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Organizacao de Computadores

 

 

Apresentação

Conhecer as estruturas de hardware de um sistema computacional, entender o funcionamento dos vários módulos que compõem um sistema computacional e conhecer a organização interna dos computadores é essencial para o desenvolvimento uma visão crítica sobre os requisitos de desempenho associados a um sistema computacional.
Estamos, neste momento, iniciando o segundo volume do livro da disciplina de Infraestrutura de Hardware. Neste volume, iremos discutir um pouco sobre a evolução das arquiteturas dos processadores, bem como aspectos referentes ao processamento de dados e de controle. Também discutiremos sobre o ciclo de execução com e sem o uso de interrupções.
Por fim, apresentaremos os barramentos ou as estruturas de interconexão que servem para interligar todos os dispositivos periféricos às partes básicas do computador, tais como memória e CPU. Estudaremos os princípios básicos de funcionamento, os métodos de arbitragem, as hierarquias e alguns principais padrões comerciais de barramento.

http://www.cin.ufpe.br/~acb/Livro/Volume_2.pdf

 

  • Sistema computacional é uma combinação de peças e componentes ou partes reunidas com funções especifica que concorrem para um determinado objetivo.
  • Entender o funcionamento do computador e sua estrutura de decisão que se mantém apesar de todas as inovações.
  • Avaliar o desempenho associado à estrutura de hardware e sistema computacional na empresa.
  • No nível de maquina, as instruções são simples, de modo que os programas que foram sendo incorporados é que conseguem tomar aquilo que é simples em algo cada vez mais complexo. Sendo assim, uma estrutura ou um nível de programa depende do outro.
  • Interpretação é a conversão do código do programa em linguagem de máquina e vice-versa em tempo de execução, ou seja, o programa é convertido à medida que vai sendo executado. Na tradução o código é primeiramente convertido na sua totalidade para depois ser executado.
  • O nível Ø representa os circuitos eletrônicos que realizam o processo de informações na forma de impulsos elétricos dentro do processador.
  • O nível um corresponde à microarquitetura do processador.
  • O nível dois corresponde ao conjunto de instruções suportado pelo processador. O conjunto de instruções corresponde aos comandos que o processador pode receber de fontes externas e é determinado pelo projeto do processador.
  • O nível três corresponde ao sistema operacional.
  • O nível quatro corresponde à linguagem de montagem, Assembly.
  • 10- O nível cinco corresponde à linguagem orientação à solução de problemas, linguagem de alto nível.
  • É no nível Ø que estão localizados os circuitos elétricos dos sistemas computacionais e que é um nível lógico digital e é projetado pelo fabricante.
    O nível Ø representa os circuitos eletrônicos que realizam o processamento de informações na forma de impulsos elétricos dentro do processador.
    Os níveis inferiores de uma máquina multinível são sempre projetados pela fabricante, principalmente o nível Ø  que trabalha em nível de bits.
  • Na tradução afirma-se que o código é primeiramente convertido na sua totalidade para depois ser executado.
    Na interpretação afirma-se que o programa é convertido à medida que é executado.
    Interpretação é a conversão do código do programa em linguagem de máquina e vice-versa em tempo de execução, ou seja, o programa é convertido à medida que vai sendo executado.
  • A miniaturização (ver computador do Élson) é a inovação trazida pela geração de integração em escala.
    A integração em escala muito larga de transistores em pequenas pastilhas de circuitos integrados, conhecido como miniaturização foi uma das inovações desta geração, favorecendo o surgimento dos computadores pessoais.
  • A máquina diferencial foi o primeiro invento em sistemas computacionais que não apenas executava cálculos. Ela foi criada por Babbage em 1822 e era inovadora por executar algoritmos.
  • John Von Neumann foi o maior colaborador na construção do ENIAC, porque foi dele a ideia de armazenar a memória da máquina junto com os dados. Tudo isso é descrito em sua arquitetura proposta e conhecida como Máquina de John Von Neumann utilizada até os dias de hoje.
  • As memórias presentes na estrutura e organização dos computadores possuem uma hierarquia que expressam aqueles que possuem acesso mais rápido, maior ou menor custo, dentre outras características. A correta ordem na hierarquia da maior (topo) para a menor (base) é memória principal. Memória cachê e registradores.
  • Os registradores estão localizados na própria CPU auxiliando no armazenamento rápido. Eles possuem uma classificação geral e se dividem em alguns tipos.
    O registrador contador de programa indica a próxima instrução a ser executada
    O registrador de instrução contém a instrução que está sendo executada
    O registrador de endereço recebe o endereço de um determinado objeto
    Os registradores de dados são utilizados para armazenar dados
    Os registradores de controle e estado são usados pela unidade de controle para controla a operação do processador
  • O contador de programa é o registrador que indica a próxima instrução a ser executada.
  • O XOR, também chamado de OU EXCLUSIVO, é uma mistura de NOT, AND E OR, onde a saída só valerá 1, quando uma das entradas for igual a 1, e valerá Ø quando ambas entradas forem iguais a 1 ou Ø.
  •  Compilador é um programa que traduz uma linguagem de alto nível para uma linguagem compreensível para o sistema operacional.
  • Linguagem de máquina é representada pelos binários Ø e 1.
  • Um algoritmo é uma sequencia de instruções.
  • A multiprogramação permite ao computador manter vários programas de memória.
  • Eletrônica embarcada é a eletrônica desenvolvida para uma aplicação móvel.
  • Sequência utilizada no sistema computacional: Linguagem de alto nível – Linguagem de montagem – Sistema operacional – Conjunto de instruções suportado pelo processador – lógica digital
  • Funções do processador: Busca de instrução, Interpretação da instrução; busca de dados, Processamento de dados, Escrita de dados.
  • A execução das tarefas do processador ocorre com a Unidade de Controle, Unidade Lógica Aritmética e Registradores.
  • Registrador de contagem de programa indica a próxima instrução a ser executada.
  • Registradores de instrução contem a informação captada da memória cachê, principal, E/S.
  • Registradores de dados são utilizados para armazenar dados;
  • Registradores de endereço recebem o endereço de um dado objeto;
  • Ponteiros são variáveis contendo um endereço no programa;
  • Existem diversas técnicas desenvolvidas especificamente com o objetivo de reduzir o tempo do ciclo de Buscar Decodificar e Executar, as quais estão presentes na maioria dos processadores atuais e são estas técnicas que em grande parte determinam a eficiência e o preço dos processadores. Quanto mais apurada a técnica empregada, quando mais eficiente o hardware utilizado, tanto mais caro e eficiente será o processador.Pesquisar sobre buscar decodificar executar
  • O microcódigo oferece a possibilidade de incluir ou alterar instruções sem alterar o hardware, mas apesar de oferecer mais flexibilidade, não é considerada uma boa prática, pois o nível adicional de interpretação acarreta perda de desempenho, que não compensa às novas instruções.
  • O pipeline é a técnica de dividir a execução da instrução em várias partes e, cada uma será manipulada por uma parte específica do processador.
  • A melhor proposta para classificar computadores paralelos é Flynn[2]. Essa classificação está baseada em dois conceitos: fluxo de instruções e fluxo de dados. O fluxo de instruções está relacionado com o programa que o processador executa, enquanto que o fluxo de dados está relacionado com os operando manipulados por essas instruções. O fluxo de instruções e o fluxo de dados são considerados independentes e por isso existem combinações possíveis.
  • Um conjunto de bits forma um agrupamento. Um dos agrupamentos mais comuns é o byte, que contem 8 bits de comprimento. Como o bit é um valor binário (0 e 1), os múltiplos são potências de 2, deste modo 1KB não é exatamente 1.000 bytes(10 ³), mas 1024 bytes (2¹º); 1MB (megabyte) contem 1.048.576 , 1 GB (gigabyte) equivale a 1.073.741.824 de bytes e 1 TB(terabyte) equivale a 1.099.627.776 bytyes.
  • Um computador de 32 bits consegue transmitir 4 bytes entre a memorai e o processador, enquanto um computador de 64 bits transmite 8 bytes.
  • Se o registrados dedicado a tratar endereços de memória tem 1 bit de comprimento, o computador só suportará dois endereços ou duas células (0 e1). Se esse registrador tiver 32 bits, a quantidade de células endereçáveis será de 4.294.967.295. Em um computador com células de 1 byte, isso equivale a 4 GB de memória. Se esse registrador tiver 64 bits, a quantidade de endereços possíveis sobe para 18.446.744.073.709.551.615, ou aproximadamente 18,45 exabytes, uma quantidade de memória impensável nos padrões tecnológicos atuais.
  • Drives de CD-RW têm três potências diferentes. Em alta potência, o laser funde a liga fazendo-a passar do estado cristalino de alta refletividade para o estado amorfo de baixa refletividade para representar a depressão. Em potência média, a liga se funde e volta novamente ao seu estado natural cristalino para se tornar novamente um plano. Em baixa potência, o estado do material é sondado (para leitura), mas não ocorre transição de fase.
  • Cristais líquidos são moléculas orgânicas que se comportam como líquido e como cristal, a tecnologia empregada consiste em manter o cristal líquido entre placas de vidro e eletrodos, usando um campo elétrico aplicado que promove o alinhamento molecular dos cristais. Diferentes partes da tela recebem diferentes tensões elétricas, processo este que controla a imagem a ser apresentada.
  • Quando se fala em sistemas digitais, é necessário que as instruções sigam uma ordem e um ciclo; para que isso seja possível é utilizado o clock, que é um circuito que emite pulsos iguais – de mesmo tamanho – em intervalos iguais.
  •  Os computadores atuais costumam utilizar dois barramentos principais, sendo um para conectar o processador com os dispositivos de E/S e o segundo para ligar a memória ao processador. Quando os dispositivos utilizam o barramento, sempre há o dispositivo principal e o secundário, por exemplo: se o processador faz uma requisição para o disco rígido, nesse caso o processador será o dispositivo principal e o disco rígido será o secundário. O único dispositivo que não pode ser o principal é a memória, pois ela sempre recebe requisições.
  • Barramento no modo síncrono há um oscilador de cristal que alimenta o barramento, são executadas em um número inteiro de ciclos do sinal que são denominados ciclos de barramento.
  • Barramento no modo assíncrono não há um sinal de clock, então não existe um padrão de tamanho para todas as execuções, podendo cada um ter um ciclo de tamanho diferenciado.
  • O barramento PCI-EX tem uma particularidade: quando uma placa utiliza o PCI, essa placa troca informação por meio do barramento PCI, sendo que todos os slots PCI utilizam o mesmo barramento. Já no PCI-EX, cada slot tem usa própria ligação, então tem um caminho privado sem a divisão com os outros slots.
  • O barramento AMR (Audio Modem Riser) foi desenvolvido para ser usado por modem e áudio, porem, para ser utilizado, o chipset da placa-mãe necessita aceitar esse tipo de conexão.
  • O barramento CNR (Communications and Network Riser) é bem similar ao AMR e veio para substituí-lo, sendo que o slot é igual, tendo como vantagem o suporte a placa de rede e áudio.
  • O barramento ACR (Advanced Communications Riser) são comunicações de rede e usb.
  • O barramento SATA (Serial Advanced Technology Attachment) usada pelos dispositivos  de HD/CD/DVD- Blu-ray.

 

 

 
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