Hardware Fundamental Arquitectura de Computadores 10º Ano 2006/2007 Unidade de Sistema Um computador é um sistema capaz de processar informação de acordo com as instruções contidas em programas. Na década de 50 um matemático americano chamado John Von Neuman, apresentou um esquema que ilustrava as unidades principais de um computador pessoal, este esquema ainda hoje é uma referência de estudo, quando se pretende descrever o interior de um computador. 1
Esquema de Von Neuman CPU Unidade de Controlo Unidade Aritmética e Lógica Dispositivos de Leitura Memória Dispositivos de Escrita Esquema de Von Neuman Onde Estão ligados os constituintes do computador? Existe uma placa electrónica onde se ligam fisicamente todos os dispositivos que fazem parte do hardware. Esta placa é a motherboard. 2
Tipos de Motherboards AT (antigas) ATX (actuais) Para sabermos qual o tipo de processador que a motherboard suporta é essencial a consulta do manual da mesma. CPU ou UCP Unidade central de processamento, também chamado de processador ou de microprocessador, é o cérebro do computador. A CPU é um circuito integrado (Chip) de vital importância para o computador. Dentro de um processador existem milhões de transístores 3
Processadores Os principais fabricantes de processadores são a INTEL, a AMD e a Cyrix, como exemplos de processadores destas marcas temos os Pentium 4 e os Celeron da INTEL, os Athlon e os Duron da AMD, e os III da Cyrix. Tipos de Microprocessadores CISC (Complex Instruction Set Computer) possui um conjunto complexo de instruções que o tornam capaz de executar várias centenas de operações, sendo portanto muito versátil, mas também mais caro. Exemplos: 80386 (1985) e o 80486 (1989). RISC (Reduced Instruction Set Computer) possui um conjunto limitado de instruções, estes processadores são capazes de executar apenas algumas operações simples. Exemplos: IBM Risc 6000 e Power PC. 4
Processadores Actuais Os processadores actuais comercializados possuem características de ambas as arquitecturas. Os processadores passaram por várias evoluções (ver tabela pag. 81) Velocidade de Relógio (Hz) É a velocidade de processamento, trata-se da velocidade com que se faz o processamento no interior do computador. 5
Registos Internos Indica o numero bits que o computador trabalha de cada vez. Barramento de Dados Número de bits que são transportados de e para o exterior de cada vez. Relativamente aos processadores da INTEL, temos actualmente processadores Pentium 4 3,6 Ghz com velocidades de barramento de 800 Mhz. Na AMD temos os XP 3000. Já existem também os processadores de 64 bits, que correm aplicações de 64 bits, porém não estão ainda muito divulgados. 6
CPU, segundo o esquema de Von Neuman Segundo Von Neuman a CPU é dividida em duas unidades: - UAL ou ALU (unidade aritmética e lógica) - UC (unidade de controlo) UAL (unidade aritmética e lógica) É nesta unidade que são efectuados os cálculos: operações aritméticas (somas, subtracções, etc.) e lógicas (operações de comparação, por exemplo maior que ); 7
UC (unidade de controlo) Controla, directa ou indirectamente, toda a máquina, até mesmo a UAL. A UC cuida do endereçamento de memória, colocando e retirando dados, envia os dados para a UAL, juntamente com as operações que ela deve realizar, e ainda confere os resultados devolvidos pela UAL. Unidade de descodificação Tem como função a descodificação das informações e instruções provenientes da cache para que a CPU as possa processar. 8
Unidade de registos Memórias internas onde são armazenados, temporariamente, dados e resultados. Unidade de virgula flutuante É comum chamar-se a esta unidade o coprocessador matemático. Ela auxilia a CPU na realização das operações matemáticas mais complexas. 9
Unidade de memória cache interna Nos computadores actuais a memória cache possui uma importância fundamental. É uma memória rápida que armazena os dados mais requisitados pelo processador. Unidade de segmentação e unidade de paginação Tem como objectivo a conversão dos endereços lógicos, contidos nos programas em endereços físicos, consoante o tipo de gestão de memória utilizada. 10
Unidade de pré-escolha Requisita à memória cache uma lista de instruções a executar, armazenando-as internamente num dispositivo próprio de memória, pronta a passa-los à unidade de descodificação. Unidade de ligação com o bus Permite ao processador comunicar com os componentes exteriores através dos barramentos (ligação física entre os múltiplos componentes existentes numa placa de computador). 11
Bus externo de dados É o canal físico de comunicação de dados entre o interior e o exterior da CPU. O numero de pistas do bus esterno de dados determina a quantidade de informação que pode receber e enviar de cada vez. Bus externo de endereços São as linhas ou pistas de comunicação externas através das quais a CPU referencia e acede a endereços de memória. O numero de linhas deste barramento determina o numero de células de memória a que o processador pode aceder. 12
Encaixe do processador O encaixe do processador pode chamar-se de socket ou slot, consoante o tipo de processador. Memória Central O computador possui dispositivos que podem armazenar dados, instruções e resultados. A estes dispositivos dá-se o nome de memórias. Comunicam directamente com o processador, estão perto dele e armazenam temporariamente (caso da RAM e da cache) ou não (caso da ROM) pequenas quantidades de informação. Devido à sua importância fundamental, este tipo de memória foi designado memória principal, central ou primária. 13
Memória A memória está organizada em células. Cada célula é uma unidade básica de armazenamento, podendo conter dados ou instruções. A cada célula corresponde um número, que constitui o seu endereço. Memória central Memória RAM Memória ROM Memória cache 14