Prévia do material em texto
1. Operações Fundamentais e Hardware Responsável • Entrada: Dispositivos de entrada (teclado, mouse) • Processamento: CPU (ULA e Unidade de Controle) • Saída: Dispositivos de saída (monitor, impressora) • Armazenamento: Memórias (RAM, HD/SSD) 2. Funções da UCP • Buscar instruções na memória (Fetch) • Decodificar instruções • Executar instruções (Execute) • Armazenar resultados 3. Componentes da UCP e Operações • ULA: Realiza cálculos aritméticos e lógicos • Unidade de Controle: Coordena o fluxo de dados • Registradores: Armazenam dados temporários • Barramento Interno: Comunicação entre componentes 4. Tipos de Barramento • Dados: Bidirecional, transporta informações • Endereços: Unidirecional, indica posições de memória • Controle: Sinaliza operações (leitura/escrita) 5. Objetivo dos Padrões de Barramento Padronizar a comunicação entre componentes para garantir compatibilidade e desempenho. 6. Frequência de Clock Número de ciclos por segundo. Não é medida segura porque: • Não considera arquitetura do processador • Ignora paralelismo (pipeline, múltiplos núcleos) • Não reflete eficiência real 7. Componentes da UCP a) Clock: Sincroniza operações b) Decodificador: Interpreta instruções c) RI: Armazena instrução atual d) CI: Aponta próxima instrução e) REM: Guarda endereços de memória f) RDM: Armazena dados para memória 8. Capacidade de Processamento • Arquitetura (CISC/RISC) • Clock • Número de núcleos • Tamanho do barramento • Cache 9. MIPS e MFLOPS • MIPS: Milhões de instruções por segundo (aplicações gerais) • MFLOPS: Milhões de operações de ponto flutuante por segundo (cálculos científicos) 10. "Computador de n bits" Indica o tamanho da palavra que o processador manipula (ex: 32/64 bits), afetando: • Memória endereçável • Precisão de cálculos • Tamanho dos registradores 11. CISC vs RISC • CISC: Instruções complexas (1 instrução = múltiplas operações) • RISC: Instruções simples (1 instrução = 1 operação), mais eficiente 12. Relação Custo-Benefício Balancear desempenho necessário com orçamento disponível, considerando: • Aplicação pretendida • Vida útil esperada • Custo total de propriedade 13. Lei de Moore Observação de que o número de transistores em um chip dobra a cada ~2 anos. 14. Operações em Memória • Leitura • Escrita • Armazenamento • Transferência 15. Razão para Múltiplos Tipos de Memória Necessidade de balancear: • Velocidade (registradores > cache > RAM > armazenamento) • Custo • Capacidade • Volatilidade 16. Hierarquia de Memória 1. Registradores 2. Cache (L1, L2, L3) 3. Memória Principal (RAM) 4. Armazenamento Secundário (HD/SSD) 17. Características da Hierarquia a) Tempo de acesso: Cresce à medida que se afasta da CPU b) Capacidade: Aumenta com a distância da CPU c) Volatilidade: Geralmente apenas RAM é volátil d) Tecnologia: SRAM (cache), DRAM (RAM), flash (SSD) e) Temporariedade: Dados migram entre níveis f) Custo: Diminui por bit com a distância da CPU 18. Memórias Semicondutoras • RAM (volátil): DRAM, SRAM • ROM (não-volátil): PROM, EPROM, EEPROM, Flash 19. SRAM vs DRAM • SRAM: Mais rápida, cara, usada em cache • DRAM: Mais densa, barata, usada como RAM principal 20. Tecnologias ROM • ROM: Programada na fabricação (BIOS antigo) • PROM: Programável uma vez (configurações fixas) • EPROM: Apagável por UV (desenvolvimento) • EEPROM: Apagável eletricamente (configurações) • Flash: Apagável em blocos (SSD, pendrives) 21. Análise Comparativa Tipo Tempo Acesso Capacidade Custo Localização Registradores 1 ciclo Poucos KB Alto Dentro CPU Cache 1-10 ciclos KB-MB Alto Próximo CPU RAM 10-100 ns GB Médio Placa-mãe Secundária ms TB Baixo Dispositivo 22. Dispositivos E/S • Entrada: Teclado, mouse, scanner • Saída: Monitor, impressora, alto-falantes • Entrada/Saída: HD, pendrive, tela touch 23. Interfaces de E/S Converter sinais entre dispositivos e CPU, gerenciar: • Protocolos • Velocidades • Formatos de dados 24. Comunicação Paralela vs Serial • Paralela: Múltiplos bits simultâneos (ex: IDE, impressoras antigas) • Serial: Bits em sequência (ex: USB, SATA) 25. Tipos de Transmissão a) Síncrona: Clock compartilhado vs Assíncrona: sinais de controle b) Simplex: 1 direção (TV), Half-duplex: alternado (walkie-talkie), Full-duplex: ambas (telefone) 27. Fatores na Evolução do Hardware • Miniaturização (Lei de Moore) • Novos materiais (grafeno, fótons) • Demanda por eficiência energética • Aplicações especializadas (IA, quântica) • Concorrência tecnológica • Necessidades de mercado (IoT, big data) 1. Operações Fundamentais e Hardware Responsável 2. Funções da UCP 3. Componentes da UCP e Operações 4. Tipos de Barramento 5. Objetivo dos Padrões de Barramento 6. Frequência de Clock 7. Componentes da UCP 8. Capacidade de Processamento 9. MIPS e MFLOPS 10. "Computador de n bits" 11. CISC vs RISC 12. Relação Custo-Benefício 13. Lei de Moore 14. Operações em Memória 15. Razão para Múltiplos Tipos de Memória 16. Hierarquia de Memória 17. Características da Hierarquia 18. Memórias Semicondutoras 19. SRAM vs DRAM 20. Tecnologias ROM 21. Análise Comparativa 22. Dispositivos E/S 23. Interfaces de E/S 24. Comunicação Paralela vs Serial 25. Tipos de Transmissão 27. Fatores na Evolução do Hardware