Aula05 ArqComp ADS 2014

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Arquitetura de Computadores (ARQI1) 
ADS171 
Aula 05: 
 
 Barramentos 
 Barramento 
 
Para que o processador se comunique com as outras partes que compõem 
o computador, como memória e dispositivos de E/S, há a necessidade de 
um elemento condutor, visto que os bits são representados por tensões 
elétricas (presença ou não presença – 0 ou 1). 
 
Como um dado é formado por um conjunto de bits (8, 16, 32 ou 64 por 
exemplo) este elemento condutor será, na verdade, um conjunto de 
condutores em paralelo, ligando o processador a outros dispositivos. Se 
tivermos em mãos uma placa de um microcomputador – a placa-mãe ou 
motherboard, poderemos ver trilhas desenhadas. Algumas dessas trilhas 
são estes conjuntos de condutores. A este conjunto de condutores damos 
o nome de barramento ou bus (ônibus, em inglês). 
 Microprocessador 
 
O barramento interno de um 
microcomputador, que na 
verdade é um conjunto de 
barramentos, é conhecido por 
barramento local. 
 
O barramento local pode ser 
divido em três conjuntos: 
 
PROCESSADOR 
MEMÓRIA 
DISPOSITIVOS 
DE E/S 
BARRAMENTO 
DE DADOS 
BARRAMENTO DE 
ENDEREÇOS 
BARRAMENTO DE 
CONTROLE 
Barramento de endereços (Address bus): por onde trafegam os endereços de memória 
ou dispositivos de E/S. Este barramento é unidirecional: somente o processador fornece 
endereços. Tem como função conduzir um endereço fornecido pelo processador para que 
este endereço possa ser acessado. 
 
Barramento de dados (Data bus): por onde trafegam os dados do processador para 
memória e dispositivos de E/S e vice-versa. Portanto, tal barramento é bidirecional: o 
processador tanto envia como recebe dados. 
 
Barramento de controle: bidirecional. Por tal barramento trafegam os sinais de controle 
do microprocessador para memória e dispositivos, bem como da memória e dispositivos 
para o processador. Tem como função indicar que o processador quer executar 
determinada ação (como, por exemplo, ler ou gravar de um endereço de memória) ou 
receber um sinal indicando determinado estado (por exemplo, dado já disponível no 
barramento de dados). Também conhecido somente por sinais de controle. 
 
 
Estes barramentos locais funcionam de maneira sincronizada, conforme a 
operação efetuada pelo processador. 
 
Supondo que queiramos guardar o dado FFh no endereço de memória 
0100h, o processador irá colocar o endereço 0100h no barramento de 
endereços, enviar um sinal através do barramento de controle, de que 
deseja acessar a memória para uma operação de escrita e depois coloca o 
dado FFh no barramento de dados. 
 
Velocidade do barramento 
 
Como os dispositivos que compõem a CPU estão limitados – por sua 
tecnologia eletrônica – a uma determinada velocidade e que tal 
velocidade normalmente é muito inferior ao dos processadores, os 
barramentos funcionam em uma velocidade diferente do processador. 
 
Assim, é errado dizer que um processador de 3,6 GHz, por exemplo, 
acessa os dados em memória também a 3,6 GHz. Hoje, vemos casos de 
processadores de 3,6 GHz acessando dados na memória a 1,6 GHz, por 
exemplo. A freqüência do barramento ou FSB, de Front Side Bus é que irá 
indicar a velocidade com que os dados fluam pelos barramentos e tal 
freqüência é gerada pelo circuito de clock da CPU. 
Velocidade do barramento 
 
É necessário que o processador possa trabalhar com tal freqüência de 
barramento e que os demais circuitos que compõem a CPU, inclusive as 
memórias, também possam suportar tal freqüência de barramento. 
 
Por exemplo, a motherboard Asus modelo P5LD2-SE, para Pentium 4 HT e 
dual-core, pode ser configurada , através de um programa instalado na 
ROM-BIOS para uma freqüência FSB de 533, 800 ou 1066 MHz. 
É gerado um outro clock para os barramentos de expansão (133, 200 ou 
266 MHz) através de um circuito multiplicador, configurado com um fator 
de multiplicação. O clock do processador pode ser auto-detectado ou 
configurado manualmente, dando a opção de overclock (clock acima do 
especificado pelo fabricante). 
 
A taxa de transferência de um barramento, também conhecida por 
Throughput ou Bus Bandwidth¸ é uma medida de velocidade do 
barramento de dados. Tal taxa indicará a quantidade de bytes que podem 
ser transferidos pelo bus de dados em um segundo. Ela é determinada 
pela largura do bus de dados e por sua freqüência de operação. É 
calculada da seguinte forma: 
 
 
 
 
 
A resposta é dada em bytes por segundo (Bytes/s) se a freqüência for 
fornecida em Hertz ou Mbytes/s se a freqüência for fornecida em Mega 
Hertz. 
 
 
Exemplo: 
 
Largura do barramento de dados: 64 bits 
Freqüência do barramento: 800 MHZ 
 
 
Throughput: 6400 Mbytes/s 
 
 
Outras medidas de velocidade de transferência 
 
Transferências por segundo (T / s) e seus derivados – gigatransfers por segundo 
(abreviado GT / s) e megatransfers por segundo (MT / s) são as medidas que se referem 
ao número de operações de transferência de dados que ocorrem em cada segundo em 
algum dado canal de transferência de dados. 1 MT / s é de 106 ou um milhão de 
transferências por segundo. 1 GT / s significa 109 ou mil milhões de transferências por 
segundo. 
 
Estes termos não especificam a taxa de bits em que os dados binário está sendo 
transferido , porque não descreve o número de bits transferidos em cada operação de 
transferência (conhecida como a largura do barramento ou extensão da palavra) . A fim 
de calcular a taxa de transmissão de dados , é necessário multiplicar a taxa de 
transferência por a largura do canal de informação. 
A fórmula para uma taxa de transferência de dados é: 
 
a largura do canal ( bits / transferência ) × transferências / segundo = 
bits transferidos / segundo. 
 
As unidades geralmente se referem ao número "efetivo" de transferências, ou 
transferências percebidas “externamente" de um sistema ou componente , em oposição à 
velocidade interna ou clock do sistema. 
Um exemplo é um barramento de computador rodando a taxa de dados dupla , onde os 
dados são transferidos na “subida” e na “descida” do sinal de clock. Se o clock interno 
funciona em 100 MHz, então a taxa efetiva é de 200 MT / s, porque há 100 milhões de 
“subidas” por segundo e 100 milhões de “descidas” por segundo em um clock de 100 
MHz. 
Outros tipos de barramentos 
 
DIB – Dual Indepente Bus 
A arquitetura DIB foi implementada inicialmente nos 
processadores da Intel e AMD de 6ª geração. Foi criada com 
o intuito de melhorar a largura de banda dos barramentos e 
consequentemente a performance dos processadores. 
Tem dois barramentos de dados independentes que 
possibilitam ao processador acessar os dados de quaisquer 
um simultaneamente (em paralelo). 
O segundo barramento, chamado de backside bus é usado 
para a memória cache L2, que funciona independente do 
front side bus, que conecta a memória principal. 
HyperTransport 
 
HyperTransport é uma tecnologia que permite criar interconexões bidirecionais point-
to-point de processadores com grande largura de banda, baixa latência. O padrão da 
tecnologia é aberto, sendo gerenciado e promovido por um consórcio de empresas 
denominado HyperTransport Consortium.1 Esta tecnologia é utilizada pela AMD em seus 
processadores e pela NVIDIA em seus chipsets. 
 
HyperTransport é um barramento criado a partir dos processadores AMD64 socket 754 
que faz a comunicação direta entre o processador e os demais dispositivos da placa 
mãe; ao surgir o AMD64 foi criado um controle de barramento exclusivo aos outros 
componentes chamado de HyperTransport.HyperTransport 
 
A versão atual de um total de 5, a especificação HTX3.1, especificação fornece 
taxas de 2666 e 3200 MT / s ou cerca de 10.4GB / s e 12,8 GB / s, dependendo se 
bidirecional – 16 bits, ou unidirecional, 32 bits, operando a 3.2 GHz. 
Intel® QuickPath Interconnect 
 
Quickpath Interconnect é uma conexão ponto-a-ponto unidirecional de alta 
velocidade, disponibilizada e desenvolvida na segunda metade de 2008 pela Intel. É 
usada para comunicação com dispositivos de I/O, tais como placas de vídeo e 
controladoras. Com a implementação do Quickpath em seus processadores, os mesmos 
passam a utilizar uma arquitetura de conexão direta para comunicação externa. Os 
processadores que implementam o Quickpath como o core i7 contam ainda com um 
controlador de memória integrado de 3 canais, o que aumenta a largura de banda total 
do processador e particularmente diminui a latência de acesso a memória, já que com 
o controlador implementado diretamente no die do processador, a memória é acessada 
diretamente, o que não acontecia com o legado Front Side Bus, onde os dados que 
trafegavam entre a memória e o processador passavam por esse barramento, criando 
assim um gargalo. 
Front Side Bus Dual Indepent Bus QuickPath Interconnect