Organização de Computadores

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Disp SMemóriaDisp E

Sinais de Controle e Status dados instruções

V - Organização de Computadores sta disciplina consiste no estudo dos componentes físicos que compõem o computador, cuja configuração básica e mais geral pode ser vista como na figura V.1 abaixo.

Figura V.1 - Organização de um Computador onde, por definição, considera-se:

· computador - como sendo uma máquina eletrônica, capaz de solucionar problemas através da execução automática de instruções que lhe sejam previamente fornecidas.

• hardware - constituído pelos circuitos eletrônicos que compõem o computador e que o tornam capaz de reconhecer e executar um conjunto limitado de instruções simples.

• software - constituído pelo conjunto de programas necessários para tornar o hardware útil e operacional.

• programa - como sendo uma peça de software constituída por uma seqüência de instruções que descrevem ao computador como executar uma determinada tarefa.

• linguagem de máquina - constituída pelo conjunto básico de instruções que são reconhecidas pelo hardware e, para a qual todo programa precisa ser convertido para que possa ser executado.

• tradutor - um programa que converte outros programas para a linguagem de máquina. Pode ser de três tipos: montador (para a linguagem assembly), interpretador (tradução e execução passo a passo) e compilador (tradução e execução em fases distintas).

V.1 Máquina Virtual

Constitui-se de uma abstração onde, dentro de um único computador hospedeiro, o universo gerado por cada linguagem define uma máquina hipotética (virtual) capaz de reconhecer e executar diretamente as instruções daquela linguagem. É a generalização do conceito de hardware.

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Vantagens desta abordagem:

1. Um computador pode ser considerado como composto por "n" máquinas virtuais, cada uma delas com sua própria configuração e linguagem de máquina;

2. Uma pessoa, cujo trabalho seja gerar programas (aplicativos) para a máquina virtual de nível "k" ou outro qualquer, não precisa conhecer ou se preocupar com as particularidades dos níveis inferiores ao seu;

3. A estrutura de níveis permite ver o computador como um conjunto hierárquico de facilidades que possibilitam flexibilidade e independência ao usuário.

" As linguagens de 4a geração - orientadas a objeto, com interfaces gráficas e super amigáveis derrubou o mistério e abriu as portas do computador ao usuário leigo e ao público em geral."

Figura V.2 - Máquina Virtual

O Modelo Multinível Contemporâneo

A maioria dos computadores modernos possui dois ou mais níveis, sendo que máquinas com seis ou mais níveis são cada vez mais comuns. Tais níveis se subdividem basicamente em Hardware, Firmware, Software Básico, Utilitários e Softwares Aplicativos. A figura V.3 abaixo, descreve um computador hipotético composto por 6 níveis, a saber:

nível 0 - Lógica Digital

VLSI) e dos microcomputadores têm despertado o interesse e aberto, cada vez mais, o mundo da lógica digital aos profissionais de informática e ao público em geral.

• no nível 0 encontram-se: os circuitos eletrônicos (cap. IV) e os diversos sistemas (módulos) que compõem o computador: UCP, memória, dispositivos de E/S, dispositivos de comunicação e interfaces.

• o nível 0 executa diretamente as instruções (ou microinstruções) submetidas pelo nível 1.

Máquina Virtual Mn Ling Máq - Ln

Máquina Virtual M1 Ling Máq - L1

Máquina Virtual M0 Ling Máq - L0

Programas em Ln são interpretados e traduzidos por um interpretador residente na máquina Mn-1 tamente pelo hardware do computador

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Máquina Virtual M4 Ling de Montagem

Firmware

Máquina Virtual M5 Orientada ao Prob.

Máquina Virtual M0 Lógica Digital

Software Aplicativo

Software Básico e Utilitários

Ling. Alto Nível

Ling. Baixo Nível (assembly) tradução (compilador) tradução (montador) interpretação parcial (SO) interpretação (microprograma) execução pelo hardware

Máquina Virtual M2 Máq. Convencional

Hardware

Máquina Virtual M3 Sistema Operacional

Máquina Virtual M1 Microprogramação

Figura V.3 - Modelo Multinível nível 1 - Microprogramação

· é o verdadeiro nível de linguagem de máquina. O microprograma, residente em memória permanente (ROM), compõe o que é conhecido por firmware e tem por função interpretar e traduzir as instruções que lhe são submetidas pelos níveis superiores.

Nas máquinas não microprogramadas, o nível 2, chamado de máquina convencional, é diretamente executado pelo hardware.

• as vantagens da microprogramação são: a) facilitar o projeto e a construção dos circuitos digitais, através da implementação de parte da lógica digital dentro do firmware; b) flexibilizar e possibilitar o desenvolvimento de instruções mais potentes a nível de máquina convencional.

• o conjunto de microinstruções é geralmente pequeno, no entorno de duas ou três dezenas, sendo que a maior parte delas envolvendo a movimentação de dados de uma parte da máquina para outra, ou a realização de alguns testes simples.

• um mesmo computador pode suportar mais de um microprograma, cada um definindo uma máquina virtual de nível 1 diferente.

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· o microprograma, escrito pelo microprogramador e armazenado em uma memória não volátil, tem como função interpretar (buscar, examinar e executar) cada uma das instruções de um programa em nível de máquina convencional. Para isto, o microprograma deve acessar e controlar todos os recursos de hardware (registradores, barramentos, ULAs, memórias e outros).

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