Tipos de Computadores e Arquitetura

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Questions and Answers

Qual dos seguintes fatores NÃO é considerado um fator indireto que afeta o desempenho de um programa?

  • A frequência do relógio do processador (correct)
  • O compilador usado para gerar o código executável
  • O algoritmo utilizado
  • A linguagem de programação escolhida

Considerando a Lei de Amdahl, qual é o impacto da melhoria de um componente do sistema (por exemplo, o processador) sobre o desempenho total do sistema se esse componente é responsável por uma pequena fração do tempo de execução total?

  • A melhoria no desempenho será significativamente maior do que a melhoria no componente
  • A melhoria no desempenho será limitada pela fração do tempo de execução total que não foi melhorada (correct)
  • A melhoria no desempenho será insignificante, pois o componente melhorado é responsável por uma pequena parte do tempo de execução total
  • A melhoria no desempenho será proporcional à melhoria no componente

Em relação às máquinas de estado finito, qual das opções abaixo descreve a função do diagrama de transição de estados?

  • Especificar o estado final da máquina de estado finito
  • Modelar o comportamento da máquina de estado finito em um determinado instante
  • Definir as regras que permitem a transição entre estados (correct)
  • Representar o estado inicial da máquina de estado finito

Qual das seguintes opções descreve corretamente as máquinas de estado não-deterministas?

<p>Máquinas de estado que podem ter múltiplas transições saindo de um estado e podem ser convertidas para máquinas deterministas (A)</p> Signup and view all the answers

Dentre as opções abaixo, qual NÃO é um formalismo mais complexo que as máquinas de estado finito?

<p>Expressões regulares (A)</p> Signup and view all the answers

De acordo com o texto, qual é a relação entre as camadas de abstração e a comunicação entre elas?

<p>As camadas de abstração se comunicam através de interfaces, que escondem os detalhes da implementação de cada camada. (D)</p> Signup and view all the answers

Qual é o propósito das camadas de abstração, de acordo com o texto?

<p>Simplificar a complexidade do hardware, permitindo que o usuário final interaja com o computador de forma mais intuitiva. (A)</p> Signup and view all the answers

Qual é o principal benefício da abstração, conforme apresentado no texto?

<p>A abstração facilita o desenvolvimento de sistemas complexos, permitindo que os programadores se concentrem em partes específicas do sistema. (B)</p> Signup and view all the answers

Qual dos seguintes exemplos NÃO corresponde a uma camada de abstração?

<p>Componentes digitais (C)</p> Signup and view all the answers

De acordo com o texto, qual é a relação entre as camadas de abstração e os domínios de software e hardware?

<p>As camadas de abstração se estendem pelos domínios de hardware e software, simplificando a interação entre eles. (B)</p> Signup and view all the answers

Qual das seguintes afirmações sobre linguagens de programação de alto nível é Falsa?

<p>Estão mais próximas dos conceitos de circuitos e bits, facilitando a otimização de desempenho. (B)</p> Signup and view all the answers

Qual é o objetivo principal de uma linguagem de programação de baixo nível, como o assembly, em relação ao hardware?

<p>Permitir a manipulação direta de componentes de hardware, como registradores e memória. (D)</p> Signup and view all the answers

Assinale a opção que melhor descreve o papel das bibliotecas e frameworks no desenvolvimento de software.

<p>Fornecer componentes pré-construídos e funcionalidades comuns para acelerar o desenvolvimento. (D)</p> Signup and view all the answers

Qual é o principal benefício de um código-fonte legível, de acordo com o texto?

<p>Facilitar a depuração e manutenção do código. (C)</p> Signup and view all the answers

O conceito de código-fonte como uma "receita" para o computador é importante porque:

<p>Define um conjunto de instruções que podem ser interpretadas e executadas pelo computador de forma automática. (B)</p> Signup and view all the answers

De acordo com o texto, qual é uma das características-chave dos circuitos integrados (chips)?

<p>Concentram milhões ou bilhões de unidades elétricas básicas em uma única unidade funcional. (A)</p> Signup and view all the answers

Qual é o significado da frase "O próprio chip tem um design com camadas de abstração" no contexto do texto?

<p>A funcionalidade do chip é alcançada através de níveis de complexidade crescente, onde cada camada representa um nível de abstração maior. (D)</p> Signup and view all the answers

Qual é a principal função de portas lógicas no contexto da organização de um computador?

<p>Realizar operações booleanas com valores verdadeiros/falsos (0/1), que são a base do funcionamento do computador. (A)</p> Signup and view all the answers

Qual é a relação entre o design de um chip com camadas de abstração e o conceito de portas lógicas, de acordo com o texto?

<p>As portas lógicas representam a camada mais básica de abstração em um chip, enquanto as camadas superiores são responsáveis por funcionalidades mais complexas. (A)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Código-fonte

Descrição da aplicação que deve ser legível e executável pelo computador.

Linguagens de alto nível

Linguagens que estão afastadas de conceitos como circuitos e bits.

Linguagens de baixo nível

Linguagens que têm correspondência direta com as operações do hardware.

Bibliotecas

Partes de programas pré-feitos que facilitam a inclusão de funcionalidades comuns.

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Frameworks

Estruturas que oferecem suporte a aplicações, simplificando o desenvolvimento.

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CPI (Ciclos por Instrução)

Média de ciclos de relógio necessários para executar uma instrução em um programa.

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Benchmark

Conjunto de programas usados para medir e comparar o desempenho de computadores.

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Lei de Amdahl

Desempenho potencialmente melhorado de um sistema baseado na proporção de uso de melhorias.

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Máquinas de Estado

Modelos que representam sistemas com um número limitado de estados ou modos de operação.

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Máquinas Não-Deterministas

Máquinas onde transições de estado podem ser ambíguas, permitindo múltiplas possibilidades.

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CPU

Unidade Central de Processamento, responsável pelo processamento de dados no computador.

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Circuito Integrado

Um dispositivo eletrônico que combina milhões de unidades elétricas para realizar funções específicas.

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Portas Lógicas

Circuitos que realizam operações lógicas usando valores binários (0 e 1).

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Memória do Computador

Espaço onde dados e instruções são armazenados temporariamente ou permanentemente.

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Design de Chip

Estrutura que organiza as pequenas unidades elétricas em camadas para alcançar uma função específica.

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Abstração

A redução da complexidade ao ocultar detalhes de implementação.

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Camadas de Abstração

Estruturas que organizam o conhecimento em níveis distintos.

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Linguagens de Programação

Ferramentas que permitem criar software sem entender os detalhes do hardware.

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Sistemas Operativos

Software responsável por gerenciar recursos do computador e facilitar a interação com o usuário.

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Componentes Digitais

Partes físicas e lógicas que formam um computador e executam operações.

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Study Notes

Tipos de Computadores

  • Computadores pessoais (PCs) geralmente incluem tela, teclado, mouse e alto processamento com IA.
  • Servidores e supercomputadores
  • Computadores embutidos (embebidos)
  • Dispositivos móveis (PMDs) com bateria autônoma

Servidores e Centeo de Dados

  • Há um crescimento nos servidores, com clusters de servidores e centros de dados.
  • A computação em nuvem é uma tendência.

Ideias de Arquitetura de Computadores

  • A Lei de Moore prevê que os circuitos integrados duplicam sua capacidade a cada 18-24 meses.
  • Isso ajuda os arquitetos a prever novos chips quando constroem novos computadores.
  • Abstração: as várias camadas de abstração estão separadas e um programador não precisa conhecer o hardware diretamente.
  • Processadores mais rápidos concentram-se em casos de uso comuns, acelerando operações frequentes
  • Paralelismo - Executar tarefas independentes simultaneamente.
  • Antecipação - Prever possíveis cenários futuros de uso do programa.

Hierarquia de Memórias

  • Memórias rápidas e caras (cache) possuem pequena capacidade.
  • Memórias baratas e lentas (ex: discos) possuem grande capacidade.
  • Memórias voláteis perdem seus dados quando desligadas.
  • Memórias não voláteis conservam seus dados quando desligadas.
  • A hierarquia de memória considera a velocidade e a capacidade de cada nível.

Detalhes do computador

  • Entrada de dados (input) - teclado, mouse
  • Saída de dados (output) - tela, impressora
  • Memória
  • Caminho de Dados (datapath)
  • Controle (CPU - unidade central de processamento)
  • A cache oferece acesso rápido a dados frequentemente acessados.

Arquiteturas

  • CISC (Complex Instruction Set Computing) - conjunto complexo de instruções
  • RISC (Reduced Instruction Set Computing) - conjunto reduzido de instruções
  • PowerPC (PowerPC)
  • ARM (aplicativos móveis, tablets)
  • x86 (PCs tradicionais)

Desempenho Computacional

  • Medidas de desempenho: tempo de resposta e largura de banda.
  • Desempenho = 1/Tempo de execução
  • Tempo de CPU: tempo utilizado para executar um programa
  • Ciclo de relógio: tempo mínimo de uma operação básica no processador.
  • Frequência do relógio: inverso do ciclo de relógio, medido em Hz.
  • Tempo de CPU = Número de ciclos de relógio x Ciclo de relógio
  • CPI (ciclos por instrução) - Numero de ciclos precisos para executar uma instrução -
  • Fatores chaves de desempenho
  • Frequência do processador
  • Quantidade de instruções do programa
  • Número médio de ciclos de relógio por instrução (CPI)

Barreiras de energia

  • Custo energético de processadores ou mais relógio (+)
  • Temperatura faz com que se precise de alternativas.
  • Melhorar a comunicação entre núcleos.

Benchmarking

  • Programas que representam o uso comum e medição de desempenho de computadores
  • Os benchmarks são usados para comparar computadores.

Modelos de Computação em Nuvem

  • Modelos para aplicativos de forma distribuída em múltiplas máquinas.
  • Modelos de computadores distribuídos, como cliente-servidor e ponto-a-ponto.

Paralelismo

  • Técnica computacional usando vários processadores simultaneamente.
  • Multiprocessador - sistema com pelo menos dois processadores.
  • Paralelismo ao nível de processo/tarefa.
  • Máquinas de um único programa usado varias vezes.
  • Cluster - vários computadores ligados em rede trabalhando como um único processador.
  • SMP: processadores com memória compartilhada em sistema multiprocessador.
  • Criando programas paralelos: particionando os programas, sincronização de threads.

Categorização de Hardware Paralelo

  • SISD: stream única de instrução e dados (uniprocessador)
  • MISD: stream múltipla de instruções e dados (não comum)
  • SIMD: stream única de instruções e dados múltiplos
  • SPMD: um único programa com processamento múltiplo de dados.
  • Vetor: dados organizados numa array; processamento semelhante em simultâneo.
  • Multithreading por Hardware: forma de otimizar a execução de threads num único processador.

Unidades de Processamento Gráfico (GPUs)

  • Aceleradores que complementam a CPU em tarefas mais apropriadas.
  • Multithreading por hardware (implementado na GPU)

NUMA e outras

  • Non-uniform memory access
  • Computadores de grande escala
  • Modelos de computação em nuvem (SaaS, PaaS, IaaS)

Outros

  • Benchmarks: testes para avaliar o desempenho de hardware.
  • Desempenho de operações de ponto flutuante, intensidade aritmética, desempenho de memória

Administracao do Sistema

  • Planejamento e desenho de redes, backup
  • Administradores de sistemas
  • Criando e excluindo contas de usuários
  • Instalação e atualização de softwares

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