Sistemas de Informações Fundamentos da Computação 4. Hardware Márcio Aurélio Ribeiro Moreira

Apresentação em tema: "Sistemas de Informações Fundamentos da Computação 4. Hardware Márcio Aurélio Ribeiro Moreira"— Transcrição da apresentação:

1 Sistemas de Informações Fundamentos da Computação 4. Hardware Márcio Aurélio Ribeiro Moreira marcio.moreira@uniminas.br http://si.uniminas.br/~marcio/

2 Márcio Moreira4. Hardware – Slide 2Fundamentos da Computação Hardware  O computador executa os programas em memória que fazem basicamente o seguinte: Entrada:leitura de dados a processar Armazenamento:armazena os dados lidos Processamento:processa os dados lidos Saídas:fornecem os resultados

3 Márcio Moreira4. Hardware – Slide 3Fundamentos da Computação O que é hardware?  Conjunto de dispositivos que aceitam, processam e apresentam dados e informações.  Parte física do computador.  Divisão: CPU (contida no microprocessador):  Central Processing Unit - Unidade central de processamento Memória Principal Periféricos de I/O ou E/S:  Input ou Entrada:Teclado, mouse,etc.  Output ou Saída:Monitor, impressora, plotters, etc.

4 Márcio Moreira4. Hardware – Slide 4Fundamentos da Computação CPU  Onde fica: na motherboard  Fabricantes: Intel, AMD e Motorola.  Componentes da CPU: UC = Unidade de Controle  Controla outras unidades ULA = Unidade Lógica e Aritmética  Executa: +, -, *, /, and, or, not, etc.  Reconhece só: 0 e 1  Sistema central: CPU + Memória Principal  System clock: Gera os ciclos da CPU  # de bits: 16, 32 ou 64.

5 Márcio Moreira4. Hardware – Slide 5Fundamentos da Computação Sistema Central CPU  Uma instrução do programa armazenado na memória é copiada para a UC.  A instrução é analisada. Se necessário, busca dados na memória ou em outro dispositivo.  A instrução é então executada pela ULA.  Se necessário, o resultado é colocado num dispositivo.  O que a UC controla? O programa em execução, a ULA, as memórias e todos os demais dispositivos de I/O (E/S). UC = Unidade de Controle (Control Unit) UC ULA Memória Principal Unidade de Entrada Unidade de Entrada Unidade de Saída Unidade de Saída Memória Auxiliar Memória Auxiliar

6 Márcio Moreira4. Hardware – Slide 6Fundamentos da Computação ULA = Unidade Lógica e Aritmética  Em inglês: Aritmetic-Logic Unit  É a calculadora do processador.  Executa as operações lógicas (not, and e or) e aritméticas (+, -, * e /).  É acionada pela UC quando necessária.  Possui um conjunto muito limitado de Registradores (posições de memória na CPU). Tinham 16 bits no início, hoje 32 e 64 bits. Tamanho do registrador = tamanho da palavra.  Poucos registradores  precisamos de memória

7 Márcio Moreira4. Hardware – Slide 7Fundamentos da Computação Memória Principal = RAM + ROM  RAM = Random Acess Memory Memória de acesso aleatório. Armazena programas e dados dos programas. É volátil: acabou energia  perde tudo. São rápidas (nonosegundos) comparada aos HD (milisegundos). Mas, são voláteis. Tamanhos padrões: 512 MB a 4 GB.  ROM = Ready-Only Memory Memória somente de leitura. Não volátil. Contem o BIOS (Basic Input / Output System) que carrega o SO ao ligarmos a energia, POST (Power On Self Test) e o SETUP (configuração). São mais lentas que a RAM.  Ambas são mais lentas que a CPU e são bem mais caras que os HD (harddisks).  Memória virtual: usa o HD ao final da RAM.

8 Márcio Moreira4. Hardware – Slide 8Fundamentos da Computação ROM BIOS  Quando ligamos o micro a ROM aciona os programas gravados nela (firmware): BIOS, POST e SETUP: A critério do usuário (teclas de atalho).  O BIOS começa acionando o POST (auto-teste) e checando a chamada do SETUP, reconhece o hardware e aciona o boot (iniciação) do SO.  Mesmo depois que o SO assume o controle o BIOS continua suprindo informações a ele.  Principais fabricantes: AMI, Award e Phoenix.  Além da ROM BIOS, existem memórias ROM em outros periféricos. Ex: placa de vídeo, fax-modem, de rede, etc.

9 Márcio Moreira4. Hardware – Slide 9Fundamentos da Computação  Como a RAM é mais lenta que a CPU, os projetistas resolveram (a partir do 80386) colocar memórias RAM de alta velocidade na CPU e bem próximas dela. Estas são as Memória Cache.  A UC controla o acesso à memória Cache e à memória RAM.  Níveis (levels) de Cache: L1: na própria CPU. ≤ 256KB. L2: bem próxima à CPU.≤ 2048KB.  Nota: A RAM é utilizada como cache para os HDs através de canais DMA (Direct Memory Access). Memória Cache

10 Márcio Moreira4. Hardware – Slide 10Fundamentos da Computação Memória Auxiliares (ou de Massa)  Em relação à memória RAM: mais lenta, custo menor, não volátil e tem maior capacidade de armazenamento.  Mecanismos de acesso: Seqüencial  mais lentos: Fitas. Backups. Direto  mais eficientes: HDs e discos.  Ex: Disquetes, CDs, DVDs, Zips, etc.  Quanto ao armazenamento: Magnético: Fitas, HDs, discos e Zips. Óptico: CDs e DVDs: R (ROM) ou RW (Read / Write).

11 Márcio Moreira4. Hardware – Slide 11Fundamentos da Computação Motherboard = placa mãe (principal) e dispositivos de I/O  Entrada: Teclado, mouse, leitor CCD, microfone, scanner, monitor touch- screen, etc.  Saída: Monitor, plotter, impressora (matricial, laser e jato de tinta), etc.  Mistos: placas de rede e fax-modem.  Chipset: reconhece o hardware.

12 Márcio Moreira4. Hardware – Slide 12Fundamentos da Computação  Formado de 2 circuitos: Controlador de sistema (ponte norte):  Circuitos de alta velocidade (freqüência alta).  Controla as memórias, inclusive a cache externa, e os barramentos de alta velocidade (PCI e AGP). Controlador de periféricos (ponte sul):  Circuitos de menor velocidade.  Controla os barramentos ISA, USB e CMOS.  Memoriza a configuração atual.  Características: Soldado (on board) ou encaixado na própria motherboard. Fabricantes: Intel, SiS (Silicon Integrated System, VIA e Ali (Acer Laboratories) Chipset (reconhecedor de hardware)

13 Márcio Moreira4. Hardware – Slide 13Fundamentos da Computação Barramento (bus)  Via de comunicação da CPU com a memória e os periféricos.  Tem 3 canais: Controle:leitura ou escrita e tamanho. Endereço:onde ler ou escrever os dados. Dados:conjunto de dados a ler/escrever.  Número de bits no bus de dados: 16, 32 ou 64.  Tipos de barramentos: Local (rápido): usado para Cache L2, RAM e Chipset. I/O (+ lento): usado para os demais dispositivos.  Bus de expansão: ISA (16 bits), EISA, AGP, PCI (32 ou 64 bits), MCA, PCMCIA e USB.

14 Márcio Moreira4. Hardware – Slide 14Fundamentos da Computação  ISA (Industry Standard Architeture): Arquitetura padrão da indústria. 16 bits: antigo e fora de uso.  PCI (Peripheral Component Interconnect): Interconexão de Componentes Periféricos. Criado em 1993 para substituir o ISA. 32 ou 64 bits.  AGP (Accelerated Graphics Port): Porta gráfica acelerada. Criado em 1997 placas de vídeo.  USB (Universal Serial Bus): Barramento serial universal. Porta serial de alta velocidade. Conecta vários periféricos.  Outros: PCI Express, ACR, CNR, AMR, etc. Bus (slots) de expansão