Arquitetura de Computadores

Apresentação em tema: "Arquitetura de Computadores"— Transcrição da apresentação:

1 Arquitetura de Computadores
Componentes básicos.

2 O Computador Tipos analógico => grandezas contínuas
ex: termômetro digital => pulsações elétricas (0V, +5V) ex: calculadora bit - menor unidade de informação (“binary digit”) 0 = apagado/desligado/desativado/não 1 = aceso/ligado/ativado/sim 1 byte = 8 bits 1 KB = 1 quilobyte = 1024 bytes

3 Unidade Lógica e Aritmética
Organização Básica Memória Unidade de Entrada Unidade de Controle Unidade de Saída Unidade Lógica e Aritmética Unidade Central de Processamento

4 I/O é um sigla para Input/Output.
indica entrada (inserção) de dados por meio de algum código ou programa, para algum outro programa ou hardware; bem como a sua saída (obtenção de dados) ou retorno de dados, como resultado de alguma operação de algum programa.

5 São exemplos de unidades de entrada de um computador:
disco rígido, microfone, teclado, mouse, Tela Sensível ao toque, Scanner, Leitor de código de barras, Celular, Pendrive, Máquina fotográfica digital, Webcam, joysticks e outros acessorios de jogos.

6 São exemplos de unidades de saída de um computador:
monitor, caixas de som, impressora, disco rígido.

7 Processadores     Organização geral de um computador: processador + memória principal + periféricos de E/S  

8 Arquitetura de Computadores
Unidade Central de Processamento (UCP) Composta de: Unidade Lógica e Aritmética (ULA) Unidade de Controle

9 O Registrador de uma unidade central de processamento é um tipo de memória de pequena capacidade porém muito rápida, utilizada no armazenamento temporário durante o processamento

10 Arquitetura de Computadores
Unidade de Controle onde os códigos (instruções), que representam as operações a serem realizadas, são indentificados e através da qual os dados são obtidos da memória; código de operação: identifica a operação a ser feita código de operando: dados necessários à execução da operação

11 Arquitetura de Computadores
Linguagens de Máquina Especificação de uma operação básica (primitiva) que o hardware é capaz de realizar diretamente Formato: Código de operação + código de operandos Número de operandos: 0, 1, 2, 3, ... O operando pode indicar o valor ou um endereço onde se encontra o valor Código da Operação Operando 1 Operando 2

12 Ciclo da Instrução Ciclo de busca Ciclo de Execução
Buscar a próxima instrução na memória Incrementar o CP (Contador de Programa) Ciclo de Execução Interpretar a instrução Trazer (se for o caso) os operandos para a UCP Executar a operação Armazenar (se for o caso) os dados de saída Atualizar (se for o caso) o CP Repetir o processo com uma nova instrução

13 Tradutores Montador Compilador Interpretador
converte programas em ling. montada (Assembly) para ling. de máquina; Compilador converte programas em ling. de alto nível para ling. de máquina, às vezes agregando várias instruções de máquina para simular um comando de alto nível; Interpretador mesma função do compilador, só que vai executando linha a linha.

14 Compilação x Montagem Ler A, B X = A + B se X >= 0 imprimir X GET A
GET B LDA A ADD B STA X JN FIM PRT X FIM HLT Ling. de Alto Nível Compilação b b b b b b Montagem Ling. Montagem (Assembly) Ling. de Máquina

15 Sistemas de Aplicação: Tradução
Linguagem de Alto Nível “Programa Fonte” Tabela de Instruções de Máquina Tradutor (Compilador ou Interpretador) Bibliotecas Linguagem de Máquina “Executável”

16 Sistemas de Aplicação: Execução
Código executável (Armazenado em disco) Carregamento na Memória Principal Execução

17 Arquitetura de um Sistema de Computação
Aplicações & Utilitários Sistema Operacional Basic Input Output System (BIOS) Hardware

18 Arquitetura de Computadores
RAM (“Random Access Memory”) memória volátil de leitura e escrita. As informações são perdidas caso o sistema de alimentação seja interrompido; ROM (“Read Only Memory”) memória não-volátil apenas de leitura. Seu conteúdo é gravado no processo de fabricação; PROM (“Programable ROM”) pode ser gravada apenas uma vez; EPROM (“Erasable PROM”) pode ser apagada e regravada várias vezes.

19 Arquitetura de Computadores
Memória Secundária Ex: HD (“Hard Disk”)/disco rígido/whinchester, Disquete 3,5”, CD-ROM, DVD, BLURAY ZIP DRIVE (JAZZ), Fita DAT, Disk Array Armazena bits para representar caracteres: Ex: códigos ASCII (Windows) e EBCDIC (UNIX) ASCII: ? C @ D A E B F Representação “binária”

20 Memória Cache Idéias básicas por trás do conceito de Memória Cache:
As palavras de memória mais usadas pelo processador devem permanecer armazenadas na cache.  Somente no caso de ela não estar armazenada na cache é que a busca se dará na memória principal Se número de acessos a cache é grande, tempo médio de acesso à memória diminui significativamente Sucesso do esquema depende da fração de acessos satisfeitos pela cache

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22 Arquitetura de Computadores
Tipos de memória: Disco magnético: cabeças de gravação lêem ou gravam dados no revestimento magnético do disco (2 lados). Os discos são organizados em trilhas e setores (formatação); Discos óticos (CD, DVD e BLURAY)os dados são gravados por meio de inserções de variações na superfície reflexiva. Um feixe laser lê estas irregularidades percorrendo uma espiral; Unidade de fita: a informação é registrada sobre uma película de material magnético;

23 Arquitetura de Computadores
Periféricos Entrada: teclado, mouse, unidades de disco, scanner, microfone, leitora óticas, sensores, webcam, etc. Saída: monitor, impressora, plotters, alto-falantes, etc.

24 Organização de um Sistema de Computação
Memória Principal Dispositivos de Armazenamento Dispositivos de Entrada e Saída Discos Impressora Monitor Outros Unidade Central de Processamento ou Processador Via de Comunicação (Barramentos) Periférico Interface Controlador

25 ... Organização de um SC UCP ULA: Unidadede Lógicxa e Aritmética
ACC: Acumulador RI: Registrador de Instrução CP: Contador de Programa REM: Registrador de End. de Memória RDM: Registrador de Dados de Memória UCP Regis- tradores de Uso Geral Cache L1 ULA ACC RI CP Memória Cache L2 Memória Principal Decodificador de Instruções ... Unidade de Controle Dispositivos de E/S REM RDM BD BE BC

26 Arquitetura de Computadores
Tipos de computadores Supercomputadores (grande capacidade de processamento, paralelismo, pesquisas científicas): CRAY Mainframes (grande porte, centenas de usuários): IBM, DEC, UNISYS Minicomputadores (versão menor dos mainframes, vários usuários) Microcomputadores (potência limitada, 1 usuário): PC (downsizing!) Cluster: Agrupamento de computadores agregando uma grande capacidade de processamento.

27 Arquitetura de Computadores
Quanto ao número de processadores monoprocessamento: apenas 1 processador, 1 memória principal, vários programas podem compartilhar o mesmo processador (ex: “time-sharing” - cada programa tem um tempo para usar o processador); multiprocessamento: mais de um processador, podem compartilhar memória ou não, podem executar vários programas ao mesmo tempo ou dividir um.

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29 Na informática, é o cérebro da placa mãe, se dividindo entre "ponte norte" (north bridge, controlador central) e "ponte sul" (south bridge, controlador de periféricos). Chipset é o nome que damos ao conjunto de circuitos de apoio utilizados na placa-mãe. A ponte norte faz a comunicação do processador com as memórias, e em alguns casos com os barramentos de alta velocidade AGP e PCI Express. Já a ponte sul, abriga os controladores de HDs (ATA/IDE e SATA), portas USB, paralela, PS/2, serial, os barramentos PCI e ISA, que já não é usado mais em placas-mãe modernas. Muitas vezes, como em algumas implementações de controladores para processadores AMD nos quais o controlador de memória está embutido no processador, as duas pontes (bridges) são substituídas por um único chip, o que reduz custos para os fabricantes.