Arquitetura de Computadores - Unidade 1

Key Concepts

• Arquitetura de Computadores (Arquitetura e Organização)
• Sistema de Numeração (Decimal, Binário, Octal, Hexadecimal)
• Conversão entre Sistemas de Numeração
• Operações Matemáticas Binárias (Soma, Subtração, Multiplicação, Divisão)
• "Carry" (Transporte) e "Borrow" (Empréstimo)

Arquitetura de Computadores: Definição e Importância

A Arquitetura de Computadores é a junção de duas áreas: arquitetura (projeto do conjunto de instruções que o computador executa) e organização (implementação física e lógica do computador). O estudo da arquitetura de computadores é vital para entender a estrutura e o funcionamento dos computadores, os componentes e suas inter-relações, tomar decisões sobre compras de hardware, entender a evolução dos computadores e facilitar o entendimento de outras disciplinas do curso de TI.

Objetivos da Disciplina

Os principais objetivos da disciplina incluem:

1. Conhecer os componentes básicos de uma arquitetura computacional, suas funções e relacionamentos.
2. Compreender a matemática binária e sua aplicação em circuitos lógicos digitais.
3. Entender as principais portas lógicas e circuitos integrados.
4. Conhecer os componentes do processador e sua arquitetura interna.
5. Conhecer os tipos de memórias e suas características.
6. Entender os componentes da placa-mãe e suas funções.
7. Conhecer os barramentos internos e externos.
8. Compreender os dispositivos de armazenamento e suas funcionalidades.
9. Conhecer técnicas de RAID de discos.

Sistemas de Numeração

Sistema Decimal

• Base 10, com símbolos de 0 a 9.
• Utilizado por humanos.

Sistema Binário

• Base 2, com símbolos 0 e 1.
• Fundamental para computadores, representando estados como ligado/desligado, verdadeiro/falso.
• Exemplo: 12 (decimal) = 1100 (binário). A base é identificada com o número 2 no final.

Conversão Decimal para Binário

• Divisões sucessivas por 2, guardando os restos.
• O número binário é lido da direita para a esquerda.
• Exemplo: 12 ÷ 2 = 6 (resto 0); 6 ÷ 2 = 3 (resto 0); 3 ÷ 2 = 1 (resto 1); Resultado: 1100.

Conversão Binário para Decimal

• Cada posição do número binário tem um peso (1, 2, 4, 8, 16...).
• Somar os pesos das posições onde o dígito é 1.
• Exemplo: 1101 (binário) = (1*1) + (0*2) + (1*4) + (1*8) = 13 (decimal).

Sistema Octal

• Base 8, com símbolos de 0 a 7.
• Exemplo: 13 (decimal) = 15 (octal).
• Conversão decimal para octal: divisões sucessivas por 8.

Sistema Hexadecimal

• Base 16, com símbolos de 0 a 9 e letras de A a F (A=10, B=11, C=12, D=13, E=14, F=15).
• Bastante utilizado na computação.
• Exemplo: 13 (decimal) = D (hexadecimal); 26 (decimal) = 1A (hexadecimal).

Conversão Binário para Hexadecimal

• Agrupar os dígitos binários em grupos de 4, da direita para a esquerda.
• Converter cada grupo de 4 dígitos binários para seu equivalente hexadecimal.
• Exemplo: 1011111001001001 (binário) = BE49 (hexadecimal).

Operações Matemáticas Binárias

Soma Binária

• Regras:
  • 0 + 0 = 0
  • 0 + 1 = 1
  • 1 + 0 = 1
  • 1 + 1 = 0, "carry" 1 (vai 1)
  • 1 + 1 + 1 = 1, "carry" 1 (vai 1)
• Processo semelhante à soma decimal, considerando o "carry".

Subtração Binária

• Regras:
  • 0 - 0 = 0
  • 1 - 1 = 0
  • 1 - 0 = 1
  • 0 - 1 = 1, "borrow" 1 (vem 1)
• Processo semelhante à subtração decimal, considerando o "borrow".
• O "borrow" é obtido do dígito da coluna à esquerda mais próxima que tenha 1 para emprestar.

Multiplicação Binária

• Regras:
  • 0 * 0 = 0
  • 0 * 1 = 0
  • 1 * 0 = 0
  • 1 * 1 = 1
• Processo semelhante à multiplicação decimal.

Divisão Binária

• Não há regras específicas, mas o processo é semelhante à divisão decimal.
• A divisão é quantas vezes o divisor está dentro do dividendo.
• Requer conhecimento de subtração binária.

Conclusão

O vídeo apresentou uma introdução à arquitetura de computadores, com foco nos sistemas de numeração e nas operações matemáticas binárias. A compreensão desses conceitos é fundamental para o estudo da disciplina e para o desenvolvimento de habilidades em TI. Os exemplos práticos e as explicações detalhadas facilitam o entendimento dos processos de conversão e das operações binárias.