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1 Arquitetura de Computadores Componentes básicos.

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Apresentação em tema: "1 Arquitetura de Computadores Componentes básicos."— Transcrição da apresentação:

1 1 Arquitetura de Computadores Componentes básicos.

2 2 O Computador n 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 3 Organização Básica Unidade Lógica e Aritmética Unidade de Controle Memória Unidade de Entrada Unidade de Saída Unidade Central de Processamento

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

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

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

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

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

9 9 n 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 10 Arquitetura de Computadores n 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 11 Arquitetura de Computadores n 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 1Operando 2

12 12 Ciclo da Instrução n Ciclo de busca –Buscar a próxima instrução na memória –Incrementar o CP (Contador de Programa) n 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 13 Tradutores n Montador –converte programas em ling. montada (Assembly) para ling. de máquina; n 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; n Interpretador –mesma função do compilador, só que vai executando linha a linha.

14 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 FIMHLT b b b b b b Ling. de Alto Nível Ling. Montagem (Assembly) Ling. de Máquina Montagem Compilação

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

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

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

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

19 19 Arquitetura de Computadores n 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) ? C D A E B F ASCII: Representação “binária”

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

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22 22 Arquitetura de Computadores n 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 23 Arquitetura de Computadores n Periféricos –Entrada: teclado, mouse, unidades de disco, scanner, microfone, leitora óticas, sensores, webcam, etc. –Saída: monitor, impressora, plotters, alto- falantes, etc.

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

25 25 Organização de um SC 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 Memória Principal Dispositivos de E/S... ULA ACC RI CP Regis- tradores de Uso Geral REMRDM Cache L1 Unidade de Controle Memória Cache L2 BE BD BC Decodificador de Instruções

26 26 Arquitetura de Computadores n 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!) n Cluster: Agrupamento de computadores agregando uma grande capacidade de processamento.

27 27 Arquitetura de Computadores n 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 29 n 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).informáticaplaca mãe n Chipset é o nome que damos ao conjunto de circuitos de apoio utilizados na placa-mãe. n 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.processador memóriasAGPPCI Express n 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.HDsATA SATAUSBparalelaPS/2serialPCIISA n 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.AMDprocessador


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