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Ermeson Andrade.  Um computador consiste de um conjunto de componentes (memória, CPU, E/S) que se comunicam entre si  Ele é uma rede de componentes.

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1 Ermeson Andrade

2  Um computador consiste de um conjunto de componentes (memória, CPU, E/S) que se comunicam entre si  Ele é uma rede de componentes básicos e devem existir caminhos de conexão entre esses componentes  A coleção de caminhos que conectam os vários componentes ou módulos é chamada estrutura de interconexão

3 As setas grossas representa as linhas de sinais transportando informação.

4  Tipos de transferências geralmente suportada:

5  Várias estruturas de interconexão tem sido utilizada ao longo dos anos  As estruturas mais comuns são o barramento e múltiplos barramentos  Barramento é um caminho de comunicação entre dois ou mais dispositivos

6  Características: ◦ Meio de transmissão Compartilhado ◦ Um sinal pode ser recebido por todos os dispositivos conectados ao barramento ◦ Somente um dispositivo pode transmitir sinais pelo barramento em um determinado instante (Evitar adulteração de sinais)  Um barramento consiste em várias linhas de comunicação  Cada linha é capaz de transmitir apenas um dígito binário (0 e 1)

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8  Transmissão Serial ◦ Um bit é transmitido por vez  Transmissão Paralela ◦ Vários bits podem ser transmitidos simultaneamente. Para 1 byte (8 bits) é necessário 8 linhas de comunicação (caminhos)  Barramento de Sistema ◦ Conecta principais componentes do computador

9  Um barramento do sistema contém de 50 a 100 linhas distintas  Cada linha tem uma função particular

10  As linhas de dados fornecem o caminho para transferência de dados entre os módulos  A largura (quantidade de linhas) determina a quantidade de dados transmitidos por vez  Parâmetro fundamental para o desempenho global do sistema CPUMemória E/S Linhas de Endereço... Linhas de Controle Linhas de Dados...

11  São as linhas de Endereço destinadas a informar a fonte e destino dos dados no barramento de dados  A largura (quantidade de linhas) determina a quantidade máxima da memória do sistema  São também usadas para endereçar as portas de E/S CPUMemória E/S Linhas de Endereço... Linhas de Controle Linhas de Dados...

12  Usadas para controlar o acesso das linhas de dados e endereços  Utilizados tanto para transmitir comandos quanto para transmitir informações de temporização  Temporização informa a validade de dados e endereços  Controle especificam as operações CPUMemória E/S Linhas de Endereço... Linhas de Controle Linhas de Dados...

13  Exemplo de linhas de controle ◦ Escrita na memória ◦ Leitura de memória ◦ Escrita em porta de E/S ◦ Confirmação (ACK) de transferência: Aceitação de dados no barramento. ◦ Requisição de Barramento ◦ Concessão do Barramento ◦ Requisição de interrupção ◦ Confirmação (ACK) de interrupção ◦ Relógio ◦ Inicialização (Reset)

14  Envio de dados de um módulo para outro: ◦ Obter o controle do Barramento ◦ Transferir os dados por meio do barramento  Requisitar dados de outro módulo ◦ Obter o controle do barramento ◦ Transferir uma requisição para o outro módulo por meio das linhas de endereço e controle apropriadas ◦ Aguardar que os dados sejam enviados

15  Fisicamente, barramento do sistema é um conjunto de condutores elétricos paralelos  Esses condutores são linhas de metal impressas em uma placa (placa de circuito impresso)

16  O desempenho do sistema pode ser prejudicado caso o número de dispositivos conectados a um barramento seja muito grande.  As principais causas são: ◦ Para muitos dispositivos, é necessário um barramento comprido. Maior atraso na propagação dos sinais ◦ O barramento pode se tornar um gargalo devido ao aumento da transferência de dados

17  Solução: Utilização de Múltiplos Barramentos organizados de forma hierárquica ProcessadorCache Local Bus Controlador Local de E/S Barramento de Sistema Memória Principal Barramento de Expansão RedeSCSIModemSerial Interface do Barramento de Expansão

18  Evita que o tráfego Memória-componentes de E/S afetem as atividades do processador  Interface de expansão de Barramentos serve como área de armazenamento temporário.  Permite conectar uma grande variedade de dispositivos, e isola o tráfego da comunicação Processador - Memória

19  Arquitetura Mezanino ◦ Bom desempenho ◦ Barramento de Alta Velocidade para dispositivos de E/S modernos ◦ Menos impacto de dispositivos mais lentos

20 TipoLargura do barramento DedicadoEndereço MultiplexadoDados Método de ArbitraçãoTipo de Transferência de Dados CentralizadoLeitura DistribuídoEscrita TemporizaçãoLê-Modifica-Escreve SíncronoLê-Após-Escrita AssíncronoBloco

21  Dedicado ◦ Cada linha do barramento tem função fixa ◦ Ex: Linhas de Endereços e Dados separadas ◦ Alta taxa de transferência de Dados ◦ Custo Maior e Requer mais Espaço  Multiplexado ◦ Dados e endereços utilizam as mesmas linhas ◦ Linha de controle informa o tipo de dado ◦ Custo menor ($) e Requer menos espaço ◦ Menor taxa de transferência e Mais complexo

22 Linhas Compartinhadas Endereço e Dados Módulo 1Módulo 2Módulo 3 Linha de Controle Exemplo Requisição de Dados

23 Endereço Módulo 1Módulo 2Módulo 3 Linha de Controle : Endereço Endereço colocado no Barramento Compartilhado

24 Endereço Módulo 1Módulo 2Módulo 3 Linha de Controle : Endereço Todos módulos recebem

25 Endereço Módulo 1Módulo 2Módulo 3 Linha de Controle : Endereço O módulo associado ao endereço aguarda a remoção do sinal de endereço da linha de controle

26 Dados Módulo 1Módulo 2Módulo 3 Linha de Controle Depois de um tempo o master remove o sinal de endereço. Multiplexação por Tempo

27  Somente um componente pode usar o barramento por vez  Necessário de um mecanismo de arbitração para indicar quem irá usar o barramento  Métodos: ◦ Centralizado ◦ Distribuído

28  Centralizado ◦ Dispositivo de Hardware (Controlador de Barramento ) que é responsável por alocar tempo de utilização do barramento a cada módulo ◦ Pode fazer parte do processador  Distribuído ◦ Cada módulo tem uma lógica de controle de acesso ◦ Os módulos agem de forma conjunta para compartilhar o barramento

29  Em ambos os métodos, o objetivo é designar um dispositivo como mestre (seja processador ou um módulo de E/S)  O mestre é a unidade que controla a transferência de dados (leitura ou escrita) com outros dispositivos (escravo)  O Mestre tem o controle do barramento e determina quem poderá usar o barramento em cada instante

30  Se o algoritmo de arbitragem não é bom o suficiente pode acontecer de uma unidade requisitando uso do barramento nunca ser atendida.

31  A temporização refere-se ao modo pelo qual os eventos nesse barramento são coordenados  Formas: ◦ Síncrona : Os eventos do barramento é determinado por um clock. ◦ Assíncrona: A ocorrência de um evento em um barramento segue e depende da ocorrência de um evento anterior.

32  Barramento de Dados ◦ Impacto sobre o desempenho do sistema ◦ Quanto maior a largura, maior o número de bits transferidos por vez  Barramento de Endereços ◦ Impacto sobre a capacidade do sistema ◦ Quanto maior a largura, maior é o número de posições de memória que podem ser endereçadas

33  Escrita e leitura sem multiplexação ◦ Todos os barramentos permitem transferência de leitura e escrita.  Escrita com multiplexação ◦ Primeiro especifica os endereços e depois a transferência de dados  Operação de Leitura com multiplexação ◦ Primeiro especifica os endereços e aguarda um tempo de espera enquanto o valor está sendo buscado pelo escravo, para começar a leitura

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35  Leitura-Modificação-Escrita ◦ Uma leitura seguida imediatamente por uma escrita sobre o mesmo endereço ◦ O endereço é transmitido apenas uma vez,no início ◦ A operação é indivisível, afim de proteger que o conteúdo de um mesmo endereço não seja alterado por outros mestre durante a operação  Leitura-Após-Escrita ◦ Operação Indivisível ◦ Escrita seguida imediatamente por um leitura no mesmo endereço ◦ Essa leitura pode ser feita com o propósito de verificação  Transferência de Blocos de Dados ◦ Um ciclo de endereço é seguido por n ciclos de dados ◦ O primeiro dado está relecionado com o endereço especificado, os demais dados são transferidos usando os endereços subsequentes

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37  ISA (Industry Standard Architecture) ◦ Originalmente era barramento de 8 bits depois foi expandido para 16 bits (1981) ◦ Utilizados para conectar placas de expansão e periféricos à placa mãe. ◦ Caiu em desuso devido ao aumento do poder de processamento dos processadores.

38  EISA (Extended Industry Standard Architecture) ◦ Permitia Transferência de 32 bits de dados ◦ Compatibilidade com ISA 8 e 16 bits ◦ Não ganhou grande aceitação: Complexo, Caro e Lento

39  PCI (Peripheral Component Interconnect) ◦ Barramento 32 bits e 64 bits ◦ Frequência de 33 ou 66 MHz ◦ Desenvolvido pela Intel

40  AGP (Advanced Graphic Port) 1997 ◦ Usados para o processamento de gráficos 3D. ◦ 32 bits(primeira versão) ◦ Possui uma linha direta para memória, permitindo que os gráficos sejam guardadas na memória do sistema em vez da memória de vídeo ◦ Substituído pelo PCI Express

41  USB (Universal Serial Bus) 1996 ◦ Barramento Externo ◦ USB Velocidade 12 Mbps ◦ USB Gbit/s ◦ Até 127 dispositivos conectados ◦ Plug and Play

42  Bluetooth  É um padrão de comunicação sem fio e de baixo consumo de energia que permite a transmissão de dados entre dispositivos compatíveis com a tecnologia. ◦ Classe 1: potência máxima de 100 mW, alcance de até 100 metros; ◦ Classe 2: potência máxima de 2,5 mW, alcance de até 10 metros; Classe 3: potência máxima de 1 mW, alcance de até 1 metro.


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