Estudo Dirigido - Capítulo 1 - Sistemas Embarcados

EXERCÍCIO 01 – ESTUDO DIRIGIDO DO CAPÍTULO 1

1 - Explique com suas palavras o que é um "sistema embarcado".

R. Um sistema embarcado é um sistema computacional de propósito específico. Um sistema embarcado é a união entre hardware e software, além de interfaces de entrada e saída específicas e dedicadas, interagindo constantemente com o ambiente a sua volta por meio de sensores e atuadores.

2 - Dê alguns exemplos de sistemas embarcados e não embarcados.

R. * Sistemas embarcados: telefones celulares, impressoras, calculadoras, eletrodomésticos (forno de micro-ondas, máquina de lavar, aparelho de TV), videogames, urnas eletrônicas, computadores de bordo automotivos.

* Sistemas não embarcados: computadores, tablets, smartphones, smart TVs.

3 - Quais são os principais componentes de um computador?

R. Os elementos essenciais de qualquer sistema de computador são:

- Unidade Central de Processamento (CPU): é a parte responsável por realizar cálculos lógicos e aritméticos. A CPU opera por meio de uma série de instruções (chamado programa) que é realizada em memória. As operações matemáticas e lógicas ocorrem em uma parte específica da CPU chamada de ALU (Unidade Aritmética Lógica).

- Interfaces de Entrada e Saída (I/O): o computador deve ser capaz de se comunicar com o mundo exterior, e isso é feito por meio de interfaces de entrada e saída. Em um computador pessoal, isso implica em interação com os seres humanos por meio de teclado, mouse, monitor, impressora, etc. Em um sistema embarcado a comunicação tende a ser principalmente com o mundo físico ao seu redor, utilizando sensores e atuadores.

- Memórias (memória de dados e memória de programa): além do processamento, existe a capacidade de armazenar e acessar dados. De modo geral, existem duas aplicações principais para a memória de um computador. Uma memória armazena o programa que o computador irá executar. A outra memória é usada para armazenar dados temporários, que o programa usa enquanto é executado.

A figura abaixo mostra os principais componentes de um computador:

4 - Qual as principais diferenças entre arquiteturas CISC e RISC?

R. A arquitetura CISC (Complex Instruction Set Computer) possui muitas instruções e considerável sofisticação. Uma característica importante da arquitetura CISC é que as instruções têm diferentes níveis de complexidade. As mais simples podem ser expressas em um código de instrução pequeno, digamos um byte de dados e executar rapidamente. As complexas podem precisar de vários bytes de código para defini-las e levam mais tempo para executar. Já a arquitetura RISC (Reduced Instruction Set Computer) mantem o processador muito simples e tem um conjunto limitado de instruções. O conjunto de instruções é, portanto, simples. Dessa forma é possível uma operação rápida. Uma característica da abordagem RISC é que cada instrução fica contida em uma palavra binária simples. Essa palavra deve conter todas as informações necessárias, incluindo o código de instrução em si, bem como qualquer informação de endereço ou dados. Na arquitetura RISC todas as instruções normalmente levam a mesma quantidade de tempo para serem executadas.

5 - Quais as diferenças entre as arquiteturas de Von Neumman e Harvard?

R. A diferença básica entre a arquitetura Von Neumman e a arquitetura Harvard está na separação dos barramentos de memórias. Na arquitetura de Harvard as memórias são separadas; uma contém as instruções de programa e a outra é a memória de dados. Esse fator, permite que o processador possa acessar duas simultaneamente, obtendo um desempenho melhor do que a arquitetura Von Neumman. A arquitetura Von Neumman, por sua vez, caracteriza-se pela possibilidade de uma máquina digital armazenar seus programas no mesmo espaço de memória que os dados, podendo assim manipular tais programas, ou seja, Von Neumman é melhor quando as instruções a serem seguidas são mais complexas, enquanto Harvard é melhor quando as instruções são simples.

6 - Quais são as principais diferenças entre microprocessadores e microcontroladores?

R. Um microcontrolador difere de um