Disciplina oferecida pela Unidade: Instituto de Matemática e Estatística

Departamento: Departamento de Ciência da Computação

Professor responsável: Siang Wun Song

Minha agenda

Telefones: 3818-6101, 3818-6102

Sala do Professor: Sala 293 (2.o andar) ou Sala da Diretoria (sala 40 térreo) - Bloco A do IME

Monitores da disciplina: (não há)

Disciplina oferecida: ao Bacharelado de Ciência da Computação - IME

Pré-requisitos: MAC 329 Álgebra Booleana e Aplicações

Local das aulas: Sala 3 - Bloco B - Térreo - IME

Horário das aulas: 2.a feiras: 10 - 12 h e 4.a feiras: 8 - 10 h

Programa: Tecnologias de implementação de circuitos. Organização de um computador; conceito de programa armazenado; endereçamento; formato de instruções e conjunto de instruções; microprogramação; memória e gerenciamento de cache; interrupção e dispositivos de entrada/saída. Arquiteturas de computadores de alto desempenho (RISC, pipeline); organização de computadores paralelos.

• Motivação e estado da arte da área.
• Tecnologia VLSI e seu impacto.
• Uma breve recordação da lógica combinatória e sequencial
• Organização do computador: conceitos básicos.
• Microprogramação e arquitetura CISC
• Arquitetura RISC
• Exemplos de máquinas com arquiteturas significativas
• Outros assuntos de interesse

Tipo de aulas: Aulas teóricas e práticas

Critérios de avaliação:Provas, exercícios e projetos e/ou seminários de grupos

Bibliografia:

• David A. Patterson and John L.Hennessy Computer Organization & Design The hardware/software interface Morgan Kaufmann Publishers, Inc. 1998.
• Tanenbaum, A. S. Structured Computer Organization, Prentice Hall, ano de edição >= 1990.
• Notas de aula sobre Lógica Combinatória e Sequencial: em postscript, com algumas figuras faltando ou incompletas (total de 24 páginas) | em html, com algumas figuras faltando ou incompletas | também disponíveis na Xerox - Bloco B do IME - pasta do Siang (pasta número 113).
• Notas de aula sobre Organização de Computadores: em postscript, com algumas figuras faltando (total de 66 páginas) | em html, com algumas figuras faltando | também disponíveis na Xerox - Bloco B do IME - pasta do Siang (pasta número 113).
• Artigos diversos.

Regime de oferecimento: Cada semestre (2.o semestre de cada ano)

Duração: do início de agosto ao início de dezembro

Carga horária semanal e número de créditos: 4 horas - 4 créditos

Data da primeira prova: Dia 8 de outubro de 2001 (segunda feira)
(** atenção: a prova será realizada dentro da semana do break **)
Matéria que entrará na primeira prova: até a aula 13 inclusive.

Data da segunda prova: Dia 3 de dezembro de 2001 (segunda feira)
Matéria que entrará na segunda prova: a partir da aula 14 inclusive.

Data da terceira prova (prova substitutiva opcional): Dia 10 de dezembro de 2001 (segunda feira) as 10h. Matéria: toda a matéria.

Data da prova de recuperação: Dia 14 de janeiro de 2002, as 10h. Sala 259 - Bloco A. Matéria: toda a matéria.

Avaliação:

Listas de exercícios: média E

Nota de aproveitamento final A:

A = 0.1 E + 0.9 P

Na pasta no. 113 (verificar o número que pode ter mudado) da XEROX do CAMAT estão: xerox das transparências sobre Tecnologia VLSI, transistor MOS, porta NOT, porta NAND e porta NOR. Também estão na pasta enunciados dos dois primeiros exercícios.

. Há duas apostilas disponíveis (baseadas em livros do Blakeslee e Tanenbaum):

1. Notas de aula sobre Lógica Combinatória e Sequencial (em postscript, com algumas figuras faltando) (total de 23 páginas): também disponíveis na Xerox - Bloco B do IME - pasta do Siang (pasta número 61).

2. Notas de aula sobre Organização de Computadores (em postscript, com algumas figuras faltando) (total de 65 páginas): também disponíveis na Xerox - Bloco B do IME - basta mencionar pasta do Prof. Siang, ou pasta número 62.

. Para informações sobre prazos de matrículas, trancamento, dias sem aula, etc. veja o

Calendário da Graduação.

Exercícios:

• Lista de Exercícios I (em html) (prazo de entrega: dia 08/10, prorrogado, a pedido, até o dia 15/10)
• Lista de Exercícios II (em html) (prazo de entrega: dia 08/10, prorrogado, a pedido, até o dia 15/10)

Provas do ano de 1998:

• Prova 1 (em html)
• Prova 1 (em postscript)
• Prova 2 (em html)
• Prova 2 (em postscript)

Curiosidades:

• Circuito inversor (porta NOT) construído com uma única molécula de carbono: http://www2.uol.com.br/info/aberto/infonews/082001/27082001-6.shl
  (info fornecido pelo estudante Nelson Guedes Paulo Junior).
• Novo circuito integrado é 100 mil vezes mais fino que o fio de cabelo: http://www.uol.com.br/folha/informatica/ult124u7704.shl
  (info fornecido pelo estudante Nelson Guedes Paulo Junior).

Assuntos tratados em aulas (2.o semestre de 2001)

Aula 1 (06/08/2001): Tabela mostrando o número de transistores de alguns processadores. Tabelas mostrando a evolução da capacidade de memória, do processador e a velocidade de processamento.

Aula 2 (08/08/2001): Um breve histórico da evolução dos computadores. Uma tabela mostrando a busca por produtividade (desde o ábaco até o uso da Internet).

Aula 3 (13/08/2001): Introdução da lista TOP 500 - os 500 computadores mais velozes do mundo. Comentar as características da lista TOP500 http://www.netlib.org/benchmark/top500.html. (Para os curiosos: ver IBM Plans Supercomputer That Works at Speed of Life - Dec/06/1999 .)

Aula 4 (15/08/2001): Introdução a tecnologia MOS (circuitos integrados). Funcionamento do transistor MOS. Notação para representar um transistor MOS.

Aula 5 (20/08/2001): Aula dada pelo Prof. Gubitoso sobre computação quântica.

Aula 6 (27/08/2001): Porta lógica NOT em MOS. Dependência da resistência de condução do transistor da sua geometria (quociente cumprimento pela largura L/W).

Aula 7 (29/08/2001): Portas lógicas NAND, NOR em MOS. Processo de fabricação. Relógio de duas fases. Uso de transistores de passagem para controlar o fluxo de dados.

Aula 8 (10/09/2001): Aula dada pelo Prof. Kunio sobre arquiteturas sistólicas.

Aula 9 (12/09/2001): Aula dada pelo Prof. Kunio sobre arquiteturas sistólicas.

Aula 10 (17/09/2001): Breve explicação sobre o processo de fabricação na tecnologia VLSI. Multiplexador e demultiplexador. PLA (Programmable Logic Array).

Aula 11 (19/09/2001): Síntese de circuitos sequenciais por autômato de estados finitos. Uso de PLA para implementar circuitos sequenciais, usando o exemplo de controle de tráfego e semáforos.

Aula 12 (24/09/2001): Continuação: Uso de PLA para implementar circuitos sequenciais, usando o exemplo de controle de tráfego e semáforos. Passar para casa Lista de Exercícios I e Lista de Exercícios II .

Aula 13 (26/09/2001): Organização de um computador: processador, memória, periféricos, barramento. Ciclo "busca-decodifica-executa".

Aula 14 (01/10/2001): Memória e códigos de deteção e correção de erros: paridade e código de Hamming. Exemplo usando desenhos, que vale apenas para o caso simples (4 bits de dados mais 3 bits adicionais).

Aula 15 (03/10/2001): Método do código de Hamming: caso geral, para diferentes tamanhos de dados (n = 4, 8, 16, 32, ... bits). Aplicação do método para transmissão de dados entre computadores (sem necessidade de retransmissão).

Aula 16 (08/10/2001): Primeira prova.

Aula 17 (15/10/2001): Formas de endereçamento: uso de registradores base, registradores segmento, formato de instruções, instruções com 0, 1, 2 ou mais endereços, ``opcodes'' que expandem. ISPS (de Bell e Newell): introdução e objetivos de uma linguagem de descrição de hardware.

Aula 18 (17/10/2001): ISPS (de Bell e Newell): explicar através de um exemplo de especificação de um computador simples. Estado de memória, estado de processador. (Os curiosos podem ver como é a HDL - Hardware Description Language no tutorial ABEL-HDL Primer.)

Aula 19 (22/10/2001): ISPS (de Bell e Newell): Cálculo de endereço efetivo, interpretação de instruções. Alguns conceitos importantes no ISPS: chamada de rotina com ou sem (); uso de ponto-e-vírgula e NEXT para separação de comandos.

Aula 20 (24/10/2001): ISPS (de Bell e Newell): Ciclo de execução de instrução. Interrupção e rotinas de tratamento.

Aula 21 (29/10/2001): Discussão RISC x CISC. Ler RISC vs. CISC: the Post-RISC Era. Processador em uma pastilha.

Aula 22 (31/10/2001): Introdução a microprogramação. Sinais de entrada e saída. Arquitetura MAC: conjunto de instruções. Microarquitetura MIC e os componentes básicos: ALU, shifter, MUX, registradores.

Aula 23 (05/11/2001): Microarquitetura MIC e os componentes básicos: MAR, MBR. Micro instruções: sinais de controle para controlar a microarquitetura. Formato da microinstrução. Microcódigo contido em ROM. Registradores MPC e MIR. Micro-sequenciador.

Aula 24 (07/11/2001): Relógio de 4 fases e seu uso para indicar cada um dos 4 subciclos de um ciclo da microarquitetura.

Aula 25 (21/11/2001): Micro-assembler. O microcódigo da máquina MAC. Microcódigo vertical e horizontal. Arquitetura RISC.

Aula 26 (03/12/2001): Segunda prova.

Aula 27 (10/12/2001): Terceira prova opcional (aberta).