1.3. Componentes dum sistema informático HARDWARE SOFTWARE

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1 1.3. Componentes dum sistema informático Computador Sistema Informático HARDWARE SOFTWARE + Periféricos Sistema Operativo Aplicações HARDWARE - representa todos os componentes físicos de um sistema informático, que são o computador e os periféricos. SOFTWARE - diz respeito a todos os programas que são executados pelo computador, que podem ser o próprio sistema operativo e as aplicações que correm sobre este. Nota: Além do hardware e do software, existe um híbrido destes, o FIRMWARE, que corresponde aos programas que residam duma forma permanente no computador (nomeadamente em memórias não voláteis) Computador Digital --Hardware Arquitectura Fig. 1 - Diagrama de blocos de um computador - Modelo de Von Newman 19

2 Arquitectura CPU Memória Central Unidade de Entrada/Saída Periféricos Barramento Unidade Central de Processamento - UCP (Central Processor Unit -CPU) Memória (ROM, RAM) Periféricos /Unidade de Entrada/Saída Principais componentes de um computador digital Memória Central - na qual se armazenam: - Os programas, que estipulam ao computador as tarefas elementares a efectuar e a ordem pela qual devem ser realizadas. - Os dados, sobre os quais vão ser executadas as tarefas elementares definidas pelos programas; e - Os resultados das operações efectuadas sobre os dados. A Unidade Central de Processamento (UCP) compreende basicamente duas partes: - Unidade Aritmética e Lógica, onde se executam as operações aritméticas ou lógicas elementares estipuladas pelos programas. - Unidade de Controlo, que extrai da memória, uma a uma, as instruções do programa, as analisa, e as transforma em sinais de comando a serem obedecidos pelas diversas partes do computador, assegurando assim, a execução de cada instrução analisada. As Unidades de Entrada/Saída permitem a troca de informação com o exterior, comunicando com os dispositivos periféricos. 21

3 Unidade Central de Processamento UCP (Central Processor Unit - CPU) A UCP está para um computador, assim como o cérebro está para o ser humano. Este é responsável pela execução das instruções do software recorrendo a todos os componentes da arquitectura envolvente para realizar as tarefas que não dependam exclusivamente de si (leitura do teclado, impressão, apresentação no ecrã, etc.). Cada CPU possui uma linguagem própria designada por Instruction Set, através da qual o computador (o CPU mais especificamente) é instruído a executar qualquer programa. Esta linguagem é composta por sequências binárias. Suponhamos, que num dado processador pretendemos efectuar a operação 1+5: (instrução adicionar: ADD ) (primeiro operando: 1 ) (segundo operando: 5 ) Desempenho de um processador O desempenho de um processador (UCP) pode ser medido em função de dois factores: * O seu comprimento de palavra (largura do bus) - número de bits utilizado para transferir dados interna e externamente * A frequência do relógio, que determina o número de impulsos gerados. MH z - milhões de impulsos por segundo Unidade para avaliar o desempenho de um processador MIPS - milhões de instruções por segundo. Exemplo: Um processador (486 DX2) a 66 MH z poderá rondar as 55 MIPS, enquanto um outro processador (Pentium) com os mesmos 66 MH z atinge, no mínimo, as 112 MIPS 23

4 O primeiro microprocessador comercial foi concebido pela Intel em 1969, com o nome Intel Durante vários anos a Intel foi o único construtor de microprocessadores comerciais. Actualmente, existem vários fabricantes de microprocessadores: Intel, AMD, Cyrix, Motorola, etc. Tipos de Processadores: 8 bits - utilizam 8 bits para a comunicação interna e externa. Encontram-se praticamente em desuso ou estão limitados a aplicações pouco sofisticadas, como por exemplo, electrodomésticos e alguns controladores industriais. Exemplos: Intel 8080, Zilog Z80, Motorola bits - utilizam 16 bits na comunicação (significa que tem a capacidade de manipular 16 bits de dados de cada vez). Embora tenham sido os sucessores dos anteriores, também são, actualmente, alvo de pouca utilização. Exemplos: Intel (8, 10 e 12 Mhz), em Também conhecido pela designação 286. Motorola bits - utilizam 32 bits para comunicação. São actualmente os mais difundidos, embora a sua esperança de vida seja diminuta, como o passado tem demonstrado. Exemplos: Intel DX, fabricado a partir de Integrava cerca de 275 mil transístores e foi o primeiro microprocessador a comunicar a 32 bits, com frequências de relógio de: 16, 20, 25 ou 33 Mhz; DX, surgiu em 1989, e integrava cerca de 1,200,000 transístores, tendo sido projectado para velocidades de 25, 33 e 50 Mhz. Foi a primeiro UCP a incorporar um coprocessador aritmético, o que lhe aumentou a capacidade de processamento, em relação ao modelo anterior; Nota: antes do 486 DX já existiam outros processadores aritméticos para auxiliarem o microprocessador nos cálculos aritméticos. Exemplos: 80287, 80387, DX4, apareceu em 1994, funcionando com frequências entre os 75 e os 100Mhz, e pretendeu aumentar a velocidade dos computadores, já instalados e baseados nos modelos 486 anteriores; Pentium, começou a ser comercializado em 1993, tendo a capacidade de processar duas instruções em cada ciclo de relógio, o dobro do 486, com velocidades típicas de: 75, 100, 120, 133, 166 e 200 Mhz. 25

5 Pentium Pro, fabricado a partir de Era adequado para servidores de rede. Foi disponibilizado com frequências de relógio de: 166, 180 e 200 MHz; Pentium MMX (MultiMedia( extensions), fabricado a partir de Janeiro de 1997, com a finalidade de aumentar a performance dos processadores no nível gráfico, áudio e vídeo. Integra 57 novas instruções no desenho do processador. Apresenta frequências de relógio de: 166, 200, 233 ou 300 MHz; Pentium II, fabricado a partir de Maio de Utiliza a tecnologia do Pentium Pro, com a integração das instruções MMX. Apresenta frequências de relógio de: 266, 300, 350, 400 ou 450 MHz; Pentium Celeron, fabricado a partir de Utiliza a tecnologia do Pentium II com o objectivo de obter uma melhor relação performance/custo. Apresenta frequências de relógio de: 300, 333, 366, 400, 466 ou 500 Mhz; Pentium III, fabricado a partir de Adiciona 70 novas instruções em relação ao Pentium II, especialmente vocacionadas para animação e processamento gráfico. Apresenta frequências de relógio de: 450, 500, 533, 550 ou 600 MHz; Pentium IV, fabricado a partir de É uma evolução do Pentium III. Apresenta frequências de relógio até 2,2 GHz; 26 Última geração de processadores: Fabricante Designação Características INTEL P6 (ou 6x86) Velocidades a partir de 150 MHz; Desempenho de 220 SPECint92 e 215 SPECfp92. VIA M1rx Velocidades a partir de 120 MHz; Desempenho de 176 a 203 SPECint92. AMD K5 Velocidades a partir de 75 MHz; Desempenho de 109 a 115 SPECint92. DEC Alpha 21164A Velocidades acima de 300 MHz; Desempenho de 500 SPECint92 e 700 SPECfp92 MIPS R10000 Velocidades a partir de 200 MHz; Desempenho de 300 SPECint92 e 600 SPECfp92 SUN UltraSparc-II Velocidades a partir de 250 MHz; Desempenho de 300 a 420 SPECint92 e de 550 a 660 SPECfp92. HP PA-8000 Velocidades a partir de 200 MHz; Desempenho de 360 SPECint92 e 550 SPECfp92 PowerPC PowerPC620 Velocidades a partir de 133 MHz; Desempenho de 225 SPECint92 e 300 SPECfp92 As medidas SPECint92 e SPECfp92 são padrões de avaliação da capacidade de um processador para efectuar, respectivamente, operações sobre números inteiros e sobre números reais (floating point). 27

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