Estrutura de um computador digital. Gustavo Queiroz Fernandes

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Márcio Lagos
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1 Gustavo Queiroz Fernandes Atualizado em: 18/02/2019

2 Sumário Objetivos... 1 Pré-requisitos... 1 Recursos e Materiais... 1 Última Atualização Memória primária Memória secundária Unidade Central de Processamento (UCP ou CPU Central Processing Unit) Unidades de entrada e saída... 3 Referências Bibliográficas... 3

3 Objetivos Pré-requisitos Recursos e Materiais Descrever brevemente a arquitetura de um computador, garantindo o entendimento geral das funções de cada sistema que o compõe, bem como do fluxo de dados entre eles Nenhum Nenhum Última Atualização 18/02/2019 O principal objetivo de um computador digital é processar as informações que são introduzidas por dispositivos de entrada e apresentar os resultados obtidos para um usuário através dos dispositivos de saída. A memória primária troca informações e armazena os dados e programas contendo as instruções do processamento, que fica sob responsabilidade da CPU. Um barramento de dados, um barramento de endereços e um barramento de controle (Figura 1) fazem a comunicação entre cada um desses componentes, descritos, de forma geral, à seguir. Figura 1: Resumo da arquitetura de um computador digital 1. Memória primária A memória primária, também chamada de memória interna, é aquela que se conecta diretamente à CPU e aos dispositivos de entrada e saída, trocando informações de dados, endereços e controle com esses componentes. É dentro desse tipo de memória que se encontram a memória principal, a memória de leitura e a memória cache. 1

4 A memória principal, também conhecida por memória central ou memória RAM (Random Access Memory), é responsável por armazenar os dados e os programas em execução e, por ser uma memória volátil, é capaz de armazenar informações somente enquanto o computador está ligado. Ela é organizada na forma de uma uma pilha de 2 n registradores, que recebem endereços numerados em sequência de 0 à 2 n -1. Cada um desses endereços armazenam informações de até n bits, sendo que o valor de n pode variar entre 8, 16, 32, 64 ou até 128, dependendo da configuração do processador do computador. No caso ilustrado pela Figura 2, por exemplo, temos um computador de 32 bits, com os registradores de 0 à 2 11 e de 2 31 à já ocupados pelo sistema operacional e pelos dispositivos de entrada e saída. Figura 2: Exemplo de um mapa de memória RAM A memória de leitura, também chamada de memória ROM (Read Only Memory), é uma memória não-volátil, que já vem instalada na placa-mãe do computador e contém informações essenciais para o adequado funcionamento da máquina. Ela recebe esse nome por não permitir nenhum registro de dados além daqueles gravados no momento de sua fabricação, embora, em alguns casos, principalmente em microcontroladores, o armazenamento de informações nesse tipo de memória seja permitido. Por fim, quando os processadores desenvolvidos alacançaram velocidades muito superiores às da memória RAM, começaram a ocorrer situações em que a CPU precisava ficar parada, na espera de informações que deveriam ser enviadas pela memória principal. Como forma de resolver esse problema, foi desenvolvida também a memória cache, uma memória ultra-rápida que armazena os dados mais frequentemente utilizados pelo processador, substituindo, em parte, a necessidade da memória RAM. 2. Memória secundária A memória secundária, também chamada de memória de armazenamento em massa ou memória externa, como o nome sugere, fica externa ao computador e, por isso, não aparece na arquitetura mostrada na Figura 1. Por permitir o armazenamento de informações à longo prazo, essa memória é classificada como uma memória não-volátil e, como exemplos, podemos citar os CD s, DVD s, Blurays e disquetes. Além disso, a memória secundária é sempre mais lenta quando comparado à memória principal. 3. Unidade Central de Processamento (UCP ou CPU Central Processing Unit) A Unidade Central de Processamento é composta por uma Unidade Lógica e Aritmética (ULA) e uma Unidade de Controle (UC), além de registradores, similares aos da memória principal, que tem objetivo de permitir o adequado armazenamento e troca de informações entre a ULA e a UC. 2

5 A Unidade Lógica e Aritmética corresponde ao sistema do computador que realiza operações lógicas (comparações E, OU, NÃO, etc.) e aritméticas (soma, subtração, multiplicação e divisão). Já a Unidade de Controle, operando sob instruções do programa que está na memória principal, é responsável por sequenciar todo o sistema, sincronizando operações e gerenciando o fluxo de dados e de instruções para dentro e fora da ULA. É de responsabilidade da UC, por exemplo, informar à ULA em quais registradores estão as informações de entrada, ativar os circuitos lógicos necessários para as operações e informar em quais registradores o resultado do processamento deve ser armazenado. 4. Unidades de entrada e saída Os dispositivos de entrada fornecem o meio pelo qual os dados e as instruções são transmitidos do mundo externo para o computador e, de uma grande variedade desses dispositivos, podemos citar os teclados, mouses e scanners. Os dispositivos de saída, por outro lado, transmitem a informação no sentido contrário e são necessários para que o computador seja capaz de apresentar qualquer informação ao usuário. Como exemplo desses dispositivos, temos as impressoras, os monitores de vídeo e as caixas de som. Referências Bibliográficas G. Farias, A Arquitetura de um Computador. Online. [Acesso em 03 Fevereiro 2018]. J. M. Barreto, Memórias. Online. [Acesso em 04 Fevereiro 2018]. T. Tavares & M. Couvre, Unidade Lógica e Aritmética, Online. [Acesso em 25 Janeiro 2018]. R. d. G. N. Filho, A Organização de um Computador. Online. [Acesso em 25 Janeiro 2018] A. A. T. Maia, Fundamentos da Computação Algoritmos Programação em Linguagem C. Universidade Federal de Minas Gerais,

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