INSTITUTO FEDERAL CATARINENSE Campus Ibirama Arquitetura de Hardware Professor Eduardo Stahnke
Arquiteturas Grande diversidade das arquiteturas de computadores Componentes básicos do computador
Os Principais Componentes O processador é responsável pelo tratamento de informações armazenadas em memória (programas em código de máquina e dos dados). A memória é responsável pela armazenagem dos programas e dos dados. Periféricos, que são os dispositivos responsáveis pelas entradas e saídas de dados do computador, ou seja, pelas interações entre o computador e o mundo externo. Barramento, que liga todos estes componentes e é uma via de comunicação de alto desempenho por onde circulam os dados tratados pelo computador.
O Processador Circuito integrado (ou chip), que é considerado o "cérebro do computador. É o processador que executa os programas, faz todos os cálculos e toma as decisões de acordo com as informações armazenadas na memória
O Processador Antes da existência dos microprocessadores, as CPUs dos computadores eram formadas por um grande número de chips, distribuídos ao longo de uma ou diversas placas Um microprocessador nada mais é que uma CPU completa dentro de apenas um chip
O Processador Independente do tipo ou forma, uma CPU realiza as seguintes tarefas: Busca e executa as instruções existentes na memória. Os programas e os dados que ficam gravados no disco (disco rígido), são transferidos para a memória. Uma vez estando na memória, a CPU pode executar os programas e processar os dados Comanda todos os outros chips do computador
O Processador A CPU é composta basicamente de três elementos Unidade de controle Registradores Unidade lógica e aritmética
CPU Unidade de Controle A Unidade de Controle tem a maior importância na operação de um computador Assume toda a tarefa de controle das ações a serem realizadas pelo computador, comandando todos os demais componentes de sua arquitetura Garante a correta execução dos programas e a utilização dos dados corretos nas operações que as manipula Gerencia todos os eventos associados à operação do computador, particularmente as chamadas interrupções
CPU: Registradores A CPU contém internamente uma memória de alta velocidade que permite o armazenamento de valores intermediários ou informações de comando Os registros são utilizados para assegurar o armazenamento temporário de informações importantes para o processamento de uma dada instrução Conceitualmente, registro e memória são semelhantes: a localização, a capacidade de armazenamento e os tempos de acesso às informações que os diferenciam
CPU: Unidade Lógica e Aritmética Componente essencial num computador Assume todas as tarefas relacionadas às operações lógicas (e, ou, negação, etc.) e aritméticas (adições, subtrações, etc...) a serem realizadas no contexto de uma tarefa
CPU: Unidade Lógica e Aritmética Tabela verdade: A B AND OR NOT A XOR 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0
Exercício Sabendo que as proposições P e Q são verdadeiras, determine o valor lógico (V ou F) da seguinte proposição: P ^ ~Q P ^ (~P v Q) ~P v ~Q v (P ^ Q) P ^ Q ^ (~Q v P) v (P ^ Q) Q v P ^ (P v ~Q) ^ P v (~P ^ ~Q)
O Processador
Memória Todo computador possui uma determinada capacidade de memória, que pode variar de um computador para o outro A memória se constitui de um conjunto de circuitos capazes de armazenar os dados e os programas a serem executados pela máquina
Memória Além dos registradores, existem basicamente três tipos de memória: Memória principal onde normalmente devem estar armazenados os programas e dados a serem manipulados pelo processador; Memória secundária que permitem armazenar uma maior quantidade de dados e instruções por um período de tempo mais longo; Memória cache, que se constitui de uma pequena porção de memória com curto tempo de resposta, normalmente integrada aos processadores e que permite incrementar o desempenho durante a execução de um programa.
Memória Principal A memória principal, ou memória de trabalho, é onde normalmente devem estar armazenados os programas e dados a serem manipulados pelo processador Em termos básicos, a memória principal é vista como um conjunto de chips que são inseridas na placa mãe do computador
Memória Principal São memórias que o processador precisa acessar para enviar os dados Elas armazenam os dados apenas temporariamente, ou seja, quando o computador fica sem energia ou é reiniciado, perde-se as informações Elas são acessadas diretamente pelo processador, sem passar por outro lugar
Memória RAM São chips de memória que podem ser lidos e gravados pela CPU a qualquer instante A CPU usa a RAM para armazenar e executar programas vindos do disco, para ler e gravar os dados que estão sendo processados
Memória RAM
Memória Secundária A memória secundária é uma memória do tipo permanente (não se apaga quando o computador está desligado), que tem uma alta capacidade de armazenamento, e um custo muito mais baixo que o da memória principal A memória secundária não é formada por chips, e sim, por dispositivos que utilizam outras tecnologias de armazenamento
Memória Secundária A memória secundária são as memórias de armazenamento Geralmente são mais lentas que as memórias principais, mas tem uma capacidade de armazenamento muito superior Exemplo de memórias secundárias são:discos rígidos, cartões de memória, pendrives, HDs externos, etc
HD Disco rígido é a parte do computador onde os dados são armazenados Discos com rotação de até 10 mil vezes por minuto e demora em torno de 10 segundos até atingir a velocidade adequada Os discos rígidos são ligados à placa-mãe por um cabo. Usam-se cabos IDE (mais largos e cinza) e cabos SATA (vermelhos e curtos). Os discos rígidos que usam SATA são melhores e mais velozes
HD
HD Para organizar o processo de gravação e leitura dos dados gravados no disco rígido, a superfície dos discos é dividida em trilhas e setores As trilhas são círculos concêntricos, que começam no final do disco e vão se tornando menores conforme se aproximam do centro Cada trilha recebe um número de endereçamento, que permite sua localização
HD As trilhas se dividem em setores, que são pequenos trechos onde são armazenados os dados, sendo que cada setor guarda 512 bytes de informações Além das trilhas e setores, temos também as faces de disco Em um disco rígido com 2 discos por exemplo, temos 4 faces
HD
Memória Cache Memória cache é uma área reservada de memória que possui duas funções: Aumentar o desempenho do computador Aumentar o tempo de vida das unidades de disco Basicamente há dois tipos de memória cache: A que vem incorporada à máquina A que é implementada via software na memória RAM do sistema
Memórias
Barramentos Um barramento, ou bus, nada mais é do que um caminho comum pelo qual os dados trafegam dentro do computador Este caminho é usado para comunicações e pode ser estabelecido entre dois ou mais elementos do computador Todo barramento tem uma velocidade medida em MHz. Um barramento rápido permite transmitir dados rapidamente, que tornam as aplicações mais rápidas
Placa Mãe Placa mãe, também denominada mainboard ou motherboard, é uma placa de circuito impresso, que serve como base para a instalação dos demais componentes de um computador, como o processador, memória RAM, os circuitos de apoio, as placas controladoras, os slots do barramento e o chipset A placa-mãe realiza a interconexão dos componentes do microcomputador
Placa Mãe