ENGENHARIA CIVIL COMPUTAÇÃO APLICADA Aula 2

1. ENGENHARIA CIVILCOMPUTAÇÃO APLICADAAula 2 02/08/2011 Professor Leomir J. Borba- professor.leomir@gmail.com –http://professorleomir.wordpress.com

2. Agenda • Arquitetura e organização de computadores • Evolução Histórica • Modelo de Turing • Modelo de Von Neumann • Periféricos de Entrada e Saída • Exercícios de aplicação. 18/02/2013 Professor Leomir J. Borba- professor.leomir@gmail.com –http://professorleomir.wordpress.com

3. Arquitetura e organização de computadores • Ao descrever computadores, usualmente se distingue a Arquitetura e a organização. • Arquitetura – Atributos de um sistema visíveis a um programador ou que impactem diretamente a execução lógica de um programa • Ex.: Conjunto de Instruções, Numero de Bits usados para representar dados, mecanismos de E/S e técnicas de endereçamento de memória. 18/02/2013 Professor Leomir J. Borba- professor.leomir@gmail.com –http://professorleomir.wordpress.com

4. Arquitetura e organização de computadores • Arquitetura e Organização - continuação • Organização – Diz respeito as unidades operacionais e suas interconexões que realizam as especificações arquiteturais, trata da estrutura interna que não é visível para o programador. • Ex.: Freqüência do relógio ou tamanho da memória física, sinais de controle, interfaces entre o computador, periféricos e a tecnologia de memória utilizada 18/02/2013 Professor Leomir J. Borba- professor.leomir@gmail.com –http://professorleomir.wordpress.com

5. Evolução histórica do computador • Modelo de Turing • Idéia de dispositivo de computação universal universal foi descrita pela primeira vez em 1937 por Alan Turing. • Apresentou sua descrição matemática mais preocupado com a questão filosófica do que construir a maquina em si. • Tinha como base as ações que as pessoas realizam quando envolvidas na computação. 18/02/2013 Professor Leomir J. Borba- professor.leomir@gmail.com –http://professorleomir.wordpress.com

6. Evolução histórica do computador • Processadores de Dados • Para entendermos melhor o modelo de Turing é necessário primeiro conhecer processadores de dados. • Por essa definição o computador age como uma caixa preta que aceita inserção de dados, processa e cria informações referentes aos resultados. 18/02/2013 Professor Leomir J. Borba- professor.leomir@gmail.com –http://professorleomir.wordpress.com

7. Evolução histórica do computador • Continuação • Embora esse modelo possa definir um computador, na atualidade tornou-se muito genérico por que serve ate mesmo para uma calculadora. • Dados de entrada -> Computador -> Dados de Saída Uma maquina de computação com propósito especifico 18/02/2013 Professor Leomir J. Borba- professor.leomir@gmail.com –http://professorleomir.wordpress.com

8. Evolução histórica do computador • Continuação • Outro problema desse modelo é que ele não especifica o tipo de processamento e se mais de um tipo pode ser executado. • Modelo de Turing poderia representar um computador de propósito especifico (ou processador) projetado para tarefas simples como controle de temperatura de um edifício ou marcador de combustível de um carro. • Os computadores como são utilizados hoje são maquinas de propósito geral, por isso precisaríamos transformar no modelo de Turing para refletir os computadores atuais. 18/02/2013 Professor Leomir J. Borba- professor.leomir@gmail.com –http://professorleomir.wordpress.com

9. Evolução histórica do computador • Continuação • Processadores de dados programáveis. • O modelo de Turing é melhor para um computador de propósito geral por que acrescenta um elemento extra de computação especifica : o Programa. • Um programa é um conjunto especifico de instruções que diz ao computador o que fazer com os dados. • No modelo de Turing os dados de saída dependem da combinação de dois fatores : Dados de entrada e Programas. 18/02/2013 Professor Leomir J. Borba- professor.leomir@gmail.com –http://professorleomir.wordpress.com

10. Evolução histórica do computador • Processadores de dados programáveis. – cont. • O mesmo programa pode gerar diferentes resultados dependendo dos dados de entrada. Programa Dados de Entrada Computador Dados de Saída Um computador que tem como base o modelo de Turing : Processador de dados programável. 18/02/2013 Professor Leomir J. Borba- professor.leomir@gmail.com –http://professorleomir.wordpress.com

11. Evolução histórica do computador • Evolução histórica do computador – Continuação • Maquina Universal de Turing • Pode realizar qualquer calculo se o programa adequado for instalado, foi a primeira descrição do computador moderno. • Pode se afirmar que um computador poderoso e uma maquina Universal de Turing podem as mesmas coisas bastando apenas fornecer os dados de entrada e o programa. 18/02/2013 Professor Leomir J. Borba- professor.leomir@gmail.com –http://professorleomir.wordpress.com

12. Evolução histórica do computador • Evolução histórica do computador – Continuação • Modelo de Von Neuman • Computadores feitos com base na Maquina Universal de Turing armazenam dados na memória. • Entre 1944-1945 John Von Newman propôs que se os programas e dados são logicamente os mesmo, os programas também deveriam ser armazenados na memória. 18/02/2013 Professor Leomir J. Borba- professor.leomir@gmail.com –http://professorleomir.wordpress.com

13. Evolução histórica do computador • Modelo de Von Newman – Continuação • Quatro subsistemas • O computadores construídos com base no modelo de Von Newman dividem o hardware do Computador em quatro Subsistemas : Memória, Unidade lógica e aritmética, Unidade de controle de I/O. 18/02/2013 Professor Leomir J. Borba- professor.leomir@gmail.com –http://professorleomir.wordpress.com

14. Evolução histórica do computador • Modelo de Von Newman – Continuação • Memória – Área de armazenamento para programas e dados. • Unidade de lógica e aritmética (ULA) – Área operações de lógica e cálculos, necessária realizar operações aritméticas e lógicas sobre dados. • Unidade de controle – Responsável pelas operações da memória, a ULA e o sub sistema de I/O. • Entrada e saída – Aceita input de dados e programas vindos de fora do computador e realiza saída dos resultados do processamento para o mundo externo. Inclui dispositivos de armazenamento secundários (discos ou fitas). 18/02/2013 Professor Leomir J. Borba- professor.leomir@gmail.com –http://professorleomir.wordpress.com

15. Evolução histórica do computador • Conceito de programa armazenado – No modelo de Von Newman determina-se que o programa deve ser armazenado na memória, diferente da arquitetura dos primeiros computadores onde somente os dados eram armazenados na memória. • Os programas para respectivas tarefas eram implementados através de manipulação de comutadores ou modificações do sistema de fios. • Para armazenar programas e dados eles são convertidos para o mesmo formato, como padrões binários na memória – uma sequência de 0s e 1s. 18/02/2013 Professor Leomir J. Borba- professor.leomir@gmail.com –http://professorleomir.wordpress.com

16. Evolução histórica do computador • Execução seqüencial de Instruções • No modelo de Von Newman, um programa e composto por um numero finito de instruções, executados pela unidade de controle após decodificá-las. • As instruções são executados de modo seqüencial • Nos computadores modernos as instruções são executadas na ordem em que forem mais eficientes. 18/02/2013 Professor Leomir J. Borba- professor.leomir@gmail.com –http://professorleomir.wordpress.com

17. Periféricos de Entrada e Saída • Os dispositivos de E/S (Entrada e Saída) servem basicamente para a comunicação do computador com o meio externo. Eles provêem o modo pelo qual as informações são transferidas de fora para dentro da máquina, e vice-versa, além de compatibilizar esta transferência através do equilíbrio de velocidade entre os meios diferentes. 18/02/2013 Professor Leomir J. Borba- professor.leomir@gmail.com –http://professorleomir.wordpress.com

18. Periféricos de Entrada e Saída • Termos de interesse: • Periférico : Qualquer dispositivo conectado a um computador que permita a comunicação ou interação do computador com o mundo externo. (Entrada, Saída e Entrada/Saída). • Interface : Componente de hardware localizado entre o processador e um ou mais periféricos, função coordenação de transferência de dados • Recebimento dos dados e comandos enviados pelo processador ao periférico • Envio ao processador do estado (status) do dispositivo; • Manipulação e transformação dos dados e sinais de uma forma que seja compatível com o periférico; • Geração de sinais de controle e temporização durante a transferência de dados e estado. 18/02/2013 Professor Leomir J. Borba- professor.leomir@gmail.com –http://professorleomir.wordpress.com

19. Periféricos de Entrada e Saída • Termos de interesse: (continução) • Controlador : Componente de hardware de uma interface que realiza todo o controle necessário para a transferência de dados; • Driver : Conjunto de rotinas encarregadas da comunicação do processador com a controladora e/ou interface do periférico; • Porta de E/S : Corresponde a um endereço no sistema de E/S do processador. Assim como o processador tem uma determinada capacidade de endereçamento de memória, ele também tem uma certa gama de endereços destinados a portas de E/S; • Barramento→ Conjunto de fios que transportam sinais de dados, endereço e controle 18/02/2013 Professor Leomir J. Borba- professor.leomir@gmail.com –http://professorleomir.wordpress.com

20. Periféricos de Entrada e Saída • Esquema de E/S 18/02/2013 Professor Leomir J. Borba- professor.leomir@gmail.com –http://professorleomir.wordpress.com

21. Periféricos de Entrada e Saída • Periféricos existem em grande número; • Entram e saem de moda de acordo com a evolução tecnológica: • ISA, PCI, USB, PCI-X • Tipos de transferência de dados: • Por controle direto do processador; • Por acesso direto a memória (DMA). • Podem co-existir no computador sem um anular o outro tipo. 18/02/2013 Professor Leomir J. Borba- professor.leomir@gmail.com –http://professorleomir.wordpress.com

22. Periféricos de Entrada e Saída • Transferência de dados por controle Direto do processador • Processador interage diretamente com o dispositivo a cada transferência de um byte ou palavra; • Podem ser: • Polling. também conhecido como teste de estado. Processador pergunta para cada dispositivo se está apto para receber ou transmitir uma unidade de informação. • Interrupção. O processador é interrompido quando o periférico estiver apto a transmitir ou receber dados. • Processador controla a transferência byte a byte (palavra a palavra) usando os registradores internos e suas portas de E/S. 18/02/2013 Professor Leomir J. Borba- professor.leomir@gmail.com –http://professorleomir.wordpress.com

23. Periféricos de Entrada e Saída • Transferência de dados por controle Direto do processador 18/02/2013 Professor Leomir J. Borba- professor.leomir@gmail.com –http://professorleomir.wordpress.com

24. Periféricos de Entrada e Saída • Acesso Direto a memória • Controlador faz o trabalho de transferência de blocos de dados entre periféricos e memória; • Processador não abandona suas tarefas;Apenas inicializa o controlador e dispara as atividades de transferências 18/02/2013 Professor Leomir J. Borba- professor.leomir@gmail.com –http://professorleomir.wordpress.com

25. Periféricos de Entrada e Saída • Exemplos : • Teclado : Conjunto de chaves elétricas cada uma acionada por uma tecla. A cada chave dessas corresponde um código binário que é enviado para a placa-mãe e esta sabe como tratar esse código de acordo com o modelo do teclado ou com o software que está em uso. 18/02/2013 Professor Leomir J. Borba- professor.leomir@gmail.com –http://professorleomir.wordpress.com

26. Periféricos de Entrada e Saída • Exemplos : Continuação • Mouse (Bolinha): Junto à bolinha existem duas pequenas rodas, as quais estão conectadas cada qual a um eixo. Na outra ponta desses eixos existem rodas maiores e cheias de furos nas bordas. Além disso, ainda existem dois LEDs (“Light-Emitting Diode”, ou diodo emissor de luz) infravermelhos e dois sensores infravermelhos. Ao lado de cada uma das “rodas com furos” existe um par LED/sensor, o qual capta os movimentos realizados pela “roda com furos”. A bolinha move uma roda, a qual move o eixo, que gira uma das “rodas com furos”, então, o sensor infravermelho percebe a interrupção do recebimento das luzes do LED infravermelho e interpreta isso como um movimento vertical ou horizontal, dependendo de qual dos dois sensores foi movido. 18/02/2013 Professor Leomir J. Borba- professor.leomir@gmail.com –http://professorleomir.wordpress.com

27. Periféricos de Entrada e Saída • Exemplos : • Continuação • Mouse (Óptico): 18/02/2013 Professor Leomir J. Borba- professor.leomir@gmail.com –http://professorleomir.wordpress.com

28. Periféricos de Entrada e Saída • Exemplos : Continuação • Sistema de Vídeo 18/02/2013 Professor Leomir J. Borba- professor.leomir@gmail.com –http://professorleomir.wordpress.com

29. Periféricos de Entrada e Saída • Exemplos : Continuação • Sistema de Vídeo • O chamado subsistema de vídeo do computador constitui-se de uma das partes mais complexas; • Requer um processador específico para os gráficos a serem exibidos, esses gráficos processados são armazenados na chamada memória de vídeo que recentemente passou a ser uma parte da RAM nas configurações mais populares; • Acontece devido a novas tecnologias de barramento (também a serem vistas mais adiante). Finalmente a imagem processada e armazenada em memória específica é exibida em um monitor de vídeo, que por sua vez pode ser baseado na tecnologia de raios catódicos (CRT) ou de cristal líquido (LCD). 18/02/2013 Professor Leomir J. Borba- professor.leomir@gmail.com –http://professorleomir.wordpress.com

30. Periféricos de Entrada e Saída • Exemplos : Continuação • Scanner • Esse aparelho é composto por uma fonte de luz que é emitida sobre o papel, ou objeto a ser “escaneado” e um sensor que capta os reflexos dessa imagem. • Esse sensor ajuda a montar a imagem na memória do computador na forma de um arquivo gráfico ou simplesmente um padrão de barras a ser convertido em um número. 18/02/2013 Professor Leomir J. Borba- professor.leomir@gmail.com –http://professorleomir.wordpress.com

31. Periféricos de Entrada e Saída • Exemplos : Continuação • Impressora :É o dispositivo responsável por levar ao papel tudo que se produz em termos de textos e imagens dentro de uma UCP. • Existem diversas tecnologias de impressoras, dentre elas tem-se: as de impacto, as jato de tintas, as de cera e as a laser. 18/02/2013 Professor Leomir J. Borba- professor.leomir@gmail.com –http://professorleomir.wordpress.com

32. Periféricos de Entrada e Saída • Exemplos : Continuação • Hard Disk : (Misto) 18/02/2013 Professor Leomir J. Borba- professor.leomir@gmail.com –http://professorleomir.wordpress.com

33. Bibliografia 15/08/2013 Professor Leomir J. Borba- professor.leomir@gmail.com –http://professorleomir.wordpress.com