As máquinas multiníveis contemporâneas, também conhecidas como sistemas de computação multinível, são arquiteturas de computadores que consistem em várias camadas de processadores interconectados. Esses sistemas visam melhorar o desempenho, a escalabilidade e a confiabilidade em comparação com as arquiteturas de computador tradicionais.
Uma máquina multinível pode ser composta por várias camadas de processadores, onde cada camada é responsável por uma parte específica do processamento. Por exemplo, uma camada pode ser responsável pela entrada e saída de dados, enquanto outra camada pode lidar com o processamento central. Essas camadas de processadores podem ser interconectadas por meio de redes de comunicação de alta velocidade.
O uso de máquinas multiníveis contemporâneas permite a divisão do trabalho computacional em várias camadas, o que pode resultar em um desempenho aprimorado, pois diferentes tarefas podem ser executadas simultaneamente por diferentes camadas de processadores. Além disso, a escalabilidade é alcançada adicionando camadas adicionais conforme necessário para aumentar a capacidade de processamento.
Além disso, as máquinas multiníveis contemporâneas podem fornecer maior confiabilidade, uma vez que a falha em uma camada de processadores pode ser isolada e não afetar as outras camadas. Isso é particularmente relevante em sistemas críticos, nos quais a falha de um único processador pode ter consequências significativas.
REFERÊNCIA
TANENBAUM, Andrew S.; TOOD, Austin. Organização estruturada de computadores. Pearson Prentice Hall, 2013.
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ANDRÉ PRZYBYSZ 
NÍVEL 0
No nível lógico digital, os objetos de interesse são os gates (portas). Cada porta tem uma ou mais entradas digitais (sinais representando 0 ou 1) e calcula como saída alguma função simples dessas entradas, como AND (E) ou OR (OU). Os gates podem ser combinados para formar uma memória de 1 bit, que podem ser combinadas em grupos de 16,32 ou 64 para formarem registradores. Cada registrador pode manter um único número binário ate algum máximo.
NÍVEL 1 – Microarquitetura
Neste nível, apresenta-se uma coleção de 8 a 32 registradores, no geral, que formam uma memória local e um circuito chamado ULA, que é capaz de realizar operações aritméticas simples. Os registradores estão conectados à ULA para formar um caminho de dados, sobre o qual eles fluem.
Em algumas máquinas, a operação de caminho de dados é controlada por um microprograma, já em outras, é controlado pelo hardware.
Nas que são controladas por software, o microprograma é um interpretador para as instruções no nível 2. Ele busca, examina e executa instruções uma por vez, usando o caminho de dados. Quando por hardware, as etapas seriam semelhantes, mas sem um programa armazenado explícito para essa função.
NÍVEL 2 – Arquitetura do Conjunto de Instrução ou ISA
O nível 2 trata-se de um conjunto de instruções que são executadas de modo imperativo pelo microprograma ou circuitos de execução do hardware.
NÍVEL 3 – Máquina do Sistema Operacional
Este nível costuma a ser híbrido. Há um conjunto de novas instruções, organização de memória diferente, capacidade de executar 2 programas ou mais simultaneamente, entre outros recursos. Todas essas novas facilidades são executadas por um interpretador rodando no nível 2, o sistema operacional.
NÍVEL 4 – Nível de Linguagem Assembly
Esse nível permite que os programas para níveis 1,2 e 3 sejam escritos de uma forma mais fácil, comparando às linguagens de máquina virtual. Os programas em linguagem de montagem são primeiro traduzidos para linguagem de nível 1,2 ou 3, sendo o assembler o programa que faz a tradução, para em seguida serem interpretados pela máquina virtual ou real adequada.
NÍVEL 5 – Nível de Linguagem Orientada a Problema
O nível consiste em linguagens projetadas para serem usadas por programadores de aplicações. Tais linguagens são denominadas de linguagens de alto nível, como por exemplo, C, C++, Python, PHP, entre outras.
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NÍVEL 0
No nível lógico digital, os objetos de interesse são os gates (portas). Cada porta tem uma ou mais entradas digitais (sinais representando 0 ou 1) e calcula como saída alguma função simples dessas entradas, como AND (E) ou OR (OU). Os gates podem ser combinados para formar uma memória de 1 bit, que podem ser combinadas em grupos de 16,32 ou 64 para formarem registradores. Cada registrador pode manter um único número binário ate algum máximo.
NÍVEL 1 – Microarquitetura
Neste nível, apresenta-se uma coleção de 8 a 32 registradores, no geral, que formam uma memória local e um circuito chamado ULA, que é capaz de realizar operações aritméticas simples. Os registradores estão conectados à ULA para formar um caminho de dados, sobre o qual eles fluem.
Em algumas máquinas, a operação de caminho de dados é controlada por um microprograma, já em outras, é controlado pelo hardware.
Nas que são controladas por software, o microprograma é um interpretador para as instruções no nível 2. Ele busca, examina e executa instruções uma por vez, usando o caminho de dados. Quando por hardware, as etapas seriam semelhantes, mas sem um programa armazenado explícito para essa função.
NÍVEL 2 – Arquitetura do Conjunto de Instrução ou ISA
O nível 2 trata-se de um conjunto de instruções que são executadas de modo imperativo pelo microprograma ou circuitos de execução do hardware.
NÍVEL 3 – Máquina do Sistema Operacional
Este nível costuma a ser híbrido. Há um conjunto de novas instruções, organização de memória diferente, capacidade de executar 2 programas ou mais simultaneamente, entre outros recursos. Todas essas novas facilidades são executadas por um interpretador rodando no nível 2, o sistema operacional.
NÍVEL 4 – Nível de Linguagem Assembly
Esse nível permite que os programas para níveis 1,2 e 3 sejam escritos de uma forma mais fácil, comparando às linguagens de máquina virtual. Os programas em linguagem de montagem são primeiro traduzidos para linguagem de nível 1,2 ou 3, sendo o assembler o programa que faz a tradução, para em seguida serem interpretados pela máquina virtual ou real adequada.
NÍVEL 5 – Nível de Linguagem Orientada a Problema
O nível consiste em linguagens projetadas para serem usadas por programadores de aplicações. Tais linguagens são denominadas de linguagens de alto nível, como por exemplo, C, C++, Python, PHP, entre outras.
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Nível 0: Lógico Digital
O nível lógico digital é o nível mais baixo na hierarquia. Nesse nível, os componentes eletrônicos são representados por portas lógicas, que realizam operações básicas como AND, OR e NOT. A lógica digital é usada para construir circuitos e componentes eletrônicos, como somadores, registradores e decodificadores.
Nível 1: Microarquitetura
O nível de microarquitetura está relacionado à organização interna de um processador. Ele descreve como a unidade de processamento central (CPU) é projetada e como as instruções são executadas. Isso inclui a estrutura dos registradores, o formato das instruções, a organização da memória e a lógica de controle do processador.
Nível 2: Arquitetura do Conjunto de Instruções
O nível de arquitetura do conjunto de instruções refere-se à interface entre o hardware e o software. Ele define o conjunto de instruções que uma CPU pode executar e como essas instruções são codificadas. Isso inclui o conjunto de registradores disponíveis, as operações suportadas e os modos de endereçamento. O nível de arquitetura do conjunto de instruções define a base para o desenvolvimento de software e sistemas operacionais.
Nível 3: Máquina do Sistema Operacional
O nível de máquina do sistema operacional é onde o sistema operacional interage com o hardware do computador. Ele fornece uma camada de abstração entre o hardware e os programas de aplicativos. O sistema operacional gerencia recursos como memória, processos, dispositivos de entrada e saída, e oferece serviços para que os programas possam ser executados de maneira eficiente e segura.
Nível 4: Linguagem Assembly
A linguagem assembly é uma representação de baixo nível da linguagem de máquina. Nesse nível, as instruções são escritas usando mnemônicos e representações simbólicas para os registros e endereços de memória. A linguagem assembly é específica para a arquitetura do conjunto de instruções de um determinado processador e permite um maior controle sobre o hardware, mas ainda é relativamente próximo da linguagem de máquina.
Nível 5: Linguagem Orientada a Problema
O nível de linguagem orientada a problema é o mais alto na hierarquia. Nesse nível, as linguagens de programação de alto nível são usadas para desenvolver aplicativos e solucionar problemas específicos. Essas linguagens, como C, Java, Python, permitem que os programadores expressem suas soluções em um formato mais próximo da linguagem humana, abstraindo os detalhes do hardware subjacente.
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NÍVEL 0: Lógica Digital
No nível lógico digital, os componentes eletrônicos são representados por portas lógicas que realizam operações básicas, como AND, OR e NOT. Essas portas são combinadas para construir circuitos e componentes eletrônicos, como somadores, registradores e decodificadores.
NÍVEL 1: Microarquitetura
O nível de microarquitetura descreve a organização interna de um processador. Isso inclui a estrutura dos registradores, o formato das instruções, a organização da memória e a lógica de controle do processador. Além disso, nesse nível, encontramos uma coleção de registradores que formam uma memória local e uma Unidade Lógica e Aritmética (ULA) capaz de realizar operações aritméticas simples.
NÍVEL 2: Arquitetura do Conjunto de Instruções (ISA)
O nível de arquitetura do conjunto de instruções define o conjunto de instruções que uma CPU pode executar e como essas instruções são codificadas. Ele também abrange o conjunto de registradores disponíveis, as operações suportadas e os modos de endereçamento. O ISA atua como uma interface entre o hardware e o software, fornecendo a base para o desenvolvimento de software e sistemas operacionais.
NÍVEL 3: Máquina do Sistema Operacional
No nível de máquina do sistema operacional, ocorre a interação entre o sistema operacional e o hardware do computador. Aqui, o sistema operacional gerencia recursos como memória, processos e dispositivos de entrada e saída. Além disso, oferece recursos avançados, como a capacidade de executar vários programas simultaneamente e uma organização de memória diferente.
NÍVEL 4: Linguagem Assembly
A linguagem assembly é uma representação de baixo nível da linguagem de máquina. Ela permite que as instruções sejam escritas usando mnemônicos e símbolos para registros e endereços de memória. A linguagem assembly é específica para a arquitetura do conjunto de instruções de um processador e oferece um maior controle sobre o hardware, embora ainda esteja relativamente próxima da linguagem de máquina.
NÍVEL 5: Linguagem de Alto Nível
No nível de linguagem de alto nível, utilizam-se linguagens de programação como C, Java, Python para desenvolver aplicativos e solucionar problemas específicos. Essas linguagens fornecem abstrações de mais alto nível, permitindo que os programadores expressem suas soluções em um formato mais próximo da linguagem humana. Elas abstraem os detalhes do hardware subjacente, proporcionando uma maior facilidade de programação.
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A imagem representa no caso o nível de máquina, que seria os níveis de comunicação do computador. Os níveis são representados como linguagem mais baixa para linguagens mais altas. O nível 5 se refere aos aplicativos, que utilizam um tradutor (compilador) para emitir instruções para o computador, como o C, Java e Python. Já o nível 4 seria os utilitários, aplicativos que auxiliam no funcionamento do sistema operacional utilizando o assembler. O nível 3 é o Sistema Operacional em si, um software que gerencia recursos e serviços do usuário e como uma plataforma para os utilitários e aplicativos além de se comunicar com o computador a partir de uma interpretação parcial como o Windows e Linux. A baixo do sistema operacional temos o nível de arquitetura, que seria a linguagem de máquina, que são linguagens de programação de baixo nível que emite instruções e operações para o computador. Temos então o nível de microarquitetura, uma linguagem de programação ainda mais complexa que instrui tarefas de circuitos eletrônicos do computador como o ULA e os registradores. Por fim temos o nível lógico digital, que seria relacionado aos transistores, resistores e outros componentes eletrônicos que constrói funções especificar relacionadas ao envio de energia, logo, seu método de comunicação seria por exemplo o hardware em si.
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No nível lógico digital, temos as portas (ou gates), que são componentes que processam sinais binários (0 ou 1). Cada porta tem entradas digitais e produz uma saída com base em uma função lógica simples, como AND (E) ou OR (OU). As portas são feitas de transistores. As portas podem ser combinadas para formar memórias de 1 bit, que armazenam um único número binário (0 ou 1). Várias memórias de 1 bit podem ser agrupadas para formar registradores, que armazenam números binários maiores. Essas portas também são usadas para construir o mecanismo principal de computação, como processadores de computador.
No nível de microarquitetura, temos um conjunto de registradores e uma Unidade Lógica e Aritmética (ULA). Os registradores são como pequenas “caixas” onde podemos armazenar informações temporariamente. A ULA é responsável por realizar operações matemáticas simples, como adição e subtração. Esses registradores e a ULA são conectados para formar um caminho de dados, que é por onde as informações fluem. No caminho de dados, selecionamos um ou dois registradores, realizamos uma operação matemática com a ULA e armazenamos o resultado novamente em um registrador. Em algumas máquinas, o controle desse caminho de dados é feito por um programa chamado micro programa, que interpreta e executa as instruções uma por vez. Em outras máquinas, o controle é feito diretamente pelo hardware, sem a necessidade de um programa específico.
No nível de arquitetura do conjunto de instrução (ISA), são definidas as instruções que um computador pode entender e executar. Os fabricantes de computadores publicam manuais que explicam como usar essas instruções. Esses manuais descrevem as diferentes operações que o computador pode realizar e como as instruções devem ser escritas para executar essas operações.
No nível híbrido, que também é chamado de nível 3 ou nível de máquina do sistema operacional, encontramos uma mistura de instruções do nível ISA (nível 2) com novas instruções adicionadas. Essas novas instruções oferecem recursos adicionais, como diferentes organizações de memória e a capacidade de executar múltiplos programas simultaneamente. No nível híbrido, algumas instruções são interpretadas pelo sistema operacional, enquanto outras são executadas diretamente pelo micro programa ou controle do hardware. Isso significa que o sistema operacional desempenha um papel importante na execução de certas instruções.
No nível 4, chamado de linguagem de montagem (assembly), os programas são escritos de uma forma mais amigável para os programadores, usando símbolos e abreviações para representar as instruções dos níveis mais baixos. Esses programas em linguagem de montagem são traduzidos para a linguagem dos níveis inferiores por um programa chamado “assembler”.
No nível 5, temos as linguagens de programação de alto nível, como C, C++, Java, Perl, Python e PHP. Essas linguagens são mais fáceis de entender e usar para os programadores que desejam resolver problemas específicos. Os programas escritos nessas linguagens são traduzidos por compiladores ou interpretados por interpretadores. Essas traduções ou interpretações convertem o código escrito na linguagem de alto nível em instruções compreensíveis pelos computadores em níveis mais baixos.
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O nível lógico digital é o nível mais baixo na hierarquia. Nesse nível, os componentes eletrônicos são representados por portas lógicas, que realizam operações básicas como AND, OR e NOT. A lógica digital é usada para construir circuitos e componentes eletrônicos, como somadores, registradores e decodificadores.
O nível de microarquitetura descreve a organização interna de um processador. Isso inclui a estrutura dos registradores, o formato das instruções, a organização da memória e a lógica de controle do processador. Além disso, nesse nível, encontramos uma coleção de registradores que formam uma memória local e uma Unidade Lógica e Aritmética (ULA) capaz de realizar operações aritméticas simples.
O nível de arquitetura do conjunto de instruções refere-se à interface entre o hardware e o software. Ele define o conjunto de instruções que uma CPU pode executar e como essas instruções são codificadas. Isso inclui o conjunto de registradores disponíveis, as operações suportadas e os modos de endereçamento. O nível de arquitetura do conjunto de instruções define a base para o desenvolvimento de software e sistemas operacionais.
O nível de máquina do sistema operacional é onde o sistema operacional interage com o hardware do computador. Ele fornece uma camada de abstração entre o hardware e os programas de aplicativos. O sistema operacional gerencia recursos como memória, processos, dispositivos de entrada e saída, e oferece serviços para que os programas possam ser executados de maneira eficiente e segura.
O nível 4 seria os utilitários, aplicativos que auxiliam no funcionamento do sistema operacional utilizando o assembler.
O nível 5 consiste em linguagens projetadas para serem usadas por programadores de aplicações. Tais linguagens são denominadas de linguagens de alto nível, como por exemplo, C, C++, Python, PHP, entre outras.
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O computador é divido em 6 níveis (mais um abaixo).
Abaixo do 0. Nível de Dispositivo: Este é o nível mais baixo e trata dos transistores individuais e componentes de hardware de mais baixo nível.
0. Nível Lógico Digital: Neste nível, são utilizadas portas lógicas para executar funções lógicas simples. As portas são combinadas para formar memórias de 1 bit, registradores e o mecanismo de computação principal.
1. Nível de Microarquitetura: Neste nível, ocorre a organização de registradores, memória local e Unidade Lógica e Aritmética (ULA). É capaz de realizar operações aritméticas simples. O caminho de dados é formado pelos registradores conectados à ULA.
2. Nível de Arquitetura do Conjunto de Instruções (ISA): Neste nível, as instruções são executadas pelo hardware ou microprograma. Os fabricantes fornecem manuais de referência descrevendo o conjunto de instruções executadas.
3. Nível de Máquina do Sistema Operacional: Este nível é híbrido e está relacionado ao sistema operacional. Ele inclui instruções que são interpretadas pelo sistema operacional e instruções que são executadas diretamente pelo hardware ou microprograma. O sistema operacional fornece facilidades adicionais, como organização de memória, execução simultânea de programas e outros recursos.
4. Nível de Linguagem Assembly: Este nível permite que os programadores escrevam programas em uma forma mais legível do que a linguagem de máquina. Os programas em linguagem assembly são traduzidos para a linguagem de nível ISA para execução pelo hardware.
5. Nível de Linguagem de Orientada a Problemas: Este nível é voltado para programadores de aplicações e oferece linguagens de alto nível, como C, C++, Java, Perl, Python e PHP. Essas linguagens são projetadas para resolver problemas específicos e são traduzidas ou interpretadas para níveis mais baixos para execução pelo hardware.
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Nível 5 (Nível de linguagem orientada a problema):
Neste nível, o foco está na resolução de problemas e no desenvolvimento de algoritmos usando linguagens de programação de alto nível, como C, Java, Python, entre outras. Os programas escritos nessa linguagem são traduzidos ou compilados para uma forma que possa ser executada pelo computador.
Nível 4 (Nível de linguagem Assembly):
Neste nível, são utilizadas linguagens de programação Assembly, que são mais próximas da linguagem de máquina. Essas linguagens permitem uma representação mais direta das instruções e operações do hardware. O programa escrito em Assembly é traduzido para linguagem de máquina específica do processador usando um programa chamado assembler.
Nível 3 (Nível de máquina do sistema operacional):
Neste nível, o sistema operacional é responsável por interpretar e executar o código de máquina das instruções. O sistema operacional controla o hardware e fornece serviços para os programas de nível superior, como gerenciamento de arquivos, comunicação, escalonamento de processos, entre outros.
Nível 2 (Nível de arquitetura do conjunto de instrução):
Neste nível, a arquitetura do conjunto de instruções é definida. É a interface entre o hardware e o software. Os programas são executados em um conjunto de instruções específico projetado para a arquitetura do processador. Nesse nível, o hardware interpreta microprogramas que definem as operações e os circuitos lógicos necessários para executar as instruções.
Nível 1 (Nível de microarquitetura):
Neste nível, são implementados os circuitos lógicos e físicos que compõem a microarquitetura do processador. Aqui, o hardware é projetado e otimizado para executar as instruções de forma eficiente. É onde ocorre a execução física das operações e o controle do fluxo de dados dentro do processador.
Nível 0 (Nível lógico digital):
Este é o nível mais baixo, onde os circuitos lógicos digitais são projetados e implementados. São os circuitos eletrônicos que representam os componentes básicos do processador, como portas lógicas, registradores, unidades de controle, entre outros.
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O computador é dividido em seis níveis, além de um nível abaixo:
Nível -1: Dispositivo
Este é o nível mais baixo e trata dos transistores individuais e componentes de hardware de mais baixo nível.
Nível 0: Lógica Digital
Neste nível, são utilizadas portas lógicas para executar funções lógicas simples. As portas são combinadas para formar memórias de 1 bit, registradores e o mecanismo de computação principal.
Nível 1: Microarquitetura
Neste nível, ocorre a organização de registradores, memória local e Unidade Lógica e Aritmética (ULA). É capaz de realizar operações aritméticas simples. O caminho de dados é formado pelos registradores conectados à ULA.
Nível 2: Arquitetura do Conjunto de Instruções (ISA)
Neste nível, as instruções são executadas pelo hardware ou microprograma. Os fabricantes fornecem manuais de referência descrevendo o conjunto de instruções executadas.
Nível 3: Máquina do Sistema Operacional
Este nível é híbrido e está relacionado ao sistema operacional. Ele inclui instruções que são interpretadas pelo sistema operacional e instruções que são executadas diretamente pelo hardware ou microprograma. O sistema operacional fornece facilidades adicionais, como organização de memória, execução simultânea de programas e outros recursos.
Nível 4: Linguagem Assembly
Este nível permite que os programadores escrevam programas em uma forma mais legível do que a linguagem de máquina. Os programas em linguagem assembly são traduzidos para a linguagem de nível ISA para execução pelo hardware.
Nível 5: Linguagem de Orientada a Problemas
Este nível é voltado para programadores de aplicações e oferece linguagens de alto nível, como C, C++, Java, Perl, Python e PHP. Essas linguagens são projetadas para resolver problemas específicos e são traduzidas ou interpretadas para níveis mais baixos para execução pelo hardware.
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Nível logico digital: os objetos interessantes são chamados de portas (ou gates). Embora montadas a partir de componentes analógicos, como transistores, podem ser modeladas com precisão como dispositivos digitais. Cada porta tem uma ou mais entradas digitais (sinais representando 0 ou 1) e calcula como saída alguma função simples dessas entradas, como AND (E) ou OR (OU). Cada porta e composta de no máximo alguns transistores. Um pequeno número de portas podem ser combinadas para formar uma memória de 1 bit, que consegue armazenar um 0 ou um 1. As memorias de 1 bit podem ser combinadas em grupos de (por exemplo) 16, 32 ou 64 para formar registradores. Cada registrador pode manter um único número binário ate algum máximo. As portas também podem ser combinadas para formar o próprio mecanismo de computação principal.
Nível de microarquitetura: aqui vemos uma coleção de (em geral) 8 a 32 registradores que formam uma memória local e um circuito chamado ULA – Unidade Logica e Artitimética (em ingles Arithmetic Logic Unit), que e capaz de realizar operações aritméticas simples. Os registradores estão conectados a ULA para formar um caminho de dados, sobre o qual estes fluem. A operação básica do caminho de dados consiste em selecionar um ou dois registradores, fazendo com que a ULA opere sobre eles (por exemplo, somando-os) e armazenando o resultado de volta para algum registrador.
Nível de arquitetura do conjunto de instrução: Os fabricantes publicam um manual para cada computador que vendem, intitulado “Manual de Referenda da Linguagem de Máquina”, ou “Princípios de Operação do Computador Western Wombat Modelo 100X”, ou algo semelhante. Esses manuais, na realidade, referem-se ao nível ISA, e não aos subjacentes. Quando eles explicam o conjunto de instruções da máquina, na verdade estão descrevendo as instruções executadas de modo interpretativo pelo micro programa ou circuitos de execução do hardware. Se um fabricante oferecer dois interpretadores para uma de suas maquinas, interpretando dois níveis ISA diferentes, ele precisara oferecer dois manuais de referenda da “linguagem de máquina”, um para cada interpretador.
Nível de máquina do sistema operacional: costuma ser híbrido. A maior parte das instruções em sua linguagem também está no nível ISA. (Não há motivo pelo qual uma instrução que aparece em um nível não possa estar presente também em outros.) Além disso, há um conjunto de novas instruções, uma organização de memória diferente, a capacidade de executar dois ou mais programas simultaneamente e diversos outros recursos. Existe mais variação entre os projetos de nível 3 do que entre aqueles no nível 1 ou no nível 2.
As novas facilidades acrescentadas no nível 3 são executadas por um interpretador rodando no nível 2, o qual, historicamente, tem sido chamado de sistema operacional. Aquelas instruções de nível 3 que são idênticas as do nível 2 são executadas direto pelo micro programa (ou controle do hardware), e não pelo sistema operacional. Em outras palavras, algumas das instruções de nível 3 são interpretadas pelo sistema operacional e algumas o são diretamente pelo micro programa. E a isso que chamamos de nível “híbrido”.
Nível de linguagem assembly: é uma forma simbólica para uma das linguagens subjacentes. Esse nível fornece um método para as pessoas escreverem programas para os níveis 1, 2 e 3 em uma forma que não seja tão desagradável quanto as linguagens de máquina virtual em si. Programas em linguagem de montagem são primeiro traduzidos para linguagem de nível 1, 2 ou 3, e em seguida interpretados pela máquina virtual ou real adequada. O programa que realiza a tradução e denominado assembler.
Nível de linguagem orientada a problema: normalmente consiste em linguagens projetadas para ser usadas por programadores de aplicações que tenham um problema a resolver. Algumas das mais conhecidas são C, C++, Java, Perl, Python e PHP. Programas escritos nessas linguagens em geral são traduzidos para nível 3 ou nível 4 por tradutores conhecidos como compiladores, embora as vezes sejam interpretados, em vez de traduzidos. Programas em Java, por exemplo, costumam ser primeiro traduzidos para uma linguagem semelhante a ISA denominada código de bytes Java, ou bytecode Java, que e então interpretada.
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Nível 0 – Lógica Digital: É o nível mais baixo, onde os componentes eletrônicos são representados por portas lógicas que realizam operações básicas.
Nível 1 – Microarquitetura: Relaciona-se à organização interna de um processador, descrevendo como a CPU é projetada e como as instruções são executadas.
Nível 2 – Arquitetura do Conjunto de Instruções: Define o conjunto de instruções que uma CPU pode executar e como elas são codificadas, estabelecendo a interface entre o hardware e o software.
Nível 3 – Máquina do Sistema Operacional: É onde o sistema operacional interage com o hardware do computador, gerenciando recursos e fornecendo serviços para a execução eficiente e segura dos programas.
Nível 4 – Linguagem Assembly: Representação de baixo nível da linguagem de máquina, utilizando mnemônicos e representações simbólicas para escrever instruções.
Nível 5 – Linguagem Orientada a Problema: O nível mais alto, onde as linguagens de programação de alto nível, como C, Java e Python, são utilizadas para desenvolver aplicativos e solucionar problemas, permitindo uma expressão mais próxima da linguagem humana. Essa hierarquia permite a abstração do hardware e o desenvolvimento de soluções em diferentes níveis de complexidade, atendendo às necessidades dos programadores e usuários finais.
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O funcionamento do computador é dividido em diferentes níveis, incluindo um nível abaixo:
Nível -1: Dispositivo
Esse é o nível mais baixo, lidando com os transistores individuais e componentes de hardware de nível mais básico.
Nível 0: Lógica Digital
Nesse nível, são usadas portas lógicas para realizar funções lógicas simples. Essas portas são combinadas para formar memórias de 1 bit, registradores e a unidade principal de processamento.
Nível 1: Microarquitetura
Aqui ocorre a organização de registradores, memória local e da Unidade Lógica e Aritmética (ULA). É capaz de realizar operações aritméticas simples. O caminho dos dados é formado pelos registradores conectados à ULA.
Nível 2: Arquitetura do Conjunto de Instruções (ISA)
Nesse nível, as instruções são executadas pelo hardware ou por microprogramas. Os fabricantes fornecem manuais de referência descrevendo o conjunto de instruções suportadas.
Nível 3: Máquina do Sistema Operacional
Esse nível é híbrido e está relacionado ao sistema operacional. Ele inclui instruções interpretadas pelo sistema operacional e instruções executadas diretamente pelo hardware ou microprogramas. O sistema operacional oferece facilidades adicionais, como gerenciamento de memória, execução simultânea de programas e outros recursos.
Nível 4: Linguagem Assembly
Esse nível permite que os programadores escrevam programas de forma mais legível do que a linguagem de máquina. Os programas em linguagem assembly são traduzidos para a linguagem de nível ISA para execução pelo hardware.
Nível 5: Linguagem de Alto Nível
Esse nível é voltado para programadores de aplicativos e oferece linguagens de alto nível, como C, C++, Java, Perl, Python e PHP. Essas linguagens são projetadas para resolver problemas específicos e são traduzidas ou interpretadas para níveis mais baixos para execução pelo hardware.
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NIVEL 0 = NIVEL LOGICO DIGITAL:
Embora montadas a partir de componentes analógicos, como transistores, podem ser modeladas com precisão como dispositivos digitais. Cada porta tem uma ou mais entradas digitais (sinais representando 0 ou 1) e calcula como saída alguma função simples dessas entradas, como AND (E) ou OR (OU). Cada porta é composta de no máximo alguns transistores. Um pequeno número de portas podem ser combinadas para formar uma memória de 1 bit, que consegue armazenar um 0 ou um 1. As memórias de 1 bit podem ser combinadas em grupos de (por exemplo) 16, 32 ou 64 para formar registradores. Cada registrador pode manter um único número binário até algum máximo. As portas também podem ser combinadas para formar o próprio mecanismo de computação principal.
NIVEL 1 = NIVEL DE MICROARQUITETURA
Aqui, vemos uma coleção de (em geral) 8 a 32 regis tradores que formam uma memória local e um circuito chamado ULA – Unidade Lógica e Artitmética (em inglês Arithmetic Logic Unit), que é capaz de realizar operações aritméticas simples. Os registradores estão conectados à ULA para formar um caminho de dados, sobre o qual estes fluem. A operação básica do caminho de dados con siste em selecionar um ou dois registradores, fazendo com que a ULA opere sobre eles (por exemplo, somando- -os) e armazenando o resultado de volta para algum registrador.
NIVEL 2 = NÍVEL DE ARQUITETURA DO CONJUNTO DE INSTRUÇÃO
Os fabricantes publicam um manual para cada computador que vendem, intitulado “Manual de Referência da Linguagem de Máquina”, ou “Princípios de Operação do Computador Western Wombat Modelo 100X”, ou algo semelhante. Esses manuais, na realidade, referem-se ao nível ISA, e não aos subjacentes. Quando eles explicam o conjunto de instruções da máquina, na verdade estão descrevendo as instruções executadas de modo interpretativo pelo microprograma ou circuitos de execução do hardware. Se um fabri cante oferecer dois interpretadores para uma de suas máquinas, interpretando dois níveis ISA diferentes, ele precisará oferecer dois manuais de referência da “linguagem de máquina”, um para cada interpretador.
NIVEL 3 = NÍVEL DE MÁQUINA DO SISTEMA OPERACIONAL
A maior parte das instruções em sua linguagem também está no nível ISA. (Não há motivo pelo qual uma instrução que aparece em um nível não possa estar presente também em outros.) Além disso, há um conjunto de novas instruções, uma organização de memória diferente, a capacidade de executar dois ou mais programas simultaneamente e diversos outros recursos.
As novas facilidades acrescentadas no nível 3 são executadas por um interpretador rodando no nível 2, o
qual, historicamente, tem sido chamado de sistema operacional. Aquelas instruções de nível 3 que são idênticas às
do nível 2 são executadas direto pelo microprograma (ou controle do hardware), e não pelo sistema operacional.
NIVEL 4 = NÍVEL DE LINGUAGEM ASSEMBLY
Esse nível fornece um método para as pessoas escreverem programas para os níveis 1, 2 e 3 em uma forma que não seja tão desagradável quanto às linguagens de máquina virtual em si. Programas em linguagem de montagem são primeiro traduzidos para linguagem de nível 1, 2 ou 3, e em seguida interpretados pela máquina virtual ou real adequada.
NIVEL 5 = NÍVEL DE LINGUAGEM ORIENTADA A PROBLEMA
Consiste em linguagens projetadas para ser usadas por programadores de aplicações que tenham um problema a resolver. Essas linguagens costumam ser denominadas linguagens de alto nível.
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NÍVEL 0: Lógica Digital
No nível lógico digital, os componentes eletrônicos são representados por portas lógicas que realizam operações básicas, como AND, OR e NOT. Essas portas são combinadas para construir circuitos e componentes eletrônicos, como somadores, registradores e decodificadores.
NÍVEL 1: Microarquitetura
O nível de microarquitetura descreve a organização interna de um processador. Isso inclui a estrutura dos registradores, o formato das instruções, a organização da memória e a lógica de controle do processador. Além disso, nesse nível, encontramos uma coleção de registradores que formam uma memória local e uma Unidade Lógica e Aritmética (ULA) capaz de realizar operações aritméticas simples.
NÍVEL 2: Arquitetura do Conjunto de Instruções (ISA)
O nível de arquitetura do conjunto de instruções define o conjunto de instruções que uma CPU pode executar e como essas instruções são codificadas. Ele também abrange o conjunto de registradores disponíveis, as operações suportadas e os modos de endereçamento. O ISA atua como uma interface entre o hardware e o software, fornecendo a base para o desenvolvimento de software e sistemas operacionais.
NÍVEL 3: Máquina do Sistema Operacional
No nível de máquina do sistema operacional, ocorre a interação entre o sistema operacional e o hardware do computador. Aqui, o sistema operacional gerencia recursos como memória, processos e dispositivos de entrada e saída. Além disso, oferece recursos avançados, como a capacidade de executar vários programas simultaneamente e uma organização de memória diferente.
NÍVEL 4: Linguagem Assembly
A linguagem assembly é uma representação de baixo nível da linguagem de máquina. Ela permite que as instruções sejam escritas usando mnemônicos e símbolos para registros e endereços de memória. A linguagem assembly é específica para a arquitetura do conjunto de instruções de um processador e oferece um maior controle sobre o hardware, embora ainda esteja relativamente próxima da linguagem de máquina.
NÍVEL 5: Linguagem de Alto Nível
No nível de linguagem de alto nível, utilizam-se linguagens de programação como C, Java, Python para desenvolver aplicativos e solucionar problemas específicos. Essas linguagens fornecem abstrações de mais alto nível, permitindo que os programadores expressem suas soluções em um formato mais próximo da linguagem humana. Elas abstraem os detalhes do hardware subjacente, proporcionando uma maior facilidade de programação.
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O computador é divido em 6 níveis (mais um abaixo).
Abaixo do 0. Nível de Dispositivo: Este é o nível mais baixo e trata dos transistores individuais e componentes de hardware de mais baixo nível.
0. Nível Lógico Digital: Neste nível, são utilizadas portas lógicas para executar funções lógicas simples. As portas são combinadas para formar memórias de 1 bit, registradores e o mecanismo de computação principal.
1. Nível de Microarquitetura: Neste nível, ocorre a organização de registradores, memória local e Unidade Lógica e Aritmética (ULA). É capaz de realizar operações aritméticas simples. O caminho de dados é formado pelos registradores conectados à ULA.
2. Nível de Arquitetura do Conjunto de Instruções (ISA): Neste nível, as instruções são executadas pelo hardware ou microprograma. Os fabricantes fornecem manuais de referência descrevendo o conjunto de instruções executadas.
3. Nível de Máquina do Sistema Operacional: Este nível é híbrido e está relacionado ao sistema operacional. Ele inclui instruções que são interpretadas pelo sistema operacional e instruções que são executadas diretamente pelo hardware ou microprograma. O sistema operacional fornece facilidades adicionais, como organização de memória, execução simultânea de programas e outros recursos.
4. Nível de Linguagem Assembly: Este nível permite que os programadores escrevam programas em uma forma mais legível do que a linguagem de máquina. Os programas em linguagem assembly são traduzidos para a linguagem de nível ISA para execução pelo hardware.
5. Nível de Linguagem de Orientada a Problemas: Este nível é voltado para programadores de aplicações e oferece linguagens de alto nível, como C, C++, Java, Perl, Python e PHP. Essas linguagens são projetadas para resolver problemas específicos e são traduzidas ou interpretadas para níveis mais baixos para execução pelo hardware.
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Nível 0 – Lógica Digital: É o nível mais baixo, onde os componentes eletrônicos são representados por portas lógicas que realizam operações básicas.
Nível 1 – Microarquitetura: Relaciona-se à organização interna de um processador, descrevendo como a CPU é projetada e como as instruções são executadas.
Nível 2 – Arquitetura do Conjunto de Instruções: Define o conjunto de instruções que uma CPU pode executar e como elas são codificadas, estabelecendo a interface entre o hardware e o software.
Nível 3 – Máquina do Sistema Operacional: É onde o sistema operacional interage com o hardware do computador, gerenciando recursos e fornecendo serviços para a execução eficiente e segura dos programas.
Nível 4 – Linguagem Assembly: Representação de baixo nível da linguagem de máquina, utilizando mnemônicos e representações simbólicas para escrever instruções.
Nível 5 – Linguagem Orientada a Problema: O nível mais alto, onde as linguagens de programação de alto nível, como C, Java e Python, são utilizadas para desenvolver aplicativos e solucionar problemas, permitindo uma expressão mais próxima da linguagem humana. Essa hierarquia permite a abstração do hardware e o desenvolvimento de soluções em diferentes níveis de complexidade, atendendo às necessidades dos programadores e usuários finais.
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Nível 0: Lógica Digital
A lógica digital é o nível mais básico na hierarquia, no qual os componentes eletrônicos são representados por portas lógicas. Essas portas realizam operações fundamentais, como AND, OR e NOT. A lógica digital é empregada na construção de circuitos e componentes eletrônicos, como somadores, registradores e decodificadores.
Nível 1: Microarquitetura
A microarquitetura refere-se à organização interna de um processador. Ela descreve o projeto da unidade central de processamento (CPU) e como as instruções são executadas. Isso inclui a estrutura dos registradores, o formato das instruções, a organização da memória e a lógica de controle do processador.
Nível 2: Arquitetura do Conjunto de Instruções
A arquitetura do conjunto de instruções envolve a interface entre hardware e software. Ela define o conjunto de instruções que uma CPU pode executar e como essas instruções são codificadas. Isso inclui o conjunto de registradores disponíveis, as operações suportadas e os modos de endereçamento. A arquitetura do conjunto de instruções serve como base para o desenvolvimento de software e sistemas operacionais.
Nível 3: Máquina do Sistema Operacional
A máquina do sistema operacional é o nível em que o sistema operacional interage com o hardware do computador. Ela fornece uma camada de abstração entre o hardware e os programas de aplicativos. O sistema operacional gerencia recursos como memória, processos e dispositivos de entrada e saída, oferecendo serviços para a execução eficiente e segura dos programas.
Nível 4: Linguagem Assembly
A linguagem assembly é uma representação de baixo nível da linguagem de máquina. Nesse nível, as instruções são escritas usando mnemônicos e representações simbólicas para registros e endereços de memória. A linguagem assembly é específica para a arquitetura do conjunto de instruções de um determinado processador, permitindo um controle mais próximo do hardware, embora ainda esteja relativamente próxima da linguagem de máquina.
Nível 5: Linguagem Orientada a Problema
O nível de linguagem orientada a problema é o mais alto na hierarquia. Nesse nível, são utilizadas linguagens de programação de alto nível para desenvolver aplicativos e solucionar problemas específicos. Linguagens como C, Java e Python permitem que os programadores expressem suas soluções em um formato mais próximo da linguagem humana, abstraindo os detalhes do hardware subjacente.
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Nível 5 (Nível de linguagem orientada a problema):
Neste nível, o foco está na resolução de problemas e no desenvolvimento de algoritmos usando linguagens de programação de alto nível, como C, Java, Python, entre outras. Os programas escritos nessa linguagem são traduzidos ou compilados para uma forma que possa ser executada pelo computador.
Nível 4 (Nível de linguagem Assembly):
Neste nível, são utilizadas linguagens de programação Assembly, que são mais próximas da linguagem de máquina. Essas linguagens permitem uma representação mais direta das instruções e operações do hardware. O programa escrito em Assembly é traduzido para linguagem de máquina específica do processador usando um programa chamado assembler.
Nível 3 (Nível de máquina do sistema operacional):
Neste nível, o sistema operacional é responsável por interpretar e executar o código de máquina das instruções. O sistema operacional controla o hardware e fornece serviços para os programas de nível superior, como gerenciamento de arquivos, comunicação, escalonamento de processos, entre outros.
Nível 2 (Nível de arquitetura do conjunto de instrução):
Neste nível, a arquitetura do conjunto de instruções é definida. É a interface entre o hardware e o software. Os programas são executados em um conjunto de instruções específico projetado para a arquitetura do processador. Nesse nível, o hardware interpreta microprogramas que definem as operações e os circuitos lógicos necessários para executar as instruções.
Nível 1 (Nível de microarquitetura):
Neste nível, são implementados os circuitos lógicos e físicos que compõem a microarquitetura do processador. Aqui, o hardware é projetado e otimizado para executar as instruções de forma eficiente. É onde ocorre a execução física das operações e o controle do fluxo de dados dentro do processador.
Nível 0 (Nível lógico digital):
Este é o nível mais baixo, onde os circuitos lógicos digitais são projetados e implementados. São os circuitos eletrônicos que representam os componentes básicos do processador, como portas lógicas, registradores, unidades de controle, entre outros.
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Nível 0: Lógica Digital O Nível 0, também conhecido como lógica digital, é o nível mais baixo de abstração em um computador. Nesse nível, os dados e as instruções são representados em forma de bits (0s e 1s). As operações básicas são realizadas por portas lógicas, como AND, OR e NOT, que manipulam os bits de acordo com regras predefinidas.
Nível 1: Microarquitetura O Nível 1, ou microarquitetura, refere-se à organização interna de um processador. Nesse nível, são definidos os componentes do processador, como registradores, unidades de controle e unidades aritméticas e lógicas (ALUs). A microarquitetura determina como as instruções são executadas no hardware do processador.
Nível 2: Arquitetura do Conjunto de Instruções (ISA) O Nível 2, conhecido como Arquitetura do Conjunto de Instruções (ISA – Instruction Set Architecture), é uma camada de abstração que define a interface visível para os programadores e compiladores. Ele especifica o conjunto de instruções disponíveis, os modos de endereçamento, os registradores e a forma como as instruções são codificadas.
Nível 3: Máquina do Sistema Operacional O Nível 3 é a Máquina do Sistema Operacional (OS Machine). Nesse nível, o hardware do computador é estendido para suportar recursos específicos do sistema operacional. Isso inclui a adição de instruções privilegiadas que só podem ser executadas no modo supervisor/kernel, a criação de mecanismos de interrupção e gerenciamento de memória.
Nível 4: Linguagem Assembly O Nível 4 refere-se à Linguagem Assembly, que é uma representação de baixo nível da arquitetura de um computador. A linguagem assembly é composta por instruções mnemônicas que correspondem diretamente às instruções do conjunto de instruções do processador subjacente. Essa linguagem é mais legível para os humanos em comparação com a linguagem de máquina em nível de bit
Nível 5 – Linguagem Orientada a Problema – não está diretamente relacionado aos níveis tradicionais de abstração da arquitetura de computadores. No entanto, pode-se entender que esse nível se refere a linguagens de programação de alto nível, como Python, C++, Java, entre outras, que são projetadas para resolver problemas específicos de forma mais abstrata e orientada ao domínio do problema em questão.
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O computador é divido em 6 níveis (mais um abaixo).
Abaixo do 0. Nível de Dispositivo: Este é o nível mais baixo e trata dos transistores individuais e componentes de hardware de mais baixo nível.
0. Nível Lógico Digital: Neste nível, são utilizadas portas lógicas para executar funções lógicas simples. As portas são combinadas para formar memórias de 1 bit, registradores e o mecanismo de computação principal.
1. Nível de Microarquitetura: Neste nível, ocorre a organização de registradores, memória local e Unidade Lógica e Aritmética (ULA). É capaz de realizar operações aritméticas simples. O caminho de dados é formado pelos registradores conectados à ULA.
2. Nível de Arquitetura do Conjunto de Instruções (ISA): Neste nível, as instruções são executadas pelo hardware ou microprograma. Os fabricantes fornecem manuais de referência descrevendo o conjunto de instruções executadas.
3. Nível de Máquina do Sistema Operacional: Este nível é híbrido e está relacionado ao sistema operacional. Ele inclui instruções que são interpretadas pelo sistema operacional e instruções que são executadas diretamente pelo hardware ou microprograma. O sistema operacional fornece facilidades adicionais, como organização de memória, execução simultânea de programas e outros recursos.
4. Nível de Linguagem Assembly: Este nível permite que os programadores escrevam programas em uma forma mais legível do que a linguagem de máquina. Os programas em linguagem assembly são traduzidos para a linguagem de nível ISA para execução pelo hardware.
5. Nível de Linguagem de Orientada a Problemas: Este nível é voltado para programadores de aplicações e oferece linguagens de alto nível, como C, C++, Java, Perl, Python e PHP. Essas linguagens são projetadas para resolver problemas específicos e são traduzidas ou interpretadas para níveis mais baixos para execução pelo hardware.
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Nível 0: Lógica Digital
No nível lógico digital, os componentes eletrônicos são representados por portas lógicas que realizam operações básicas, como AND, OR e NOT. Essas portas são combinadas para construir circuitos e componentes eletrônicos, como somadores, registradores e decodificadores.
Nível 1: Microarquitetura
A microarquitetura refere-se à organização interna de um processador. Ela descreve o projeto da unidade central de processamento (CPU) e como as instruções são executadas. Isso inclui a estrutura dos registradores, o formato das instruções, a organização da memória e a lógica de controle do processador.
Nível 2: Arquitetura do conjunto de instrução
Neste nível, a arquitetura do conjunto de instruções é definida. É a interface entre o hardware e o software. Os programas são executados em um conjunto de instruções específico projetado para a arquitetura do processador. Nesse nível, o hardware interpreta microprogramas que definem as operações e os circuitos lógicos necessários para executar as instruções.
Nível 3: Máquina do Sistema Operacional
No nível de máquina do sistema operacional, ocorre a interação entre o sistema operacional e o hardware do computador. Aqui, o sistema operacional gerencia recursos como memória, processos e dispositivos de entrada e saída. Além disso, oferece recursos avançados, como a capacidade de executar vários programas simultaneamente e uma organização de memória diferente.
Nível 4: Linguagem Assembly
Esse nível permite que os programadores escrevam programas de forma mais legível do que a linguagem de máquina. Os programas em linguagem assembly são traduzidos para a linguagem de nível ISA para execução pelo hardware.
Nível 5: Linguagem de Orientada a Problemas
Este nível é voltado para programadores de aplicações e oferece linguagens de alto nível, como C, C++, Java, Perl, Python e PHP. Essas linguagens são projetadas para resolver problemas específicos e são traduzidas ou interpretadas para níveis mais baixos para execução pelo hardware.
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Nível 5 (Linguagem de Programação de Alto Nível): Neste nível, o objetivo é resolver problemas e criar algoritmos usando linguagens de programação como C, Java e Python. Os programas são traduzidos ou compilados para serem executados pelo computador.
Nível 4 (Linguagem Assembly): Aqui, são usadas linguagens Assembly, que são mais próximas da linguagem de máquina. Elas permitem uma representação mais direta das instruções do hardware. O código Assembly é traduzido para a linguagem de máquina do processador por um programa chamado assembler.
Nível 3 (Máquina do Sistema Operacional): O sistema operacional interpreta e executa o código de máquina das instruções. Ele controla o hardware e fornece serviços para programas de nível superior, como gerenciamento de arquivos e comunicação.
Nível 2 (Arquitetura do Conjunto de Instruções): Aqui, a arquitetura do conjunto de instruções é definida. É a interface entre o hardware e o software. Os programas são executados em um conjunto de instruções específico para a arquitetura do processador.
Nível 1 (Microarquitetura): Os circuitos lógicos e físicos que compõem a microarquitetura do processador são implementados neste nível. O hardware é projetado para executar as instruções de forma eficiente.
Nível 0 (Lógica Digital): Este é o nível mais básico, onde os circuitos lógicos digitais são projetados e implementados. Eles representam os componentes básicos do processador, como portas lógicas e registradores.
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RESPOSTA:
NIVEL 0 = NIVEL LOGICO DIGITAL:
Embora montadas a partir de componentes analógicos, como transistores, podem ser modeladas com precisão como dispositivos digitais. Cada porta tem uma ou mais entradas digitais (sinais representando 0 ou 1) e calcula como saída alguma função simples dessas entradas, como AND (E) ou OR (OU). Cada porta é composta de no máximo alguns transistores. Um pequeno número de portas podem ser combinadas para formar uma memória de 1 bit, que consegue armazenar um 0 ou um 1. As memórias de 1 bit podem ser combinadas em grupos de (por exemplo) 16, 32 ou 64 para formar registradores. Cada registrador pode manter um único número binário até algum máximo. As portas também podem ser combinadas para formar o próprio mecanismo de computação principal.
NIVEL 1 = NIVEL DE MICROARQUITETURA
Aqui, vemos uma coleção de (em geral) 8 a 32 registradores que formam uma memória local e um circuito chamado ULA – Unidade Lógica e Artitmética (em inglês Arithmetic Logic Unit), que é capaz de realizar operações aritméticas simples. Os registradores estão conectados à ULA para formar um caminho de dados, sobre o qual estes fluem. A operação básica do caminho de dados consiste em selecionar um ou dois registradores, fazendo com que a ULA opere sobre eles (por exemplo, somando- -os) e armazenando o resultado de volta para algum registrador.
NIVEL 2 = NÍVEL DE ARQUITETURA DO CONJUNTO DE INSTRUÇÃO
Os fabricantes publicam um manual para cada computador que vendem, intitulado “Manual de Referência da Linguagem de Máquina”, ou “Princípios de Operação do Computador Western Wombat Modelo 100X”, ou algo semelhante. Esses manuais, na realidade, referem-se ao nível ISA, e não aos subjacentes. Quando eles explicam o conjunto de instruções da máquina, na verdade estão descrevendo as instruções executadas de modo interpretativo pelo microprograma ou circuitos de execução do hardware. Se um fabricante oferecer dois interpretadores para uma de suas máquinas, interpretando dois níveis ISA diferentes, ele precisará oferecer dois manuais de referência da “linguagem de máquina”, um para cada interpretador.
NIVEL 3 = NÍVEL DE MÁQUINA DO SISTEMA OPERACIONAL
A maior parte das instruções em sua linguagem também está no nível ISA. (Não há motivo pelo qual uma instrução que aparece em um nível não possa estar presente também em outros.) Além disso, há um conjunto de novas instruções, uma organização de memória diferente, a capacidade de executar dois ou mais programas simultaneamente e diversos outros recursos.
As novas facilidades acrescentadas no nível 3 são executadas por um interpretador rodando no nível 2, o
qual, historicamente, tem sido chamado de sistema operacional. Aquelas instruções de nível 3 que são idênticas às
do nível 2 são executadas direto pelo microprograma (ou controle do hardware), e não pelo sistema operacional.
NIVEL 4 = NÍVEL DE LINGUAGEM ASSEMBLY
Esse nível fornece um método para as pessoas escreverem programas para os níveis 1, 2 e 3 em uma forma que não seja tão desagradável quanto às linguagens de máquina virtual em si. Programas em linguagem de montagem são primeiro traduzidos para linguagem de nível 1, 2 ou 3, e em seguida interpretados pela máquina virtual ou real adequada.
NIVEL 5 = NÍVEL DE LINGUAGEM ORIENTADA A PROBLEMA
Consiste em linguagens projetadas para ser usadas por programadores de aplicações que tenham um problema a resolver. Essas linguagens costumam ser denominadas linguagens de alto nível.
REFERÊNCIA
TANENBAUM, Andrew S.; TOOD, Austin. Organização estruturada de computadores. Pearson Prentice Hall, 2013.
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Nível 0 – Digital Lógico
No mais baixo nível da hierarquia encontra-se o digital lógico. Neste nível, os componentes eletrônicos são representados por portas lógicas, responsáveis por realizar operações fundamentais como AND, OR e NOT. A lógica digital é utilizada para construir circuitos e componentes eletrônicos, tais como somadores, registradores e decodificadores.
Nível 1 – Microarquitetura
A microarquitetura refere-se à organização interna de um processador, descrevendo o design da unidade central de processamento (CPU) e a execução das instruções. Isso inclui a estrutura dos registradores, o formato das instruções, a organização da memória e a lógica de controle do processador.
Nível 2 – Arquitetura do Conjunto de Instruções
A arquitetura do conjunto de instruções estabelece a interface entre o hardware e o software. Ela define o conjunto de instruções que uma CPU pode executar e a forma como essas instruções são codificadas. Isso abrange os registradores disponíveis, as operações suportadas e os modos de endereçamento. A arquitetura do conjunto de instruções serve de base para o desenvolvimento de software e sistemas operacionais.
Nível 3 – Máquina do Sistema Operacional
No nível da máquina do sistema operacional, ocorre a interação entre o sistema operacional e o hardware do computador. Essa camada de abstração fornece uma interface entre o hardware e os programas de aplicativos. O sistema operacional gerencia recursos como memória, processos e dispositivos de entrada e saída, além de oferecer serviços para execução eficiente e segura dos programas.
Nível 4 – Linguagem Assembly
A linguagem assembly representa um nível baixo da linguagem de máquina. Nesse nível, as instruções são escritas utilizando mnemônicos e representações simbólicas para registros e endereços de memória. A linguagem assembly é específica para a arquitetura do conjunto de instruções de um determinado processador e oferece um maior controle sobre o hardware, embora ainda seja relativamente próximo da linguagem de máquina.
Nível 5 – Linguagem Orientada a Problema
No topo da hierarquia encontra-se a linguagem orientada a problema. Neste nível, são utilizadas linguagens de programação de alto nível para o desenvolvimento de aplicativos e a resolução de problemas específicos. Linguagens como C, Java e Python permitem que os programadores expressem suas soluções de forma mais próxima à linguagem humana, abstraindo os detalhes do hardware subjacente.
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