Fundamentos em Informática

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1 Fundamentos em Informática 04 Organização de Computadores nov/2011

2 Componentes básicos de um computador Memória Processador Periféricos Barramento Processador (ou microprocessador) responsável pelo tratamento de informações armazenadas em memória (programas em código de máquina e dos dados) Memória responsável pela armazenagem dos programas e dos dados Periféricos dispositivos responsáveis pelas entradas e saídas de dados; pelas interações entre o computador e o mundo externo (Ex: monitor, teclados, mouses e impressoras Barramento liga todos estes componentes; uma via de comunicação de alto desempenho por onde circulam os dados tratados pelo computador

3 Processador ou Unid. Central de Processamentos - UCP Def: É um circuito integrado que realiza as funções de cálculo e tomada de decisão de um computador. Estes baseiam-se nele para executar suas funções, podemos dizer que o processador é o cérebro do computador. Composição da CPU unidade de controle, unidade lógica e aritmética, e registradores

4 Processador ou Unid. Central de Processamentos - UCP É responsável pelo processamento e execução de programas armazenados na memória principal. Funções: Executar instruções - realizar aquilo que a instrução determina. Realizar o controle das operações no computador.

5 Processador ou Unid. Central de Processamentos - UCP Divide-se em: a) Unidade de Controle (UC) - envia sinais de controle para toda a máquina, de forma que todos os circuitos e dispositivos funcionem adequada e sincronizadamente. b) Unidade Lógica e Aritmética (ULA) - responsável pela realização das operações lógicas (E, OU, etc) e aritméticas (somar, etc). Unidades de Entrada Memória RAM Memória ROM Unidade de Controle Unidades de Saída Memórias Secundárias Memória Cache Registradores Unidade Lógica e Aritmética

6 Unidade de Controle (UC) Objetivo Assume toda a tarefa de controle das ações a serem realizadas pelo computador comandando todos os demais componentes Elemento que garante a correta execução dos programas e a utilização dos dados corretos nas operações Gerencia todos os eventos associados à operação do computador chamadas interrupções Unidades de Entrada Memórias Secundária s Memóri a Cache Memória RAM Unidade de Controle Registradore s Memória ROM Unidade Lógica e Aritmétic a Unidad es de Saída

7 Unidade Lógica e Aritmética (ULA) Objetivo da Unidade Lógica e Aritmética (ULA) Assume todas as tarefas relacionadas às operações lógicas (ou, e, negação, etc.) e aritméticas (adições, subtrações, etc...) a serem realizadas no contexto de uma tarefa Parâmetros que influenciam no desempenho global de um sistema Tamanho de palavra processada pela unidade lógica e aritmética Velocidade de cálculo (freqüência do relógio) Quantidade de operações que ela suporta Unidades de Entrada Memórias Secundárias Memória Cache Memória RAM Unidade de Controle Registradores Memória ROM Unidade Lógica e Aritmética Unidades de Saída

8 Registradores Memória interna a CPU Ocupa o topo da hierarquia de memória: maior velocidade de transferência (em nanossegundos), menor capacidade de armazenamento (espaço para 1 único dado/ instrução/ endereço-entre32e64bits). Permite o armazenamento de valores intermediários ou informações de comando. Esta memória é composta de registradores (ou registros) cada qual com uma função própria: registrador de instrução, registrador de dados, registrador de endereço.

9 Registradores - Tipos AX - registrador acumulador: geralmente onde instruções devolvem resultado e também usado para o processador saber o número de uma suposta interrupção; BX - registrador de endereço (base): tem a função de armazenar o endereço da informação a ser lida ou escrita; CX - registrador de instrução: Armazena a instrução que está sendo executada; DX - registrador de dados: Usado genericamente para guardar dados de outras instruções.

10 Clock Definição É um circuito oscilador que tem a função de sincronizar e ditar a medida de velocidade de transferência de dados no computador.

11 Exercícios 1. OquesignificaULAeUC?Quaissuafunções? 2. Quais os componentes básicos de um computador? Elabore o gráfico representativo deles. 3. O que são registradores? Cite dois tipos existentes.

12 Memórias

13 Memória Def: - são todos os dispositivos que permitem a um computador guardar dados, temporariamente ou permanentemente; - é um termo genérico para designar componentes de um sistema capazes de armazenar dados e programas.

14 Memória Tipos Memória principal (memória de trabalho) são memórias que o processador pode endereçar diretamente, sem as quais o computador não pode funcionar. (ram, rom, registradores e cache) Memória secundária memórias de armazenamento em massa, para armazenamento permanente de dados.(disco rígido, fitas magnéticas, cd, dvd)

15 Memória Cache Def.: É uma pequena quantidade de memória estática de alto desempenho, tendo por finalidade aumentar o desempenho do processador realizando uma busca antecipada na memória RAM. Uma definição mais simples de cache poderia ser: uma área de armazenamento temporária onde os dados freqüentemente acessados são armazenados para acesso rápido.

16 Memória Cache Níveisde Cache Existem vários níveis de cacheem um computador moderno Quando referimos apenas a simplesmente cache, normalmente está se referenciando o nível secundário ou nível 2 Exemplo: O processador Intel Core i7-970 L1: 32KB + 32KB (each core), L2: 256KB (each core), L3: 12MB (shared)

17 Memória Principal Módulos de memória Pentes conectados no barramento da placa mãe Mais usados atualmente

18 Memória Principal Objetivo Armazenamento de programas e dados a serem manipulados pelo processador Memória que se referencia na especificação de um microcomputador Exemplo: Notebook HP G4-1135BR c/ Intel Core i3 370M 2,4GHz 4GB 640GB Uma placa que se coloca na placa mãe

19 Tipos de memória principal RAM (memória de leitura e escrita) Chips de memória que podem ser lidos e gravados pela CPU a qualquer instante Usados pela CPU para: armazenar e executar programas vindos do disco ler e gravar os dados que estão sendo processados É uma memória volátil quando o computador é desligado, todos os seus dados são apagados é necessário que os programas e dados fiquem gravados no disco, que é uma memória permanente

20 Tipos de memória principal Memórias não voláteis São chips de memória que podem ser lidos pela CPU a qualquer instante BIOS (Sistema Básico de Entrada e Saída) Programa armazenado em memória não volátel nos PCs Realizar a "partida" do computador realiza a contagem de memória faz uma rápida checagem do funcionamento do computador realiza a carga do Sistema Operacional Tipos de memórias não voláteis ROM, PROM, EPROM, EEPROM

21 Tipos de memória não voláteis ROM São chips de memória que podem ser lidos pela CPU a qualquer instante mas não podem ser gravados pela CPU Sua gravação é feita apenas pelo fabricante do computador, ou pelo fabricante de memórias dados armazenados nela já saem prontos de fábrica e são produzidas em larga escala na indústria É uma memória permanente seu conteúdo nunca é perdido, mesmo com o computador desligado Usada para armazenar programas estáticos (que não alteram) foi usado para armazenar o BIOS, que se localiza na placamãe

22 Memória Secundária Memória secundária (memória de massa) Não é acessada diretamente pela CPU acesso é feito através de interfaces ou controladoras especiais Memória do tipo permanente não se apaga quando o computador está desligado para armazenamento de programas e dados por um longo período Tem alta capacidade de armazenamento Custo muito mais baixo que o da memória principal 2 GB DDR2 - RAM custa cerca de R$ 150,00 HD SATA de 1 TB custa cerca de R$ 400,00

23 Memória Secundária Não é formada por chips Formada por dispositivos que utilizam outras tecnologias de armazenamento Exemplos de memória secundária disco rígido, disquetes, CD-ROM e fita magnética

24 Memória Conceitos Básicos Hierarquia de memória custo alto velocidade alta baixa capacidade custo baixo velocidade baixa capacidade elevada

25 Exercícios 1. Em relação ao processamento dos dados, a relação correta entre CPU, RAM e CACHE, é: A) RAM envia dados para a CPU, os mais requisitados são enviados para CACHE. A RAM busca os dados primeiro na CPU, se não encontrar, busca na CACHE. B) CPU envia dados para a RAM, os mais requisitados são enviados para CACHE. O CPU busca os dados primeiro na CACHE, se não encontrar, busca na RAM; C) CPU envia dados para a CACHE, os mais requisitados são enviados para RAM. O CPU busca os dados primeiro na CACHE, se não encontrar, busca na RAM. D) CPU envia dados para a RAM, os mais requisitados são enviados para CACHE. O CPU busca os dados primeiro na RAM, se não encontrar, busca na CACHE. E) CACHE envia dados para a CPU, os mais requisitados são enviados para CPU. A CACHE busca os dados primeiro na CPU, se não encontrar, busca na RAM.

26 Exercícios 1. Ordene de forma correta os dispositivos abaixo, em relação à velocidade do mais rápido até o mais lento: RAM REGISTRADORES - FLASH- CACHE - CPU 2. Ordene de forma correta os dispositivos abaixo, em relação ao seu armazenamento do maior para o menor: RAM REGISTRADORES - FLASH- CACHE 3. Exemplos de memórias secundárias A) RAM, HD, FLASH C) HD, FLASH, CD B) CD, RAM, HD D) IDE, CD, ROM 4. São tipos de controladoras de HD: A) SCSI, RAM, FLASH B) IDE, ROM, SCSI C) SATA, SCSI, FLASH D) IDE, SATA, SCSI

27 Barramentos

28 Barramentos (Bus) Definição É um conjunto de linhas de comunicação, caminho comum, pelo qual os dados trafegam dentro do computador pode ligar dois ou mais elementos do computador

29 Barramentos (Bus) Características Largura de banda: quantos bits podem ser transmitidos em uma única vez 8, 16, 32, 64 bits e etc... Velocidade de Transmissão 160 Kbps, 100 Mbps, 1 Gbps etc. Quanto mais rápido o barramento transmite, torna as aplicações mais rápidas

30 Barramentos (Bus) Tipos de um barramento barramento externo: Interliga os diversos componentes de um sistema computacional como CPU, memória, unidades de E/S. barramento interno: Interliga os elementos no interior de um determinado componente (processador, registradores)

31 Barramentos (Bus) Tipos de um barramento (quanto ao tipo de dados que fluem) barramento de dados (data bus): transporta as instruções e os valores manipulados pelas instruções; Barramento de endereço (address bus): transporta valores que indicam a localização dos dados ou dispositivos de E/S e etc. Barramento de controle (control bus): responsável pela transferência de sinais (de controle) READ, WRITE, inicio de operação aritmética, interrupção e etc.

32 Barramentos (Bus) Tipos de um barramento (quanto ao sentido do fluxo) Unidirecional (simplex): transferem os dados em um único sentido; Bidirecional (duplex): transferem os dados em ambos os sentidos, porem não simultaneamente. (half-duplex ou full-duplex)

33 Barramentos (Bus) Exemplos de barramentos de um PC Barramento do processador: barramento que o chipset usa para enviar/receber informações do processador Barramento de Cache: barramento dedicado para acessar o sistema cache Barramento de memória: barramento que conecta o sub-sistema de memória ao chipset e ao processador Barramento local de E/S (Entrada/Saída): usado para conectar periféricos de alto desempenho à memória, chipset e processador (placas de vídeo, interface de redes de alta velocidade, etc.)s ISA, MCA, EISA, VESA Local Bus, PCI, AGP,USB, HDMI

34 Exercícios Ilustre os componentes básicos de um computador e seu funcionamento. Quais as principais funções da memória? Cite 2 tipos de memória secundária. Oqueébarramento?Cite2tipos.

35 Conclusão Apresentamos os componentes internos e o funcionamento padrão dos mesmos; Características de processadores, memórias e barramentos.

36 Referências

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