processadores e memorias

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FUNDAMENTOS DE 
TECNOLOGIA DA 
INFORMAÇÃO
Prof. Rômulo Augusto
4. Hardware
◻ O hardware é a parte física do computador, ou 
seja, é o conjunto de componentes eletrônicos, 
circuitos integrados e placas, que se comunicam 
através de barramentos. (Wikipedia, 2009)
◻ Cada componente de hardware desempenha uma 
função específica no computador. Alguns destes 
componentes são comuns a maioria dos 
computadores, outros são colocados de acordo 
coma demanda.
4.1 Principais Componentes do 
Computador
◻ Processador (Intel, Via, AMD, Motorola)
◻ Memória RAM
◻ Memórias Cache
◻ Memórias Auxiliares (hd, cdrom, floppy, etc.)
◻ Periféricos (impressora, scanner, webcam etc.)
4.1.1 Processador
◻ O processador é um circuito integrado que realiza as funções de cálculo e 
tomada de decisão de um computador, por isso é considerado o cérebro 
do mesmo. Ele também pode ser chamado de Unidade Central de 
Processamento (em inglês CPU: Central Processing Unit).
◻ Encontra-se alocado dentro do gabinete juntamente com a placa-mãe e 
outros elementos de hardware. 
◻ No passado, os processadores eram constituídos de elementos discretos e 
ocupavam grandes espaços físicos. 
◻ Os processadores trabalham apenas com linguagem de máquina (lógica 
booleana)
◻ Realizam as seguintes tarefas:
� Busca e execução de instruções existentes na memória. Os programas e os 
dados que ficam gravados no disco (disco rígido ou disquetes), são transferidos 
para a memória. Uma vez estando na memória, o processador pode executar 
os programas e processar os dados;
� Controle de todos os chips do computador.
4.1.1 Processador
◻ O processador é composto de:
� Unidade lógica e aritmética (ULA) realiza todas as operações lógicas e 
de cálculo que serão usadas para executar uma tarefa.
� Unidade de controle (UC) é responsável pela tarefa de controle das 
ações a serem realizadas pelo computador, comandando todos os 
outros componentes.
� registradores são pequenas memórias velozes que armazenam 
comandos ou valores que utilizados no controle e processamento de 
cada instrução.
� Os registradores mais importantes são: - Contador de Programa (PC) – 
Sinaliza para a próxima instrução a ser executada; - Registrador de 
Instrução (IR) – Registra a instrução da execução; Os outros realizam o 
armazenamento de resultados intermediários.
� MMU (em inglês: Memory Management Unit) é um dispositivo de 
hardware que transforma endereços virtuais em endereços físicos e 
administra a memória principal do computador.
4.1.1 Processador
4.1.1 Processador
Existem dois modelos de computação usados em processadores:
◻ CISC (em inglês: Complex Instruction Set Computing, Computador com um Conjunto 
Complexo de Instruções), usada em processadores Intel e AMD; possui um grande 
conjunto de instruções (tipicamente centenas) que são armazenadas em uma pequena 
memória não-volátil interna ao processador. Cada posição desta memória contém as 
microinstruções, ou seja, os passos a serem realizados para a execução de cada 
instrução. Quanto mais complexa a instrução, mais microinstruções ela possuirá e mais 
tempo levará para ser executada. Ao conjunto de todas as microinstruções contidas no 
processador denominamos microcódigo. Esta técnica de computação baseada em 
microcódigo é denominada microprogramação.
◻ RISC (em inglês: Reduced Instruction Set Computing, Computador com um Conjunto 
Reduzido de Instruções) usada em processadores PowerPC (da Apple, Motorola e IBM) e 
SPARC (SUN); possui um conjunto pequeno de instruções (tipicamente algumas dezenas) 
implementadas diretamente em hardware. Nesta técnica não é necessário realizar a 
leitura em uma memória e, por isso, a execução das instruções é muito rápida 
(normalmente um ciclo de clock por instrução). Por outro lado, as instruções são muito 
simples e para a realização de certas tarefas são necessárias mais instruções que no 
modelo CISC.
4.1.1 Processador
Exemplos de processadores
◻ Microprocessadores — São utilizados nos computadores pessoais, onde são 
chamadas de Unidade Central de Processamento (CPU), workstations e mainframes. 
Podem ser programados para executar as mais variadas tarefas.
◻ Processadores Digitais de Sinal (DSP do inglês Digital Signal Processor) — são 
microprocessadores especializados em processamento digital de sinal usados para 
processar sinais de áudio, vídeo, etc., quer em tempo real quer em off-line. Estão 
presentes, por exemplo, em aparelhos de CD, DVD e televisores digitais. Em geral, 
realizam sempre uma mesma tarefas simples.
◻ Microcontroladores — Processadores relativamente flexíveis, de relativo baixo 
custo, que podem ser utilizados em projetos de pequeno tamanho. Podem trazer 
facilidades como conversores A/D embutidos, ou um conjunto de instruções próprias 
para comunicação digital através de algum protocolo específico.
◻ GPU — ou Unidade de Processamento Gráfico), é um microprocessador 
especializado em processar gráficos. São utilizadas em placas de vídeo para fazer 
computação gráfica
4.1.2 Memória RAM
◻ Memória de acesso aleatório (do inglês 
Random Access Memory, frequentemente 
abreviado para RAM) é um tipo de 
memória que permite a leitura e a escrita, 
utilizada como memória primária em 
sistemas eletrônicos digitais.
◻ É uma memória volátil, isto é, todo o seu 
conteúdo é perdido quando a alimentação 
da memória é desligada.
◻ É uma memória de alta performance, tendo 
uma menor capacidade de armazenamento, 
mas, uma alta velocidade de acesso.
Diferentes tipos de RAM. A 
partir do alto: DIP, SIPP, 
SIMM 30 pin, SIMM 72 pin, 
DIMM (168-pin), DDR 
DIMM (184-pin)
4.1.2 Memória RAM
◻ Do ponto de vista da sua forma física, uma RAM pode ser constituída por um circuito 
integrado DIP ou por um módulo SIMM, DIMM, SO-DIMM, etc. 
◻ Para computadores pessoais elas são normalmente adquiridas em pentes de 
memória, que são placas de circuito impresso que já contém várias memórias já 
montadas e configuradas de acordo com a arquitetura usada na máquina.
◻ Enquanto uma seqüência de 4 leituras num módulo de memória DDR2-800MHz 
demora cerca de 35 bilionésimos de segundo, enquanto que um acesso a um setor 
qualquer do HD demora pelo menos 10 milésimos. A taxa de transferência nominal 
do mesmo módulo de memória é de 6.4 GB/s, enquanto mesmo um HD rápido, de 
7200 RPM tem dificuldades para superar a marca de 60 MB/s, mesmo lendo 
setores seqüenciais. Ou seja, a memória RAM neste caso possui um tempo de acesso 
quase 300.000 vezes menor e uma taxa de transferência contínua mais de 100 
vezes maior que o HD.
◻ A capacidade de uma memória é medida em Bytes, kilobytes (1 KB = 1024 ou 210 
Bytes), megabytes (1 MB = 1024 KB ou 220 Bytes) ou gigabytes (1 GB = 1024 MB 
ou 230 Bytes).
4.1.2 Memória RAM
◻ A memória RAM, utilizada na maioria dos computadores 
atuais, é do tipo DRAM (Dynamic RAM), isso significa que ela 
precisa, devido as características elétricas, ser renovada 
periodicamente. Logo, ela perde performance em relação a 
memórias SRAM (Static RAM), que não tem essa 
característica.
◻ Memórias do tipo SRAM são muito mais caras que as 
memórias DRAM, por isso, são utilizadas em menores 
quantidades em computadores comerciais.
◻ Não devemos confundir memórias SRAM com memórias 
SDRAM (synchronous dynamic random access memory).
◻ Memórias do tipo SDRAM são caracterizadas por 
transferirem os dados de maneira síncrona com um clock 
externo.
4.1.3 Memória Cache
◻ Uma memória cache é um bloco de memória para o armazenamento 
temporário de dados que possuem uma grande probabilidade de 
serem utilizados novamente.
◻ Normalmente são do tipo SRAM, mais caras e mais rápidas que as 
memórias convencionais.
◻ Estão presentes na maioria dos processadores, discos rígidos, placas 
mãe, etc.
◻ Quando o cliente da cache (CPU, disco rígido, etc.) deseja acessar 
um dado que acredita estar no local de armazenamento, 
primeiramente ele verifica a cache. Se uma entrada for encontrada 
com uma etiqueta correspondente ao dado desejado,o elemento da 
cache é então utilizado ao invés do dado original. Essa situação é 
conhecida como cache hit (acerto do cache)
4.1.3 Memória Cache 
◻ A memória Cache pode ser classificada em níveis, de acordo com a 
disposição em relação ao processador.
◻ Cache L1 – Pequena porção de memória presente dentro do 
processador, geralmente de 32Kb, 64Kb ou 128Kb.
◻ Cache L2 - Possuindo o Cache L1 um tamanho reduzido e não 
apresentando uma solução ideal, foi desenvolvido o cache L2, que 
contém muito mais memória que o cache L1. É um dos grandes 
diferenciais dos processadores Intel, que possuem grande 
quantidade de memória cache deste tipo, aumentando em muito a 
capacidade de seus processadores
◻ Cache L3 - Terceiro nível de cache de memória. Inicialmente 
utilizado pelo AMD K6-III (por apresentar o cache L2 integrado ao 
seu núcleo) utilizava o cache externo presente na placa-mãe como 
uma memória de cache adicional. Ainda é um tipo de cache .
4.1.4 Arquitetura de Von Neumann
◻ Possibilita de uma máquina digital 
armazenar seus programas no mesmo 
espaço de memória que os dados, 
podendo assim manipular tais 
programas.
◻ A máquina proposta por Von Neumann 
reúne os seguintes componentes: 
� Memória
� Unidade de Controle
� ULA
◻ A unidade de controle tem a função 
buscar um programa na memória, 
instrução por instrução, e executá-lo 
sobre os dados de entrada.