AJProença, Sistemas de Computação, UMinho, 2017/ ou + Unidades (Centrais) de Processamento (CPU)

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1 Introdução aos Sistemas de Computação (2) Estrutura do tema ISC 1. Representação de informação num computador 2. Organização e estrutura interna dum computador 3. Execução de programas num computador 4. O processador e a memória num computador 5. Evolução da tecnologia e da eficiência AJProença, Sistemas de Computação, UMinho, 2017/18 1 Organização e estrutura interna dum computador Periféricos Computador elementar 1 ou + Unidades (Centrais) de Processamento (CPU) Computador elementar Interligação de Componentes Memória Principal Canais de Comunicação Input / Output AJProença, Sistemas de Computação, UMinho, 2017/18 2

2 Estrutura interna dum processador (2) CPU Computador I/O Interligação CPU Memória... Banco de Registos Interligação Interna da PU Unidades Funcionais (inc. ALU) Nota: PU, processador ou core designam o mesmo objeto Unidade de Controlo AJProença, Sistemas de Computação, UMinho, 2017/18 3 Estrutura interna dum processador (1) Função dum PU: motor que continuamente lê da memória um comando, interpreta-o e, executa-o (se precisar de operandos vai buscá-los e, se necessário, guarda também o resultado) de/para onde lê o comando: da posição de memória definida no apontador p/ instrução (em registo) (IP, Instruction Pointer, ou PC, Program Counter), para o registo de instrução (IR, Instruction Register) tipos básicos de comandos: operações com dados, indo buscar os operandos se necessário e guardando o resultado no fim mover dados de/para registos, memória ou I/O decidir qual o (local do) próximo comando a executar AJProença, Sistemas de Computação, UMinho, 2017/18 4

3 Organização duma memória principal ou primária Função da memória primária: armazenar temporariamente um programa e os dados por ele manipulados, durante a execução de um programa operações que a memória executa: ler / escrever Organização lógica: vetor (array linear) de células, cada com 8 bits cada célula é identificada pelo seu endereço dim máx definida pelos n bits do endereço: 2 n AJProença, Sistemas de Computação, UMinho, 2017/18 5 Periféricos/dispositivos, módulos de I/O Tipos de comunicações c/ periféricos/dispositivos de I/O: com Humanos (monitor, teclado/rato, impressora,...) com máquinas (instrumentos, em sistemas embebidos,...) com outros equipamentos (rede wireless, projetor m/média...) Papel dos módulos de I/O: efetuar o interface físico e lógico entre o interior do computador e o exterior controlar o funcionamento de um ou mais periféricos fazer o intercâmbio de dados entre os periféricos e a memória principal (e/ou registos da PU) AJProença, Sistemas de Computação, UMinho, 2017/18 6

4 Interligação de componentes num computador (1) Ligações da PU: Leitura de comandos/instruções (da memória) Leitura/escrita de dados (da memória ou de I/O) Envio de sinais de controlo para outros componentes Receção de pedidos de interrupção (e reação) AJProença, Sistemas de Computação, UMinho, 2017/18 7 Interligação de componentes num computador (2) Ligações da memória primária: Recebe endereços (que células aceder) Recebe sinais de controlo (read, write, timing,...) Recebe/envia dados AJProença, Sistemas de Computação, UMinho, 2017/18 8

5 Interligação de componentes num computador (3) Ligações dos módulos de I/O: Interface com PU idêntico ao da memória Dados internos incluem info de controlo e de estado (do periférico) Dados externos incluem tb info de controlo e de estado Sinais de interrupt para pedir a atenção da PU AJProença, Sistemas de Computação, UMinho, 2017/18 9 Interligação de componentes num computador (4) Arquitetura de base de um PC (antigo...): banco de registos ALU CPU interface mem - I/O memory channel Memória primária Chipset controlador USB interface PCI-Express I/O bus controlador arquivo Expansão para outros componentes rato teclado gráfica/rede/... SSD/HDD AJProença, Sistemas de Computação, UMinho, 2017/18 10

6 Interligação de componentes num computador (5) As arquiteturas multicore mais recentes: (C)PU chip_1 banco de registos ALU Núcleos num chip (cores) (C)PU chip_2 memória primária mem channels caches L1 & L2 hub / router cache L3 I/O links fast interconnect AJProença, Sistemas de Computação, UMinho, 2017/18 11 Integração & interligação de componentes num (C)PU-package AJProença, Sistemas de Computação, UMinho, 2017/18 12

7 Intel Ivy Bridge: wafer, die, chip... A batata A bolacha As estampas AJProença, Sistemas de Computação, UMinho, 2017/18 13 Análise de palavras chave Algumas palavras chave na terminologia tecnológica: instruction set RAM / ROM CPU data width SRAM / DRAM 32-bit processor cache memory clock cycle/ frequency flash memory overclocking access time throughput magnetic drive pipeline, superscalar SSD (Solid State Drive) dual/ quad/... core NUMA architecture wafer, die, chip,... USB/ SATA/ PCIe... AJProença, Sistemas de Computação, UMinho, 2017/18 14

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