Organização e Arquitetura de
Computadores
Material de apoio
Arquitetura básica de um computador: Modelo de Von Neumann,
identificação e exposição das principais funcionalidades dos
componentes deste modelo. Conceito da arquitetura Harvard
Tópico: 06
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Esclarecimentos

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Esse material é de apoio para as aulas da disciplina e não substitui a
leitura da bibliografia básica.
Os professores da disciplina irão focar alguns dos tópicos da
bibliografia assim como poderão adicionar alguns detalhes não
presentes na bibliografia, com base em suas experiências profissionais.
O conteúdo de slides com o título “Comentário” seguido de um texto,
se refere a comentários adicionais ao slide cujo texto indica e tem por
objetivo incluir alguma informação adicional aos conteúdo do slide
correspondente.
Bibliografia básica:
 PATTERSON, A.D.E.; HENNESSY, L.J.. Organização e projetos de
computadores: a interface hardware/software. São Paulo: Campus,
2005.;
 MONTEIRO, Mário A.. Introdução à organização de computadores.
5.ed. Rio de Janeiro: LTC, 2007.
 STALLINGS, William. Arquitetura e organização de computadores :
projeto para o desempenho. São Paulo: Pearson Education, 2005.
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Modelo de Von Neumann
Em 1946, Von Neumann e seus colegas começaram o projeto de um novo
computador de programa armazenado, conhecido como IAS (Institute
Advanced Sources) de Princeton, embora concluído somente em 1952,
constitui o protótipo de todos os computadores de propósito geral
subseqüente. A figura 1 mostra a estrutura geral do IAS, que consiste em:


Memória principal, que armazena dados e instruções;

Unidade lógica e aritmética (ULA), capaz de realizar

Unidade de controle, que interpreta e executa instruções

Dispositivos de entrada e saída (E/S), controlados e
operações com dados binários;
armazenadas na memória;
manipulados pela unidade de controle.
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Modelo de Von Neumann
A memória consistia em 4.096 palavras,
uma palavra contendo 40 bits, cada bit um
0 ou um 1.
 Cada palavra continha uma ou duas
instruções de 20 bits ou um inteiro de 40
bits com sinal.
 As instruções tinham 8 bits dedicadas para
identificar o tipo da instrução e 12 bits para
especificar uma das 4.096 palavras da
memória. Juntas, a unidade lógica e
aritmética e a unidade de controle
formavam o “cérebro” do computador. Em
computadores modernos elas são
combinadas em um único chip denominado
CPU.
Dentro da Unidade Lógica e Aritmética
havia um registrador interno especial de 40
bits denominado acumulador e servia para
armazenar uma palavra de memória.

Máquina original de Von Neumannn
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Arquitetura Harvard
A Arquitetura de Harvard baseia-se em um conceito mais
recente que a de Von-Neumann, tendo vindo da
necessidade de por o microcontrolador para trabalhar mais
rápido. É uma arquitetura de computador que se distingue
das outras por possuir duas memórias diferentes e
independentes em termos de barramento e ligação ao
processador.

Baseia-se na separação de barramentos de dados das
memórias onde estão as instruções de programa e das
memórias de dados, permitindo que um processador possa
acessar as duas simultaneamente, obtendo um
desempenho melhor do que a da Arquitetura de von
Neumann, pois pode buscar uma nova instrução enquanto
executa outra.

A principal vantagem desta arquitetura é dada pela dupla
ligação às memórias de dados e programa (código),
permitindo assim que o processador leia uma instrução ao
mesmo tempo que faz um acesso à memória de dados.

A arquitetura Harvard também possui um repertório com
menos instruções que a de Von-Neumann, e essas são
executadas apenas num único ciclo de relógio.

Os microcontroladores com arquitetura Harvard são
também conhecidos como "microcontroladores RISC"
(Computador com Conjunto Reduzido de Instruções), e os
microcontroladores com uma arquitetura Von-Neumann,
de "microcontroladores CISC" (Computador com um
Conjunto Complexo de Instruções).
