Componentes Fundamentais

• CPU: Executa instruções, contém ULA, registradores e unidade de controle
• Memória: Cache, RAM, ROM, virtual
• Dispositivos de Entrada/Saída: Teclado, monitor, impressora, etc.
• Barramentos: Comunicação entre os componentes (dados, endereços e controle)

Hierarquia de Memória

Memória Virtual

Usa espaço em disco como extensão da RAM, gerenciada via paginação pelo sistema operacional.

CPU: Unidade Central de Processamento

Componentes

• ULA: Operações matemáticas e lógicas
• Unidade de Controle: Coordena instruções
• Registradores: Armazenamento temporário
• Cache: Dados de uso frequente

Ciclo de Instrução

1. Busca (Fetch)
2. Decodificação (Decode)
3. Execução (Execute)
4. Armazenamento (Store)

Unidade Lógica e Aritmética (ULA)

Operações Aritméticas

• Adição, subtração, multiplicação, divisão
• Complemento de dois

Operações Lógicas

• AND, OR, NOT, XOR
• Comparações e deslocamento de bits

Entradas e Saídas

• Operandos, códigos de operação, resultados, flags

Técnica de Pipeline

1. Fetch: Busca da instrução
2. Decode: Decodificação
3. Execute: Execução
4. Memory: Acesso à memória
5. Write Back: Escrita dos resultados

Desafios (Hazards)

• Data Hazard, Control Hazard, Structural Hazard

Soluções

• Forwarding
• Branch Prediction
• Execução fora de ordem
• Pipeline superescalar

Barramentos

Dispositivos de Entrada e Saída

Tipos

• Entrada: Teclado, mouse, scanner
• Saída: Monitor, impressora
• Armazenamento: HD externo, pendrive
• Comunicação: Modem, roteador

Desafios

• Compatibilidade com drivers
• Evitar gargalos de desempenho
• Segurança contra ameaças externas

Conteúdo Adicional

Sistemas Multicore

• Vários núcleos dentro de uma única CPU
• Paralelismo e aumento de desempenho

Arquiteturas RISC vs CISC

• RISC: Conjunto reduzido de instruções, maior eficiência
• CISC: Instruções complexas e múltiplas operações

Memória Flash

• Memória não-volátil usada em SSDs, pendrives
• Alta velocidade, resistente a impactos

Firmware e BIOS/UEFI

• Inicializa hardware
• Carrega o sistema operacional