Aula 03 Componentes Básicos de um Computador, Dispositivos de Entrada e Saída, Dispositivos de Armazenamento de Dados, Periféricos.
Máquina de Von Neuman Memória Entrada Unidade Central de Processamento Saída A grande maioria dos computadores existentes atualmente segue um modelo proposto pelo matemático americano Von Neumann, por volta de 1940. Nesse modelo, um elemento processador segue as instruções armazenadas em uma memória de programas, para ler canais de entrada, enviar comandos sobre canais de saída e alterar as informações contidas em uma memória de dados. 2
Componentes Básicos de um Computador UCP (Unidade Central de Processamento) Conjunto complexo de circuitos eletrônicos. Executa instruções de programa armazenadas na memória principal. UC (Unidade de Controle) Direciona o sistema do computador a executar instruções de programa armazenadas. ULA (Unidade Lógica e Aritmética) Executa todas as operações aritméticas e lógicas. Registradores Áreas de armazenamento temporário de alta velocidade. Situados dentro da UCP. Memória Principal Armazena dados temporariamente. A UCP referencia-o tanto para obtenção de instruções de programa como de dados. 3
Execução de Instruções de Programa Quatro etapas são executadas para cada instrução: Ciclo de máquina: a quantidade de tempo necessária para executar uma instrução. Computadores pessoais executam-nas em menos de um milionésimo de segundo. Supercomputadores executam-nas em menos de um trilionésimo de segundo. Cada CPU tem seu próprio conjunto de instruções: Aquelas instruções as quais a CPU pode entender e executar. 4
O tempo necessário para recuperar, executar e armazenar uma operação. Componentes: Tempo de instrução (I-time) Tempo de execução (E-time) O clock do sistema sincroniza as operações. Ciclo de máquina 5
Tempo de Instrução Também chamado de I-time. A unidade de controle recebe a instrução da memória e a coloca em um registro. A unidade de controle decodifica a instrução e determina qual é a localização na memória para os dados necessários. 6
Tempo de Execução A unidade de controle transfere dados da memória para registros na ULA. A ULA executa instruções relativas aos dados. A unidade de controle armazena o resultado da operação na memória ou em um registro. 7
Unidade de Medida Bit Abreviação de binary digit (dígito binário). Byte Um grupo de 8 bits. Dispositivos de memória e armazenamento são medidos em número de bytes. Palavra O número de bits que a CPU processa como uma unidade. Tipicamente, um número inteiro de bytes. Quanto maior a palavra, mais potente é o computador. 8
Unidade de Medida 1b bit 2 0 1b 1B Byte 2 3 8b 1KB Kilobyte 2 10 1024B 1MB Megabyte 2 20 1024KB 1GB Gigabyte 2 30 1024MB 1TB Terabyte 2 40 1024GB 1PB Petabyte 2 50 1024TB 9
Sistema de Codificação Provêem uma maneira comum para representar um caractere de dados. Necessários para os computadores poderem intercambiar dados. Esquemas comuns: ASCII (American Standard Code for Information Interchange) EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code) Unicode 10
Sistema de Codificação Letra A B a b ASCII 01000001 01000010 01100001 01100010 EBCDIC 11000001 11000010 10000001 10000010 11
Memória Também conhecida como armazenamento primário e memória principal. Freqüentemente expressa como memória de acesso aleatório (RAM). Não faz parte da CPU. Retém dados e instruções para serem processados. Armazena informações somente enquanto o programa está em operação. 12
Tipos de Memória RAM SRAM Static Random Access Memmory a memória RAM estática usa múltiplos transistores, em geral de 4 a 6, para cada célula de memória, mas não tem um capacitor em cada célula. Ela é usada principalmente para o cache. DRAM Dinnamic RAM A memória RAM dinâmica tem as células de memória com um transistor e um capacitor associado, que exige um refrescamento constante. FPM DRAM Fast Page Mode DRAM A memória RAM de modo de paginação rápida foi a forma original da DRAM. EDO DRAM Extended Data Out DRAM Ela é aproximadamente 5% mais rápida que a FPM. SDRAM Synchronous DRAM A memória DRAM síncrona leva vantagem no conceito de modo burst (rajada) para melhorar muito o desempenho. A memória SDRAM é aproximadamente 5% mais rápida que a EDO RAM. DDR SDRAM Double Data Rate DRAM A memória SDRAM com taxa de transferência de dados dupla é igual à SDRAM, exceto que esta tem uma largura de banda maior, o que significa mais velocidade. 13
Tipos de Memória RAM VRAM Video RAM É um tipo de memória RAM usada especificamente por adaptadores de vídeo ou aceleradores 3-D. O termo "multiporta" é usado porque a VRAM normalmente tem duas portas de acesso independentes em vez de uma, o que permite à CPU e ao processador gráfico acessar a memória RAM simultaneamente. SGRAM Synchronous Graphic RAM É uma RAM gráfica e síncrona que pode ser utilizada em adaptadores de vídeo em vez da VRAM. O desempenho é quase o mesmo, mas a SGRAM é mais barata. 14
Tipos de Memória ROM ROM Read Only Memory É um circuito integrado (chip) programado com dados específicos, no momento de sua construção. É uma memória que não permite a gravação de dados, só a leitura. PROM Programmable ROM Os circuitos PROMs só podem ser programados uma vez. Eles são mais frágeis do que os ROMs. EPROM Eraseble PROM Circuitos EPROM podem ser regravados muitas vezes. Apagar um EPROM requer um dispositivo especial que emite uma certa freqüência de luz ultravioleta (UV). EEPROM Ellectrically EPROM Mudanças não podem ser feitas incrementalmente no EPROM. Todo o chip precisa ser apagado. Chips EEPROM (memória apenas de leitura programável e apagável eletricamente) removem a maior desvantagem das EPROMs. EEPROMs são mudadas um byte de cada vez, o que as torna versáteis, mas lentas. Na realidade, chips de EEPROM são muito lentos para serem usados em muitos produtos que fazem rápidas mudanças nos dados neles armazenados. Memória Flash Uma evolução da EEPROM. A memória Flash funciona muito mais rapidamente que as tradicionais EEPROMs porque grava os dados em blocos, geralmente de 512 bytes. 15
Módulos de memória SIMM - Single In-line Memory Module Essa placa de memória usava um conector de 30 pinos, e seu tamanho era de aproximadamente 9 x 2 cm. Na maioria dos computadores, você tinha de instalar os SIMMs em pares com capacidade e velocidade iguais. DIMM - Dual In-line Memory Module Com um enorme conector de 168 pinos ou 184 pinos e um tamanho de 14 x 2,5 cm, as DIMMs variam em capacidade de 8 MB a 1 GB por módulo e podem ser instaladas sozinhas. SODIMM - Small Outline Dual In-line Memory Module Utilizadas geralmente nos notebooks, as placas SODIMM são pequenas (aproximadamente 5 x 2,5 cm) e têm 144 ou 200 pinos. A capacidade varia de 16 MB a 1 GB por módulo. 16
Barramento do Sistema Percursos elétricos que transportam dados entre a CPU e a memória. Largura de barramento: O número de percursos elétricos para transportar dados. Medida em bits. Velocidade de barramento: Medida em megahertz (MHz). 17
ISA- Industry Standard Architecture Barramento antigo, caiu em desuso. Paralelo, de 8 bits ou 16 bits. PCI - Peripheral Component Interconnect Sucessor do ISA, barramento paralelo de 32 bits. AGP - Accelerated Graphics Port Barramento criado para desafogar o PCI, é utilizado exclusivamente para vídeo. Barramento paralelo de 64 bits. PCI Express: Mais novo barramento em uso, é um barramento serial de alta velocidade. USB - Universal Serial Bus Permite-lhe converter muitos dispositivos em série para a porta USB. Wireless USB Versão do USB que dispensa o uso de fios para fazer a conexão. IEEE 1394 - Firewire Um barramento de alta velocidade normalmente usado para conectar equipamentos de vídeo. 18