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Atividades Exercicio 3. 1 Descrever sobre o diagrama de Von Newmann. é uma arquitetura de computador caracterizada pela possibilidade de uma máquina digital armazenar seus programas no mesmo espaço de memória que os dados, para se manipular tais programas. Esta arquitetura é um projeto modelo de um computador digital de programa armazenado que utiliza uma unidade de processamento (CPU) e uma de armazenamento (“memória”) para comportar, respectivamente, instruções e dados 2 Quantas posições São 128 posições OF9 Swipe nentp m 16 bits? 3 Descreva com suas palavras a figura 2. da página 31 . A figura mostra que quanto maior a velocidade de acesso, o preço da memória se eleva e seu armazenamento reduz, um exemplo seriam os registradores, já no seu oposto, estão as memórias secundárias, que possuem o custo reduzido, maior capacidade de armazenamento, porém tempo de acesso reduzido. 4 Identifique as velocidades de três processadores, três memórias e três barramentos. (Marca, modelo e velocidade). PENTIUM MMX Trabalha com velocidade de 166 MHz a 233 MHz, sendo de IO a PENTIUM II Processador criado pela Intel, trabalha com velocidade de 233 MHz a 400 MHz. Barramento externo de dados de 64-bit -isto nao quer izer que o Pentium pode executar aplicações de 64 bits; seus registradores ainda são de 32 bits. Dê a definiçao de RAM e ROM. „ As memórias ROM (Read-OnIy Memory – Memória Somente de Leitura) recebem esse nome porque os dados são gravados nelas apenas uma vez. Depois disso, essas informações não podem ser apagadas ou alteradas, apenas lidas pelo computador, exceto por meio de procedimentos especiais. Outra característica das memórias ROM é que elas são do tipo não voláteis, isto é, os dados gravados não são perdidos na ausência de energia elétrica ao dispositivo.

Eis os principais tipos de memória ROM Memória RAM As memórias RAM (Random-Access Memory Memória de Acesso Aleatório) constituem uma das partes mais importantes dos computadores, pois são nelas que o processador armazena os dados com os quais está lidando. Esse tipo de memória tem um processo de gravação de dados extremamente rápido, se comparado aos vários tipos de memória ROM. No entanto, as informações gravadas se perdem quando nao há mais energia elétrica, isto é, quando o computador é desligado, sendo, portanto, um tipo de memória volátil.

Há dois tipos de tecnologia de memória RAM que são muitos utilizados: estático e dinâmico, isto é, SRAM e DRAM, espectivamente. Há também um tipo mais recente chamado de MRAM Fazer exercícios da página 38. 1 Quais as unidades funcionais de um sistema computacional? Processador ou unidade central de processamento, memória principal e dispositivos de entrada/sa[da. memória principal e dispositivos de entrada/saída. 2 Quais os componentes de um processador e quais suas funções? Um processador é composto por unidade de controle, unidade lógica e aritmética, e registradores.

A unidade de controle (UC) é responsável por gerenciar as atividades de todos os componentes do computador, como a gravação de dados em discos ou a busca de nstruções na memória. A unidade lógica e aritmética (ULA), como o nome indica, é responsável pela realização de operações lógicas (testes e comparações) e aritméticas (somas e subtrações). 3 Como a memória principal de um computador é organizada? A memória precisa ter uma organização que permita ao computador guardar e recuperar informações quando necessário. Não teria nenhum sentido armazenar informações que não fosse possível recuperar depois.

Portanto, nao basta transferir informações para a memória. É preciso ter como encontrar essa informação mais tarde, quando ela for necessária, e para isso ? preciso haver um mecanismo que registre exatamente onde a informação foi armazenada (lembrando nossa analogia com o computador hipotético, imagine encontrar uma informação guardada ao acaso, se nosso escaninho tivesse 1 milhão de compartimentos 4 Descreva os ciclos de leitura e gravação da memória principal. . No processo de leitura, o processador armazena no registrador de endereço de memória o endereço da célula a ser lida.

Em seguida o processador gera um sinal de controle para a memória principal, permitindo que seja efetuada a leitura assim o conteúdo das células seta das pelo registrador de endereço é copiado no egistrador de dados da memória e assim transferido para um registrador da unidade c 3 registrador da unidade central de processamento. No processo de escrita, o processador armazena no registrador de endereço de memória o endereço da célula que a informação será gravada. O processador armazena no registrador de dados da memória a informação.

Seta a memória principal de que estará realizando uma gravação e o conteúdo do registrador de dados passa para a célula de memória indicada pelo registrador de endereços. 5 Qual o número máximo de células endereçadas em arquiteturas com MAR de 16, 32 e 64 bits? O numero de células endereçadas na memória principal é limitado pelo tamanho do registrador de endereços de memória (MAR). No caso de o registrador possuir n bits, a memória poderá no Maximo endereçar 2n células, isto é, do endereço O ao endereço (2n-1 Com isso, 16 bits endereça 65. 36 possibilidades, 32 bits endereça 1. 048. 574 possibilidades e 64 bits endereça 16. 777. 216 possibilidades. 6 0 que são memórias voláteis e não voláteis? Memórias voláteis precisam estar sempre energizadas para manter suas informações, o que não acontece com as não- voláteis. Conceitue memória cache e apresente as principais vantagens no seu uso. A memória cache é uma memória volátil de alta velocidade, porém com pequena capacidade de armazenamento. O tempo de acesso a um dado nela contido é muito menor do que se este dado estivesse na memória principal.

O propósito do uso da memória cache é minimizar a disparidade existente entre a velocidade com que o processador executa instruções e a velocidade com que dados são acessados na memória principal. Toda vez que o processador faz referência a um dado armazenado na me 4DF9 acessados na memória principal. rmazenado na memória, é verificado, primeiramente, se ele se encontra na memória cache. Caso o processador encontre o dado (cache hit), não há necessidade do acesso â memória principal, diminuindo assim o tempo de acesso. Qual a importância do principio da localidade na eficiência da memória cache? Se a informação desejada não estiver presente na cache, o acesso à memória principal é obrigatório (cache miss). Neste caso, o processador, a partir do dado referenciado, transfere um bloco de dados da memória principal para a cache. Apesar de existir neste mecanismo um tempo adicional pan a transferência de dados ntre as memórias, este tempo é compensado pela melhora do desempenho, justificado pelo alto percentual de referências a endereços que são resolvidos na cache. Isto ocorre devido ao princípio da localidade. Quais os benefícios de uma arquitetura de memória cache com múltiplos níveis? A utilização da memória cache com múltiplos níveis permite o uso de diferentes capacidades de memória cache dependendo da necessidade da arquitetura. Tendo que quanto menor a capacidade mais rápido será o acesso porem menor será a probabilidade de cache hits. 10 Quais as diferenças entre a memória principal e a memória ecundária? A memória principal pode ser classificada em função de sua volatilidade, que é a capacidade de a memória preservar o seu conteúdo mesmo sem uma fonte de alimentação ativa.

Memórias do tipo RAM (Random Access Memory) são, voláteis, enquanto as memórias ROM (Read-only Memory) e EPROM (Erasable Programinable ROM) são do tipo não-voláteis. A memoria secundária e um meio S EPROM (Erasable Programinable ROM) são do tipo não-voláteis. A memoria secundária e um meio permanente, isto é, não-volátil de armazenamento de programas e dados. Enquanto a memória rincipal precisa estar sempre energizada para manter suas informações, a memória secundária não precisa de alimentação. 1 1 Diferencie as funções básicas dos dispositivos de EIS.

Os dispositivos de entrada/saída (EIS) são utilizados para permitir a comunicação entre o sistema computacional e o mundo externo e podem ser divididos em duas categorias: os que são utilizados como memória secundária e os que servem para a interface usuário-máquina. Os dispositivos utilizados como memória secundária (discos e fitas) caracterizam-se por ter capacidade de armazenamento bastante superior ao da memória principal. Seu custo é relativamente baixo, porém o tempo de acesso á memória secundária é bem superior ao da memória principal.

Outros dispositivos têm como finalidade a comunicação usuário- máquina, como teclados, monitores de vídeo, impressoras e plotters. A implementação de interfaces mais amigáveis permite, cada vez mais, que usuários pouco especializados utilizem computadores de maneira intuitiva. Scanner, caneta óptica, mouse, dispositivos sensíveis á voz humana e ao tato são alguns exemplos desses tipos de dispositivos. 12 Caracterize os barramentos processador-memória, EIS e backplane.

Os barramentos são classificados em três tipos: barramentos processador-memória, barramentos de EIS e barramentos de backplane. Os barramentos processador-memória são de curta extensão e alta velocidade para que seja otimizada a transferência de infonnação entre processadores e memórias. Diferentemente, os barr seja otimizada a transferência de infonnação entre processadores e memórias. Diferentemente, os barramentos de EIS possuem maior extensão, são mais lentos e permitem a conexão de diferentes dispositivos processadores e memórias.

Diferentemente, os barramentos de EIS possuem maior extensão, são mais lentos e permitem conexão de diferentes dispositivos Nesta organização, o barramento de EIS não se conecta diretamente ao barramento processador-memória, tendo o barramento de backplane a função de integrar os dois barramentos. A principal vantagem desta arquitetura é reduzir o número de adaptadores existentes no barramento processador-memória e, desta forma, otimizar seu desempenho. 13 Como a técnica pipelining melhora o desempenho dos sistemas computacionais?

Pipelining é uma técnica que permite ao processador executar múltiplas instruções paralelamente em estágios diferentes, O conceito de processamento pipeline se assemelha muito ao e uma linha de montagem, onde uma tarefa é dividida em uma sequência de subtarefas, executadas dentro da linha de produção. 14 Compare as arquiteturas de processadores RISC e CISC. Um processador com arquitetura RISC (Reduced Instruction Set Computer) se caracteriza por possuir poucas instruções de máquina, em geral bastante simples, executadas diretamente pelo hardware.

Na sua maioria, estas instruções não acessam a memória principal, trabalhando principalmente com registradore maioria, estas instruções não acessam a memória principal, trabalhando principalmente com registradores, que, neste ipo de processador, se apresentam em grande número. Estas características, além de permitirem que as instruções sejam executadas rapidamente, facilitam a implementação do pipelining Os processadores com arquitetura CISC (Complex Instruction Set Computers) já possuem instruções complexas que são interpretadas por microprogramas.

O número de registradores é pequeno e qualquer instrução pode referenciar a memória principal. Neste tipo de arquitetura, a implementação do pipelining é mais difícil 15 Conceitue a técnica de benchmark e como é sua realização. A técnica conhecida como benchmark permite a análise de esempenho comparativa entre sistemas computacionais. Neste método, um conjunto de programas é executado em cada sistema avaliado e o tempo de execução é comparado. A escolha dos programas deve ser criteriosa para refletir os diferentes tipos de aplicação.

Uma das técnicas de benchmark entre processadores é a SPEC (System Perforrnance Evaluation Cooperative) criada em 1988. SPECint, SPECCfp, SPEC95, SPEChpc96, São testes que foram introduzidos ao longo do tempo para tentar mensurar o desempenho dos sistemas computacionais o mais próximo possível das condições reais de uso. Aspectos como operações de EIS e componentes do sistema operacional vêm sendo também introduzidos nos benchmarks. A Tabela 2. 4 ilustra um exemplo de benchmark (SPEC, 2001). 16 Por que o código-objeto gerado pelo tradutor ainda nao pode ser executado?

Isso ocorre em função de um programa poder chamar sub rotinas externas, e, neste caso, o tradutor não tem como associar o program 8 chamar sub-rotinas externas, e, neste caso, o tradutor não tem como associar o programa principal às sub-rotinas chamadas. Esta função é realizada pelo linker. 17 por que a execução de programas interpretados é mais lenta ue a de programas compilados? Como não existe a geração de um código executável, as instruções de um programa devem ser traduzidas toda vez queeste for executado. 8 Quais as funções do Linker? Olinker oueditor de ligaçãoé o utilitário responsável por gerar, a partir de um oumais módulos-objeto, um único programa executável. Suas funções básicas sàoresolver todas as referências simbólicas existentes entre os módulos e reservar memória para a execução do programa. 19 Qual a principal função do Loader? O loader oucarregador é o utilitário responsável por carregar a memória principalum programa para ser executado.

O procedimento de carga varia com o código geradopelo linker; em função deste, o loader é classificado como do tipo absoluto ourelocável 20 Quais as facilidades oferecidas pelo depurador? O depurador é o utilitário que permite ao usuário acompanhar toda a execução deum programa a fim de detectar erros na sua lógica. Este utilitário oferece recursoscomo: acompanhar a execução de um programa instrução por instrução; possibilitar a alteração e visualização do conteúdo das variáveis; implementar pontos de pa o programa (breakpoint), g