Organização de Computadores I Aula 2 Material: Diego Passos http://www.ic.uff.br/~debora/orgcomp/pdf/parte2.pdf Organização de Computadores I Aula 2 1/29
Tópicos de Computação. de um Sistema de Computação.. Representação de informação. de Desempenho.. Organização de Computadores I Aula 2 2/29
Sistema de Computação Conjunto de componentes integrados com o objetivo de manipular dados e gerar informações úteis. Processador. Memória. Dispositivos de entrada e saída (I/O devices). Organização de Computadores I Aula 2 3/29
Sistema de Computação Exemplo Atualização de saldos em contas bancárias. DOC documento com número da conta e operação a ser realizada. Especificação das operações necessárias. Algoritmo. Organização de Computadores I Aula 2 4/29
Instruções O algoritmo contém comandos muito complexos. Estes comandos precisam ser transformados em conjuntos de comandos mais simples, que possam ser entendidos e executados pela máquina. Instruções de máquina. Exemplos: Somar dois números de cada vez. Mover um número de um local para outro na memória. Ler um caractere correspondente a uma tecla pressionada. Organização de Computadores I Aula 2 5/29
Detalhando o Algoritmo Organização de Computadores I Aula 2 6/29
Problema das Instruções Instruções de Máquina são de baixo nível. Programas complexos, difíceis de entender. Assembly. Programadores utilizam linguagens de programação de alto nível. Organização de Computadores I Aula 2 7/29
Processador UCP Unidade Central de Processamento. CPU Central Processing Unit. Capaz de entender e executar uma operação definida por uma instrução de máquina. Formados por milhões (bilhões) de componentes eletrônicos (transistores, resistores, capacitores, etc) encapsulados em um único invólucro (chip). Organização de Computadores I Aula 2 8/29
Dispositivos de Entrada Necessários para a introdução do programa e dos dados no sistema. Teclado, mouse, etc. Organização de Computadores I Aula 2 9/29
Memória Responsável pelo armazenamento das informações introduzidas por dispositivos de entrada. Registradores, memória cache, memória principal (RAM), memória secundária. Processador lê instruções da memória. Gargalo de von Neumann. Organização de Computadores I Aula 2 10/29
Dispositivos de Saída Utilizados para apresentar os resultados do programa ao usuário. Organização de Computadores I Aula 2 11/29
Interconexão Entre os Sistema trabalha com sinais elétricos indicando os valores de um bit (0 ou 1). Barramento (bus): Conjunto de fios que conduzem os sinais entre os componentes principais do sistema. Organização de Computadores I Aula 2 12/29
Barramento Um barramento é dividido em conjuntos de fios para cada funcionalidade: Barramento de dados (BD). Barramento de endereços (BE). Barramento de controle (BC). Organização de Computadores I Aula 2 13/29
Exemplo de Uso Processador requer escrita de dado na memória: Valor 75, na posição 37. BC indica escrita na memória principal. BE é 37 (0000100101 em binário com 10 bits). BD é 75 (01001011 em binário com 8 bits). Organização de Computadores I Aula 2 14/29
Barramento de Controle Fios independentes. Cada um com função específica. Organização de Computadores I Aula 2 15/29
de Endereços e Dados BE largura L (quantidade de fios) determina: Quantidade máxima de endereços: 2 L. BD largura L e velocidade V determinam: Taxa de transferência: T = L V. L = 10bits e V = 100MHz (Mbps) T = 1000Mbps Organização de Computadores I Aula 2 16/29
Um Único Barramento? Ineficaz. Velocidades de acesso de dispositivos são muito diferentes. processador e memória muito rápidos. mouse e teclado muito lentos. Solução: barramentos diferentes conectados por pontes (bridges). Barramento do sistema (processador, memória principal e memória cache) system bus. Barramento de E/S de alta velocidade (HDs, placa de rede, placa de vídeo, etc). Barramento de E/S de baixa velocidade (teclado, mouse, impressora, scanner, etc). Organização de Computadores I Aula 2 17/29
Vários Organização de Computadores I Aula 2 18/29
Representação de Informação Bit: unidade fundamental de representação: 0 ou 1. Organização de Computadores I Aula 2 19/29
Representação de Informação Símbolos são definidos como grupos de bits. Byte grupo ordenado de 8 bits. Proposto pela IBM como unidade de armazenamento. Múltiplos do byte em potência de 2. KB, MB, GB, etc. Organização de Computadores I Aula 2 20/29
Representação de Caracteres Caractere símbolo alfanumérico (ou não) usado em textos. Solução: associação de números à caracteres (tabelas). Códigos de 6 bits BCD (64 símbolos). Códigos de 7 bits ASCII 7 bits (128 símbolos). Códigos de 8 bits ASCII 8 bits, EBCDIC (256 símbolos). Códigos de 16 bits UNICODE (65536 símbolos). Organização de Computadores I Aula 2 21/29
Tabela ASCII Exemplo Organização de Computadores I Aula 2 22/29
Mais Sobre Representação Byte 8 bits unidade de armazenamento. Palavra (word ) Unidade de transferência e processamento. Valor comum (atualmente) é de 32 bits (Pentium IV, Athlon XP) 64 bits em processadores mais novos (Athlon64, Core2Duo). Organização de Computadores I Aula 2 23/29
Arquivos e Registros Arquivo conjunto de dados de mesmo tipo para uma mesma aplicação. Arquivo de alunos da turma (nome, e-mail, etc). Arquivo com o código de um programa (instruções). Arquivos são constituídos por itens chamados registros. Cada aluno é um registro. Cada instrução é um registro. Arquivos são armazenados em memória secundária (quase sempre). Organização de Computadores I Aula 2 24/29
Unidades de Medida Organização de Computadores I Aula 2 25/29
de Desempenho Desempenho depende da capacidade e velocidade dos diferentes componentes e da velocidade com que eles se comunicam entre si. Desempenho dos processadores (velocidade). Milhões de instruções por segundo MIPS. Milhões de operações de ponto flutuante por segundo (MFLOPS) supercomputadores. Desempenho da memória (tempo de acesso/latência). Tempo de recuperação ou escrita dos dados. Desempenho do sistema (tempo de resposta). Tempo entre requisição de um serviço e a resposta. Desempenho da comunicação. Vazão (Throughput) bps (bits por segundo) ou múltiplos. Organização de Computadores I Aula 2 26/29
Para Lembrar I de Computação básicos de hardware. O que são instruções. Arquitetura de von Neumann (de novo). Linguagens de alto nível. Para que serve cada componente. Ciclo básico de instrução. Tipos diferentes de memória. Organização de Computadores I Aula 2 27/29
Para Lembrar II O que são. de um barramento (BC, BD, BE). Largura do barramento (e implicações). Pontes. Representação O que é um bit. O que é um byte (e seus múltiplos). O que é uma palavra. Como são representados caracteres (ASCII de 7 bits). O que são arquivos e registros. Organização de Computadores I Aula 2 28/29
Para Lembrar III Desempenho Unidades para pequenos tempos e tamanhos. O que é latência. O que são FLOPS (MFLOPS, GFLOPS). O que é tempo de resposta. O que é vazão. Organização de Computadores I Aula 2 29/29