Fundamentos em Informática

Fundamentos em Informática 04 Organização de Computadores nov/2011

Componentes básicos de um computador Memória Processador Periféricos Barramento Processador (ou microprocessador) responsável pelo tratamento de informações armazenadas em memória (programas em código de máquina e dos dados) Memória responsável pela armazenagem dos programas e dos dados Periféricos dispositivos responsáveis pelas entradas e saídas de dados; pelas interações entre o computador e o mundo externo (Ex: monitor, teclados, mouses e impressoras Barramento liga todos estes componentes; uma via de comunicação de alto desempenho por onde circulam os dados tratados pelo computador

Processador ou Unid. Central de Processamentos - UCP Def: É um circuito integrado que realiza as funções de cálculo e tomada de decisão de um computador. Estes baseiam-se nele para executar suas funções, podemos dizer que o processador é o cérebro do computador. http://pt.wikipedia.org/wiki/microprocessador Composição da CPU unidade de controle, unidade lógica e aritmética, e registradores

Processador ou Unid. Central de Processamentos - UCP É responsável pelo processamento e execução de programas armazenados na memória principal. Funções: Executar instruções - realizar aquilo que a instrução determina. Realizar o controle das operações no computador.

Processador ou Unid. Central de Processamentos - UCP Divide-se em: a) Unidade de Controle (UC) - envia sinais de controle para toda a máquina, de forma que todos os circuitos e dispositivos funcionem adequada e sincronizadamente. b) Unidade Lógica e Aritmética (ULA) - responsável pela realização das operações lógicas (E, OU, etc) e aritméticas (somar, etc). Unidades de Entrada Memória RAM Memória ROM Unidade de Controle Unidades de Saída Memórias Secundárias Memória Cache Registradores Unidade Lógica e Aritmética

Unidade de Controle (UC) Objetivo Assume toda a tarefa de controle das ações a serem realizadas pelo computador comandando todos os demais componentes Elemento que garante a correta execução dos programas e a utilização dos dados corretos nas operações Gerencia todos os eventos associados à operação do computador chamadas interrupções Unidades de Entrada Memórias Secundária s Memóri a Cache Memória RAM Unidade de Controle Registradore s Memória ROM Unidade Lógica e Aritmétic a Unidad es de Saída

Unidade Lógica e Aritmética (ULA) Objetivo da Unidade Lógica e Aritmética (ULA) Assume todas as tarefas relacionadas às operações lógicas (ou, e, negação, etc.) e aritméticas (adições, subtrações, etc...) a serem realizadas no contexto de uma tarefa Parâmetros que influenciam no desempenho global de um sistema Tamanho de palavra processada pela unidade lógica e aritmética Velocidade de cálculo (freqüência do relógio) Quantidade de operações que ela suporta Unidades de Entrada Memórias Secundárias Memória Cache Memória RAM Unidade de Controle Registradores Memória ROM Unidade Lógica e Aritmética Unidades de Saída

Registradores Memória interna a CPU Ocupa o topo da hierarquia de memória: maior velocidade de transferência (em nanossegundos), menor capacidade de armazenamento (espaço para 1 único dado/ instrução/ endereço-entre32e64bits). Permite o armazenamento de valores intermediários ou informações de comando. Esta memória é composta de registradores (ou registros) cada qual com uma função própria: registrador de instrução, registrador de dados, registrador de endereço.

Registradores - Tipos AX - registrador acumulador: geralmente onde instruções devolvem resultado e também usado para o processador saber o número de uma suposta interrupção; BX - registrador de endereço (base): tem a função de armazenar o endereço da informação a ser lida ou escrita; CX - registrador de instrução: Armazena a instrução que está sendo executada; DX - registrador de dados: Usado genericamente para guardar dados de outras instruções.

Clock Definição É um circuito oscilador que tem a função de sincronizar e ditar a medida de velocidade de transferência de dados no computador.

Exercícios 1. OquesignificaULAeUC?Quaissuafunções? 2. Quais os componentes básicos de um computador? Elabore o gráfico representativo deles. 3. O que são registradores? Cite dois tipos existentes.

Memórias

Memória Def: - são todos os dispositivos que permitem a um computador guardar dados, temporariamente ou permanentemente; - é um termo genérico para designar componentes de um sistema capazes de armazenar dados e programas.

Memória Tipos Memória principal (memória de trabalho) são memórias que o processador pode endereçar diretamente, sem as quais o computador não pode funcionar. (ram, rom, registradores e cache) Memória secundária memórias de armazenamento em massa, para armazenamento permanente de dados.(disco rígido, fitas magnéticas, cd, dvd)

Memória Cache Def.: É uma pequena quantidade de memória estática de alto desempenho, tendo por finalidade aumentar o desempenho do processador realizando uma busca antecipada na memória RAM. Uma definição mais simples de cache poderia ser: uma área de armazenamento temporária onde os dados freqüentemente acessados são armazenados para acesso rápido.

Memória Cache Níveisde Cache Existem vários níveis de cacheem um computador moderno Quando referimos apenas a simplesmente cache, normalmente está se referenciando o nível secundário ou nível 2 Exemplo: O processador Intel Core i7-970 L1: 32KB + 32KB (each core), L2: 256KB (each core), L3: 12MB (shared)

Memória Principal Módulos de memória Pentes conectados no barramento da placa mãe Mais usados atualmente

Memória Principal Objetivo Armazenamento de programas e dados a serem manipulados pelo processador Memória que se referencia na especificação de um microcomputador Exemplo: Notebook HP G4-1135BR c/ Intel Core i3 370M 2,4GHz 4GB 640GB Uma placa que se coloca na placa mãe

Tipos de memória principal RAM (memória de leitura e escrita) Chips de memória que podem ser lidos e gravados pela CPU a qualquer instante Usados pela CPU para: armazenar e executar programas vindos do disco ler e gravar os dados que estão sendo processados É uma memória volátil quando o computador é desligado, todos os seus dados são apagados é necessário que os programas e dados fiquem gravados no disco, que é uma memória permanente

Tipos de memória principal Memórias não voláteis São chips de memória que podem ser lidos pela CPU a qualquer instante BIOS (Sistema Básico de Entrada e Saída) Programa armazenado em memória não volátel nos PCs Realizar a "partida" do computador realiza a contagem de memória faz uma rápida checagem do funcionamento do computador realiza a carga do Sistema Operacional Tipos de memórias não voláteis ROM, PROM, EPROM, EEPROM

Tipos de memória não voláteis ROM São chips de memória que podem ser lidos pela CPU a qualquer instante mas não podem ser gravados pela CPU Sua gravação é feita apenas pelo fabricante do computador, ou pelo fabricante de memórias dados armazenados nela já saem prontos de fábrica e são produzidas em larga escala na indústria É uma memória permanente seu conteúdo nunca é perdido, mesmo com o computador desligado Usada para armazenar programas estáticos (que não alteram) foi usado para armazenar o BIOS, que se localiza na placamãe

Memória Secundária Memória secundária (memória de massa) Não é acessada diretamente pela CPU acesso é feito através de interfaces ou controladoras especiais Memória do tipo permanente não se apaga quando o computador está desligado para armazenamento de programas e dados por um longo período Tem alta capacidade de armazenamento Custo muito mais baixo que o da memória principal 2 GB DDR2 - RAM custa cerca de R$ 150,00 http://www.intersol.com.br HD SATA de 1 TB custa cerca de R$ 400,00 http://www.intersol.com.br

Memória Secundária Não é formada por chips Formada por dispositivos que utilizam outras tecnologias de armazenamento Exemplos de memória secundária disco rígido, disquetes, CD-ROM e fita magnética

Memória Conceitos Básicos Hierarquia de memória custo alto velocidade alta baixa capacidade custo baixo velocidade baixa capacidade elevada

Exercícios 1. Em relação ao processamento dos dados, a relação correta entre CPU, RAM e CACHE, é: A) RAM envia dados para a CPU, os mais requisitados são enviados para CACHE. A RAM busca os dados primeiro na CPU, se não encontrar, busca na CACHE. B) CPU envia dados para a RAM, os mais requisitados são enviados para CACHE. O CPU busca os dados primeiro na CACHE, se não encontrar, busca na RAM; C) CPU envia dados para a CACHE, os mais requisitados são enviados para RAM. O CPU busca os dados primeiro na CACHE, se não encontrar, busca na RAM. D) CPU envia dados para a RAM, os mais requisitados são enviados para CACHE. O CPU busca os dados primeiro na RAM, se não encontrar, busca na CACHE. E) CACHE envia dados para a CPU, os mais requisitados são enviados para CPU. A CACHE busca os dados primeiro na CPU, se não encontrar, busca na RAM.

Exercícios 1. Ordene de forma correta os dispositivos abaixo, em relação à velocidade do mais rápido até o mais lento: RAM REGISTRADORES - FLASH- CACHE - CPU 2. Ordene de forma correta os dispositivos abaixo, em relação ao seu armazenamento do maior para o menor: RAM REGISTRADORES - FLASH- CACHE 3. Exemplos de memórias secundárias A) RAM, HD, FLASH C) HD, FLASH, CD B) CD, RAM, HD D) IDE, CD, ROM 4. São tipos de controladoras de HD: A) SCSI, RAM, FLASH B) IDE, ROM, SCSI C) SATA, SCSI, FLASH D) IDE, SATA, SCSI

Barramentos

Barramentos (Bus) Definição É um conjunto de linhas de comunicação, caminho comum, pelo qual os dados trafegam dentro do computador pode ligar dois ou mais elementos do computador

Barramentos (Bus) Características Largura de banda: quantos bits podem ser transmitidos em uma única vez 8, 16, 32, 64 bits e etc... Velocidade de Transmissão 160 Kbps, 100 Mbps, 1 Gbps etc. Quanto mais rápido o barramento transmite, torna as aplicações mais rápidas

Barramentos (Bus) Tipos de um barramento barramento externo: Interliga os diversos componentes de um sistema computacional como CPU, memória, unidades de E/S. barramento interno: Interliga os elementos no interior de um determinado componente (processador, registradores)

Barramentos (Bus) Tipos de um barramento (quanto ao tipo de dados que fluem) barramento de dados (data bus): transporta as instruções e os valores manipulados pelas instruções; Barramento de endereço (address bus): transporta valores que indicam a localização dos dados ou dispositivos de E/S e etc. Barramento de controle (control bus): responsável pela transferência de sinais (de controle) READ, WRITE, inicio de operação aritmética, interrupção e etc.

Barramentos (Bus) Tipos de um barramento (quanto ao sentido do fluxo) Unidirecional (simplex): transferem os dados em um único sentido; Bidirecional (duplex): transferem os dados em ambos os sentidos, porem não simultaneamente. (half-duplex ou full-duplex)

Barramentos (Bus) Exemplos de barramentos de um PC Barramento do processador: barramento que o chipset usa para enviar/receber informações do processador Barramento de Cache: barramento dedicado para acessar o sistema cache Barramento de memória: barramento que conecta o sub-sistema de memória ao chipset e ao processador Barramento local de E/S (Entrada/Saída): usado para conectar periféricos de alto desempenho à memória, chipset e processador (placas de vídeo, interface de redes de alta velocidade, etc.)s ISA, MCA, EISA, VESA Local Bus, PCI, AGP,USB, HDMI

Exercícios Ilustre os componentes básicos de um computador e seu funcionamento. Quais as principais funções da memória? Cite 2 tipos de memória secundária. Oqueébarramento?Cite2tipos.

Conclusão Apresentamos os componentes internos e o funcionamento padrão dos mesmos; Características de processadores, memórias e barramentos.

Referências http://www.facom.ufu.br/~autran/apoio/icc/hardware.pdf http://www.pucrs.campus2.br/~jiani/matematica/hardware.ppt http://www2.ufp.pt/~rmoreira/mtc/aula4_ii.pdf http://www2.dc.uel.br/~rafael/6copxx/ininf-aula3.ppt http://www.ljsenger.net/2006/introorgec/intro7.pdf