MEMÓRIA CACHE ALGORITMOS DE SUBSTITUIÇÃO DE DADOS NA CACHE: Define qual dos blocos (dados de informações) atualmente armazenados na cache deverá ser alocado para dar lugar a um novo bloco (dado de informação) que está sendo transferido. MAPEAMENTO DIRETO Exemplo: Considere uma MP com 64 MB de capacidade associada a uma memória cache que possui 2Klinhas, cada uma com largura de 16 Bytes. Determine o formato do endereço para ser interpretado pelo sistema de controle da cache. Quantidade de linhas 2 KB = 2 x 1024 = 2 11 11 bits para linha. Quantidade de bytes por linha 16 Bytes = 2 4 4bitsparaByte. Quantidade de blocos / linha, onde: 64 M = 64 * 1024 = 65536 Bytes * 8 = 524288 Bytes. 2K=2*8=16Bytes*16Bytes=256 Bytes. 64MB / (2 KB x 16 Bytes) = 524288 / (256) = 2048 = 2 11 11 bits por Tag. BLOCO (TAG) LINHA Byte 11 bits 11 bits 4 bits 2 11 2 11 2 4 1
MÉTODOS ASSOCIATIVOS: 1. O que não é usado há mais tempo (LRU LEAST RECENTLY USED) O sistema escolhe substituir o bloco que está mais tempo sem ser utilizado. Quando uma das duas linhas do conjunto é acessada, o bit é setado, marcado, passa a valer 1 binário e o bit correspondente a outra linha passa a valer 0 binário. 2. FILA O primeiro a chegar é o primeiro a ser atendido (FIFO first in, first out). 3. O que tem menos referências (LFU LEAST FREQUENTLY USED) O sistema de controle escolhe o bloco que esta com menos acessos por parte do processador (menos referências). 4. ESCOLHA ALEATÓRIA O sistema escolhe aleatoriamente um bloco para ser substituído, independentemente de sua situação no conjunto. 2
O SISTEMA DE COMPUTAÇÃO Componentes: Um sistema de computação é um conjunto de componentes integrados para se trabalhar como um único elemento. O objetivo principal é realizar manipulações através de dados usando leitura Binária. DADOS DE ENTRADA PROCESSAMENTO DADOS DE SAÍDA (INFORMAÇÃO) Von Neumann melhora de forma considerável essa arquitetura inicial, acrescentando um componente fundamental: a MEMÓRIA, mantendo se até hoje. 3
PRIMEIRA GERAÇÃO VÁLVULA (1945 1955). SEGUNDA GERAÇÃO TRANSISTOR (1955 1965): Componente eletrônico que começou a popularizar se na década de 1950, tendo sido o principal responsável pela revolução da eletrônica na década de 1960. TERCEIRA GERAÇÃO CIRCUITOS INTEGRADOS (1965 1980): A invenção do Circuito Integrado de Silício por Robelt Noyce em 1958. QUARTA GERAÇÃO LSI e VLSI (1980). LÓGICA DIGITAL PORTAS LÓGICAS: Informações que podem assumir valores lógicos: Verdadeiro (V); Falso (F). 4
LÓGICA DIGITAL EXPRESSÕES E OPERADORES: Expressão é uma variável ou uma constante que retorne um resultado após a sua avaliação. Operadores são elementos que fazem parte da notação que atuam sobre um (valor unário) operador ou dois (valor binário) operadores para se produzir um determinado resultado. Operadores Aritméticos são constantes ou variáveis inteiras ou reais. 5
OPERADORES LÓGICOS PRINCIPAIS OPERADOR TIPO SIGNIFICADO DA OPERAÇÃO LÓGICA OR (OU) Combina dois valores Seu resultado é verdadeiro quando ao Binário menos um dos componentes for verdadeiro. AND (E) Dois ou mais valores Só é verdadeiro se todos os valores forem Binário verdadeiros. NOT (NÃO) Binário NOR (NÃO OU) Binário XOR (XOU) Binário NAND (NÃO E) Binário Relaciona entre um valor A esuanegação (Ā) SeA for verdadeiro então Ā será falsa. Exemplo: A=1ou V então Ā =0ou F. Uma porta lógica NÃO OU possui duas ou mais entradas. A sua Saída é 1 (V) será verdadeira se e só se todas as suas Entradas forem 0 (F). Relaciona um OU exclusivo em dois operandos que resulta em um valor lógico verdadeiro (1ouV)seesomenteseexatamenteumdos operandos tiver um valor verdadeiro. Relaciona normalmente quando dois valores lógicos resultam falso (0) se e somente se ambos seus operandos forem verdadeiros (1), ou seja, o NAND e verdadeiro se, e somente se pelo menos um de seus operandos for falso. 6
LÓGICA DIGITAL ÁLGEBRA BOOLE SIMPLIFICAÇÃO Exemplo: + Representa o símbolo lógico OR (OU). Representa o símbolo lógico AND (E). Ā O traço em cima de uma letra qualquer representa uma negação (NOT). ~A Esta é outra forma de expressar o símbolo lógico de negação. Dada a expressão A ~B+~A B+A B, faremos sua simplificação passo a passo, onde o resultado do valor lógico será expresso por VL. Na expressão A ~B+~A B+A B temos uma negação OR (+) ~B + ~A e uma afirmação OR B +A, neste caso poderemos anular uma com a outra, conservar o símbolo lógico OR e desprezar o símbolo lógica AND ( ), onde teremos uma expressão final OR (OU), veja o exemplo abaixo: VL =A ~B+~A B+A B,anulando VL =A ~B+~A B+A Be ficaremos com a seguinte resposta: VL = A + B 7
BARRAMENTOS: 1. BC (Barramento de Controle) Conjunto de fios com a função de transportar os sinais de controle e comunicação através de operação de escrita em uma instrução de memória. 2. Barramento de Endereços (BE) Conjunto de fios com a função de transportar sinais (bits) que representam um número, como o endereço de um local de memória ou indicativo de um determinado dispositivo de E/S. 3. Barramento de Dados (BD) Conjunto de fios com a função de transportar sinais (bits) representando o dado sendo transferido para o endereço desejado. 8
BARRAMENTOS Exemplo: Um computador possui uma alocação de endereço máxima, onde sua última célula (endereço) é igual a 4095 Bytes, com uma capacidade para alocar 8 bits por célula. Pergunta sequalseriaacapacidadeembytes ou bits damemória Principal? Dados fornecidos: Em Bytes Endereços possíveis: de 0 10 até 4095 10 ede0 2 até 111111111111 2.Totalde 4096 KB ou 2 12. Em bits, onde 1 KB é igual a 8 bits Endereços possíveis de 0 10 até 32760 10 ede0 2 até 111111111111000 2.Totalde2 12 *8=32768 bits. Respostas: Endereços de 0 até 4095 equivale a 4096 KB de fios; Capacidade = N: N Bytes = 4096 KB / 1024 KB NBytes=4KB. Nbits=4KBx8bits N bits = 32 bits. 9
DMA ACESSO DIRETO À MEMÓRIA A melhor alternativa para se realizar operações de E/S com o máximo de rendimento da UCP é o método denominado acesso direto à memória (DMA Direct Memory Access). De modo geral, a técnica DMA consiste na realização da transferência de dados entre uma determinada interface e a memória principal, praticamente sem intervenção do processador. Este se limita a solicitar a transferência para um dispositivo denominado controlador de acesso direto à memória DMA controller, o qual realiza por si só a transferência. O processador fica liberado para realizar outras atividades. Quando o controlador termina a transferência, ele sinaliza para o processador através de uma interrupção. 10
BIOS Basic Input/Output System Sistema de ativação de entradas e saídas, encarregada de ativar recursos como: Processador; Placa de vídeo; Unidades de disco; Mouse; Teclado; Monitor; Memória. A BIOS que se encontra gravado na memória permanente de nome ROM, alimentada por uma bateria de níquel cádmio ou de lítio, programada pelo fabricante da placa mãe, pois quando ligamos o computador, o processador ainda não dispõe de todos os recursos básicos. 11
BIOS Basic Input/Output System Os passos de leitura inicial da BIOS são: 1. Efetuar a leitura do CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), onde se encontra armazenada as configurações personalizáveis. 2. Ativação de demais programas BIOS presentes em diversos dispositivos instalados no computador, como: SCSI e Placas de Vídeo. 3. Inicia se a descompactação para a MP de diversos comandos de inicializações para que não haja perda de tempo. 4. diversos componentes físicos pela POST (Power On Self Test ou Auto Teste de Partida). 5. Efetuar leituras de detalhes e ordem de inicialização dos dispositivos de armazenados no CMOS 12
REPRESENTAÇÃO DE NÚMEROS INTEIROS POSITIVOS Considerando somente, a representação de números inteiros positivos, com n dígitos pode se representar B n números, dispostos no intervalo fechado entre zero (o menor) e B n 1 (o maior), onde: B = base binária. n = número de dígitos. Assim, para 2 dígitos decimais tem se 100 números, de 0a99;para3dígitosem base 3 tem se 27 números, de0 (0003) a 26 (2223); para4dígitosbinários temse 2 4 = 16 números,dezero (0000 2 ) até 15 (1111 2 ) para 8 dígitos binários tem se 2 8 = 256 números,desdezero (00000000 2 ) até 255 (11111111 2 ). Não existe previsão para números negativos. 13
NÚMEROS COM SINAL: REPRESENTAÇÃO EM SINAL MAGNITUDE Para representar números com sinal, utilizamos um dígito (normalmente o, mais significativo) pararepresentarosinal. No sistema decimal, o símbolo ' (menos)' é usado, para indicar números negativos, e o símbolo '+ (mais)' para números positivos. Dessa forma podemos representar inteiros negativos, mas a faixa de representação é reduzida, porque se tem agora somente n 1dígito para representar a magnitude. Exemplo Um computador opera com um processador de 8bits, qual seria o maior númeronegativo( ) da faixa de atuação desse processador, trabalhando em complemento de 2? Dados: 8 bits e faixa de atuação = N. Resposta: 8bits=2 8 = 256 bits / 2 = 128 bits N = 128 1 = 127 bits. Nnegativo= 127 bits. 14
Aulas de Apoio Estarão disponibilizadas nos descritos a baixo para downloads os arquivos nos formatos: PowerPoints ou Word das aulas. Alguns estarão disponíveis para impressão, outros, somente para leitura, mas não para edição. Em alguns casos em que se fizer necessário a impressão, o professor estará liberando para um melhor desenvolvimento dos trabalhos a ser solicitados. www.aulasprof.6te.net ou www.profcelso.orgfree.com Contato: celsocan@gmail.com 15
FIM 16