Organização Estruturada de Computadores Arquitetura e Organizaçãode Computadores. Nesta Aula. Abstração de Computadores. O Modelo von Neumann

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Herman Barreiro
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1 GBC046 Arq. e Org. de Computadores II Organização Estruturada de Computadores Arquitetura e Organizaçãode Computadores Universidade Federal de Uberlândia Faculdade de Computação Prof. Dr. rer. nat. Daniel D. Abdala Nesta Aula O Computador como uma pilha de abstrações; Os cinco elementos básicos de um computador moderno; Abstração do nível de Linguagem; Abstração do nível Organizacional; Abstração do nível de Subsistemas; Abstração do nível Lógico; Visão Geral de Sistemas Computacionais; Interconexão de Componentes ; ; Comunicação com o Mundo Exterior; Hierarquia de ; Entrada e Saída de ; Origem e Motivação da arquitetura CISC ; Razões para a manutenção da CISC; Origem e Motivação da arquitetura RISC; 2 Abstração de Computadores O Modelo von Neumann O Computador é uma máquina complexa; Impossível de lidar com toda a complexidade de uma só vez. Muita informação; Solução: Abstrair níveis de complexidade Entrada e Saída 3 4 O Modelo von Neumann Uma Pilha de Abstrações ULA Unidade Lógica e Aritmética UC Unidade de Controle Unidade de Entrada Unidade de Saída O processador pode ser percebido de diversas formas; Em geral abstraímos detalhes e nos concentramos na parte funcional específica que estamos interessados; UCP -Unidade Central de Processamento Periféricos 5 Copyright Prof. Dr. rer. nat. Daniel Duarte Abdala todos os direitos 6 1

Uma visão geral de um processador A Arquitetura von Neumann 7 8 DRAM Computador vssistema Computacional Adaptador Gráfico North Bridge SIO C. Alimentação C. Interrupções USB P.

2 Uma visão geral de um processador A Arquitetura von Neumann 7 8 DRAM Computador vssistema Computacional Adaptador Gráfico North Bridge SIO C. Alimentação C. Interrupções USB P. Serial Teclado Mouse North Bridge Graphics Memory Controller Hub GMCH; Cuida da transferência de dados entre, e Adaptador Gráfico; Localizado fisicamente próx. à memória e ao Processador. P. Audio South Bridge Discos SATA PCI Bus PCI-E Bus Ethernet 9 10 South Bridge I/O Controller Hub ICH; Cuida de todo o resto do tráfico no sistema computacional: PCI PCI-Express SATA Audio (Build-in Audio) Controlador de USB Controlador de Interrupção Controlador de Alimentação SIO Super Input and Output Legado de antigos PCs; Cuida do mouse, teclado e comunicação serial

3 Conjunto de linhas de comunicação que interligam os diversos módulos de um sistema computacional; Comunicação compartilhada; Normalmente barramentos são divididos em três tipos: Endereços Controle Alguns sistemas reutilizam linhas de barramento para múltiplas funções; Como o barramento conecta diversos dispositivos, deve haver um conjunto de regras que rejam a comunicação (protocolo); Um barramento requer um controlador de barramento que é um circuito digital que implementa o protocolo de comunicação no barramento; Para entendermos como um barramento funciona, primeiro precisamos entender que sinais devem ser considerados Sinais de Controle Escrita de Leitura de Escrita de E/S Leitura de E/S ACK de Transferência Solicitação de Barramento Concessão de Barramento Requisição de Interrupção ACK de Interrupção Clock Reset Hierarquia de Muitos disposi vos barramento se torna o gargalo do sistema computacional; Barramento longo atraso de propagação Muitos disposi vos concorrência atraso Arquitetura de Data path

Processadores Pipelining Processadores Superescalares 19 20 Hierarquia de s

Cache RAM Disco Magnético FlashDrives, CDs, DVDs, Fitas Magnéticas, etc.

4 Processadores Pipelining Processadores Superescalares Hierarquia de s Abstração Assembly Regs. Cache RAM Disco Magnético FlashDrives, CDs, DVDs, Fitas Magnéticas, etc Instruções; Tipos de dados; Interrupções; Abstração ISA Abstração de Microarquitetura Implementa a ISA Instruction Set Architecture

Abstração do Nível Lógico Digital Abstração do Nível Elétrico 25 26 Modelo de Barramento Modelo de Barramento (ALU, Controle e Registradores) Entrada e Saída Endereços Controle 27 28 Abstração do

5 Abstração do Nível Lógico Digital Abstração do Nível Elétrico Modelo de Barramento Modelo de Barramento (ALU, Controle e Registradores) Entrada e Saída Endereços Controle Abstração do Processador Conjunto de linhas de comunicação que interligam os diversos módulos de um sistema computacional; Comunicação compartilhada; Normalmente barramentos são divididos em três tipos: Endereços Controle Alguns sistemas reutilizam linhas de barramento para múltiplas funções;

6 Como o barramento conecta diversos dispositivos, deve haver um conjunto de regras que rejam a comunicação (protocolo); Um barramento requer um controlador de barramento que é um circuito digital que implementa o protocolo de comunicação no barramento; Para entendermos como um barramento funciona, primeiro precisamos entender que sinais devem ser considerados. Sinais dos Módulos de um Sistema Computacional Leitura Escrita Endereço Leitura Escrita Endereço Internos Externos Módulo de Entrada e Saída Internos Externos Sinais de Interrupção Instruções Sinais de Interrupção Endereço Sinais de Controle Sinais de Controle Escrita de Leitura de Escrita de E/S Leitura de E/S ACK de Transferência Solicitação de Barramento Concessão de Barramento Requisição de Interrupção ACK de Interrupção Clock Reset Hierarquia de Muitos disposi vos barramento se torna o gargalo do sistema computacional Barramento longo atraso de propagação Muitos disposi vos concorrência atraso Barramento Comum Barramento de Alta Velocidade

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