadores afeta diretamente o desafio de otimizar o paralelismo.

Categorização de Hardware Paralelo

SISD: fluxo de instrução único, fluxo de dados único (ex: processador único).
MISD: fluxo de instrução múltiplo, fluxo de dados único (não muito comum).
SIMD: fluxo de instrução único, fluxo de dados múltiplo (processa vários dados com a mesma instrução ao mesmo tempo).
MIMD: fluxo de instrução múltiplo, fluxo de dados múltiplo (processa vários dados com várias instruções simultaneamente).

Multithreading

Multithreading por hardware, otimiza a utilização de processador; muda de uma thread para outra quando é necessário, aumentando o desempenho.
Threads compartilham um mesmo espaço de endereçamento de memória.
Processos têm seu próprio espaço de endereçamento.

NUMA (Non-Uniform Memory Access)

Memória não uniforme, como é feita a comunicação entre os processadores e as diversas memórias físicas.
Aumenta o desafio ou a complexidade.

GPU (Unidade de Processamento Gráfico)

Aceleradores que complementam o CPU.
Processamento rápido com uso de multithreading por hardware.
Mais otimizado para tarefas que envolvem algoritmos voltados para a largura de banda da memória.
Possui memória otimizada para largura de banda em vez de latência.

Clusters e computadores de grande escala

Modelos Computação em Nuvem

Sistema de paralelismo, usando serviços como SaaS, PaaS e IaaS.

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Description

Teste seus conhecimentos sobre circuitos integrados e suas relações com linguagens de programação. Este questionário abrange características dos circuitos, funções dos transistores e a importância das linguagens de alto nível. Descubra como tudo isso se conecta na prática da programação.