ARQ_aula_05_Barramentos

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1ORganizaORganizaççãoão de Computadores de Computadores -- ORCORC
Interligação entre Módulos de 
Computador
• Formas básicas de interligar as unidades 
de um sistema de computador:
– Ligação Dedicada
– barramento
2ORganizaORganizaççãoão de Computadores de Computadores -- ORCORC
Interligação entre Módulos de 
Computador
Ligação Dedicada
Unidade 4 Unidade 2
Unidade 1 Unidade 3
3ORganizaORganizaççãoão de Computadores de Computadores -- ORCORC
• A ligação Dedicada estabelece uma 
ligação única entre duas unidades.
– dificuldade de se adicionar uma nova 
unidade ao sistema.
– Alta velocidade de transferência de 
informação entre as duas unidades,
• as características específicas de cada uma das 
unidades são consideradas no projeto de 
interface
Interligação entre Módulos de Computador
Ligação Dedicada
4ORganizaORganizaççãoão de Computadores de Computadores -- ORCORC
• Conexão de computadores com 
periféricos de Entrada ou Saída.
• Forma Serial ou Paralela
– Serial: único fio que transporta a 
informação binária bit- a-bit em seqüência 
(em série).
– Paralela: a informação binária é
transportada por diversos fios, um para 
cada bit (em paralelo).
Interligação entre Módulos de Computador
Ligação Dedicada
5ORganizaORganizaççãoão de Computadores de Computadores -- ORCORC
• Ligação serial entre um computador e 
um terminal.
– Para cada terminal adicional é necessário 
incluir uma nova interface serial e a fiação 
serial.
• Ligação paralela entre um 
microcomputador e uma impressora.
– Para adicionar uma nova impressora é
preciso instalar outra interface e novos 
cabos.
Interligação entre Módulos de Computador
Exemplos práticos de Ligação Dedicada
6ORganizaORganizaççãoão de Computadores de Computadores -- ORCORC
• Um único conjunto de fios interliga 
diversas unidades de um sistema de 
computadores.
– Desta forma o número de ligações (fios) é
independente do número de unidades a ser 
interligada.
– A adição de uma nova unidade ao sistema 
é feita de forma bastante simples, basta 
conectar a nova unidade ao barramento já
existente.
Barramento
7ORganizaORganizaççãoão de Computadores de Computadores -- ORCORC
Unidade 4
Unidade 1
Unidade 2
Unidade 3
Barramento
8ORganizaORganizaççãoão de Computadores de Computadores -- ORCORC
Barramento
• Vantagens
– Baixo custo na comunicação entre componentes, 
desde que um simples conjunto de fios é
compartilhado em múltiplo sentidos
– Versatilidade, que permite a fácil adição de novos 
dispositivos no computador
• Desvantagens
– Criação de engarrafamento (bottleneck) na 
comunicação, limitando a máxima vazão de dados 
(throughput) para dispositivos de I/O.
9ORganizaORganizaççãoão de Computadores de Computadores -- ORCORC
• A ligação por barramento requer que as 
unidades a serem adicionadas obedeçam 
rigorosamente às características de 
interfaceamento com o barramento.
– O projetista de uma unidade a ser 
adicionada deve considerar cada sinal do 
barramento de acordo com a mesmas 
características utilizadas pelas equipes 
que projetam as demais unidades (por 
exemplo: definição de função, níveis de 
voltagem e capacidade de carga).
Barramento
10ORganizaORganizaççãoão de Computadores de Computadores -- ORCORC
PADRONIZAÇÃO
Barramento
11ORganizaORganizaççãoão de Computadores de Computadores -- ORCORC
• ANSI
• EIA( Electronic Industries Association ),
• IEC ( International Electrotechnical
Commission )
• IEEE
Barramento
12ORganizaORganizaççãoão de Computadores de Computadores -- ORCORC
• Exemplos de barramentos padronizados
– VME (IEC Com . 47b std . 821)
– FUTURE BUS (projeto IEEE 896)
• Padrões de facto .
– S100 IEEE- 696.
– MULTIBUS (INTEL Co.) IEEE 796.
– IOCHANNEL( IBM PC) ISA ( Industry Standard 
Architecture ).
– EISA
– PCI
– USB
– FIREWIRE
– AMR
– AGP
Barramento
13ORganizaORganizaççãoão de Computadores de Computadores -- ORCORC
Barramento
• Que sinais trafegam no barramento?
• dados
• relógio
• endereços
• sinais de controle
• Bus standard (protocolo) é um conjunto de 
regras que governam como as 
comunicações no barramento serão 
efetuadas.
14ORganizaORganizaççãoão de Computadores de Computadores -- ORCORC
Barramento - Classificação Quanto à
Funcionalidade
– Linhas de dados (barramento de dados)
– Linhas de endereço (barramento de endereços)
– Linhas de controle (barramento de controle) 
CPU Memória I/O
Barramento de endereços
Barramento de dados
Barramento de controle
15ORganizaORganizaççãoão de Computadores de Computadores -- ORCORC
• Barramento de dados. Possui, em 
geral, uma linha (fio) para cada bit de 
dados.
Barramento - Classificação Quanto à
Funcionalidade
16ORganizaORganizaççãoão de Computadores de Computadores -- ORCORC
• Barramento de Endereços
– Possui uma linha (fio) para cada bit de 
endereçamento.
Barramento - Classificação Quanto à
Funcionalidade
17ORganizaORganizaççãoão de Computadores de Computadores -- ORCORC
• Barramento de Controle
– Agrupa todos os sinais necessários ao 
controle da transferência de informação 
entre as unidades do sistema.
Barramento - Classificação Quanto à
Funcionalidade
18ORganizaORganizaççãoão de Computadores de Computadores -- ORCORC
Barramento - Classificação Quanto à
Funcionalidade
• Sinais típicos de controle
– Memory Write - Causa a escrita de dados do barramento de 
dados no endereço especificado no barramento de endereços.
– Memory Read - Causa dados de um dado endereço especificado 
pelo barramento de endereço ser posto no barramento de dados.
– I/O Write - Causa dados no barramento de dados serem 
enviados para uma porta de saída (dispositivo de I/O).
– I/O Read - Causa a leitura de dados de um dispositivo de I/O, os 
quais serão colocados no barramento de dados.
– Bus request - Indica que um módulo pede controle do barramento 
do sistema.
Reset - Inicializa todos os módulos
19ORganizaORganizaççãoão de Computadores de Computadores -- ORCORC
Barramento – Classificação Quanto à
temporização
– Barramento assíncrono
– Barramento síncrono
20ORganizaORganizaççãoão de Computadores de Computadores -- ORCORC
Barramento – Classificação Quanto à
temporização
– Barramento assíncrono
• O controle ocorre exclusivamente por meio de 
sinais trocados entre os dispositivos. Os ciclos 
de barramentos podem ter qualquer duração e 
não precisam ser iguais para todos as 
situações. 
• São barramentos mais rápidos que os 
síncronos. 
21ORganizaORganizaççãoão de Computadores de Computadores -- ORCORC
Barramento - Assíncrono
� Ciclo de leitura
CPU ativa sinais de
controle e libera 
endereço no barra-
mento de endereços
Memória libera e 
informa que dados
estão disponíveis
CPU lê dados
e desabilita sinais
de controle.
MREQ - 0
RD - 0
MSYN
Memória libera
dados
SSYN - 0
CPU lê dados
e desabilita
MREQ - 1
RD - 1
MSYN -1
MSYN - sinal de sincronização do mestre
SSYN - sinal de sincronização do escravo
MREQ
RD
dados dados
endereço endereço de memória a ser lido
SSYN
MSYN
22ORganizaORganizaççãoão de Computadores de Computadores -- ORCORC
Barramento – Classificação quanto à
temporização
– Barramento síncrono
• Este tipo de barramento exige que todo o 
tráfego de dados e controle seja sincronizado 
sob uma mesma base de tempo chamado de 
relógio (clock)
23ORganizaORganizaççãoão de Computadores de Computadores -- ORCORC
Barramento - Síncrono
� Ciclo de leitura
relógio
endereço
dados
MREQ
RD
dados
endereço de memória 
T1 T2 T3
T1 - CPU ativa
sinais de controle
e endereço
T2 - Endereço 
estável no barra-
mento
T3 -Memória li-
bera dados no
barramento
-Dados são lidos
pela CPU
-CPU desabilita
controle
MREQ - 0
RD - 0
Memória deco-
difica endereço
Memória coloca
dados no barra -
mento de dados
MREQ - 1
RD - 1
24ORganizaORganizaççãoão de Computadores de Computadores -- ORCORC
Barramento - Síncrono
• Barramento síncrono:
Incluindo wait-states
• Usando um sinal extra (wait) este barramento 
pode se comportar como um misto de síncrono 
e assíncrono.
• Sempre que o dispositivo escravo não puder 
responder no tempo padrão do barramento, este 
liga o sinal de wait para fazer com que o mestre 
pare o protocolo. Quando o escravo puder 
prosseguir, desliga o wait.
25ORganizaORganizaççãoão de Computadores de Computadores -- ORCORC
Barramento - Síncrono com 
Wait-states
� Ciclo de leitura
relógio
endereço
dados
MREQ
RD
dados
endereço de memória 
T1 T2 T3
T1 - CPU ativa
sinais de controle
e endereço
T2 - Endereço 
estável no barra-
mento
T5 - Memória li-
bera dados no
barramento
-Dados são lidos
pela CPU
-CPU desabilita
controle
MREQ - 0
RD - 0
Memória deco-
difica endereço
Espera (WAIT)
Memória coloca
dados no barra -
mento de dados
MREQ - 1
RD - 1
T4 T5 T6
WAIT
T3, T4 - Espere 
sinal de wait
desligar
26ORganizaORganizaççãoão de Computadores de Computadores -- ORCORC
• Em função da número de fios que 
transportam a informação.
– Barramentos Seriais e Paralelos.
• Em função da localização física ,
– barramentos locais, os barramentos 
globais e os barramentos de Entrada e 
Saída.
Barramento – Mais classificações 
27ORganizaORganizaççãoão de Computadores de Computadores -- ORCORC
• No Barramento Serial a informação é
transportada por um fio (ou par de fios)
– Mais barata
– usada na ligação entre computadores, 
entre estações de trabalho e entre 
computadores e terminais remotos.
– rede de computadores.
• Num Barramento Paralelo existem fios 
específicos para cada tipo de 
informação.
Barramento - Barramentos Seriais e 
Paralelos 
28ORganizaORganizaççãoão de Computadores de Computadores -- ORCORC
• Barramento interno (Local Bus).
– É o conjunto de sinais que interligam unidades de 
computador dentro de uma mesma placa.
• Barramento Global .
– Este tipo de barramento é utilizado principalmente 
para ligação entre unidades do computador 
localizadas em placas diferentes. VME, 
FUTUREBUS, PCI
• Barramento de Comunicação ou de E/S.
– Os barramento de Comunicação ou de E/ S são 
usados, principalmente, na ligação de 
computadores a seus periféricos. GPIB(IEEE488), 
SCSI, IDE, USB, Porta PARALELA, Porta Serial, .. 
Etc
Barramento - Barramento Interno, Global e 
de Controle 
29ORganizaORganizaççãoão de Computadores de Computadores -- ORCORC
Barramento
• Dispositivos
– Ativos ou Mestres - dispositivos que 
controlam o protocolo de acesso ao 
barramento para leitura ou escrita de 
dados
– Passivos ou Escravos - dispositivos que 
simplesmente obedecem a requisição do 
mestre.
Exemplo:
- CPU ordena que o controlador de disco leia ou 
escreva um bloco de dados.
A CPU é o mestre e o controlador de disco é
o escravo.
30ORganizaORganizaççãoão de Computadores de Computadores -- ORCORC
Barramento - Características de 
acesso
• Todo dispositivo de memória ou I/O deve ser 
exclusivo no acesso ao barramento.
– A seleção é feita através de sinais especiais de 
controle como:
• Memory Read
• Memory Write
• I/O Read
• I/O Write
• .............
– Todo dispositivo deve escrever no barramento 
através de “buffers Tristate”. 
saída de dadosentrada 
de dados
controle
31ORganizaORganizaççãoão de Computadores de Computadores -- ORCORC
• Quando diversos dispositivos mestres 
compartilham um mesmo barramento,
• mecanismo segundo o qual, cada um 
dos dispositivos possa solicitar e obter 
o controle do barramento
• O maior problema na implementação 
deste mecanismo é a possibilidade de 
solicitações simultâneas => Arbitragem
Barramento – Arbitragem
32ORganizaORganizaççãoão de Computadores de Computadores -- ORCORC
• Os circuitos usados para isto podem ser 
classificados em:
• Árbitro Centralizado
– Quando o hardware usado para passar o 
controle de um dispositivo para outro 
estiver altamente concentrado num único 
local. Este local pode ser um dos 
dispositivos ligados ao barramento.
• Árbitro Distribuído
– Quando o hardware estiver dividido pelos 
diversos dispositivos no barramento.
Barramento - Arbitragem
33ORganizaORganizaççãoão de Computadores de Computadores -- ORCORC
• Árbitro Centralizado por Daisy Chaining
Barramento -Arbitragem do 
Barramento 
34ORganizaORganizaççãoão de Computadores de Computadores -- ORCORC
Árbitro Centralizado por Polling
Barramento -Arbitragem do 
Barramento
35ORganizaORganizaççãoão de Computadores de Computadores -- ORCORC
Árbitro Centralizado por Requisições 
Independentes
Barramento -Arbitragem do 
Barramento
36ORganizaORganizaççãoão de Computadores de Computadores -- ORCORC
Árbitro Distribuído por Daisy Chaining
Barramento -Arbitragem do 
Barramento
37ORganizaORganizaççãoão de Computadores de Computadores -- ORCORC
Árbitro Distribuído por Polling
Barramento -Arbitragem do 
Barramento
38ORganizaORganizaççãoão de Computadores de Computadores -- ORCORC
Árbitro Distribuído por Requisições Independentes
Barramento -Arbitragem do 
Barramento
39ORganizaORganizaççãoão de Computadores de Computadores -- ORCORC
• De uma forma geral, os barramentos podem 
adotar as seguintes filosofias básicas de 
transferência de dados:
– O barramento só faz transferências de palavra 
isoladas ;
– O barramento só faz transferências de blocos de 
palavras de comprimento fixo ;
– O barramento só faz transferências de blocos de 
palavras de comprimento variável ;
– O barramento faz transferências de blocos de 
palavras de comprimento fixo ou palavra isolada;
– O barramento faz transferências de blocos de 
palavras de comprimento variável ou palavra 
isolada ;
Barramento -Convenção para a 
Transferência de dados
40ORganizaORganizaççãoão de Computadores de Computadores -- ORCORC
41ORganizaORganizaççãoão de Computadores de Computadores -- ORCORC
• Firewire é um barramento serial de altíssimo 
desempenho que proporciona a conexão de 
diversos equipamentos, utilizando uma 
topologia flexível e proporcionando uma 
relação custo-benefício bastante atraente.
• O barramento Firewire, criado pela Apple no 
início da década de 90, foi adaptado, em 1995, 
e padronizado pela norma IEEE 1394. Sua 
capacidade de comunicação pode atingir até
30 vezes a velocidade do USB.
Exemplo de Barramento: FIREWIRE
42ORganizaORganizaççãoão de Computadores de Computadores -- ORCORC
Exemplo de Barramento: 
FIREWIRE