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INFORMÁTICA APLICADA Aula 3 e 4 Processamento e Memória Prof. Luiz Carlos 2015-2 INFORMÁTICA APLICADA Estrutura Básica de um computador 2 Dispositivos de armazenamento (memórias) Dispositivos de saída Unidade Central de Processamento Dispositivos de entrada INFORMÁTICA APLICADA Memória BIT: Unidade básica de memória O ou 1 Byte: Sequência composta por 8 bits. 01001100 3 INFORMÁTICA APLICADA Palavras: ◦ Nibble: 4 bits (24 = 16 variações) ◦ Byte: 8 bits (28 = 256 variações) ◦ Word: 16 bits (216 = 65.536 variações) ◦ Double Word = 32 bits (232 = 4.294.967.296 variações) ◦ Quad Word = 64 bits (264 = 18.446.744.073.709.551.616 variações) 4 ASCII 5 INFORMÁTICA APLICADA Unidade Central de Processamento (CPU): É o hardware que executa todos os cálculos do computador. Também conhecido como Processador. 6 INFORMÁTICA APLICADA Arquitetura do Processador UNIDADE DE CONTROLE: Busca a instrução na memória principal e determina o tipo da instrução. UNIDADE LÓGICA ARITMÉTICA: Realiza as operações tais como: Adição, subtração “E” booleano etc. REGISTRADORES: Memória pequena de alta velocidade para armazenamento de resultados temporários e informações de controle. Contador de Palavra: Aponta para a próxima instrução a ser executada. Registrador de Instrução: Contém a instrução que está sendo executada. 7 Memória Unidade de controle Unidade de lógico- aritmético Entrada Saída Acumulador INFORMÁTICA APLICADA Características do Processador: VELOCIDADE DE EXECUÇÃO DE INSTRUÇÃO MHz : Velocidade de clock interno do processador CPI: Ciclos por Instrução MIPS: Milhões de Instruções por segundo MFLOPS: Milhões de operações de ponto flutuante por segundo 8 PONTO FLUTUANTE? Ponto flutuante (do inglês floating point) ou vírgula flutuante é um formato de representação digital de números reais, que é usada nos computadores. Ao falar em números reais a visualização vinda à cabeça é: 9 Para obter o número em ponto flutuante converte-se o número para a base na qual será armazenado, normaliza-o e por fim separa-se mantissa, expoente e sinais. Exemplo: Assumindo: 1 bit para o sinal do número 1 bit para o sinal do expoente 4 bits para o expoente 10 bits para a mantissa FREQUÊNCIA X MFLOPS 10 Mhz Cpi Mflop PROCESSADOR DE 32 OU 64 BITS? 11 ENTENDENDO MELHOR BIT´S... • Um Processador de 16 bits, por exemplo, pode manipular um número de valor até 65.535 • Queremos usar o número 100.000 ??? • Já um processador de 32 bits, ele pode manipular números de valor até 4.294.967.295 • O de 64 Bit´s : 1.84467441 × 10^19 12 CAPACIDADE DE OPERAÇÕES Core i7 980 XE (ou seja, 12 núcleos!), chega, segundo a página Top10 Flops, a “apenas” 20 gigaflops, ou 0,02 teraflops Em 2010, o Tianhe-1A, equipado com 7168 GPUs Nvidia Tesla e 14 336 processadores Intel Xeon pode atingir até 2,5 PETAFLOPS. 13 INFORMÁTICA APLICADA Memória: Todo e qualquer dispositivo capaz de armazenar informações. Ex.: Registradores Memória RAM Memória ROM Memória Flash 14 INFORMÁTICA APLICADA 15 INFORMÁTICA APLICADA Classificação das memórias Tamanho (Armazenamento) Capacidade de leitura e escrita (Tempo) Volatilidade (Modo de Gravação) 16 INFORMÁTICA APLICADA 17 INFORMÁTICA APLICADA Funcionamento da Memória 18 O processador se comunica com a memória RAM a uma quantidade de BIT´s conforme o poder do processador A capacidade de endereçamento de memória varia de acordo com o processador. 32 bits = 4 GB de endereçamento. INFORMÁTICA APLICADA Memória e Processador: 19 O processador deve se comunicar com a memória. Para isso, eles devem ser compatíveis em termo de frequência de operação. O Clock externo do processador ou Clock do barramento é quem rege tal comunicação. INFORMÁTICA APLICADA Tipos de Memórias: 20 TABELAS MEDIDAS COMPUTACIONAIS 21 MEMÓRIAS DDR´S 22 INFORMÁTICA APLICADA 23 Memória Clock Real Taxa de Transferência Máxima Teórica Módulo de Memória DDR200 100 MHz 1.600 MB/s PC-1600 DDR266 133 MHz 2.133 MB/s PC-2100 DDR333 166 MHz 2.666 MB/s PC-2700 DDR400 200 MHz 3.200 MB/s PC-3200 DDR2-400 200 MHz 3.200 MB/s PC2-3200 DDR2-533 266 MHz 4.266 MB/s PC2-4200 DDR2-667 333 MHz 5.333 MB/s PC2-5300 DDR2-800 400 MHz 6.400 MB/s PC2-6400 DDR2-1066 533 MHz 8.533 MB/s PC2-8500 DDR3-800 400 MHz 6.400 MB/s PC3-6400 DDR3-1066 533 MHz 8.500 MB/s PC3-8500 DDR3-1333 666 MHz 10.666 MB/s PC3-10600 DDR3-1600 800 MHz 12.800 MB/s PC3-12800 Capacidade das Memórias DDR HD – FUNCIONAMENTO INTERNO Imagem que mostra como o disco é dividido para armazenar as informações 24 SSD - “SOLID STATE DRIVE (UNIDADE DE ESTADO SÓLIDO)” 25 Aloca dados em chips de memória flash. Semelhante ao modo de como o Pen-Drive armazena arquivos. HD X SSD 26 Fonte: http://www.tecmundo.com.br/ssd/39060- qual-o-ganho-de-desempenho-com-um-ssd-no- pc.htm INFORMÁTICA APLICADA Barramento: ◦Para que todos estes componentes funcionem adequadamente, é necessário que comuniquem entre si, permitindo a circulação dos dados a processar. ◦Assim existe um sistema de comunicação interno, designado por barramento ou bus. Barramento local – interliga a CPU à memória. Barramento de entrada e saída – interliga todos os dispositivos externos ao barramento local. 27 INFORMÁTICA APLICADA Placa Mãe: Fornece suporte para todos os componentes do computador. 28 ARQUITETURA PLACA MÃE 29 Circuitos “Chipset”: Norte: Alta velocidade para melhor desempenho. Sul: Velocidades mais “baixas”. Ex.: Velocidade de transmissão do HD: 300 megabytes por segundo Máximo 600 MB/s Memória RAM DDR3: 1.600 Mhz 12.800 MB/s Barramento PCI: 137 MB/s Barramento AGP: 2.133 MB/s PLACA MÃE PARA 2 PROCESSADORES 30 Multiprocessamento simétrico ou SMP (Symmetric Multi -Processing) Processadores compartilham mesmo recursos de hardware; Sistema operacional controla todos os hardwares que funcionam de forma paralela; PLACA MÃE PARA MAIS DE 2 PROCESSADORES 31 No multiprocessamento simétrico muitos processos podem ser executados ao mesmo tempo sem queda no desempenho, pois o sistema operacional delega as instruções a cada processador; Se um processador falhar o sistema não tranca pois qualquer outro processador pode assumir as tarefas daquele que falhou, já no assimétrico por exemplo, se o processador mestre falhar o sistema trava; No SMP o usuário pode melhorar o desempenho da máquina simplesmente adicionando um processador. Sistemas de multiprocessamento simétrico são considerados mais poderosos em relação aos de multiprocessamento assimétricos, abaixo alguns descritivos de comparação entre eles. ARQUITETURA MULTI PROCESADOR PARALELO – PS2 32 O Playstation 2 da Sony possui vários processadores funcionandoem paralelo. CPU core de 128 bits; ƒ Clock de 300MHz; ƒ Largura de banda do barramento de 3,2GB/s; ƒ 6,2 GFLOPS; ƒ 3D Geometry Performance de 66 milhões de polígonos por segundo; ƒ Unidade de processamento de imagens MPEG2; INFORMÁTICA APLICADA Nos dias de hoje... Processadores: 12 núcleos Velocidade entre 3 a 4,6 Ghz Cache até 8MB Memórias: Ram: 1 a 4 GB (FSB: 433 ~ 1333 MHz) Rom: 1 TB Placa Mãe: FSB: 800 ~ 1333 MHz 33 NÚCLEOS NOS PROCESSADORES 34 NÚCLEOS NOS PROCESSADORES 35 DESEMPENHO DOS PROCESSADORES 36 INFORMÁTICA APLICADA 37 6º GERAÇÃO INTEL... 38 EVOLUÇÃO DOS PROCESSADORES 39 Fonte: http://www.fm.usp.br/dim/telemed/TeseChao/introducao.php INFORMÁTICA APLICADA Evolução dos Processadores: 40 EVOLUÇÃO DOS PROCESSADORES 41 HARDWARE - PARA SABER MAIS... 42 http://www.infowester.com/processadores.php http://www.hardware.com.br/livros/hardware-manual/como-funciona-1.html http://www.tecmundo.com.br/hardware/1775-o-que-e-ddr-.htm http://www.infowester.com/processadores.php http://www.infowester.com/64bitsx32bits.php http://www.tecmundo.com.br/historia/2157-a-historia-dos-processadores.htm http://www.hardware.com.br/livros/hardware-manual/como-funciona-1.html http://placa-pai.blogspot.com.br/2011/07/placa-pai-porque-sua-mae-precisa-de- um.html HARDWARE - PARA SABER MAIS... 43 A história da computação: http://www.tecmundo.com.br/tecnologia-da-informacao/1697-a-historia-dos-computadores-e-da-computacao.htm Funcionamento do computador: http://www.hardware.com.br/livros/hardware-manual/como-funciona-sistema-binario.html Som digital: http://br.ccm.net/contents/50-o-som-digital http://pt.stackoverflow.com/questions/89755/como-um-som-%C3%A9-interpretado-por-um-computador Imagens: http://www.cbpf.br/~mpa/curso2.htm Animação http://cienciahoje.uol.com.br/revista-ch/2013/305/a-matematica-da-animacao-por-computador Jogos: https://pt.wikipedia.org/wiki/Hist%C3%B3ria_dos_jogos_eletr%C3%B4nicos http://jogos.uol.com.br/reportagens/historia/1961.jhtm http://www.pcmanias.com/sao-os-flops-uma-boa-forma-de-se-comparar-potencia-ou-nao/ Desempenho PC http://cinematografico.com.br/2014/12/melhor-pc-para-edicao-de-fotos-e-videos-dezembro-2014/
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