Modelo de Von Neumann.pdf

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    Organização Básica do Computador

    Modelo de Von Neumann

    MEMÓRIA

    ENTRADA SAÍDAARITMÉTICA

    LÓGICA

    CONTROLE

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    Modelo de Von Neumann

    Introduziu o conceito do computadorcontrolado por programa armazenado.

    Todo computador é formado por 5 partesbásicas: a memória, a unidade lógica earitmética, a unidade de controle e osdispositivos de entrada e saída.As operações a serem realizadas pelocomputador são definidas pelos dados einstruções do programa carregado namemória.

    Modelo de Von Neumann

    A unidade aritmética e lógica é a parte docomputador onde são feitas as operaçõesaritméticas e lógicas com os dados.O tipo de operação a ser executado édeterminado por sinais vindos da unidade decontrole.A memória é onde ficam armazenados osdados e instruções que vão ser utilizados pelaUAL e pela unidade de controle.Os dados a serem operados são lidos dosdispositivos de entrada para a memória.Os resultados obtidos são enviados para amemória e daí para os dispositivos de saída dedados.

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    Modelo de Barramento de Sistema

    PROCESSADOR MEMÓRIA

    Controle

    Barramento de Endereço

    Barramento de Dados

    ENTRADAE

    SAÍDA

    Modelo de Barramento de Sistema

    É um refinamento do modelo de Von Neumanne possui o processador (que integra ULA,registradores e unidade de controle),memória e unidade de entrada/saída.Os registradores são elementos de memóriacolocados junto da ULA para armazenamentode valores temporários.A comunicação entre as diversas unidades éfeita através do barramento de sistema, que écomposto pelos barramentos de endereço,dados e controle.Em algumas arquiteturas pode haver tambémbarramentos adicionais conectados à unidadede Entrada/Saída, chamados de barramentos

    de Entrada/Saída.

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    Exemplo de Placa de Computador 

    Diagrama da Placa de Computador 

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    Processador

    É o conjunto da unidade lógica e aritmética,registradores e da unidade de controle.

    Sua função é executar os programasarmazenados na memória principal, buscandosuas instruções, examinando-as, e entãoexecutando uma após a outra.O processador é responsável pela realizaçãode uma série de funções: Busca de instruções e dados na memória. Programa a transferência de dados entre a memória e os

    dispositivos de entrada/saída. Decodifica as instruções.

    Realiza as operações lógica e aritméticas. Responde a sinais enviados por dispositivos deentrada/saída como RESET ou interrupções.

    Processador

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    Memória

    A unidade de memória é formada pela memória volátil epela memória não volátil.As informações armazenadas na memória volátil podem

    ser alteradas durante a execução de um programa. Sãotambém usadas para armazenar os resultadosintermediários e finais das operações realizadas peloprocessador.A memória não volátil é usada para armazenarinformações que não necessitam ser alteradas nodecorrer do processamento. É utilizada para iniciar ofuncionamento do computador, realizando os testesiniciais e cópia do sistema operacional para a memória.A memória volátil recebe o nome de memória principale a memória não volátil é conhecida como BIOS nos

    computadores baseados no IBM/PC.

    Entrada/Saída

    A unidade de entrada e saída contém oscircuitos de interface necessários para provera comunicação entre os dispositivos deENTRADA e SAÍDA com as demais partes do

    computador.Toda a informação é convertida de/para oformato binário pela unidade deentrada/saída.Exemplos de dispositivos de entrada/saídasão o disco rígido, teclado, terminal de vídeo,mouse, impressora, entre outros.

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    Unidade Aritmética e Lógica

    A unidade aritmética e lógica pode realizardiversas operações, entre elas:

    Adição Subtração Operações lógicas (E, OU, XOR, INVERSÃO) Deslocamento (à esquerda e à direita) Comparação

    As unidades aritméticas e lógicas maismodernas realizam também operações comomultiplicação e divisão.Em nossa arquitetura as operações artiméticassão realizadas pela leitura de dois operandos e

    com a escrita do resultado no registrador dedestino.

    Registradores

    O processador contém elementos de memória, depequena capacidade mas de alta velocidade, usadospara armazenar resultados temporários, chamados deregistradores.O conjunto desses registradores é denominado bancode registradores.

    Os registradores são referenciados explicitamente pelasinstruções lógicas, aritméticas e de transferência dedados.Existe um registrador especial denominado contador deprograma (PC), que contém o endereço da próximainstrução a ser executada.Existe um registrador invisível ao programador,chamado de registrador de instrução (IR), que contéma instrução que está sendo executada.

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    Arquitetura Interna

    Ciclo de Busca de InstruçõesO processador executa uma instrução em umasérie de etapas:

    1. Busca a próxima instrução que está localizada namemória para o registrador de instrução;

    2. Atualiza o apontador de instruções (PC) para que

    ele aponte para a próxima instrução a ser executada.3. Determina o tipo de instrução e o número de

    operandos;4. Busca os operandos, se houver, para os

    registradores do processador;5. Executa a instrução;6. Armazena os resultados;

    7. Volta ao passo 1 para executar a próxima instrução.