Disciplina: Introdução à Informática Profª Érica Barcelos CAPÍTULO 4 1. ARQUITETURA DO COMPUTADOR- HARDWARE Todos os componentes físicos constituídos de circuitos eletrônicos interligados são chamados de hardware. Este grupo é formado por processadores, memórias, registradores, barramentos, monitores de vídeo, impressoras, mouse, discos magnéticos, além de outros dispositivos. Esses equipamentos podem ser divididos em três grupos que juntos formam a base para o processamento de dados, são eles: Processador ou unidade central de processamento, memória principal e dispositivos de entrada/saída. 1.1. PROCESSADOR Esse hardware gerencia todo o sistema computacional controlando as operações realizadas por cada unidade funcional. Sua principal tarefa é controlar e executar instruções presentes na memória principal e para isso faz uso de operações básicas como soma, subtração, comparação e movimentação de dados. Os processadores, independentemente do fabricante, traz uma configuração interna composta por unidade de controle (UC), unidade lógica e aritmética (ULA) e registradores. A UC gerencia as atividades de todos os componentes do computador, como gravação de dados e leitura de instruções armazenadas na memória. A ULA realiza operações lógicas como testes e avaliações além de cálculos aritméticos. Todas as atividades realizadas no interior do processador são controladas por um sinal de clock. Esse sinal equivale a uma atividade cíclica realizada em um segundo e sua unidade de medida é o hertz. Além da UC e ULA os processadores possuem um conjunto de memórias internas de alta velocidade chamadas de registradores, essas memórias embora sejam rápidas não suportam grandes quantidades de armazenamento, porém o espaço varia em função da arquitetura de cada computador. Os registradores tem a tarefa de armazenar funções de controle do processador e do sistema operacional, 33
a figura abaixo ilustra as relações existentes entre os diferentes dispositivos que constituem o sistema computacional. 1.2. MEMÓRIA PRINCIPAL Essa é a memória de trabalho do processador, nela são armazenadas as instruções de dados necessárias para execução de uma tarefa. Sua forma de armazenamento é através de espaços conhecidos como células, sendo cada célula composta por um determinado número de bits. As células recebem uma identificação exclusiva chamada de endereço e quando um programa necessita armazenar ou solicitar um dado contido na memória, ele deve identificar em qual endereço de memória o dado está ou ficará. Alguns registradores são responsáveis pelas informações de endereçamento da memória principal são eles: Memory Address Register (MAR) e Memory Buffer Register (MBR). Através do MAR a UC sabe qual célula da memória será acessada, já o MBR guarda o conteúdo de uma ou mais células. Dessa forma é possível realizar leitura ou armazenamento nas memórias, pois o próprio processador controla essas atividades. A memória principal pode ser classificada quanto a sua capacidade de guardar dados mesmo sem uma fonte de energia. A Random Access Memory (RAM) é altamente volátil, ou seja, sem uma fonte de energia todo o conteúdo armazenado é perdido. Já Read Only Memory (ROM) não é volátil, pois mantém seus dados mesmo na ausência de energia externa. 34
1.3. MEMÓRIA CACHE Essa memória também é volátil, mas se comparada à memória RAM é bem mais rápida por isso, com o objetivo de diminuir o tempo de espera do processador, foram desenvolvidas para acelerar o processo de leitura e armazenamento. Porém, elas são encontradas em pequenas quantidades graças ao seu alto custo. A memória cache armazena uma pequena quantidade do conteúdo da memória principal. A programação do processador determina que a busca do dado seja realizada, primeiramente, no conteúdo da cache caso não o encontre, deverá consultar a memória principal. Apesar deste processo exigir um tempo para a sua execução, ele é compensado pela melhora do desempenho, pois a tecnologia das memórias caches as tornam mais velozes se comparadas a memória principal. Isso possibilita que um alto percentual de referencias de endereços seja resolvido nelas, pois a seleção sobre qual informação ficará na cache é feita através de estruturas de repetições. Com isso, quando o sistema identifica que o mesmo dado foi solicitado várias vezes, significa uma probabilidade maior de sofrer um novo acesso logo, o sistema o armazenará no cache do computador. 1.4. MEMÓRIA SECUNDÁRIA Essas memórias são permanentes ou não voláteis, uma vez que os dados sejam armazenados eles permaneceram por um tempo indeterminado. Elas comportam uma quantidade de dados muito maior, se comparadas às memórias estudadas anteriormente, todavia o acesso a esse meio é lento. Podemos citar, como exemplos de memórias secundárias, o HD, os CDs e Pen drive. 35
O desenho abaixo mostra a relação entre diversos tipos de dispositivos de armazenamento apresentados, comparando custo, velocidade e capacidade de armazenamento. Registradores Capacidade de armazenamento Memória Cache Maior custo e velocidade Memória Principal Memória Secundária Comparação entre as memórias 1.5. BARRAMENTO O barramento ou Bus são vias de comunicação entre diferentes meios físicos, podemos compará-los as ruas existentes em nosso bairro onde para irmos a alguma residência precisamos optar por uma delas. Essas vias de comunicação conduzem informações como dados, endereço e sinais de controles entre processador, memória e dispositivos de entrada/saída. O barramento possui vias de controles por onde passam informações do tipo de operação que está sendo executada. Já as vias de dados, instruções, endereços que serão transportados para os seus respectivos destinatários. Podemos dizer que há três tipos de barramentos, são eles: 36
Barramento processador-memória- De curta extensão e alta velocidade. Barramento de entrada e saída- Maior extensão, mais lentos. Barramento Backplane- Integra os dois barramentos diminuindo a quantidade de adaptadores. Barramento Processador- Memória Adaptador Adaptador BUS E/S BUS E/S 1.6. DISPOSITIVO DE ENTRADA E SAÍDA Os dispositivos de entrada e saída (Input/ output) são popularmente conhecidos como periféricos de entrada e periféricos de saída, respectivamente. Essa classificação está associada primeiramente pelo meio (Estão disponíveis em torno do gabinete onde está armazenada a UCP) e, posteriormente, pela finalidade (Dispositivos de entrada fornecem dados para o processador assim como dispositivos de saídas recebem dados do processador). Todos os dispositivos são direta ou indiretamente associados ao barramento processador-memória graças ao conjunto de 37
portas específicas localizadas na placa mãe. Como o próprio nome diz, as portas funcionam como meio de entrada para comunicação com a memória e processador. O barramento para dispositivo de entrada e saída em geral seguem padrões preestabelecidos, pois desta forma, os dispositivos de E/S podem ser conectados a sistemas computacionais de diferentes plataformas e fabricantes. Os dispositivos de entradas, ou periférico de entrada, mais utilizados são: Teclado, mouse, scanner. Todos tem a função de entrada de dados ou instruções um exemplo de fácil compreensão é a digitação de um texto, onde o usuário pressiona as letras e símbolos que deseja para compor seu documento no editor de texto. Os dispositivos de saídas, ou periférico de saída, mais utilizados são: Monitor e impressora, ambos exibem o resultado de um processamento seja na tela ou no papel. Alguns periféricos agregam as duas funções hora funcionam como meios de inserção de dados hora como meio de saída dentre eles, estão às mídias de armazenamento como CD e DVDs, pois podemos gravar instruções e posteriormente copiar para o computador. 38
LISTA DE EXERCÍCIOS CAPÍTULO 3 e 4 Professora Érica Barcelos Disciplina: Introdução à informática 1. Como seria utiliza o computador sem S.O? (A) Isso não seria possível. (B) O usuário precisaria compreender profundamente o hardware. (C) Mais fácil, pois o S.O dificulta o acesso. (D) Por serem aplicativos são necessários apenas para alguns usuários. 2. Quanto à quantidade de tarefas executadas, o S.O pode ser: ( A) Multitarefa e Multiusuário (B) Monotarefa e Monousuário (C) Monotarefa e Multitarefa ( D) Batch e Time-sharing 3. Qual a função dos tradutores? (A) Transformar o código fonte em código objeto. (B) Transformar o código objeto em aplicativo. (C) permitir a comunicação entre UCP e RAM. ( D) permite comunicação entre UCP e periféricos. 4. O barramento processadormemória possui as seguintes características: (A) são lentos e longos (B) São curtos e permitem altas velocidades. (C) Permite a conexão de diferentes tipos de dispositivos ( D) Integra dois barramentos diminuindo a quantidade de adaptadores. 5. Os componentes básicos de um processador são: (A) RAM, ROM, CACHE (B) ULA, UC, RAM (C) Registrador, UC, ULA (D) ULA, RAM, UC 6. Sobre a memória RAM é correto afirmar: (A) É uma memória secundária (B) É uma memória Não volátil (C) Mais rápida que os registradores (D) É considerada principal ou real 39