Processadores, Linguagens e Fundamentos da Computação

Processador: O Cérebro do Computador

Processador é um circuito integrado que realiza os cálculos e a tomada de decisão de um computador. É o cérebro do computador.

Tarefas Essenciais Executadas

• Busca instrução na memória;
• Executa instrução;
• Escreve o resultado num registrador;
• Entre outras.

Microprocessadores RISC (Reduced Instruction Set Computer)

Microprocessadores que utilizam um pequeno conjunto de instruções altamente otimizado.

Características RISC

• Grande número de registradores para evitar grande quantidade de interação com a memória.
• Execução em um ciclo de clock, otimização de cada instrução aliada à técnica de pipelining.
• Unidade de controle hardwarizada (implementada em hardware).

O que é Pipelining?

Pipelining é uma técnica que permite a execução de partes de instruções simultaneamente, tornando o processo mais ágil.

Microprocessadores CISC (Complex Instruction Set Computer)

Computadores com conjunto complexo de instruções.

Características CISC

• Fáceis de programar.
• Permite uso eficiente de memória.
• Possuem um número pequeno de registradores, pois as instruções podem operar diretamente na memória.
• Possuem lógica de decodificação de instrução complexa, originada pela necessidade de suportar modos de endereçamento múltiplos.

Historicamente, a filosofia CISC se justificava porque as máquinas eram programadas única e exclusivamente em linguagem de máquina e eram lentas e caras.

Comparativo RISC vs. CISC

Instruções

São comandos usados pelos processadores para tratar determinada informação.

Desempenho e Processadores Híbridos

• Processadores RISC: Capazes de executar instruções simples e, por terem menos circuitos internos, são capazes de operar em temperatura mais elevada.
• Processadores CISC: São capazes de executar instruções mais rapidamente por conta do hardware disponível, atingindo milhões de instruções por segundo (MIPS).

Testes recentes mostram que os processadores estão bem equiparados, sem grandes vantagens de um sobre o outro. Atualmente, muitos processadores são equipados com tecnologias RISC e poucos recursos CISC, sendo chamados de processadores híbridos.

Pipelining

Técnica que permite que o processador divida o ciclo de processamento em etapas menores, otimizando o aproveitamento do hardware.

Grafeno

Material formado por uma fina camada de grafite, que possui uma estrutura hexagonal de átomos bem distribuídos, gerando uma fina camada de carbono.

Propriedades do Grafeno

• Resistência maior do que o aço e mais leve.
• Transparente.
• Conduz calor e eletricidade melhor do que qualquer outro componente existente.

Computação Quântica

Ciência que estuda o uso da mecânica quântica para processamento computacional, com o objetivo de desenvolver o computador quântico.

O Conceito de Qubit

A informação básica do computador quântico é o qubit. Isso significa que o computador pode assumir os valores 0 ou 1 ao mesmo tempo. Para

O que é RAID?

RAID (Redundant Array of Independent Disks) é um conjunto de discos (físicos) vistos como um único drive lógico pelo sistema operacional, com a finalidade de aumentar a segurança e o desempenho. É formado por 6 níveis comuns.

Linguagens de Programação

Conjunto de normas e instruções dadas a uma máquina que, entre outras funções, auxiliam os programadores a escrever programas com maior facilidade. É a forma como os humanos se comunicam com os computadores e determina como o computador deve trabalhar.

A única linguagem que o computador entende nativamente é a linguagem de máquina (binária). Os programadores precisam de um intermediário que permita a programação e que, no final, transforme essa programação em linguagem de máquina.

Classificação das Linguagens de Programação

• Linguagem de Baixo Nível: Linguagem de Máquina, Assembly.
• Linguagem de Alto Nível: Fortran, Cobol, Pascal, C.
• Linguagens Visuais: Delphi, Visual Basic.

Linguagens de Baixo Nível

São linguagens totalmente dependentes da máquina e são interpretadas diretamente pelo computador, o que resulta em resultados mais rápidos. As linguagens de baixo nível são divididas em duas gerações:

• Primeira Geração (Linguagem de Máquina): É a linguagem binária que determina as operações fundamentais de funcionamento de uma máquina. É a única linguagem que um microprocessador pode entender nativamente.
• Segunda Geração (Linguagem Assembly): É formada por números e abreviaturas de letras (mnemônicos). Esta linguagem não é entendida diretamente pelas máquinas, e por isso foram criados os assemblers.

Linguagens de Alto Nível

São linguagens de programação que possuem uma estrutura e palavras-chave mais próximas da linguagem humana. Necessitam de um compilador que converta as instruções para linguagem binária.

Linguagens Visuais

Refere-se às interfaces gráficas (GUI - Graphical User Interface). O desenvolvimento ocorre em um ambiente de ferramentas básicas, que incluem componentes visuais como botões, janelas e campos de texto. Inicialmente, todas as janelas do programa são desenhadas e, em seguida, são efetuadas as instruções para resposta a eventos.

Linguagem FORTRAN

Utilizada para efetuar operações científicas e cálculos matemáticos.

Linguagem COBOL

Utilizada para criar aplicativos com grande quantidade de dados, tornando-a uma das linguagens mais usadas por grandes empresas norte-americanas na época.

Linguagem Pascal

Sua ideia principal era ser uma linguagem mais estruturada, com uma abordagem clara e fácil de testar ou modificar, sendo muito utilizada no ramo educacional.

Linguagem C

Linguagem de alto nível associada à criação do sistema operacional Unix. Suas principais características são a flexibilidade e a portabilidade, permitindo sua migração para outras plataformas. Devido à sua grande popularidade entre os programadores, a partir dela surgiu a C++.

Linguagem Delphi

Baseada no Object Pascal. Embora o aprendizado seja considerado complicado, possui uma ferramenta extremamente rápida (RAD – Rapid Application Development) e um ambiente de desenvolvimento integrado (IDE).

Linguagem Visual Basic

Linguagem produzida pela Microsoft, possui um ambiente de desenvolvimento integrado totalmente gráfico, facilitando a construção das interfaces das aplicações. Sua curva de aprendizagem é rápida, facilitando a adaptação do programador.

Algoritmo

Algoritmo é uma sequência finita de ações executáveis que visam obter a solução para um determinado problema. Basicamente, são os passos necessários para a realização de uma tarefa.