Padrão Ouro Educacional • 20 Capítulos • 5 Blocos Temáticos • 100 Artefatos Sincronizados

Bem-vindo ao Módulo 14: Hardware, Sistemas Operacionais & Compiladores. Este curso oferece uma imersão profunda na engenharia de computação de baixo nível: desde transistores, lógica booleana e ciclo de instrução de CPUs (x86_64, ARM, RISC-V), passando por hierarquia de memória, caches L1/L2/L3, memória virtual e concorrência no kernel, até o pipeline completo de compiladores (LLVM IR, otimizações O3, JIT) e profiling de hardware.

🗺️ Matriz Curricular Canônica (20 Capítulos • 5 Blocos)

📦 Bloco 1: Fundamentos de Hardware, Portas Lógicas e Arquitetura de CPU

Fundamentos da computação física, representação numérica binária, registradores, ULA e conjuntos de instruções ISA.

Cap Tópico Teórico Caderno de Exercícios Exemplos de Código Slides Técnicos Quiz Interativo
01 Como o Software Roda no Hardware, Transistores e Portas Lógicas Exercícios 01 Exemplos 01 Slides 01 Quiz 01
02 Representação de Dados: Binário, Hex, Complemento de Dois e IEEE 754 Exercícios 02 Exemplos 02 Slides 02 Quiz 02
03 Estrutura da CPU: Registradores, ULA e Ciclo Fetch-Decode-Execute Exercícios 03 Exemplos 03 Slides 03 Quiz 03
04 Arquiteturas ISA: x86_64, ARM64 e RISC-V Exercícios 04 Exemplos 04 Slides 04 Quiz 04

📦 Bloco 2: Hierarquia de Memória, Caches e Gestão de Memória Virtual

Pirâmide de memória, linhas de cache de 64B, localidade temporal/espacial, Stack vs Heap e MMU/TLB.

Cap Tópico Teórico Caderno de Exercícios Exemplos de Código Slides Técnicos Quiz Interativo
05 Hierarquia de Memória: Registradores, Caches, RAM e Latências Exercícios 05 Exemplos 05 Slides 05 Quiz 05
06 Performance de Caches, Localidade Temporal/Espacial e Cache Misses Exercícios 06 Exemplos 06 Slides 06 Quiz 06
07 Gestão de Memória: Stack Frames, Heap e Alocação Dinâmica Exercícios 07 Exemplos 07 Slides 07 Quiz 07
08 Memória Virtual: MMU, TLB, Paginação e Page Faults Exercícios 08 Exemplos 08 Slides 08 Quiz 08

📦 Bloco 3: Sistemas Operacionais, Processos, Threads e Concorrência

Kernel do SO, escalonamento de processos, primitivas de sincronização, paralelismo SIMD/GPUs e modelo de memória MESI.

Cap Tópico Teórico Caderno de Exercícios Exemplos de Código Slides Técnicos Quiz Interativo
09 Processos, Threads, PCB e Troca de Contexto (Context Switch) Exercícios 09 Exemplos 09 Slides 09 Quiz 09
10 Sincronização e Concorrência: Mutexes, Semáforos e Deadlocks Exercícios 10 Exemplos 10 Slides 10 Quiz 10
11 Paralelismo no Hardware: SIMD (AVX/Neon) e Arquitetura de GPUs Exercícios 11 Exemplos 11 Slides 11 Quiz 11
12 Modelo de Memória: Coerência de Cache MESI e Operações Atômicas Exercícios 12 Exemplos 12 Slides 12 Quiz 12

📦 Bloco 4: Dispositivos de Armazenamento, I/O e Engenharia de Compiladores

SSDs NVMe, VFS, Inodes, Syscalls, Interrupções de hardware e o Front-End de Compiladores (Lexer, Parser e AST).

Cap Tópico Teórico Caderno de Exercícios Exemplos de Código Slides Técnicos Quiz Interativo
13 Armazenamento Secundário: HDDs, SSDs NVMe PCIe e Wear Leveling Exercícios 13 Exemplos 13 Slides 13 Quiz 13
14 Sistemas de Arquivos: VFS, Inodes, Journaling e Buffering Exercícios 14 Exemplos 14 Slides 14 Quiz 14
15 Entrada e Saída (I/O): Syscalls, Interrupções IRQ e DMA Exercícios 15 Exemplos 15 Slides 15 Quiz 15
16 Engenharia de Compiladores: Pipeline, Léxica, Sintática e AST Exercícios 16 Exemplos 16 Slides 16 Quiz 16

📦 Bloco 5: Otimização de Código, Compiladores Modernos & Projeto Integrador

LLVM IR, otimizações agressivas O3, JIT em runtimes modernos, profiling de hardware com perf e Projeto Integrador Capstone.

Cap Tópico Teórico Caderno de Exercícios Exemplos de Código Slides Técnicos Quiz Interativo
17 Geração de Código Intermediário: LLVM IR e Otimizações de Compilador Exercícios 17 Exemplos 17 Slides 17 Quiz 17
18 Compilação Just-In-Time (JIT), Máquinas Virtuais e Interpretadores Exercícios 18 Exemplos 18 Slides 18 Quiz 18
19 Profiling de Hardware: Análise de Performance com perf e Flamegraphs Exercícios 19 Exemplos 19 Slides 19 Quiz 19
20 Projeto Integrador: Otimização Extrema de Software no Hardware Exercícios 20 Exemplos 20 Slides 20 Quiz 20

🏛️ Índices Setoriais do Módulo

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