Trabalho de Arquitetura e Organização de Computadores

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1 Trabalho de Arquitetura e Organização de Computadores
Barramento ISA (Industry Standard Architecture) Grupo: Franthesco, Laura, Mariana, Vitor e Walcimar

2 Barramentos Conjunto de condutores responsáveis por interligar os componentes de um sistema computacional. Conduzem o fluxo de informações de uns para os outros de acordo com programação definida pela unidade de controle.

3 Representação

4 Tipos de barramentos Barramento externo:
Interliga os diversos componentes de um sistema computacional (CPU, memória, unidades de E/S)

5 Tipos de barramentos Barramento interno:
Interliga elementos no interior de um componente, como por exemplo os registradores e a ALU de um microprocessador.

6 Tipos de barramentos Barramento unidirecional:
Só pode transferir dados em um sentido, sendo tipicamente utilizados para interligar dois dispositivos um dos quais é sempre a origem e o outro é sempre o destino; Barramento bidirecional Pode transferir dados nos dois sentidos, mas não em ambos simultaneamente. São tipicamente utilizados quando qualquer um dos dispositivos pode ser a origem e qualquer outro pode ser o destino.

7 Tipos de barramentos Barramento de dados:
Barramento bidirecional, utilizado para realizar o intercâmbio de dados e instruções com o exterior. Determina o número de bits da palavra de dados que pode ser transferida de/para o microprocessador e, também (quase sempre) o tamanho da palavra de dados que pode ser operada pela ALU;

8 Tipos de barramentos Barramento de endereços:
Barramento unidirecional, constituído de um conjunto de linhas de endereço que indicam a posição de memória onde se encontra o dado requisitado. Uma vez dada a posição, a informação armazenada na memória passará à CPU através do barramento de dados. Define a quantidade de posições de memória e/ou de portas de entrada/saída que podem ser acessadas pelo microprocessador (capacidade de endereçamento);

9 Tipos de barramentos Barramento de controle:
Barramento bidirecional, formado por um número variável de linhas, através das quais se controlam as unidades complementares (habilitação e ou não das memórias para leitura e escrita, permissão para periféricos ou coprocessadores acessarem as vias de dados e endereços, sinais de interrupção, entre outros).

10 Tipos de barramentos

11 Tipos de barramentos Barramento de energia
Conjunto de fios usado para distribuição de energia para os vários componentes de um sistema computacional.

12 Largura do barramento Unidade de medida que caracteriza a quantidade de informações (bits) que pode fluir simultaneamente pelo barramento. Desempenho do sistema -> Quanto maior a largura do barramento, maior será a taxa de transferência. Maior largura do barramento -> Maior necessidade de espaço físico

13 Barramento ISA (Industry Standard Architecture)
Primeiro utilizado em micros PC; Duas versões: 8 bits (IBM PC ) 16 bits (Após micros 286)

14 Barramento ISA (Industry Standard Architecture)
Embora fossem processadores de 16 bits, os 8088 comunicavam-se com os periféricos externos utilizando um barramento de 8 bits, daí o padrão ISA original também ser um barramento de 8 bits. Inicialmente, o barramento ISA operava a apenas 4.77 MHz, a freqüência de clock do PC original, mas logo foi introduzido o PC XT, onde tanto o processador quanto o barramento ISA operavam a 8.33 MHz.

15 Barramento ISA (Industry Standard Architecture)
Com a introdução dos micros 286, o barramento ISA foi atualizado, tornando-se um barramento de 16 bits. Pinos adicionais em forma de extensão para preservar a compatibilidade com as placas antigas de 8 bits. 16 trilhas de dados, as demais são usadas para endereçamento, alimentação elétrica, sinal de clock, refresh e assim por diante.

16 Barramento ISA (Industry Standard Architecture)
Barramento muito lento Velocidade de operação: 8,33MHz Necessita tempos de espera entre uma transferência e outra Taxa teórica de transmissão: 8,33MB/s (ISA de 16 bits) Taxa de transferência real: pouco mais de 5MB/s

17 Barramento ISA Modelos: XT (8 bits) AT (16 bits) EISA (32 bits)

18 Barramento ISA Caracteristicas Físicas:

19 Barramento ISA Caracteristicas Físicas:

20 Barramento ISA Características Elétricas:
A real capacidade do drive da placa-mãe do ISA pode variar.

21 Barramento ISA Características Eletronicas:
Linhas de força de -5V e +/- 12V Circuitos cMOS e pMOS RAM Barramento ISA

22 Barramento ISA Comunicação: 4 canais DMA (memória de acesso direto)
DMA channel Expansion Standard function No Dynamic random-access memory refresh 1 Yes Add-on cards 2 Floppy disk controller 3 Hard disk controller

23 Barramento ISA Bus Mastering: ISA permite bus mastering
16 primeiros bits Modo Cascata

24 Barramento ISA Interrupções: PC/XT controlador único
AT segundo controlador Interrupções de Borda e de Nível

25 Barramento ISA Interrupções:

26 Barramento ISA Pinos: 62 pinos 20 linhas de endereço
Linhas de força, clock, interrupção, etc.

27

28 Barramento ISA Velocidade Variante do Barramento:
Clock do barramento síncrono com a CPU (Problemas) Ajuste de freqüência (BIOS) Freqüências mais altas

29 Barramento ISA Incompatibilidade 8/16-bit: Seções de 128kB
Cartões de 8-16 bits Cartão ISA de 8 bits

30 ATA (Advanced Technology Attachment)
É um padrão para interligar dispositivos de armazenamento, como discos rígidos e drives de CD-ROMs, no interior de computadores pessoais. Com a introdução do Serial ATA em 2003, o padrão ATA original foi retroactivamente renomeado para Parallel ATA (ATA Paralelo, ou PATA).

31 IDE Embora o padrão tenha sido a designação ATA desde sempre, o mercado inicial divulgou a tecnologia como IDE (e sucessora E-IDE). Embora estas designações fossem meramente comerciais, estes termos aparecem muitas vezes ao mesmo tempo: IDE e ATA. O termo Integrated Drive Electronics(IDE) refere-se não somente à definição do conector e interface, mas também ao fato do controlador estar integrado no drive.

32 Socket IDE/ATA

33 SATA (Serial AT Attachment)
Serial ATA, SATA ou S-ATA é uma tecnologia de transferência de dados em série entre um computador e dispositivos de armazenamento em massa, como unidades de disco rígido e drives ópticos. Diferentemente dos discos rígidos IDE, que transmitem os dados através de cabos de quarenta ou oitenta fios paralelos, os discos rígidos SATA transferem os dados em série.

34 Cabe e Slot Serial ATA

35 ATA ISA foi a base para o desenvolvimento da interface ATA, usado pelo ATA (a.k.a IDE) e, mais recentemente, Serial ATA (SATA) para discos rígidos. Fisicamente o ATA é um simples subconjunto do ISA, com 16 bits de dados, suporte para exatamente um IRQ (Pedido de interrupção) e um canal de DMA (Acesso direto a memoria), além de algumas linhas de sinal únicos específicos dos discos rígidos ATA / IDE. Uma diferença entre o ISA e ATA é que, enquanto o barramento ISA ficou preso em um único clock padrão para compatibilidade com versões anteriores, a interface ATA ofereceu muitos modos de velocidade diferentes, poderia escolher entre eles para corresponder à velocidade máxima suportada pelas unidades conectadas , e manteve a adição de velocidades mais rápidas com versões posteriores do padrão ATA.

36 XT-IDE Antes do 16 bits ATA / IDE, houve uma interface XT-IDE (também conhecido como XTA) de 8 bits para discos rígidos. Alguns adaptadores XT-IDE estavam disponíveis em placas ISA de 8 bits e soquetes XTA também estavam presentes nas placas-mãe de Amstrad clones XT. A pinagem XTA foi muito semelhante à ATA, mas foram usados ​​apenas oito linhas de dados e duas linhas de endereços, e os registros de dispositivo físico tiveram significados completamente diferentes. Alguns discos rígidos (como o Seagate ST351A / X) poderia apoiar um ou outro tipo de interface, selecionado com um jumper.

37 Amstrad PPC 512

38 Seagate ST351A / X

39 PCMCIA O PCMCIA pode ser visto como um subconjunto do ATA. O padrão para interfaces de disco rígido PCMCIA, que incluiu drives flash PCMCIA, permite a configuração mútua da porta e a unidade em um modo ATA. A maioria dos drives flash PCMCIA, adicionalmente, permitem um modo ATA simples que é ativado por puxar um único pino de baixo, de modo que o hardware PCMCIA e firmware são desnecessárias para usá-los como uma unidade ATA conectado a uma porta ATA. Drive flash PCMCIA para adaptadores ATA são, portanto, simples e barato, mas não são garantidos para trabalhar com toda e qualquer unidade flash PCMCIA padrão. Além disso, tais adaptadores não podem ser utilizadas como portas PCMCIA genéricos, como a interface PCMCIA é muito mais complexa do que a ATA.

40 PCMCIA O PCMCIA é geralmente usado para se referir ao próprio hardware, embora ele se origine da organização que padronizou todos os tipos possíveis de placas PC, a PC Memory Card International Association. No início, o PCMCIA incluiu somente placas PC (usando um barramento de 16 bits como placas ISA), porém, mais tarde, placas CardBus (usando um barramento de 32 bits) foram incluídas. Placas PCMCIA são geralmente usadas em computação móvel para propósitos diferentes. Exemplos incluem: Adaptadores LAN sem fio e Ethernet Placas Bluetooth Cartões de memória (Flash, SRAM e outros) Adaptadores de cartão de memória (SD, MMC, SmartMedia, CompactFlash, MemoryStick) Modems

41 PCMCIA http://www.kuzniewski.pl/zdjecia/pcmcia.jpg
o/se-pcmcia-lan-s.jpgzniewski.pl/zdjecia/pcmcia.jpg

42 Nome Características Freq./Com. Vantagens Desvantagens Projeção ISA PCXT de 8 bits Criado para uso conjunto com os processadores 8088 que usavam para comunicação com os periféricos palavras binárias de 8 bits. 8MHz Palavras binárias de 8 bits. Compatibilidade com os primeiros processadores. Usado para periféricos lentos. Atualmente sendo substituídos pelos slots PCI e AGP. Tendem a desaparecer para sempre em pouco tempo. ISA PCXT de 16 bits Extensão para o barramento de 8 bits, para acompanhar a melhoria do processador 286 e permitir o uso de periféricos de 16 bits 8MHz Palavras de 16 bits Melhor comunicação (16 bits) Permite o uso de periféricos de 16 bits. Tendem a desaparecer para sempre em pouco tempo

43 Nome Características Freq./Com. Vantagens Desvantagens Projeção ISA PCAT Primeiro utilizado em micros PC. Evolução do Barramento PCXT. PC. Evolução do Barramento PCXT 8 MHZ c/ variação da velocidade da CPU. Largura: 16b. Transferência de até 8Mbytes/s Oferece 8 slots de expansão. Compatibilidade com o barramento XT; Placas de faz modem e de som mais simples e baratas; Não sincronismo entre CPU e barramento. Não tem interface natural com parte dos outros barramentos do mercado atual. Tornou-se um padrão de fato na indústria de computadores. EISA Mesmo tamanho do slot ISA. 8MHz Barramento de dados 32bits. Barramento de Endereços 32 bits. Compatível tanto com interfaces ISA e EISA Arquitetura aberta. Para manter compatibilidade usa mesma freqüência do Isa. Interface com ISA limitada: travas no conector. Não se tornou popular.

44 Nome Características Freq./Com. Vantagens Desvantagens Projeção AGP Slot à parte e sem qualquer envolvimento com os slots PCI e ISA do micro. Para ser utilizado exclusivamente por placas de vídeo 3D. 66MHz, como se fossem 133MHz. Modos: X1 = 264MB/s X2 = 528MB/s X4 = 1GB/s Atual. Trabalha de forma específica com vídeo3D, garantindo melhor desempenho. Rápido acesso à RAM. Bastante requisitados. Não atinge 528MB/s (processador e AGP tentam acessar a RAM ao mesmo tempo e c/ igual velocidade). Não existe nenhum tipo de adaptador PCI/AGP ou vice-versa . O barramento AGP 8x continuará transferindo dados a 32bits, com velocidade de 533Mhz (desempenho) Taxa de transferência e 2,1 GB/s.

45 Nome Características Freq./Com. Vantagens Desvantagens Projeção USB Composto pelo Controlador Host USB, por dispositivos USB e por interconexões. Pode ser de dois tipos: função ou hub. A função é capaz de transmitir ou receber dados ou informações de controle pelo barramento. Ela serve para aumentar a capacidade do sistema. Exemplos de funções são: mouse, teclado. Pode endereçar até 127 dispositivos. 2 Modos: Alta vel. = 12Mb/s baixa vel. = 1,5Mb/s Melhor integração entre a computação e os sistemas de comunicações. Usuário não precisa configurar o dispositivo. O próprio sistema o faz. a Incorpora a filosofia plug and play; permite o uso de múltiplos hubs; Aceita quatro tipos de transferências diferentes. Bom tempo no mercado. É necessário verificar se o sistema operacional reconhece os dispositivos USB. A instalação pode ser complicada. Cada vez mais sendo atualizado para melhor corresponder às expectativas dos usuários. Abranger a faixa de máquinas que utilizam esse barramento.

46 Nome Características Freq./Com. Vantagens Desvantagens Projeção VESA Extensão do barramento ISA. Desenvolvido para os processadores 486. 50MHz com 1 placa VL-BUS conectada. Aceita placas adaptadoras de 8 ou 16 bits ISA. Não permitem mais que 3 slots VL-BUS nas motherboards (o micro terá no máximo 3 placas Local Bus. Sem buffers conectamos 1 placa VL-BUS. Embora recente vem sendo substituído pelo padrão PCI.

47 Nome Características Freq./Com. Vantagens Desvantagens Projeção PCI Criado durante o desenvolvimento do microprocessador Pentium, pela INTEL e outros fabricantes. Algumas placas 486 também possuem o slot PCI. Atualmente é usado por diferentes processadores. Versão 1.0: Considerado barramento local e não principal. 33 MHz, 32bits, 124 pinos/ 132Mbps. Versão 2.0: 20 à 33MHz,64bits, 188 pinos/ 264Mbps. Suporta muitos dispositivos; 64 bits a 66MHz (264 MB/s) 32 bits a 33MHz (264 MB/s) 64 bits a 66MHz (528 MB/s) Trabalha em paralelo c/ o processador. Auto configuração obtida com o padrão Plug and Play. Essas placas são reconhecidas e configuradas automaticamente pelo BIOS. Permite compartilhamento de IRQ, sem excluir interrupção normal. Depois da criação do AGP, o uso de PCI em placas de vídeo perdeu a popularidade. Mais utilizados nas placas atuais, principalmente os de 32bits. Pode ser usado pelos slots PCI, e pelas interfaces IDE e USB. Placa pequena (já existe), com menor aquecimento e as boas conseqüências que isso traz.

48 Barramento AGP

49 USB

50 BarramentoPCI

51 Aplicações comerciais no passado
O barramento ISA foi originado no IBM PC e posteriormente aperfeiçoado no IBM PC AT e foi o primeiro barramento a ser utilizado em micros PCs, e é a arquitetura de barramento usado nos PCs XT e AT. A versão usada nos PCs AT é também chamada de barramento AT, e tornou-se um padrão de fato na indústria de computadores.

52 Aplicações comerciais no passado
Lançada no começo dos anos 90, o barramento ISA começou a ser substituído pela arquitetura de barramento local PCI nos últimos anos.

53 Aplicações comerciais no passado
Em 1993, a Intel e Microsoft lançaram uma nova versão do barramento ISA: Plug and Play. Essa nova versão facilitava a vida dos usuários, já q permitia que o sistema operacional configura-se as placas de expansão automaticamente, burlando a necessidade de mexer em jumpers ou micro chaves.

54 Aplicações comerciais no passado
ISA XT: Os primeiros computadores pessoais, baseados no Intel 8088 e 8086, funcionavam a velocidades de 4,77 e 6 MHz. A estas velocidades, o desempenho do barramento é suficiente para acompanhar o resto do sistema. Esta implementação define por isso um único barramento para interligar CPU, RAM e todos os outros dispositivos. Este tipo de barramento surgiu com o IBM XT, é síncrono com o processador e tem uma largura de 8 bits e uma taxa de transferência de até 8 Megabytes/s. Posteriormente este barramento adotou o nome de ISA XT ou ISA de 8 bits.

55 Aplicações comerciais no passado

56 Aplicações comerciais no passado
ISA AT: Em 1984 com o surgimento do processador Intel surgiu a norma ISA (Industry Standard Architecture), que é uma evolução do barramento anterior. O i80286 trabalha a velocidades entre 12-16MHz, o que é substancialmente superior à velocidade permitida pelo barramento anterior. Optou-se então pela dessincronizarão entre CPU e barramento. O barramento ISA trabalha sempre a 8 MHz, enquanto a velocidade da CPU varia. O barramento ISA, também denominado ISA AT para se distinguir do anterior, tem 16 bits de largura e uma taxa de transferência de até 8 Megabytes/s.

57 Aplicações comerciais no passado

58 Aplicações comerciais no passado
EISA: (Extended Industry Standard Architecture) era uma arquitetura de barramentos compatível com os IBM PCs. Foi anunciado nos finais de 1988 e se desenvolveu devido ao “ Grupo dos Novos” (AST, Compaq, Epson, Hewlett-Packard, NEC Corporation, Olivetti, Tandy, Wyse e Zenith Data Systems), foi caiu em desuso pelo desenvolvimento dos barramentos VESA e PCI.

59 Aplicações comerciais no passado

60 Aplicações comerciais na atualidade
Barramentos ISA atualmente ainda são usados em aplicações industriais e militares, ambientes em que houveram caros investimentos em adaptadores especializados de barramento ISA, adaptadores que não estão disponíveis em versões de barramento PCI.

61 Aplicações comerciais na atualidade

62 Curiosidades o ISA continuou sendo suficiente para periféricos lentos, como modems, placas de som e alguns outros periféricos. Por volta do final de 2003 ainda era possível encontrar placas-mãe novas, destinadas a processadores Pentium III e K6-2, que ainda ostentavam um ou dois slots ISA. Quando as placas-mãe com slots ISA começaram a desaparecer do mercado, alguns programadores chegaram estocá-las.

63 Blibliografia