Sistemas Operacionais Arquitetura de Computadores

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

1 Sistemas Operacionais Arquitetura de Computadores
Parte I

2 Arquitetura de Computadores
Arquitetura de Computadores (ou Organização de Computadores) é estrutura como são organizados os módulos funcionais de um computador, como processador, memória, entrada/saída, etc. Pode também denotar as propriedades lógicas e abstratas dos computadores, em conjunto com os métodos de projeto utilizados para implementar estas características

3 Arquitetura de Computadores
Questões estudadas: O conjunto de instruções disponíveis Os tipos de dados utilizados A organização da memória O projeto dos módulos funcionais e questões de desempenho A maneira como os módulos são interconectados Qual e como a informação trafega entre os módulos

4 Arquitetura Von Neumann
Módulos básicos: O processador, também conhecido como CPU (Central Processing Unit, ou Unidade Central de Processamento), é responsável pela realização de todo o processamento A memória principal, utilizada para armazenar programas e dados O barramento, que é o canal de comunicação entre o processador e a memória

5 Arquitetura Von Neumann
CPU BARRAMENTO MEMÓRIA PRINCIPAL

6 Arquitetura Von Neumann
CPU BARRAMENTO BARRAMENTO MEMÓRIA PRINCIPAL

7 Arquitetura Von Neumann
CPU BARRAMENTO MEMÓRIA PRINCIPAL UUNIDADE DE E/S

8 Arquitetura Von Neumann
CPU BARRAMENTO BARRAMENTO MEMÓRIA PRINCIPAL UUNIDADE DE E/S

9 Construção de Computadores
Computadores são fabricados a partir de componentes eletrônicos, como transistores, diodos, capacitores, etc. Componentes são miniaturizados em circuitos integrados (CIs) feitos com materiais semicondutores, como o silício CIs são encapsulados em chips, que podem assumir várias funções, como CPU, memória, unidade de E/S, entre outras

10 Chip Chips também são utilizados em várias máquinas e equipamentos, como automóveis ou fornos microondas

11 Placas Os principais componentes de um computador (chips, barramento e outros componentes eletrônicos) são agrupados em placas Funções das placas: Placa-mãe (IBM-PC): contém a CPU e a memória Placa de vídeo: exibe informações na tela Placa de Fax/Modem: transmissão de dados através de linhas telefônicas Placa de Som: produz sons de alta qualidade

12 Placas

13 CPU Unidade Central de Processamento - UCP
A CPU é o “cérebro” do computador Executa programas armazenados na memória principal, buscando as instruções, examinando-as, e então executando uma após outra ATENÇÃO: O gabinete do computador, onde ficam localizados, placa-mãe, fonte, discos, além de outros componentes é erroneamente chamado de CPU

14 Componentes da CPU Unidade de Controle: busca as instruções da memória e determina o seu tipo (adição, subtração, comparação, etc.) Unidade Lógica e Aritmética (ULA ou ALU): executa efetivamente as operações lógicas (comparações) e aritméticas (adição, etc.) Registradores: formam uma memória pequena, de alta velocidade, usada para armazenar resultados temporários e informações de controle

15 Execução de um programa na CPU

16 Registradores Registradores gerais para dados temporários: A, B, C, D, etc. Registradores de controle: PC, IR, SP, etc. Contador de Programa (PC) indica qual a próxima instrução a ser executada (na realidade, ele contem o endereço da próxima instrução). O nome “contador de programa” é um pouco enganador, porque ele não é realiza contagem O Registrador de Instruções (IR) contém a instrução que está sendo executada.

17 1a. etapa: Busca da instrução na memória (“FETCH”)
REM  PC read RDM  (REM) PC  PC + n 2a. etapa: Decodificação da instrução RI  RDM Ocorre a decodificação do conteúdo de RI na UC

18 3a. etapa: Busca dos operandos da instrução (se houver)
REM  endereço do operando - UC read RDM  (REM) PC  PC + n 4a. etapa: Execução da instrução – depende da instrução

19 Exemplo O que acontece com os registradores da CPU na execução da seguinte instrução: MOV AL,07h ? RAM Ação Assembly Etapa 1 PC  01h Inicio 2 REM  PC Fetch 3 RDM  (REM) 4 PC  PC + 1 5 RI  RDM Decodifica 6 Busca Operando 7 8 PC  PC+1 9 AL  RDM Executa End Cont Bin 01h MOV AL 1000 02h 07h 0111 03h ... 04h

20 ISA - Instructions Set Architecture

21 Resumo 1. Busca instrução da memória para o registrador de instrução (IR) 2. Atualiza o contador de programa (PC) para que ele aponte para a instrução seguinte 3. Determina o tipo da instrução 4. Se a instrução usa dados na memória, determina onde eles estão 5. Busca os dados, se houver algum, para os registradores internos da CPU 6. Executa a instrução 7. Armazena os resultados em locais apropriados 8. Volta ao passo 1 para iniciar a execução da próxima instrução

22 Conjunto de Instruções
A coleção de todas as instruções disponíveis ao programador (a nível de máquina) é chamada de conjunto de instruções daquela CPU O número de instruções varia de máquina para máquina, dependo das decisões do seu projeto Nem todos os processadores são CPUs Alguns processadores possuem conjuntos de instruções com finalidades específicas, como processadores aritméticos ou gráficos