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Prof. Celso Cardoso Neto. 2 UNIDADE III UNIDADE III ‑ NOÇÕES DE ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 3.1Hardware. 3.1.1 Ambientes de mainframe e de microinformática.

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1 Prof. Celso Cardoso Neto

2 2 UNIDADE III

3 UNIDADE III ‑ NOÇÕES DE ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 3.1Hardware Ambientes de mainframe e de microinformática. Configurações. Componentes Unidade Central de Processamento. Microprocessador Unidade Lógica e Aritmética, Unidade de Controle, Registradores, Barras ou vias de dados, de endereços e de controle. Barramento ISA, EISA e PCI. Tecnologias IDE e SCSI Periféricos/dispositivos de Entrada e de Saída.

4 UNIDADE III ‑ NOÇÕES DE ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES Memórias. Conceitos de memória principal, secundária e cache. Organização de memória. Tipos de memória (ROM, PROM, EPROM, EAROM, RAM, SRAM, DRAM, DIMM). Memória Secundária: Fitas, Disquetes, Discos fixos e removíveis, CD ‑ ROM, DVD, Gravação em discos e Fitas Interrupção. Portas de I/O Definições e exemplos: Redes, Arquitetura Cliente/Servidor, Teleprocessamento e protocolos de comunicação.

5 A Informática não é um bicho de sete cabeças. Ou é até que conheçamos e desvendemos este bicho. Tudo o que é desconhecido para nós sempre nos parece algo difícil de ser dominado. Mas temos que lembrar sempre que o Computador é feito por pessoas e para servir às pessoas. Portanto, por mais complicado que possa parecer, não é algo indecifrável e indomável. Na verdade, vamos descobrir que é até algo muito simples, bastando conhecermos como ele funciona. A INFORMÁTICA está presente em quase tudo que nos cerca. Termo ARQUITETURA DE COMPUTADORES – refere-se aos atributos de um sistema que são visíveis para o programador (atributos que têm impacto direto sobre a execução lógica de um programa). Termo ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES – refere-se às unidades operacionais e suas interconexões que implementam as especificações da sua arquitetura.

6 Ambientes de mainframe e de microinformática. Configurações. Componentes. Os computadores se distinguem pela sua finalidade e porte, se dividindo ao longo desse período em seis tipos básicos: 1.MAINFRAME Conhecidos dos anos setenta, eram computadores de grandes empresas, realizando grandes tarefas e ocupando espaços formidáveis, como salas inteiras. Mainframe Honeywell Bull IBMS360 IBM_4381

7 Ambientes de mainframe e de microinformática. Configurações. Componentes. Os computadores se distinguem pela sua finalidade e porte, se dividindo ao longo desse período em seis tipos básicos: 2.COMPUTADORES EM REDE, SERVIDORES E CLIENTES São computadores capazes de servir diversas máquinas ao mesmo tempo. Possibilitaram empresas difundirem a utilização do computador entre seus funcionários e setores. 3.WORKSTATION São muito utilizados por pessoas ou empresas que necessitam de um computador veloz e capaz de realizar muito trabalho ao mesmo tempo. Essa é sua principal característica.

8 Ambientes de mainframe e de microinformática. Configurações. Componentes. Os computadores se distinguem pela sua finalidade e porte, se dividindo ao longo desse período em seis tipos básicos: 4.PC O Computador Pessoal é o responsável pelo sucesso da informática entre as pessoas e empresas atualmente. Cada vez mais barato e acessível, realiza as principais tarefas rotineiras e as mais avançadas. É o objeto de nosso estudo.

9 Ambientes de mainframe e de microinformática. Configurações. Componentes. Os computadores se distinguem pela sua finalidade e porte, se dividindo ao longo desse período em seis tipos básicos: 5.NOTEBOOK São computadores portáteis, cabem em uma pasta e são importantes para o trabalho de campo de um serviço ou a movimentação dos seus dados, pois podemos levá-lo a qualquer lugar.

10 Ambientes de mainframe e de microinformática. Configurações. Componentes. Os computadores se distinguem pela sua finalidade e porte, se dividindo ao longo desse período em seis tipos básicos: 5.PALMTOP Têm sido o maior sucesso nas recentes Feiras de Informática. Como o próprio nome diz, cabem na palma da mão e realizam quase todas as tarefas de um PC.

11 Ambientes de mainframe e de microinformática. Configurações. Componentes. SOFTWARE Sistema Operacional Controle de Comunicações Aplicativos HARDWARE Unidade de Controle de Terminal Periféricos Unidade de Controle de Telecomunicações Terminal Remoto Facilidades de Transmissão modem

12 Ambientes de mainframe e de microinformática. Configurações. Componentes. IBM 1403 e 2540 Terminais IBM 370 ibm3270terminal Mainframe Honeywell Bull IBMS360 IBM_4381

13 Ambientes de mainframe e de microinformática. Configurações. Componentes. Console Burroughs Unidade de Disco Removível Terminais IBM 370 ibm1682cardreader Fita / Tape Terminal IBM 3278

14 UM SISTEMA DE COMPUTAÇÃO É um conjunto de componentes que são integrados para funcionar como se fossem um único elemento e que têm por objetivo realizar manipulações com dados, isto é, realizar algum tipo de operações com os dados de modo a obter uma informação útil. Unidade Central de Processamento. Microprocessador.

15 COMPONENTES DO SISTEMA DE COMPUTAÇÃO Principais componentes: Unidade Central de Processamento – CPU(“Central Processor Unit”) Unidade de Controle (UC) Unidade Lógica e Aritmética (ULA) Registradores internos Mecanismos de interconexão Memória principal Subsistema de entrada/saída Mecanismos de interconexão entre os componentes acima

16 Unidade Central de Processamento. Microprocessador. COMPONENTES DO SISTEMA DE COMPUTAÇÃO PROCESSADOR Unidade Central de Processamento – CPU(“Central Processor Unit”) : controla a operação e desempenha funções de processamento de dados. Muitas vezes, é chamada de PROCESSADOR. Memória principal : armazena dados Entrada/Saída (E/S) : transfere dados entre o computador e o ambiente externo Sistema de Interconexão : mecanismos que estabelecem a comunicação entre a CPU, a memória principal e os dispositivos de E/S COMPUTADOR armazenamento processamento PERIFÉRICOS LINHAS DE COMUNICAÇÃO

17 Unidade Central de Processamento. Microprocessador. COMPONENTES DO SISTEMA DE COMPUTAÇÃO / MICROCOMPUTADOR

18 Unidade Central de Processamento. Microprocessador. FUNÇÕES BÁSICAS DE UM COMPUTADOR A figura representa as funções básicas que um computador pode desempenhar. Em termos gerais, são quatro: processamento de dados armazenamento de dados transferência de dados controle

19 Unidade Central de Processamento. Microprocessador. A FUNÇÃO DE UM COMPUTADOR A FUNÇÃO DE UM COMPUTADOR É PROCESSAR DADOS. Para processá-los é preciso movê-los até a UNIDADE CENTRAL DE PROCESSAMENTO, armazenar resultados intermediários e finais em locais onde eles possam ser encontrados mais tarde e controlar estas funções de transporte, armazenamento e processamento. Portanto, tudo que um computador faz pode ser classificado como uma destas quatro ações elementares: PROCESSAR, ARMAZENAR e MOVER DADOS ou CONTROLAR ESTAS ATIVIDADES. Por mais complexas que pareçam as ações executadas por um computador, elas nada mais são que combinações destas quatro funções básicas. A CPU é o componente vital, porque além de efetivamente realizar as ações finais (as operações matemáticas com os dados), controla quando e o que deve ser realizado pelos demais componentes, emitindo para isso sinais apropriados de controle. Os programas e dados são armazenados na MEMÓRIA pera execução imediata (MEMÓRIA PRINCIPAL) ou para execução posterior (MEMÓRIA SECUNDÁRIA). Veja mais...

20 Unidade Central de Processamento. Microprocessador. HARDWARE X SOFTWARE HARDWARE É a parte mecânica e física da máquina, com seus componentes eletrônicos e peças. SOFTWARE São conjuntos de procedimentos básicos que fazem que o computador seja útil executando alguma função. A essas “ordens” preestabelecidas chamamos também de programas. É a combinação de Hardware e Software que faz nosso computador funcionar como conhecemos, tomando forma e fazendo as coisas acontecerem, como se tivesse vida. Sem um ou outro componente o computador não funciona.

21 UNIDADES FUNCIONAIS LÓGICAS O computador pode ser dividido basicamente em 3 partes: Central Processing Unit - Unidade Central de Processamento CPU é sinônimo de microprocessador, o principal chip existente no computador - o seu "cérebro" - responsável por executar instruções. Infelizmente, pelo mal uso, muitas pessoas chamam o computador de "CPU", embora este uso esteja tecnicamente errado. Chamar um computador de "CPU" equivale a você chamar um carro de "motor". Unidade Central de Processamento. Microprocessador.

22 O cérebro de um computador é o que chamamos de Processador ou CPU (do inglês, Unidade Central de Processamento). O Processador nada mais é que um Chip, formado de silício, onde uma combinação de circuitos controla o fluxo de funcionamento de toda a máquina. SAÍDAENTRADA CPU MEMÓRIA PRINCIPAL RAM MEMÓRIA AUXILIAR HD, DISQUETE, CD, DVD Unidade Central de Processamento. Microprocessador.

23 Quando “mandamos” o computador imprimir uma página de algum documento digitado, por exemplo, é o Processador que irá receber esta ordem, entendê-la, enviar um comando para que a impressora funcione e imprima. No chip do Processador estão as instruções de como ele deve se comunicar com os programas que você estiver usando e a quem e como ele deve enviar as instruções que você executa no programa. O Processador principal fica localizado em uma placa denominada Placa-Mãe, junto com os circuitos elétricos que interligam a placa ao conjunto de componentes do computador. Unidade Central de Processamento. Microprocessador.

24 A placa-mãe de uma CPU. Chips como estes compõem o Processador, que junto a um emaranhado de Circuitos Elétricos e outras peças elétricas, compõem o que chamamos de Placa-Mãe do Computador. Unidade Central de Processamento. Microprocessador.

25 Existem diversos tipos de marcas e fabricantes de Processadores no mercado, dentre eles a Intel, Power PC, Cyrix, AMD, dentre outros. Atualmente a Intel é a principal fabricante de processadores para PC. Ao mesmo tempo, você já deve ter ouvido falar de números ou nomes como 8088, 286, 386, 486, Pentium, MMX, etc. São todos modelos dos Processadores da Intel já fabricados nos últimos anos. Os Processadores são conhecidos também pela sua Velocidade, ou como os dados são transmitidos em um computador. Como em uma Linha-de-Produção, há uma velocidade em que os componentes do computador comunicam-se entre si. Essa velocidade pode variar em cada modelo. Por exemplo, existe o Pentium III e o Pentium IV. Significa que o processador Pentium da Intel processa dados numa faixa de freqüências próximas a 3,2 GHz. Unidade Central de Processamento. Microprocessador.

26 PLACA-MÃE PCChips M861G Unidade Central de Processamento. Microprocessador.

27 PLACA-MÃE ASUS A8N-E Unidade Central de Processamento. Microprocessador.

28 PLACA-MÃE ABIT AL8 Unidade Central de Processamento. Microprocessador.

29 Apesar de cada microprocessador ter seu próprio desenho interno, todos os microprocessadores compartilham do mesmo conceito básico. Daremos uma olhada dentro da arquitetura de um processador genérico, para que todos sejam capazes de entender um pouco mais sobre os produtos da Intel e da AMD, bem como as diferenças entre eles. é o encarregado de processar informações comandos instruções O PROCESSADOR – que também é chamado de MICROPROCESSADOR, CPU (Central Processing Unit) ou UCP (Unidade Central de Processamento) – é o encarregado de processar informações. Como ele vai processar as informações vai depender do programa. O programa pode ser uma planilha, um processador de textos ou um jogo: para o processador isso não faz a menor diferença, já que ele não entende o que o programa está realmente fazendo. Ele apenas obedece às ordens (chamadas comandos ou instruções) contidas no programa. Essas ordens podem ser para somar dois números ou para enviar uma informação para a placa de vídeo, por exemplo. Unidade Central de Processamento. Microprocessador.

30 Quando você clica duas vezes em um ícone para rodar um programa, veja o que acontece (“Como a informação armazenada é transferida para o processador ”): O programa, que está armazenado no disco rígido, é transferido para a memória. Um programa é uma série de instruções para o processador. O processador, usando um circuito chamado controlador de memória, carrega as informações do programa da memória RAM. As informações, agora dentro do processador, são processadas. O que acontece a seguir vai depender do programa. O processador pode continuar a carregar e executar o programa ou pode fazer alguma coisa com a informação processada, como mostrar algo na tela. (1) (2) (3) (4) Figura 1 Unidade Central de Processamento. Microprocessador.

31 No passado, o processador controlava a transferência de informações entre o disco rígido e a memória RAM. Como o disco rígido é mais lento que a memória RAM, isso deixava o sistema lento, já que o processador ficava ocupado até que todas as informações fossem transferidas do disco rígido para a memória RAM. Esse método é chamado PIO (Programmed Input/Output - Entrada/Saída Programada). Hoje em dia a transferência de informações entre o disco rígido e a memória RAM é feita sem o uso do processador, tornando, assim, o sistema mais rápido. Esse método é chamado BUS MASTERING ou DMA (direct memory access - acesso direto à memória). Para simplificar nosso desenho, não colocamos o chip da ponte norte entre o disco rígido e a memória RAM na Figura 1, mas ele está lá. Unidade Central de Processamento. Microprocessador.

32 Processadores da AMD baseados nos soquetes 754, 939 e 940 (Athlon 64, Athlon 64 X2, Athlon 64 FX, Opteron e alguns modelos de Sempron) possuem controlador de memória embutido. Isso significa que para esses processadores a CPU acessa a memória RAM diretamente, sem usar o chip da ponte norte mostrado na Figura 1. Unidade Central de Processamento. Microprocessador.

33 Tudo o Que Você Precisa Saber Sobre Chipsets... O que é um chipset? Quais são suas funções? Qual é a sua importância? Qual é a sua influência no desempenho do micro? Chipset é o nome dado ao conjunto de chips (set significa “conjunto”, daí o seu nome) usado na placa-mãe. Nos primeiros PCs, a placa-mãe usava circuitos integrados discretos. Com isso, vários chips eram necessários para criar todos os circuitos necessários para fazer um computador funcionar. Na Figura 2 você pode ver uma placa-mãe de um PC XT. Unidade Central de Processamento. Microprocessador.

34 Tudo o Que Você Precisa Saber Sobre Chipsets... Placa-mãe de um PC XT Figura 2 Unidade Central de Processamento. Microprocessador.

35 Tudo o Que Você Precisa Saber Sobre Chipsets... Após algum tempo os fabricantes de chips começaram a integrar vários chips dentro de chips maiores. Como isso, em vez de usar uma dúzia de pequenos chips, uma placa-mãe poderia ser construída usando apenas meia dúzia de chips maiores. O processo de integração continuou e em meado dos anos 90 as placa-mãe eram construídas usando apenas dois ou até mesmo um único chip grande. Na Figura 3 você pode ver uma placa-mãe para 486 (lançada por volta de 1995) usando apenas dois chips grandes com todas as funções necessárias para fazer a placa-mãe funcionar. Unidade Central de Processamento. Microprocessador.

36 Tudo o Que Você Precisa Saber Sobre Chipsets... Figura 3 Uma placa-mãe para 486. Este modelo usa apenas dois chips grandes. Unidade Central de Processamento. Microprocessador.

37 Tudo o Que Você Precisa Saber Sobre Chipsets... Após algum tempo os fabricantes de chips começaram a integrar vários chips dentro de chips maiores. Como isso, em vez de usar uma dúzia de pequenos chips, uma placa-mãe poderia ser construída usando apenas meia dúzia de chips maiores. O processo de integração continuou e em meado dos anos 90 as placa- mãe eram construídas usando apenas dois ou até mesmo um único chip grande. Na Figura 3 você pode ver uma placa-mãe para 486 (lançada por volta de 1995) usando apenas dois chips grandes com todas as funções necessárias para fazer a placa-mãe funcionar. Unidade Central de Processamento. Microprocessador.

38 Tudo o Que Você Precisa Saber Sobre Chipsets... Com o lançamento do barramento PCI, um novo conceito, que ainda hoje em dia é utilizado, pôde ser empregado pela primeira vez: a utilização de pontes. Geralmente as placas-mãe possuem dois chips grandes: um chamado PONTE NORTE e outro chamado PONTE SUL. Às vezes, alguns fabricantes de chip podem integrar a ponte norte e a ponte sul em um único chip; neste caso a placa-mãe terá apenas um circuito integrado grande! Com o uso da arquitetura em pontes os chipsets puderam ser padronizados. Os chipsets podem ser fabricados por várias empresas, como ULi (novo nome da ALi), Intel, VIA, SiS, ATI e nVidia. No passado havia outros fabricantes no mercado, como era o caso da UMC e OPTi. Unidade Central de Processamento. Microprocessador.

39 Tudo o Que Você Precisa Saber Sobre Chipsets... A maioria das pessoas confunde o fabricante do chipset com o fabricante da placa-mãe. Por exemplo, se uma placa-mãe usa um chipset fabricado pela Intel não significa necessariamente que a Intel também é a fabricante da placa. ASUS, ECS, Gigabyte, MSI, DFI, Chaintech, PCChips, Shuttle e também a Intel são alguns dos vários fabricantes de placas-mãe presentes no mercado. Os fabricantes de placas-mãe compram dos fabricantes de chipsets os chipsets para serem integrados em suas placas. Na verdade, existe um aspecto muito interessante nessa relação. Para construir uma placa-mãe, o fabricante da placa pode seguir o projeto padrão do fabricante do chipset, também conhecido como “modelo de referência”, ou pode criar seu próprio projeto, fazendo modificações no circuito para oferecer maior desempenho e mais funcionalidades. Unidade Central de Processamento. Microprocessador.

40 ARITHMETIC LOGIC UNIT - UNIDADE LÓGICA ARITMÉTICA ARITHMETIC LOGIC UNIT - UNIDADE LÓGICA ARITMÉTICA. Unidade existente no interior do processador, responsável por cálculos aritméticos (tais como adição e subtração) e comparações lógicas. Esta unidade existe desde o primeiro microprocessador e é também chamada de "unidade de inteiros", para diferenciar-se da unidade de ponto flutuante (FPU), que é a unidade responsável por executar cálculos mais complexos. Unidade Lógica e Aritmética, Unidade de Controle, Registradores, Barras ou vias de dados, de endereços e de controle. Barramento ISA, EISA e PCI. Tecnologias IDE e SCSI.

41 OS COMPONENTES PRINCIPAIS DE UM COMPUTADOR (PROCESSADOR, MEMÓRIA PRINCIPAL E MÓDULOS DE ENTRADA/SAÍDA) PRECISAM SER CONECTADOS ENTRE SI, PARA QUE POSSAM TROCAR DADOS E SINAIS DE CONTROLE. O MECANISMO MAIS COMUM DE INTERCONEXÃO USA UM BARRAMENTO DO SISTEMA COMPARTILHADO COM MÚLTIPLAS LINHAS. OS SISTEMAS MAIS MODERNOS USAM UMA HIERARQUIA DE BARRAMENTOS PARA OBTER MELHOR DESEMPENHO. ARQUITETURA DE VON NEUMANN A VISÃO GLOBAL DA ESTRUTURA E DO FUNCIONAMENTO DE UM COMPUTADOR É MOSTRADA NA FIGURA DO PRÓXIMO SLIDE – CONHECIDA POR ARQUITETURA DE VON NEUMANN.

42 Unidade Lógica e Aritmética, Unidade de Controle, Registradores, Barras ou vias de dados, de endereços e de controle. Barramento ISA, EISA e PCI. Tecnologias IDE e SCSI. BARRAMENTO DE ALTA VELOCIDADE BARRAMENTO DE EXPANSÃO CONTROLADOR DE VÍDEO PROCESSADOR MEMÓRIA CACHE / PONTE DISPOSITIVO GRÁFICO REDE LOCAL FIREWIRESCSI MEMÓRIA PRINCIPAL BARRAMENTO LOCAL INTERFACE SERIAL MODEM FAX INTERFACE DE BARRAMENTO DE EXPANSÃO

43 Unidade Lógica e Aritmética, Unidade de Controle, Registradores, Barras ou vias de dados, de endereços e de controle. Barramento ISA, EISA e PCI. Tecnologias IDE e SCSI. ARQUITETURA DE VON NEUMANN A ARQUITETURA DE VON NEUMANN é baseada em três conceitos básicos: Os dados e as instruções são armazenados em uma única memória de leitura e escrita. O conteúdo dessa memória é endereçado pela sua posição, independentemente do tipo de dados nela contidos. A execução de instruções ocorre de modo seqüencial (exceto quando essa seqüência é explicitamente alterada de uma instrução para a seguinte). ( 1 ) ( 2 ) ( 3 )

44 ESTRUTURAS DE INTERCONEXÃO - MÓDULOS DE UM COMPUTADOR UM COMPUTADOR CONSISTE DE UM CONJUNTO DE COMPONENTES DE TRÊS TIPOS BÁSICOS (PROCESSADOR, MEMÓRIA, E/S), QUE SE COMUNICAM ENTRE SI. A COLEÇÃO DE CAMINHOS QUE CONECTAM OS VÁRIOS MÓDULOS É CHAMADA ESTRUTURA DE INTERCONEXÃO. A FIGURA DO PRÓXIMO SLIDE SUGERE OS TIPOS DE TROCA DE INFORMAÇÕES NECESSÁRIAS, INDICANDO AS PRINCIPAIS FORMAS DE ENTRADA E SAÍDA PARA CADA TIPO DE MÓDULO.

45 UNIDADE III ‑ NOÇÕES DE ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES dígito binário Tipicamente, um BARRAMENTO consiste em vários caminhos ou linhas de comunicação, cada qual capaz de transmitir sinais que representam um único dígito binário, 0 ou 1. dígitos binários Ao longo do tempo, uma seqüência de dígitos binários pode ser transmitida por meio de uma linha. dígitos binários As diversas linhas do barramento podem ser usadas, em conjunto, para transmitir vários dígitos binários simultaneamente. Por exemplo, uma unidade de dados de 8 bits pode ser transmitida por oito linhas do barramento. BARRAMENTO DO SISTEMA O barramento usado para conectar os componentes principais do computador é conhecido como BARRAMENTO DO SISTEMA.

46 UNIDADE III ‑ NOÇÕES DE ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES BARRAS OU VIAS DE DADOS, DE ENDEREÇOS E DE CONTROLE.

47 UNIDADE III ‑ NOÇÕES DE ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES BARRAS OU VIAS DE DADOS, DE ENDEREÇOS E DE CONTROLE.

48 UNIDADE III ‑ NOÇÕES DE ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES BARRAS OU VIAS DE DADOS, DE ENDEREÇOS E DE CONTROLE.

49 UNIDADE III ‑ NOÇÕES DE ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES BARRAS OU VIAS DE DADOS, DE ENDEREÇOS E DE CONTROLE.

50 UNIDADE III ‑ NOÇÕES DE ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES BARRAS OU VIAS DE DADOS, DE ENDEREÇOS E DE CONTROLE.

51 Boa Sorte !


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