Arquitetura de Computadores. Aula 6

Transcrição

1 Arquitetura de Computadores Aula 6

2 Barramentos Computador: 3 componentes fundamentais Interligados por 3 barramentos Endereços Dados Controle

3 Barramentos de Sistema Cada barramento: conjunto de fios Comunicação entre dois componentes Funções Diferentes Barramento de Endereços: Selecionar endereço de memória ou do dispositivo desejado Barramento de Dados: Informação a ser transferida entre componentes Barramento de Controle: Configurar quais dispositivos se comunicarão

4 Barramentos de Sistema Quem controla o barramento? Usualmente: CPU é dona do barramento MREQ: Sinal que liga a memória IORQ: Sinal que liga dispositivos A-An: Indica endereço do dado D-Dn: Dado sendo transferido Mas o funcionamento dos dispositivos e CPU precisa ser sincronizado!

5 Barramentos de Sistema Sincronia: relógio (clock) Tic-Tac, Tic-Tac, Tic-Tac... O clock orienta o mestre do barramento Usualmente a CPU O mestre do barramento comanda os sinais para operar os escravos do barramento Usualmente a memória e outros dispositivos O mestre dá uma ordem... E espera n ciclos de clock pela resposta

6 Sincronia de Barramento: Clock Gerador do Clock : Cristal de Quartzo Emite um sinal pulsante em intervalos constantes

7 10ns 1 ciclo 1s - X ciclos X = 1 / 10 * 10-9 X = 1 / 10-8 X = 10 8 ciclos = = 100MHz

8 Exemplo de CPU / Barramento

9 Cada dispositivo/memória tem sua própria velocidade Diferentes números de ciclos para responder Como é preciso haver sincronia... Tabelas de temporização para as CPUs Os equipamentos dispositivos têm que ser projetados de acordo com essas tabelas de sincronização

10 Barramentos em ponte Muitas vezes precisamos ligar dispositivos que operam em clocks diferentes Exemplo: placa PCI: 33MHz CPU intel: ~3GHz Como compatibilizar? WAIT STATES Espera aí, dona CPU! Wait é um pino da CPU que paralisa a CPU Alguém precisa controlar

11 Barramentos em ponte Quem faz isso é, usualmente, uma ponte

12 Exercício Sabe-se que, em um processador, um programa com instruções sequenciais gasta ciclos de clock. Considerando um clock de 5MHz, qual o tempo médio de execução de cada instrução, em segundos?

13 5x10 6 ciclos/s 5 x 10 6 = 1s 1 ciclo = x X = 1 / 5 x 10 6 = 0,2 x 10-6 = 2 x 10-7 Como cada instrução são 10 ciclos, então o tempo de uma instrução é 10 x 2 x 10-7 = 2 x 10-6

14 CHIPSET Chipset é o nome que damos ao conjunto de circuitos de apoio utilizados na placa-mãe. Há diversos fabricantes de chipsets no mundo, como a Intel, a VIA Technologies, a SiS, a ALi, a OPTi,a NVidia, etc. O chipset é quem define: A quantidade máxima de memória RAM que uma placamãe pode ter, o tipo de memória que pode ser usada (SDRAM) (Synchronous dynamic random access memory), DDR-SDRAM, Rambus, etc.) A frequência máxima das memórias, processador e o padrão de discos rígidos aceitos.

15 DMI, Direct Media Interface, é um canal de interconexão entre a ponte norte e a ponte sul nos chipsets Intel. Fornece um canal de 10 Gbs bidirecionais.

16 Ponte Norte e Ponte Sul O chipset é formado pos dois chips, indicados como (N) e (S) na figura ao lado: Ponte Norte: Controla o tráfego de dados entre o processador, a memória e o slot AGP. O vídeo onboard, quando presente, está na porte norte Ponte Sul: Controla o barramento PCI. Nele ficam também as interfaces USB e IDE. Também inclui som onboard, modem onboard e rede onboard. A ponte norte fica sempre localizada entre o processador, as memórias e o slot AGP. A ponte sul fica logo abaixo dos slots PCI.

17 Ponte Norte é um chip quente! Atualmente a ponte norte opera com velocidades bem elevadas, maiores que há poucos anos atrás. Se observarmos uma placa de CPU de 1999 ou anteriores, veremos que a ponte norte não possui dissipador de calor. Mas nas placas atuais, a ponte norte usa sempre um ventilador ou um dissipador metálico de calor.

18 Estrutura de uma placa de CPU O chipset é o sistema nervoso do computador. Tudo o que o computador faz envolve uma passagem de dados pelo chipset. A figura ao lado mostra o diagrama de uma placa de CPU. A ponte norte faz a ligação entre o processador, a memória e o slot AGP.

19 Estrutura de uma placa de CPU Quando a placa de CPU tem vídeo onboard, este fica também na ponte norte. A ponte sul controla os slots PCI e possui as interfaces IDE, USB, som e rede onboard.

20 Exemplo: ouvir um arquivo MP3 Suponha que você clicou em um arquivo MP3 armazenado no seu disco rígido, e o Windows Media Player reproduziu a música. Esta simples operação envolveu o chipset várias vezes: A) O arquivo MP3 é lido para a memória, através da interface IDE, passando pela ponte sul e depois pela ponte norte. B) O som MP3 é compactado, por isso precisa ser descompactado pelo processador. C) O processador armazena na memória o arquivo já descompactado. D) A placa de som pode buscar o arquivo na memória e reproduzi-lo. Note como todas as etapas envolvem a passagem de dados pelo chipset!

21 Exercícios 1) O que são barramentos? 2) Quais os três tipos de barramento? Defina cada um. 3) O que é clock? Qual sua função? 4) Diferencie Chipset Ponte Norte do Chipset Ponte Sul. 5) Como identificar a localização do Chipset na placa mãe? 6) Quantos segundos são necessários para um processador de 1.4Ghz executar um ciclo de clock?

22 Resumo O acesso a memória é feito através do barramento do sistema O barramento do sistema interliga todos os dispositivos, que se comunicam em sincronia Barramentos em velocidades distintas podem se comunicar através das pontes