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Atividades Exercicio 3. 1 Descrever sobre o diagrama de Von Newmann. й uma arquitetura de computador caracterizada pela possibilidade de uma mбquina digital armazenar seus programas no mesmo espaзo de memуria que os dados, para se manipular tais programas. Esta arquitetura й um projeto modelo de um computador digital de programa armazenado que utiliza uma unidade de processamento (CPU) e uma de armazenamento (“memуria”) para comportar, respectivamente, instruзхes e dados 2 Quantas posiзхes Sгo 128 posiзхes OF9 Swipe nentp m 16 bits? 3 Descreva com suas palavras a figura 2. da pбgina 31 . A figura mostra que quanto maior a velocidade de acesso, o preзo da memуria se eleva e seu armazenamento reduz, um exemplo seriam os registradores, jб no seu oposto, estгo as memуrias secundбrias, que possuem o custo reduzido, maior capacidade de armazenamento, porйm tempo de acesso reduzido. 4 Identifique as velocidades de trкs processadores, trкs memуrias e trкs 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 aplicaзхes de 64 bits; seus registradores ainda sгo de 32 bits. Dк a definiзao de RAM e ROM. „ As memуrias ROM (Read-OnIy Memory – Memуria Somente de Leitura) recebem esse nome porque os dados sгo gravados nelas apenas uma vez. Depois disso, essas informaзхes nгo podem ser apagadas ou alteradas, apenas lidas pelo computador, exceto por meio de procedimentos especiais. Outra caracterнstica das memуrias ROM й que elas sгo do tipo nгo volбteis, isto й, os dados gravados nгo sгo perdidos na ausкncia de energia elйtrica ao dispositivo.

Eis os principais tipos de memуria ROM Memуria RAM As memуrias RAM (Random-Access Memory Memуria de Acesso Aleatуrio) constituem uma das partes mais importantes dos computadores, pois sгo nelas que o processador armazena os dados com os quais estб lidando. Esse tipo de memуria tem um processo de gravaзгo de dados extremamente rбpido, se comparado aos vбrios tipos de memуria ROM. No entanto, as informaзхes gravadas se perdem quando nao hб mais energia elйtrica, isto й, quando o computador й desligado, sendo, portanto, um tipo de memуria volбtil.

Hб dois tipos de tecnologia de memуria RAM que sгo muitos utilizados: estбtico e dinвmico, isto й, SRAM e DRAM, espectivamente. Hб tambйm um tipo mais recente chamado de MRAM Fazer exercнcios da pбgina 38. 1 Quais as unidades funcionais de um sistema computacional? Processador ou unidade central de processamento, memуria principal e dispositivos de entrada/sa[da. memуria principal e dispositivos de entrada/saнda. 2 Quais os componentes de um processador e quais suas funзхes? Um processador й composto por unidade de controle, unidade lуgica e aritmйtica, e registradores.

A unidade de controle (UC) й responsбvel por gerenciar as atividades de todos os componentes do computador, como a gravaзгo de dados em discos ou a busca de nstruзхes na memуria. A unidade lуgica e aritmйtica (ULA), como o nome indica, й responsбvel pela realizaзгo de operaзхes lуgicas (testes e comparaзхes) e aritmйticas (somas e subtraзхes). 3 Como a memуria principal de um computador й organizada? A memуria precisa ter uma organizaзгo que permita ao computador guardar e recuperar informaзхes quando necessбrio. Nгo teria nenhum sentido armazenar informaзхes que nгo fosse possнvel recuperar depois.

Portanto, nao basta transferir informaзхes para a memуria. Й preciso ter como encontrar essa informaзгo mais tarde, quando ela for necessбria, e para isso ? preciso haver um mecanismo que registre exatamente onde a informaзгo foi armazenada (lembrando nossa analogia com o computador hipotйtico, imagine encontrar uma informaзгo guardada ao acaso, se nosso escaninho tivesse 1 milhгo de compartimentos 4 Descreva os ciclos de leitura e gravaзгo da memуria principal. . No processo de leitura, o processador armazena no registrador de endereзo de memуria o endereзo da cйlula a ser lida.

Em seguida o processador gera um sinal de controle para a memуria principal, permitindo que seja efetuada a leitura assim o conteъdo das cйlulas seta das pelo registrador de endereзo й copiado no egistrador de dados da memуria 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 endereзo de memуria o endereзo da cйlula que a informaзгo serб gravada. O processador armazena no registrador de dados da memуria a informaзгo.

Seta a memуria principal de que estarб realizando uma gravaзгo e o conteъdo do registrador de dados passa para a cйlula de memуria indicada pelo registrador de endereзos. 5 Qual o nъmero mбximo de cйlulas endereзadas em arquiteturas com MAR de 16, 32 e 64 bits? O numero de cйlulas endereзadas na memуria principal й limitado pelo tamanho do registrador de endereзos de memуria (MAR). No caso de o registrador possuir n bits, a memуria poderб no Maximo endereзar 2n cйlulas, isto й, do endereзo O ao endereзo (2n-1 Com isso, 16 bits endereзa 65. 36 possibilidades, 32 bits endereзa 1. 048. 574 possibilidades e 64 bits endereзa 16. 777. 216 possibilidades. 6 0 que sгo memуrias volбteis e nгo volбteis? Memуrias volбteis precisam estar sempre energizadas para manter suas informaзхes, o que nгo acontece com as nгo- volбteis. Conceitue memуria cache e apresente as principais vantagens no seu uso. A memуria cache й uma memуria volбtil de alta velocidade, porйm com pequena capacidade de armazenamento. O tempo de acesso a um dado nela contido й muito menor do que se este dado estivesse na memуria principal.

O propуsito do uso da memуria cache й minimizar a disparidade existente entre a velocidade com que o processador executa instruзхes e a velocidade com que dados sгo acessados na memуria principal. Toda vez que o processador faz referкncia a um dado armazenado na me 4DF9 acessados na memуria principal. rmazenado na memуria, й verificado, primeiramente, se ele se encontra na memуria cache. Caso o processador encontre o dado (cache hit), nгo hб necessidade do acesso в memуria principal, diminuindo assim o tempo de acesso. Qual a importвncia do principio da localidade na eficiкncia da memуria cache? Se a informaзгo desejada nгo estiver presente na cache, o acesso а memуria principal й obrigatуrio (cache miss). Neste caso, o processador, a partir do dado referenciado, transfere um bloco de dados da memуria principal para a cache. Apesar de existir neste mecanismo um tempo adicional pan a transferкncia de dados ntre as memуrias, este tempo й compensado pela melhora do desempenho, justificado pelo alto percentual de referкncias a endereзos que sгo resolvidos na cache. Isto ocorre devido ao princнpio da localidade. Quais os benefнcios de uma arquitetura de memуria cache com mъltiplos nнveis? A utilizaзгo da memуria cache com mъltiplos nнveis permite o uso de diferentes capacidades de memуria cache dependendo da necessidade da arquitetura. Tendo que quanto menor a capacidade mais rбpido serб o acesso porem menor serб a probabilidade de cache hits. 10 Quais as diferenзas entre a memуria principal e a memуria ecundбria? A memуria principal pode ser classificada em funзгo de sua volatilidade, que й a capacidade de a memуria preservar o seu conteъdo mesmo sem uma fonte de alimentaзгo ativa.

Memуrias do tipo RAM (Random Access Memory) sгo, volбteis, enquanto as memуrias ROM (Read-only Memory) e EPROM (Erasable Programinable ROM) sгo do tipo nгo-volбteis. A memoria secundбria e um meio S EPROM (Erasable Programinable ROM) sгo do tipo nгo-volбteis. A memoria secundбria e um meio permanente, isto й, nгo-volбtil de armazenamento de programas e dados. Enquanto a memуria rincipal precisa estar sempre energizada para manter suas informaзхes, a memуria secundбria nгo precisa de alimentaзгo. 1 1 Diferencie as funзхes bбsicas dos dispositivos de EIS.

Os dispositivos de entrada/saнda (EIS) sгo utilizados para permitir a comunicaзгo entre o sistema computacional e o mundo externo e podem ser divididos em duas categorias: os que sгo utilizados como memуria secundбria e os que servem para a interface usuбrio-mбquina. Os dispositivos utilizados como memуria secundбria (discos e fitas) caracterizam-se por ter capacidade de armazenamento bastante superior ao da memуria principal. Seu custo й relativamente baixo, porйm o tempo de acesso б memуria secundбria й bem superior ao da memуria principal.

Outros dispositivos tкm como finalidade a comunicaзгo usuбrio- mбquina, como teclados, monitores de vнdeo, impressoras e plotters. A implementaзгo de interfaces mais amigбveis permite, cada vez mais, que usuбrios pouco especializados utilizem computadores de maneira intuitiva. Scanner, caneta уptica, mouse, dispositivos sensнveis б voz humana e ao tato sгo alguns exemplos desses tipos de dispositivos. 12 Caracterize os barramentos processador-memуria, EIS e backplane.

Os barramentos sгo classificados em trкs tipos: barramentos processador-memуria, barramentos de EIS e barramentos de backplane. Os barramentos processador-memуria sгo de curta extensгo e alta velocidade para que seja otimizada a transferкncia de infonnaзгo entre processadores e memуrias. Diferentemente, os barr seja otimizada a transferкncia de infonnaзгo entre processadores e memуrias. Diferentemente, os barramentos de EIS possuem maior extensгo, sгo mais lentos e permitem a conexгo de diferentes dispositivos processadores e memуrias.

Diferentemente, os barramentos de EIS possuem maior extensгo, sгo mais lentos e permitem conexгo de diferentes dispositivos Nesta organizaзгo, o barramento de EIS nгo se conecta diretamente ao barramento processador-memуria, tendo o barramento de backplane a funзгo de integrar os dois barramentos. A principal vantagem desta arquitetura й reduzir o nъmero de adaptadores existentes no barramento processador-memуria e, desta forma, otimizar seu desempenho. 13 Como a tйcnica pipelining melhora o desempenho dos sistemas computacionais?

Pipelining й uma tйcnica que permite ao processador executar mъltiplas instruзхes paralelamente em estбgios diferentes, O conceito de processamento pipeline se assemelha muito ao e uma linha de montagem, onde uma tarefa й dividida em uma sequкncia de subtarefas, executadas dentro da linha de produзгo. 14 Compare as arquiteturas de processadores RISC e CISC. Um processador com arquitetura RISC (Reduced Instruction Set Computer) se caracteriza por possuir poucas instruзхes de mбquina, em geral bastante simples, executadas diretamente pelo hardware.

Na sua maioria, estas instruзхes nгo acessam a memуria principal, trabalhando principalmente com registradore maioria, estas instruзхes nгo acessam a memуria principal, trabalhando principalmente com registradores, que, neste ipo de processador, se apresentam em grande nъmero. Estas caracterнsticas, alйm de permitirem que as instruзхes sejam executadas rapidamente, facilitam a implementaзгo do pipelining Os processadores com arquitetura CISC (Complex Instruction Set Computers) jб possuem instruзхes complexas que sгo interpretadas por microprogramas.

O nъmero de registradores й pequeno e qualquer instruзгo pode referenciar a memуria principal. Neste tipo de arquitetura, a implementaзгo do pipelining й mais difнcil 15 Conceitue a tйcnica de benchmark e como й sua realizaзгo. A tйcnica conhecida como benchmark permite a anбlise de esempenho comparativa entre sistemas computacionais. Neste mйtodo, um conjunto de programas й executado em cada sistema avaliado e o tempo de execuзгo й comparado. A escolha dos programas deve ser criteriosa para refletir os diferentes tipos de aplicaзгo.

Uma das tйcnicas de benchmark entre processadores й a SPEC (System Perforrnance Evaluation Cooperative) criada em 1988. SPECint, SPECCfp, SPEC95, SPEChpc96, Sгo testes que foram introduzidos ao longo do tempo para tentar mensurar o desempenho dos sistemas computacionais o mais prуximo possнvel das condiзхes reais de uso. Aspectos como operaзхes de EIS e componentes do sistema operacional vкm sendo tambйm introduzidos nos benchmarks. A Tabela 2. 4 ilustra um exemplo de benchmark (SPEC, 2001). 16 Por que o cуdigo-objeto gerado pelo tradutor ainda nao pode ser executado?

Isso ocorre em funзгo de um programa poder chamar sub rotinas externas, e, neste caso, o tradutor nгo tem como associar o program 8 chamar sub-rotinas externas, e, neste caso, o tradutor nгo tem como associar o programa principal аs sub-rotinas chamadas. Esta funзгo й realizada pelo linker. 17 por que a execuзгo de programas interpretados й mais lenta ue a de programas compilados? Como nгo existe a geraзгo de um cуdigo executбvel, as instruзхes de um programa devem ser traduzidas toda vez queeste for executado. 8 Quais as funзхes do Linker? Olinker oueditor de ligaзгoй o utilitбrio responsбvel por gerar, a partir de um oumais mуdulos-objeto, um ъnico programa executбvel. Suas funзхes bбsicas sаoresolver todas as referкncias simbуlicas existentes entre os mуdulos e reservar memуria para a execuзгo do programa. 19 Qual a principal funзгo do Loader? O loader oucarregador й o utilitбrio responsбvel por carregar a memуria principalum programa para ser executado.

O procedimento de carga varia com o cуdigo geradopelo linker; em funзгo deste, o loader й classificado como do tipo absoluto ourelocбvel 20 Quais as facilidades oferecidas pelo depurador? O depurador й o utilitбrio que permite ao usuбrio acompanhar toda a execuзгo deum programa a fim de detectar erros na sua lуgica. Este utilitбrio oferece recursoscomo: acompanhar a execuзгo de um programa instruзгo por instruзгo; possibilitar a alteraзгo e visualizaзгo do conteъdo das variбveis; implementar pontos de pa o programa (breakpoint), g