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Aula3 e 4 - Processamento e Memória

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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/