Introdução

A evolução da informática foi caracterizada pelo desenvolvimento de computadores com características as mais diversas, traduzidas pelos diferentes parâmetros, cada vez mais conhecidos da maioria de usuários de computador: a CPU adotada, a capacidade de memória, a capacidade do disco rígido, a existência de memória cache e outros menos conhecidos. A definição destes parâmetros e a forma como os diversos componentes de um computador são organizados, define aquilo que é conhecido por arquitetura de computador e vai determinar aspectos relacionados à qualidade, ao desempenho e à aplicação para a qual o computador vai ser orientado.

Existem vários modos de uso do termo, que podem ser usados referindo-se a:

• O desenho da arquitetura do CPU do computador, o seu conjunto de instruções, "addressing modes" e técnicas, tais como paralelismo SIMD e MIMD.
• Arquiteturas de hardware mais generalizadas, tais como computação em conjunto e arquiteturas NUMA (acesso não-uniforme à memória).
• A utilização menos formal do termo refere-se a uma descrição dos requisitos (especialmente requisitos de velocidades e interligação) ou implementação do design para as várias partes de um computador, tais como memória, placa-mãe, periféricos eletrônicos ou, mais frequentemente, CPU.
• A arquitetura é frequentemente definida como o conjunto de atributos da máquina que um programador deve compreender para que consiga programar o computador específico com sucesso, ou seja, para que consiga compreender o que o programa irá fazer aquando da sua execução. Por exemplo, parte da arquitetura são as instruções e o raio de operadores manipulados por elas. De uma maneira semelhante, a frequência em que o sistema opera não é incluida na arquitetura. Esta definição revela as 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. A 2ª consideração é frequentemente referida como a microarquitetura.

O que é estudado nesta disciplina?

1. INTRODUÇÃO

- Gerações de Computadores e Evolução Comparativa

- Tendências de Crescimento de Desempenho e Densidade de Memória

- Organização Geral do Computador

- Níveis de Linguagens de Programação

- Camadas do sistema de Computação e Elementos do Computador

2. DESEMPENHO

- Avaliação e Medidas de Desempenho

- Relação Custo-Benefício

- MIPS e MFLOPS

- Speedup e Lei de Amdahl

- Simuladores estatísticos

3. INSTRUÇÕES E LINGUAGEM DE MÁQUINA

- Princípios de Projeto de Computadores

- Princípios de Linguagens de Alto Nível

- Instruções Lógicas e Aritméticas, de Desvio e de Transferência de Dados

- Classes e Formatos de Instruções RISC/MIPS

- Modos de Endereçamento, Chamadas de Procedimentos

- Programação Assembly e uso de Emuladores

4. PROCESSADOR E UNIDADE DE CONTROLE

- Elementos Combinacionais e Seqüenciais

- Ciclo Único e Ciclos Múltiplos

- Datapath (estrutura, componentes, funcionamento, execução de instruções)

- Unidade de Controle (estrutura, funcionamento, sinais e projeto)

5. MEMÓRIA

- Memórias RAM e ROM (tipos e características)

- Princípios de Localidade

- Memória Cache (organização, estrutura, funcionamento, métodos de escrita e esquemas de acesso)

- Memória Virtual (objetivos, organização, paginação, método de acesso)

6. DISPOSITIVOS DE E/S E BARRAMENTOS

- Sistemas de E/S

- Modos de Comunicação

- Barramentos (tipos, funcionamento e métodos de arbitração)

Principais problemas tratados nesta disciplina:

Estudar os componentes de sistemas computacionais correntes (processador, memória e periféricos) e investigar as relações dos componentes entre si, e entre aqueles e o sistema operacional. Prossecamento de dados.

Temas de pesquisas:

•  Sistemas Embarcados:
• Processadores e conjuntos de instruções:
• Tratamento de Exceções
• Programação Funcional / Otimização de Código:
• Processadores: avaliando e compreendendo o desempenho
• Compiladores, montadores e link-editores

Eventos:

 SBAC-PAD 2011

Local de realização: Petrópolis, RJ, Brasil. 

Computadores e Processamento de Alto Desempenho da SBC

www.sbc.org.br 

Bibliografia

Miles J. Murdocca e Vincent P. Heuring, "Introdução à Arquitetura de Computadores", 1a Ed., Editora Campus. ISBN 85-352-0684-1.

Andrew S. Tanenbaum, "Organização Estruturada de Computadores", 5a Ed., Prentice Hall. ISBN 85-7605-067-6

William Stallings, "Arquitetura e Organização de Computadores", 5a Ed., Prentice Hall. ISBN 85-879-1853-2