Arquitetura de Computadores - Harvard.pptx

A Arquitetura de Harvard é um modelo de organização de computadores em que as memórias de instruções (programas) e de dados são fisicamente separadas. Essa separação permite que a CPU acesse simultaneamente uma instrução e um dado, aumentando a velocidade e a eficiência do processamento. É muito utilizada em microcontroladores, DSPs (Digital Signal Processors) e em diversos sistemas embarcados, como automóveis, eletrodomésticos inteligentes e dispositivos de telecomunicação. Diferente da arquitetura de Von Neumann, onde instruções e dados compartilham a mesma memória, a arquitetura de Harvard evita gargalos de acesso, mas exige mais hardware e pode ser mais complexa de implementar.

1. Arquitetura de Harvard Arquiteturas de Computadores

2. Revisão da semana anterior (Von Neumann): Um único espaço de memória para dados e instruções. Gargalo: CPU precisa alternar entre buscar instruções e acessar dados .

3. Origem e Conceito • A arquitetura de Harvard surgiu durante a Segunda Guerra Mundial (década de 1940) , quando foi desenvolvido o Harvard Mark I , um computador eletromecânico construído em 1944 para a Universidade de Harvard . • Memória de dados e memória de instruções são separadas . • CPU pode buscar instruções e acessar dados ao mesmo tempo . Resultado : maior desempenho

4. Explicação detalhada: Harvard tem dois barramentos independentes (dados + instruções). Isso elimina o gargalo da Von Neumann. Exige mais hardware (mais caro e complexo).

5. Explicação detalhada:

6. Analogia 1 – Estrada de Mão Única x Estradas Paralelas Von Neumann: imagine uma única estrada por onde passam carros de entrega (dados) e ônibus de passageiros (instruções) . Eles precisam esperar uns aos outros → engarrafamento. Harvard: existem duas estradas separadas → uma só para carros e outra só para ônibus → tráfego mais rápido e organizado.

7. Analogia 2 – Caixa de Ferramentas Von Neumann: você guarda manuais e ferramentas na mesma caixa . Sempre que precisa de algo, tem que procurar no meio da bagunça. Harvard: você tem uma caixa para ferramentas e outra para manuais . Mais rápido de pegar o que precisa.

8. Analogia 3 – Restaurante Von Neumann: há um único garçom que precisa pegar pedidos (instruções) e também trazer comida (dados) → o serviço é mais lento. Harvard: há dois garçons diferentes → um anota os pedidos e o outro traz a comida → o atendimento é mais ágil.

9. Onde Harvard é usada hoje: Microcontroladores : Arduino , PIC, Atmel . DSPs (Digital Signal Processors): usados em áudio, vídeo, telecomunicações. Sistemas embarcados: Carros (injeção eletrônica, ABS, airbag ). Eletrodomésticos inteligentes (máquina de lavar, micro-ondas). IoT (sensores, relógios inteligentes). Exemplo real: Arduino → Harvard: separado para dados do programa e dados variáveis. Notebook → Von Neumann: memória RAM única para tudo.

10. Onde Harvard é usada hoje: Harvard está nos micro-ondas, carros, celulares, Arduinos . Von Neumann está nos notebooks, desktops, servidores .

11. Comparação Von Neumann: • Memória única • Mais simples, mais barato Harvard: • Memória separada • Mais rápido , mais eficiente

12. Discussão Não existe uma arquitetura “melhor” universalmente . Depende da aplicação: PCs precisam de flexibilidade e custo baixo → Von Neumann. Dispositivos embarcados precisam de velocidade e eficiência → Harvard.

13. Atividade Semana 4 1 . Liste 2 situações do cotidiano com Von Neumann 2. Liste 2 dispositivos que usam Harvard