ARQUITETURA DE COMPUTADORES

A informática tem evoluído e paralelo a isso está à evolução dos computadores com a atualização de seus mais diferentes parâmetros. A esses parâmetros dão-se os nomes: CPU adotada, a capacidade de memória, a capacidade do disco rígido, a existência de memória cache e outros menos conhecidos.
Arquitetura de Computador é a defipercenição desses parâmetros e a forma como diversos componentes do computador são organizados. Arquitetura vai determinar aspectos relacionados à qualidade, ao desempenho e à aplicação para qual o computador vai ser orientado.

Há duas principais considerações dos arquitetos de computadores:
(1) Desenhar hardware que se comporta como o programador pensa que se irá comportar.
(2) Utilizar implementações existentes de tecnologias (por exemplo, semicondutores) para construir o melhor computador possível.

Historicamente, a memória de acesso aleatório (RAM) foi centenas de vezes mais cara que os discos rígidos, num computador moderno. O processador só pode executar uma instrução que esteja na memória real.

O conjunto e instruções orientam fortemente como funcionará o pipeline (técnica usada em processadores (CPU's)) de instruções. Primeiro divide-se as instruções em pedaços menores de forma que uma instrução em código de máquina demore muitos ciclos curtos para ser executada. Depois disso o controle do microprocessador encarrega-se de executar várias instruções ao mesmo tempo, cada uma utilizando um pedaço distinto do processador. Isto tem como objetivo que na média cada instrução demore um ciclo curto para ser executada.
Computadores são máquinas de calcular. Logo, é fundamental que eles sejam capazes de realizar operações básicas como adição, subtração, divisão e multiplicação. Vamos ver agora como tais operações são implementadas dentro da Unidade Lógica Aritmética de um Processador (ULA).

A Adição e Subtração
A Adição é uma das operações mais simples. Um computador a realiza de uma maneira semelhante à usada por nós humanos. Ele começa somando os bits menos significativos. Caso tenha que somar "1" e "1", o resultado fica sendo "0" e passamos um "vai-um" para o bit à esquerda. Veja abaixo um desenho de um circuito capaz de somar dois números de 8 bits:

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O mesmo circuito acima também pode ser reaproveitado para realizar subtrações. Basta inverter antes todos os bits do segundo operando e somar 1 à ele. Com isso, estamos na verdade somando o primeiro operando com o negativo do segundo operando.

A Multiplicação
Vamos agora estudar como construir um circuito capaz de realizar multiplicações. Primeiro vamos tentar realizar uma multiplicação pelo método convencional que usamos através de papel e caneta. Isso pode nos dar uma pista de como fazer uma operação de multiplicação.

Perceba que a multiplicação é um conjunto de somas. Sempre estamos somando o valor 0 ou o valor do multiplicador após este passar por uma operação de SHIFT para a esquerda. O que determina se o que iremos somar é um 0 ou o valor do multiplicador após um SHIFT são os bits do multiplicando. Se o bit da posição n for um 0, somamos 0 e se for 1, somamos com o valor do multiplicando "shiftado" n vezes.
Um exemplo de um circuito seqüencial capaz de somar dois números de 4 bits é mostrado na imagem abaixo:

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Os computadores digitais trabalham internamente com dois níveis de tensão, e o seu sistema de numeração natural é o sistema binário (aceso, apagado). Em computação, chama-se um dígito binário (0 ou 1) de bit, que vem do inglês Binary Digit. Um agrupamento de 8 bits corresponde a um byte(Binary Term). Um agrupamento de 4 bits, ainda, é chamado de nibble.

Um processador é formado por milhares de blocos lógicos complexos, formados por portas lógicas básicas, e o funcionamento destas está amparado por um postulado fundamental a eletrônica digital que determina que um circuito opere apenas com dois níveis de tensão bem definidos. Em um circuito digital TTL (Transistor Transistor Logic), os dois níveis de tensão padronizados são 0V (zero volt) e 5V (cinco volts). Ao projetar um sistema digital, ao invés de trabalhar com níveis de tensão trabalha-se com níveis lógicos, então, no caso do circuito TTL, 0V será representado por “0” e 5V será representado por “1”, e os níveis de tensão entre eles serão ignorados, ou seja, adotar-se-á uma faixa até a qual será considerado nível lógico zero, e a partir dela, nível lógico 1. Neste caso, de 0V a 2,5V temos “0”, e a partir daí até 5V temos “1”.
O sistema binário é base para a Álgebra booleana, que permite fazer operações lógicas e aritméticas usando-se apenas dois dígitos ou dois estados (sim e não, falso e verdadeiro, tudo ou nada, 1 ou 0, ligado e desligado). Toda a eletrônica digital e computação está baseada nesse sistema binário e na lógica de Boole, que permite representar por circuitos eletrônicos digitais (portas lógicas) os números, caracteres, realizar operações lógicas e aritméticas. Os programas de computadores são codificados sob forma binária e armazenados nas mídias (memórias, discos, etc) sob esse formato.

ESTRUTURA DE DADOS

Tipo de dado	Descrição
Inteiro	Representa valores inteiros. Ex.: 10;5; -5; -10.
Real	Representa valores reais (com a parte decimal). Ex.: 10.555; 15,5; -14,67; -1.000.000
Caractere	Representa uma conseqüência de um ou mais caracteres. Ex.: “Esta é uma cadeia de caracteres.”; “B”; ”1234”; “Timão” Obs.: sempre colocamos os caracteres entre “ “ (aspas duplas)
Lógico	Representa valores lógicos, os quais possuem apenas 2 estados – VERDADEIRO (TRUE) ou FALSO (FALSE).

TABELA DE CONVERSÃO DE DADOS

Hexa (16)	Decimal (10)	Octal (8)	Binário (2)
0	0	0	0000
1	1	1	0001
2	2	2	0010
3	3	3	0011
4	4	4	0100
5	5	5	0101
6	6	6	0110
7	7	7	0111
8	8	10	1000
9	9	11	1001
A	10	12	1010
B	11	13	1011
C	12	14	1100
D	13	15	1101
E	14	16	1110
F	15	17	1111

Autor: Milena Hecht

Revisor: Larissa Crisóstomo de Jesus, Bruno Tardin