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curso informtica - manuten o - INICIAL

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IDENTIFICAÇÃO
MANUTENÇÃO
ESTRUTURA DOS MICROS 
PADRÃO PC
AULA 01
 
Sobre aula 1
• Números binários e hexadecimais
• Dispositivos digitais e analógicos
• Circuitos integrados
• Estrutura dos micros padrão PC
• Micros de arquitetura aberta vs. 
fechada
• Processadores
• Co-processadores
• Memória
• Chipsets
• Chipsets
• Barramento
• Reset
• Clock
• Slots de expansão
• Interrupções
• Acesso Direto à Memória
• Endereços de I/O
• Flat Cable
• Jumpers e switches
 
Estrutura dos micros do padrão PC
 
PROCESSADOR
• CPU: Central Processing Unit ou UCP – Unidade 
Central de Processamento.
• Toda programação é feita através de instruções.
• Todo microprocessador tem um conjunto de 
instruções
• Toda CPU tem pelo menos duas partes básicas OU 
duas centrais básicas chamadas de unidades de 
execução: 
– UNIDADE DE CONTROLE
– UNIDADE LÓGICO-ARITMÉTICA
 
Unidade de controle
• Coordena todas as atividades do computador.
• Contém o conjunto de instruções, que é uma lista 
de todas as operações que a CPU é capaz de 
executar.
• Cada instrução é acompanhada de um 
microcódigo – instruções bem básicas que dizem à 
CPU como executar a instrução.
• Compatibilidade ascendente: CPUs mais novas 
também rodam programas feitos para CPUs mais 
antigas.
 
Pode-se considerar o processador 
em si, como um grande conjunto que 
possui regras muito bem conhecidas 
de operação para que se obtenham 
determinados resultados.
 
Unidade lógica e aritmética
• Conhecida por ALU – Arithmetic Logic 
Unit ou ULA – Unidade Lógica e 
Aritmética.
• Possui conjuntos especializados para somar, 
subtrair, multiplicar, enfim, circuitos 
capazes de realizar operações aritméticas e 
lógicas com dados representados na forma 
de números inteiros.
 
Co-processador
• Co-processador é um microprocessador 
utilizado para alguma tarefa especifica
• Co-processador aritmético chamado por 
vezes de FPU – Floating Point Unit 
(Unidade de Ponto Flutuante)
• A partir de 486 DX a Intel passou a embutir 
em todos os seus microprocessadores o co-
processador matemático.
 
Memórias
• RAM (Randon Access Memory): volátil
– O circuito da RAM recebe o nome de memória 
dinâmica
• ROM (Read-Only Memory): memória apenas de 
leitura
• Firmware: softwares armazenados na ROM
– BIOS: Basic Input/Output System
– POST: Power-On Self Test
– Setup: Configuração
 
BIOS
Ensina o processador a trabalhar com os 
periféricos mais básicos do sistema, tais 
como os circuitos de apoio, a unidade de 
disquete e o vídeo em modo texto.
 
POST
• Inicializa todos os circuitos periféricos de 
apoio da placa-mãe
• Inicializa o vídeo
• Testa a memória
• Testa o teclado
• Carrega o sistema operacional na memória
• Entrega o controle do processador ao 
sistema operacional
 
SETUP
Programa de configuração do hardware do 
computador
 
• O processador consegue ser bem mais 
rápido que a RAM: 
– Uma saída é fazer com que o processador 
espere o tempo necessário para que a RAM 
possa receber novos dados.
– A outra, mais inteligente: utilizar uma pequena 
quantidade de memória RAM de alto 
desempenho, chamada de memória estática.
CACHE
 
BARRAMENTO LOCAL -FSB
• É o caminho do processador com a 
memória e o circuito de apoio chamado 
ponte norte
– Barramento de dados: é por onde os dados 
circulam
– Barramento de endereços: é por onde a 
informação de endereço é fornecida
– Barramento de controle: informações adicionais 
como, por exemplo, se a operação é de leitura 
ou escrita.
 
BARRAMENTO I/O
• O processador comunica-se com periféricos 
através de outros barramentos:
– Barramentos PCI/ISA
 
CLOCK
• Responsável pelo sincronismo e harmonia 
dentro do computador
 
Reset
• Duas maneiras de se reinicializar o micro:
– Chave RESET
• Efetuado por hardware
– Ctrl+Alt+Del
• Efetuado por software
• Por esta opção algumas sub-rotinas do POST não 
são executadas
• Em geral o POST começa a partir do passo 
“Carregar o sistema operacional para a memória”
 
Memória de massa
• Disquetes
– 3 ½” capacidade 1.44 Mbytes
• Discos rígidos – HD
• CD-ROMs
• Fitas magnéticas
 
Dispositivos de Entrada e Saída
• Endereços I/O
– O processador comunica-se com os dispositivos de I/O através de 
uma área distinta e independente, chamada área de I/O.
 
Circuitos de Apoio
• Responsáveis por auxiliar o processador no 
gerenciamento do micro
• Chipsets: ponte norte e ponte sul
 
Controlador de Interrupçoes
• Controlador de interrupções
– Um pedido de interrupção é um que fazemos ao microprocessador 
para que ele pare de executar as tarefas que estiver executando 
naquele determinado momento para atender ao periférico que 
pediu tal interrupção
 
Quadro de interrupções
Porta IDE secundáriaIRQ15
Porta IDE primáriaIRQ14
Co-processador matemático (conectado ao chipset)IRQ13
Mouse de barramento (bus mouse, mouse PS/2)IRQ12
(Normalmente disponível)IRQ11
(Normalmente disponível)IRQ10
Interface de vídeoIRQ9
Relógio de tempo real (conectado ao chipset)IRQ8
Porta paralelaIRQ7
Unidade de disqueteIRQ6
Placa de somIRQ5
COM1 e COM3 (comunicação serial)IRQ4
COM2 e COM4 (comunicação serial)IRQ3
Conexão em cascata (conectado ao chipset)IRQ2
Teclado (conectado ao chipset)IRQ1
Temporizador da placa mãe (conectado ao chipset)IRQ0
 
Acesso Direto à Memória (DMA)
• Acesso direto à memória (DMA)
– O DMA permite a transferência de dados para a memória sem o 
conhecimento do processador.
– O barramento PCI emprega o bus mastering, que é muito mais 
rápido que o DMA padrão
 
Arquitetura aberta
• Qualquer fabricante poderia desenvolver 
micros e periféricos desse padrão
 
Placa mãe, slots
Slots 
PCI
chipset
Slots
ISA
Slots 
para 
RAM
Soquete 
para cpu
 
Instruções x86
• x86 é o nome da parte principal do conjunto 
de instruções que as CPUs conseguem 
interpretar.
• As instruções x86 são mais conhecidas 
pelos seus mneumônicos:
– ADD – adição
– MOV – mover dados para os registradores 
• As instruções x86 são convertidas em 
pequenas ordens chamadas micro-
operadores (uops).
 
x86: Assembler x86
• Mesmo assembler ainda não é 
compreendido pela CPU.
• O barramento frontal – FSB só compreende 
bits.
– as vias elétricas só conseguem sinalizar zeros e 
uns lógicos definidos por níveis de tensão.
– o que corre no FSB é o que chamamos de 
linguagem de máquina
 
O que ocorre no FSB
A sequência 
B8 85 FA em hexadecimal
 é equivalente a um
mov ax, FA85
carregar o acumulador (registrador) com o valor 
FA85, sendo que
B8 é o código da instrução mov ax
 
ALU
• O poder das ALUs vem aumentando a cada 
geração, mas mesmo assim sua generalidade de 
uso é incapaz de oferecer boa performance para 
operações mais exigentes, como aquelas que 
envolvem dados de ponto flutuante.
• Por software é possível fazer a ALU entregar os 
mesmos resultados de uma FPU, mas será 
necessário um tempo enorme de processamento
 
FPU
• 386 DX (1985) e 486 DX (1989) foram as 
primeiras CPUs a incorporar uma FPU
• Instruções x87: instruções que operam com 
ponto flutuante
– Exemplo: FADD é a instrução equivalente da 
ADD para ponto flutuante.
– Normalmente x86 e x87 caminham juntas.
 
Sobre outras unidades de execução:
MMX
• MMX: MultiMedia eXtensions
• Desenvolvida pela INTEL
• Introduzidas entre o fim de 1986 e começo de 1987.
• 57 novas instruções
• MMX não operam com dados do tipo ponto flutuante: 
são nada mais do que ALU (sem a parte lógica) 
anabolizadas.
• Tipicamente, uma instrução MMX pode fornecer 4 
resultados num único ciclo de clock: pelo menos 4 vezes 
mais volume do que uma instrução x86 equivalente.
 
3DNow!
• Lançado pela AMD
• Permitem o processamento de dados do tipo 
ponto flutuante com precisão simples sem 
seguir as regras do IEEE.
 
SSE
• Até o Pentium III a Intel ficou apenas com 
as MMX
• Com o Pentium III estrelaram as ISSE 
(Internet Streaming SIMD Extensions) 
depois conhecidas como SSE
• Com 70 novas instruções
• Àsvezes aparece MMX+, que são as 
instruções MMX mais as SSE
 
Enhanced 3DNow!
• Somam 45 novas instruções:
– 21 herdadas da primeira edição 3DNow!
– das 24 novas: 
• 19 constituem as chamadas MMX+
• outras 5 funções especiais DSP (Digital Signal 
Processing) e úteis para soft-modens, codificação de 
MP3 e áudio em geral.
 
SSE2
• Com 144 novas instruções que se somam às 
70 originais
• Pentium 4 foi a primeira a reconhecê-las
 
Instruções do tipo SIMD
• SIMD: Single Instruction Multiple Data
• MMX, 3DNow! e SSE são todas instruções 
do tipo SIMD
• Uma instrução faz operação em vários 
dados.
 
Diagrama simplificado de um 
processador
Unidade de PF, 
MMX, ISSE, 3 
DNow!
Unidade de 
Inteiros
Cache L1 Dados
Decodificador de 
Instruções
Cache L2
Cache L1 Instruções
BARRAMENTO FRONTAL - FSB
 
Arquitetura de uma placa mãe 
soquete 7
 
Processo Microeletrônico
• Você verá inúmeras vezes, principalmente em relação a 
novos processadores, referências à tecnologia empregada 
na construção da pastilha de silício, ou seja, à distância das 
trilhas que compõem a pastilha de silício, dada em mícron 
(μm)
Pentium IV
0,25 μmPentium III (katamai)
0,18 μmPentium III (coppermine)
1μm386
 
Processo microeletrônico
• Os elétrons chegam ao destino em menos 
tempo (ou seja, com maior velocidade)
• Maior frequência de operação
• Menos consumo de energia elétrica
• Menos produção de calor
• Tensão de alimentação (voltagem) menor

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