Capítulo 2 (Livro Texto*) - Notas de Aula - Parte II 1. Organização de um Computador <Figura 2.15>: Computador: formado por 3 módulos distintos: UCP (UAL e UC) Memória (memória principal ou memória RAM) Dispositivos de E/S (Periféricos) o módulo UCP (ou processador) é o mais importante, pois controla todo o funcionamento do computador. É subdivido em dois módulos: UAL e UC o módulo UAL é responsável pelos operações aritméticas e lógicas Capítulo 2 do Livro Texto (*) Introdução à Arquitetura de Computadores (Notas de Aula) 1 o módulo UC é responsável pelo controle da realização das operações do módulo UAL e da operação global do computador, ou seja, ele controla a execução das instruções da máquina. O controlador está localizado dentro deste módulo. a arquitetura "von Neumann" especifica que não há separação entre área de armazenamento de programas e área de armazenamento de dados dentro do módulo de memória <Figura 2.16>: a memória de um computador não compreende apenas o módulo memória principal (RAM), ela está dividida em vários dispositivos de armazenamento: - Registradores da UCP - Memória Cache - Memória Principal - Memória Auxiliar ou Secundária (discos, fitas magnéticas) Capítulo 2 do Livro Texto (*) Introdução à Arquitetura de Computadores (Notas de Aula) 2
a memória RAM é considerada um dispositivo passivo, pois ela responde aos sinais de controle da UCP as interfaces de E/S são consideradas dispositivos ativos, pois elas podem gerar ou receber sinais de controle da UCP DMA (Direct Memory Access) - dispositivo que executa a transferência direta de dados entre a memória e as interfaces, portanto este dispositivo libera o processador durante a transferência de dados <Figura 2.17>: barramentos são dutos de informação utilizados para minimizar o número de caminhos entre os registradores os barramentos estão divididos em: barramentos de endereços, de controle e de dados Capítulo 2 do Livro Texto (*) Introdução à Arquitetura de Computadores (Notas de Aula) 3 <Figura 2.18>: a memória principal (ou memória RAM) é composta por células, chamadas palavras, que possuem endereço e conteúdo o acesso ao conteúdo de uma palavra ou célula de memória é normalmente realizado pelo seu endereço a memória principal armazena dados e programas sem distinção de espaço físico, entretanto, as instruções dos programas devem estar armazenadas em seqüência dentro da memória, enquanto que os dados podem ser armazenados aleatoriamente a memória principal transfere informação para a UCP e para os periféricos (interfaces E/S). Dentro da UCP, o módulo UAL recebe dados e o módulo UC recebe instruções Capítulo 2 do Livro Texto (*) Introdução à Arquitetura de Computadores (Notas de Aula) 4
<Figura 2.19>: REM - registrador de endereços da memória que tem a função de armazenar o endereço da informação a ser lida ou escrita RDM - registrador de dados da memória que tem a função de armazenar a informação lida ou escrita <Figura 2.20>: um ciclo de memória corresponde a um acesso à memória que pode ser para leitura ou escrita. tanto o ciclo de leitura como o ciclo de escrita requerem 3 pulsos de clock para sua execução Capítulo 2 do Livro Texto (*) Introdução à Arquitetura de Computadores (Notas de Aula) 5 Obs.: apesar de podermos implementar o ciclo de escrita em apenas 2 pulsos de clock, adotaremos o esquema normalmente utilizado, implementando o ciclo de escrita em 3 pulsos de clock para melhor entendimento, a microoperação RDM ((REM)) pode ser desmembrada em duas : m (REM) "m recebe o conteúdo de REM" RDM (m) "RDM recebe o conteúdo de m" <Figura 2.22>: memória cache: memória de capacidade pequena de armazenamento e de alto custo, entretanto de acesso muito rápido. Localiza-se entre a memória principal e a UCP. Ela provê informações à UCP em nível de palavra e obtém informações da memória principal em nível de blocos. Capítulo 2 do Livro Texto (*) Introdução à Arquitetura de Computadores (Notas de Aula) 6
a memória cache obedece ao "princípio da localidade de referência", o qual estabelece que a próxima informação a ser transferida muito provavelmente estará em um endereço próximo ao da informação transferida anteriormente esquema ilustrativo da hierarquia entre os diversos tipos de memória: REGISTRADORES Capacidade de armazenamento MEMÓRIA CACHE MEMÓRIA PRINCIPAL (RAM) MEMÓRIA SECUNDÁRIA (DISCOS, FITAS) Velocidade de acesso Capítulo 2 do Livro Texto (*) Introdução à Arquitetura de Computadores (Notas de Aula) 7 <Figura 2.23>: existem variedades na concepção da UAL e pode ser classificada em : máquina de 3, de 2, de 1 ou de 0 endereços estes endereços referem-se ao número máximo de endereços em uma instrução de máquina todo computador possui um repertório de instruções de máquina no projeto de uma UCP são definidas as instruções de máquina que o processador é capaz de executar (o tipo e o comprimento) a máquina de 3 endereços não é muito utilizada devido ao comprimento excessivo da instrução Capítulo 2 do Livro Texto (*) Introdução à Arquitetura de Computadores (Notas de Aula) 8
a máquina de 2 endereços é a mais utilizada comercialmente, pois mantém o compromisso entre custo e velocidade/quantidade de acessos à memória na máquina de 1 endereço o registrador Acc faz o papel do 2 o operando e recebe também o resultado (o Acc é específico da UAL) a máquina de 0 endereços (ou stack machines) opera com a estrutura de pilha. Comum em calculadoras mas não são aplicáveis aos computadores Referência: (*) Livro Texto: "Introdução a Sistemas de Computação Digital", Daltrini, B. M., Jino, M. & Magalhães, L. P., Makron Books, 1999. Capítulo 2 do Livro Texto (*) Introdução à Arquitetura de Computadores (Notas de Aula) 9