Arquiteturas Paralelas e Distribuídas - Aula 2 - Arquiteturas de computadores
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O documento discute a arquitetura de computadores, abordando tópicos como: 1) A necessidade de tradução entre linguagens de programação e linguagem de máquina através da compilação ou interpretação; 2) Como a abstração permite esconder a complexidade da plataforma do programador; 3) Por que algumas operações são implementadas em hardware e outras em software.
Arquiteturas Paralelas e Distribuídas - Aula 2 - Arquiteturas de computadores
- 1. 1AULA : Campus Charqueadas Arquiteturas Paralelas e Distribuídas Apresentado por: Cleber Schroeder Fonseca Adaptado do material do Prof. Guilherme Ferreira TSI-6AN
- 2. 2AULA : Campus Charqueadas • Dado o esquema abaixo deseja-se que os dados lidos da memoria passem por todos os nove pontos do processador, utilizando o mínimo possível de fios retos.
- 3. 3AULA : Campus Charqueadas Solução • Com essa solução, temos 5 retas • Será que 5 é realmente o número mínimo de retas? • Pense um pouco mais!
- 4. 4AULA : Campus Charqueadas Solução
- 5. 5AULA : Campus Charqueadas ARQUITETURA DE COMPUTADORES
- 6. 6AULA : Campus Charqueadas Como funciona um computador • Algoritmos implementados por um programa Escrito em uma linguagem de programação Sequencia de instruções
- 7. 7AULA : Campus Charqueadas • Programadores se comunicam com o computador através de uma linguagem de computador. • Para essa comunicação ocorrer é necessário que seja utilizada uma linguagem comum. • Ou que seja utilizado um tradutor.
- 8. 8AULA : Campus Charqueadas • Linguagens em geral • É necessário uma tradução da linguagem comum para o binário
- 9. 9AULA : Campus Charqueadas Linguagem de programação alto nível Montagem Sistema operacional Macroprogramação Compilação Montador Interpretação parcial Interpretação
- 10. 10AULA : Campus Charqueadas Microprogramação Circuitos digitais Só agora são executadas as instruções Interpretação
- 11. 11AULA : Campus Charqueadas Tradução X Interpretação • Existem linguagens que são compiladas (traduzidas) e outras são interpretadas • A tradução é feita apenas uma vez. Já a interpretação é realizada quando o programa é executado.
- 13. 13AULA : Campus Charqueadas • O que aconteceria se não existissem essas interpretações e compilações • Para cada linguagem teria que criar uma maneira de tratar uma instrução, e isso seria diferente para cada processador • No fim teríamos m*n formas de executar um programa, dependendo da linguagem e do processador
- 14. 14AULA : Campus Charqueadas • Então a etapa de interpretação ou compilação são necessárias para simplificar a forma como são concebidos e executados • Os processadores não precisam se preocupar com que linguagem foi desenvolvido e vice-versa • Instruções complexas são reduzidas para que sejam entendidas pelos processadores
- 15. 15AULA : Campus Charqueadas Abstração
- 16. 16AULA : Campus Charqueadas • Os compiladores A, B, C e D não são necessariamente diferentes, nem os processadores • O Java é diferente pois ele se disfarça.
- 17. 17AULA : Campus Charqueadas • O Java esconde a complexidade da plataforma por trás da JVM
- 18. 18AULA : Campus Charqueadas • A adição e multiplicação são sempre executados em nível de hardware pois o desempenho é muito melhor • Então por que não implementar tudo em hardware? • Custo é resposta. Se implementarmos as operações mais sofisticadas em hardware o custo computacional aumentaria demais
- 19. 19AULA : Campus Charqueadas • Não são poucos os circuitos necessários para implementar a soma e a multiplicação, imagina implementar programas complexos • Por outro lado imaginem a perda de tempo desnecessária que haveria se toda vez tivéssemos de traduzir essa instrução
- 20. 20AULA : Campus Charqueadas • Se ocorre algum problema físico com as peças, como reparar? • Software são mais baratos e, caso haja algum erro, é muito mais facil localizar e concertar
- 21. 21AULA : Campus Charqueadas Processadores • Sua função é executar programas armazenados na memória principal, buscando instruções, identificando e executando as mesmas uma após a outra • Unidade de controle • Unidade Lógica Aritmética • Registradores
- 22. 22AULA : Campus Charqueadas • O processador executa as instruções através de uma pequena sequência de passos conhecida como o ciclo busca- decodifica-executa • Este ciclo é o centro das operações em todos os processadores
- 23. 23AULA : Campus Charqueadas ARQUITETURA PIPELINE
- 24. 24AULA : Campus Charqueadas Arquitetura Pipeline