Fundamentos de Sistemas Computacionais
Representação digital, lógica, memórias, programação RISC-V e construção de um CPU.
O padrão 11111111 representa 255 sem sinal e -1 em complemento para dois com oito bits. FSC liga estas interpretações aos circuitos que calculam e ao CPU que executa programas. O percurso começa nas representações, passa pela lógica e pela memória e chega a RISC-V e à execução de instruções.
Percurso de estudo
A sequência começa em sistemas digitais e segue para bases e inteiros, vírgula fixa e flutuante e texto e imagens.
Nos circuitos, passa de expressões booleanas para Karnaugh, módulos combinatórios, registos e temporização, máquinas de estados e memórias. Uma tabela de verdade descreve o resultado; um diagrama temporal explica quando esse resultado pode ser usado.
A parte do computador cobre organização e memória RISC-V, instruções e codificação, programação, procedimentos e pilha, CPU uniciclo, CPU multiciclo e desempenho. A cheat sheet reúne as fórmulas e condições para revisão.
Os exercícios pedem cálculos, projetos e diagnósticos, com resolução justificada e pistas quando ajudam a escolher um passo. Nos capítulos de CPU, segue os registos internos por estado; nos de programação, segue registos e memória por iteração. Faz primeiro a tentativa e compara depois o raciocínio com a resolução. Nos programas, altera os dados e prevê a saída antes de executar.
Avaliação e âmbito da edição
A base pedagógica é o material dos docentes disponibilizado ao aluno no Moodle de 2024/25. Essa edição usa RV32, com palavras e registos de 32 bits. Dois endereços antigos contêm legv8 no nome por compatibilidade com ligações publicadas; o seu conteúdo ensina RISC-V.
As provas consultadas incluem o primeiro teste de 15 de novembro de 2024 e o segundo de 24 de janeiro de 2025. Ambos indicam 90 minutos e penalização de 15% da cotação da pergunta nas escolhas erradas. Estas regras descrevem aquelas provas, não a avaliação atual.
A ficha oficial de 2026/27, consultada em 3 de outubro de 2026, confirma os temas gerais deste percurso e estabelece:
- Dois testes, T1 e T2, com peso de 42,5% cada. As três melhores das quatro fichas TP formam a média MF, com peso de 15% e mínimo de 5 valores para aprovação.
- Para obter frequência, presença em pelo menos 75% das aulas TP e realização de pelo menos três fichas. A assiduidade obtida vale também no ano letivo seguinte.
- Recurso global: . Não permite recuperar apenas um teste nem melhorar MF. A melhoria também usa uma prova global com peso de 85%; MF só pode ser melhorada por frequência no ano seguinte.
- Inscrição prévia nos testes pelos formulários dos docentes. A ausência ou falta de inscrição implica zero nesse teste.
Confirma datas, duração e instruções na tua turma. Os materiais do Moodle de 2026/27 ainda não foram consultados; a ficha atual não permite assumir que cada modelo ou exercício histórico será avaliado.
Fontes e bibliografia
A ficha de FSC de 2024/25 enquadra o programa e a bibliografia. Os recursos do Moodle FSC 2024/25 podem exigir inscrição. Foram usados os diapositivos e os dois volumes de exercícios de João Canas Ferreira, António José Araújo e Pedro C. Diniz, além das folhas de consulta, listas de matéria e provas disponibilizadas nessa edição:
- Introdução, representação e aritmética, circuitos combinatórios, circuitos sequenciais e memórias.
- Exercícios, volume 1, revisão de 24 de novembro de 2024, e volume 2, revisão de 5 de janeiro de 2025.
- Conjunto de instruções RISC-V, organização do CPU e desempenho.
- Folha de instruções, folha do CPU, matéria do teste 1 e matéria do teste 2.
- Teste 1 de 2024/25, teste 2 de 2024/25, exemplos do primeiro teste (1, 2), segundos testes de 2022 e 2023, e recursos globais de 2022 e 2023.
O livro de apoio é David A. Patterson e John L. Hennessy, Computer Organization and Design RISC-V Edition, 2.ª edição, 2020, ISBN 9780128203316. A página da editora identifica a edição; não foi usada uma cópia integral local correspondente.
Para confirmar pormenores da arquitetura e da execução: especificação RISC-V, convenção de chamadas RISC-V e serviços do RARS. Os programas desta cadeira usam o ambiente RARS em RV32. As contas e os esquemas são próprios. Os exercícios incluem problemas originais e adaptações identificadas nos seus metadados.