Unidade Central de Processamento

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A Unidade Central de A Unidade Central de 
Processamento: Processamento: 
O que acontece dentro do O que acontece dentro do 
ComputadorComputador
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ObjetivosObjetivos
Identificar os componentes da unidade central de Identificar os componentes da unidade central de 
processamento e explicar como eles funcionam em processamento e explicar como eles funcionam em 
conjunto e como interagem com a memconjunto e como interagem com a memóória.ria.
Descrever como as instruDescrever como as instruçções de programa são ões de programa são 
executadas pelo computador.executadas pelo computador.
Explicar como os dados são representados Explicar como os dados são representados 
no computador.no computador.
Descrever como o computador localiza Descrever como o computador localiza 
instruinstruçções e dados.ões e dados.
Descrever os componentes da placaDescrever os componentes da placa--mãe da unidade mãe da unidade 
de sistema de um microcomputador.de sistema de um microcomputador.
Relacionar as medidas de velocidade de Relacionar as medidas de velocidade de 
processamento do computador e explicar as abordagens processamento do computador e explicar as abordagens 
que aumentam a velocidade.que aumentam a velocidade.
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Unidade Central de Unidade Central de 
ProcessamentoProcessamento
Conjunto complexo Conjunto complexo 
de circuitos de circuitos 
eletrônicos.eletrônicos.
Executa instruExecuta instruçções ões 
de programa de programa 
armazenadas.armazenadas.
Duas partes:Duas partes:
 Unidade de controleUnidade de controle
 Unidade aritmUnidade aritméética e tica e 
llóógica (ALU)gica (ALU)
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Unidade de ControleUnidade de Controle
Direciona o sistema do computador a Direciona o sistema do computador a 
executar instruexecutar instruçções de programa ões de programa 
armazenadas.armazenadas.
Deve comunicarDeve comunicar--se com a memse com a memóória e ria e 
com a ALU.com a ALU.
Envia dados e instruEnvia dados e instruçções do ões do 
armazenamento secundarmazenamento secundáário para a rio para a 
memmemóória, quando necessria, quando necessáário.rio.
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Unidade AritmUnidade Aritméética e Ltica e Lóógicagica
Executa todas as operaExecuta todas as operaçções aritmões aritmééticas e lticas e lóógicas.gicas.
OperaOperaçções aritmões aritmééticas:ticas:
 AdiAdiçção, subtraão, subtraçção, multiplicaão, multiplicaçção, divisão.ão, divisão.
OperaOperaçções lões lóógicas:gicas:
 Compara nCompara núúmeros, letras ou caracteres especiais.meros, letras ou caracteres especiais.
 Testa uma de três condiTesta uma de três condiçções:ões:
CondiCondiçção de igualdade (igual a);ão de igualdade (igual a);
CondiCondiçção menor que;ão menor que;
CondiCondiçção maior que.ão maior que.
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Armazenamento de Armazenamento de 
Dados e a CPUDados e a CPU
Dois tipos de armazenamento:Dois tipos de armazenamento:
 Armazenamento primArmazenamento primáário (memrio (memóória):ria):
Armazena dados temporariamente.Armazena dados temporariamente.
A CPU referenciaA CPU referencia--o tanto para obteno tanto para obtençção de ão de 
instruinstruçções de programa como de dados.ões de programa como de dados.
 Armazenamento secundArmazenamento secundáário:rio:
Armazenamento de longo prazo.Armazenamento de longo prazo.
Armazenado em mArmazenado em míídia externa;dia externa;
 por exemplo, um disco.por exemplo, um disco.
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A CPU e a MemA CPU e a Memóóriaria
A CPU não pode processar dados diretamente A CPU não pode processar dados diretamente 
do disco ou de um dispositivo de entrada:do disco ou de um dispositivo de entrada:
 Primeiramente, eles devem residir na memPrimeiramente, eles devem residir na memóória.ria.
 A unidade de controle recupera dados do disco e A unidade de controle recupera dados do disco e 
transferetransfere--os para a memos para a memóória.ria.
Itens enviados Itens enviados àà CPU para ser processados:CPU para ser processados:
 A unidade de controle envia itens A unidade de controle envia itens àà CPU e CPU e 
depois os envia novamente depois os envia novamente àà memmemóória apria apóós s 
serem processados.serem processados.
Dados e instruDados e instruçções permanecem na memões permanecem na memóória ria 
atatéé serem enviados a um dispositivo de saserem enviados a um dispositivo de saíída da 
ou armazenamento, ou o programa ser fechado.ou armazenamento, ou o programa ser fechado.
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ÁÁreas de Armazenamento reas de Armazenamento 
TemporTemporááriorio
RegistradoresRegistradores
MemMemóóriaria
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RegistradoresRegistradores
ÁÁreas de armazenamento temporreas de armazenamento temporáário de rio de 
alta velocidade.alta velocidade.
 LocalizaLocalizaçções de armazenamento situadas ões de armazenamento situadas 
dentro da CPU.dentro da CPU.
Funcionam sob direFuncionam sob direçção da unidade de controle:ão da unidade de controle:
 Recebem, guardam e transferem instruRecebem, guardam e transferem instruçções ou ões ou 
dados.dados.
 Controlam onde a prControlam onde a próóxima instruxima instruçção a ser executada ão a ser executada 
ou os dados necessou os dados necessáários serão armazenados.rios serão armazenados.
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MemMemóóriaria
TambTambéém conhecida como armazenamento m conhecida como armazenamento 
primprimáário e memrio e memóória principal.ria principal.
 FreqFreqüüentemente expressa como mementemente expressa como memóória de ria de 
acesso aleatacesso aleatóório (RAM).rio (RAM).
 Não faz parte da CPU.Não faz parte da CPU.
RetRetéém dados e instrum dados e instruçções para serem ões para serem 
processados.processados.
Armazena informaArmazena informaçções somente enquanto o ões somente enquanto o 
programa estprograma estáá em operaem operaçção.ão.
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Como a CPU Executa InstruComo a CPU Executa Instruççõesões
Quatro etapas são executadas para Quatro etapas são executadas para 
cada instrucada instruçção:ão:
 Ciclo de mCiclo de mááquina: a quantidade de tempo quina: a quantidade de tempo 
necessnecessáária para executar uma instruria para executar uma instruçção.ão.
 Computadores pessoais executamComputadores pessoais executam--nas em menos nas em menos 
de um milionde um milionéésimo de segundo.simo de segundo.
 Supercomputadores executamSupercomputadores executam--nas em menos nas em menos 
de um trilionde um trilionéésimo de segundo.simo de segundo.
Cada CPU tem seu prCada CPU tem seu próóprio conjunto prio conjunto 
de instrude instruçções:ões:
 Aquelas instruAquelas instruçções as quais a CPU pode ões as quais a CPU pode 
entender e executar.entender e executar.
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O Ciclo da MO Ciclo da Mááquinaquina
O tempo necessO tempo necessáário para rio para 
recuperar, executar e recuperar, executar e 
armazenar uma operaarmazenar uma operaçção.ão.
Componentes:Componentes:
 Tempo de instruTempo de instruççãoão
 Tempo de execuTempo de execuççãoão
O O clock clock de sistema de sistema 
sincroniza as operasincroniza as operaçções.ões.
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Tempo de InstruTempo de Instruççãoão
TambTambéém chamado de Im chamado de I--time.time.
A unidade de controle recebe a instruA unidade de controle recebe a instruççãoão 
da memda memóória e a coloca em um registro.ria e a coloca em um registro.
A unidade de controle decodifica a A unidade de controle decodifica a 
instruinstruçção e determina qual ão e determina qual éé a localizaa localizaçção ão 
na memna memóória para os dados necessria para os dados necessáários.rios.
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Tempo de ExecuTempo de Execuççãoão
A unidade de controle transfere dados da A unidade de controle transfere dados da 
memmemóória para registros na ALU.ria para registros na ALU.
 A ALU executa instruA ALU executa instruçções relativas aos ões relativas aos 
dados.dados.
A unidade de controle armazena o A unidade de controle armazena o 
resultado da operaresultado da operaçção na memão na memóória ria 
ou em um registro.ou em um registro.
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EndereEndereçços de Memos de Memóóriaria
Cada localizaCada localizaçção de memão de memóória ria 
tem um enderetem um endereçço:o:
 Um nUm núúmero mero úúnico, como em nico, como em 
uma caixa postal.uma caixa postal.
Pode conter somente uma Pode conter somente uma 
instruinstruçção ou peão ou peçça de dados:a de dados:
 Quando dados são reescritos na Quando dados são reescritos na 
memmemóória, o conteria, o conteúúdo anterior do anterior 
desse enderedesse endereçço o éé destrudestruíído.do.
Referenciado pelo nReferenciado pelo núúmero:mero:
 As linguagens de programaAs linguagens de programaçção ão 
usam um endereusam um endereçço simbo simbóólico lico 
(nomeado), tal como Horas (nomeado), tal como Horas 
ou Salou Saláário.rio.
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RepresentaRepresentaçção de Dadosão de Dados
Os computadores entendem Os computadores entendem 
duas coisas: ligado e desligado.duas coisas: ligado e desligado.
Dados são representados na Dados são representados na 
forma binforma bináária:ria:
 Sistema numSistema numéérico binrico bináário (base 2).rio (base 2).
 ContContéém somente 2 dm somente 2 díígitos: 0 e 1.gitos: 0 e 1.
Corresponde a dois estados: Corresponde a dois estados: 
ligado e desligado.ligado e desligado.
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Representando DadosRepresentando Dados
BitBit
ByteByte
PalavraPalavra
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BitBit
AbreviaAbreviaçção de binary digit (dão de binary digit (díígito bingito bináário).rio).
 Dois valores possDois valores possííveis: 0 e 1.veis: 0 e 1.
 Nunca pode estar vazio.Nunca pode estar vazio.
Unidade bUnidade báásica para armazenar dados:sica para armazenar dados:
 0 significa desligado; 1 significa ligado.0 significa desligado; 1 significa ligado.
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ByteByte
Um grupo de 8 bits.Um grupo de 8 bits.
 Cada byte tem 256 (2Cada byte tem 256 (288) valores poss) valores possííveis.veis.
Para texto, armazena um caractere:Para texto, armazena um caractere:
 Pode ser letra, dPode ser letra, díígito ou caractere especial.gito ou caractere especial.
Dispositivos de Dispositivos de mememóória e ria e armazenamento
são medidos em nsão medidos em núúmero de bytes.mero de bytes.
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PalavraPalavra
O nO núúmero de bits que a CPU processa mero de bits que a CPU processa 
como uma unidade.como uma unidade.
 Tipicamente, um nTipicamente, um núúmero inteiro de bytes.mero inteiro de bytes.
 Quanto maior a palavra, mais potente Quanto maior a palavra, mais potente 
éé o computador.o computador.
 Computadores pessoais tipicamente têm Computadores pessoais tipicamente têm 
32 ou 64 bits de extensão de palavras.32 ou 64 bits de extensão de palavras.
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Capacidades de Capacidades de 
ArmazenamentoArmazenamento
Kilobyte: 1024 (2Kilobyte: 1024 (21010) bytes.) bytes.
 Capacidade de memCapacidade de memóória dos computadores pessoais ria dos computadores pessoais 
mais antigos.mais antigos.
Megabyte: aproximadamente, um milhão (2Megabyte: aproximadamente, um milhão (22020) de bytes.) de bytes.
 MemMemóória de computadores pessoais. ria de computadores pessoais. 
 Dispositivos de armazenamento portDispositivos de armazenamento portááteis (disquetes, teis (disquetes, 
CDCD--ROMs).ROMs).
Gigabyte: aproximadamente, um bilhão (2Gigabyte: aproximadamente, um bilhão (23030) de bytes.) de bytes.
 Dispositivos de armazenamento (discos rDispositivos de armazenamento (discos ríígidos).gidos).
 MemMemóória de mainframes e servidores de rede.ria de mainframes e servidores de rede.
Terabyte: aproximadamente, um trilhão (2Terabyte: aproximadamente, um trilhão (24040) de bytes.) de bytes.
 Dispositivos de armazenamento para sistemas muito grandes.Dispositivos de armazenamento para sistemas muito grandes.
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ExercExercííciocio
1345 KB = ? bits1345 KB = ? bits
2000 MB = ? GB2000 MB = ? GB
10 GB = ? KB10 GB = ? KB
4560 bits = ? Bytes4560 bits = ? Bytes
35 GB = ? MB35 GB = ? MB
27898 GB = ? TB27898 GB = ? TB
4500 bits = ? MB4500 bits = ? MB
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Esquemas de CodificaEsquemas de Codificaççãoão
Provêem uma maneira comum para Provêem uma maneira comum para 
representar um caractere de dados.representar um caractere de dados.
 NecessNecessáários para os computadores poderem rios para os computadores poderem 
intercambiar dados.intercambiar dados.
Esquemas comuns:Esquemas comuns:
 ASCIIASCII
 EBCDICEBCDIC
 UnicodeUnicode
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ASCIIASCII
Sigla de Sigla de American Standard Code for American Standard Code for 
Information Interchange.Information Interchange.
O padrão mais amplamente usado.O padrão mais amplamente usado.
Usado virtualmente em todos os Usado virtualmente em todos os 
computadores pessoais.computadores pessoais.
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EBCDICEBCDIC
Sigla de Sigla de Extended Binary Coded Decimal Extended Binary Coded Decimal 
Interchange Code.Interchange Code.
 Usado principalmente em mainframes IBM Usado principalmente em mainframes IBM 
e compate compatííveis com IBM.veis com IBM.
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UnicodeUnicode
Projetado para acomodar alfabetos com Projetado para acomodar alfabetos com 
mais de 256 caracteres.mais de 256 caracteres.
Usa 16 bits para representar um Usa 16 bits para representar um 
caractere.caractere.
 65.536 valores poss65.536 valores possííveis.veis.
Exige duas vezes mais espaExige duas vezes mais espaçço para o para 
armazenar dados.armazenar dados.
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A Unidade de SistemaA Unidade de Sistema
Abriga os componentes eletrônicos do Abriga os componentes eletrônicos do 
sistema de computador:sistema de computador:
 PlacaPlaca--mãe (mãe (motherboardmotherboard))
 Dispositivos de armazenamentoDispositivos de armazenamento
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PlacaPlaca--mãe (mãe (motherboardmotherboard))
Placa de circuitos plana que Placa de circuitos plana que 
contcontéém os circuitos do m os circuitos do 
computador.computador.
 A unidade central de A unidade central de 
processamento (processamento (microprocessadormicroprocessador) ) 
éé o componente mais importante.o componente mais importante.
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Dispositivos de ArmazenamentoDispositivos de Armazenamento
Armazenamento de longo prazo da Armazenamento de longo prazo da 
memmemóória.ria.
 Dados não se perdem quando o Dados não seperdem quando o 
computador computador éé desligado.desligado.
 IncluemIncluem--se entre os exemplos: discos se entre os exemplos: discos 
rríígidos, disquetes, DVDgidos, disquetes, DVD--ROMs.ROMs.
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MicroprocessadorMicroprocessador
Unidade central de processamento Unidade central de processamento 
impressa em chip de silimpressa em chip de silíício.cio.
ContContéém dezenas de milhões de m dezenas de milhões de 
minminúúsculos sculos transistorestransistores. . 
ComponentesComponentes--chave:chave:
 Unidade central de processamento;Unidade central de processamento;
 Registradores;Registradores;
 Clock Clock do sistema.do sistema.
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TransistoresTransistores
Comutadores eletrônicos que podem Comutadores eletrônicos que podem 
permitir ou não a passagem de corrente permitir ou não a passagem de corrente 
eleléétrica.trica.
 Se a corrente elSe a corrente eléétrica passar, o comutador trica passar, o comutador 
estarestaráá ativado, representando um bit 1.ativado, representando um bit 1.
 Caso contrCaso contráário, o comutador estarrio, o comutador estaráá
desativado, representando um bit 0.desativado, representando um bit 0.
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Componentes da MemComponentes da Memóóriaria
MemMemóória semicondutoraria semicondutora
RAM e ROMRAM e ROM
MemMemóória Flashria Flash
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MemMemóória Semicondutoraria Semicondutora
Usada pela maioria dos computadores Usada pela maioria dos computadores 
modernos:modernos:
 ConfiConfiáável, barata e compacta.vel, barata e compacta.
 VolVoláátil: exige corrente eltil: exige corrente eléétrica conttrica contíínua.nua.
Se a corrente for interrompida, os dados se perdem.Se a corrente for interrompida, os dados se perdem.
 Semicondutor Complementar de Semicondutor Complementar de ÓÓxido de Metal xido de Metal ––
Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS).Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS).
RetRetéém informam informaçção quando a energia ão quando a energia éé desligada.desligada.
Usado para armazenar informaUsado para armazenar informaçções necessões necessáárias quando o rias quando o 
computador computador éé inicializado.inicializado.
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RAM e ROMRAM e ROM
MemMemóória de Acesso Aleatria de Acesso Aleatóório rio –– RandomRandom--
Access Memory Access Memory (RAM)(RAM)
MemMemóória Somente de Leitura ria Somente de Leitura –– ReadRead--
Only Memory Only Memory (ROM)(ROM)
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MemMemóória de Acesso Aleatria de Acesso Aleatóóriorio
Dados podem ser Dados podem ser 
acessados acessados 
aleatoriamente:aleatoriamente:
 O endereO endereçço de memo de memóória 10 ria 10 
pode ser acessado tão pode ser acessado tão 
rapidamente quanto o rapidamente quanto o 
endereendereçço de memo de memóória ria 
10.000.000.10.000.000.
Tipos:Tipos:
 RAM estRAM estáática tica –– Static Static 
RAM RAM (SRAM)(SRAM)
 RAM dinâmica RAM dinâmica ––
Dynamic RAM Dynamic RAM (DRAM)(DRAM)
Empacotada em Empacotada em 
placas de circuito:placas de circuito:
 MMóódulos de memdulos de memóória lineares ria lineares 
de via simples (SIMMS).de via simples (SIMMS).
 MMóódulos de memdulos de memóória lineares ria lineares 
de via dupla (DIMMS).de via dupla (DIMMS).
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RAM EstRAM Estááticatica
RetRetéém seu contem seu conteúúdo com intervendo com intervençção da ão da 
CPU.CPU.
Mais rMais ráápida e mais cara do que a DRAM.pida e mais cara do que a DRAM.
Tipicamente usada para cache de NTipicamente usada para cache de Níível 2. vel 2. 
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RAM DinâmicaRAM Dinâmica
Deve ser continuamente recarregada pela Deve ser continuamente recarregada pela 
CPU, ou perderCPU, ou perderáá seu conteseu conteúúdo.do.
Usada para memUsada para memóória de computadores ria de computadores 
pessoais.pessoais.
 DRAM sDRAM sííncrona ncrona –– Synchronous DRAM (SDRAM): o Synchronous DRAM (SDRAM): o 
tipo mais rtipo mais ráápido de DRAM usado atualmente.pido de DRAM usado atualmente.
 Rambus DRAM (RDRAM): mais rRambus DRAM (RDRAM): mais ráápida do que a pida do que a 
SDRAM, tornarSDRAM, tornar--sese--áá mais comumente usada quando mais comumente usada quando 
os preos preçços se reduzirem.os se reduzirem.
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MemMemóória Somente de Leituraria Somente de Leitura
ContContéém programas e dados registrados m programas e dados registrados 
permanentemente na mempermanentemente na memóória pela ria pela 
ffáábrica.brica.
 Não pode ser alterada pelo usuNão pode ser alterada pelo usuáário.rio.
 NãoNão--volvoláátil: o contetil: o conteúúdo não desaparecerdo não desapareceráá
quando houver queda de energia.quando houver queda de energia.
Chips de ROM programChips de ROM programááveis (PROM):veis (PROM):
 Algumas instruAlgumas instruçções no chip podem ser ões no chip podem ser 
alteradas.alteradas.
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MemMemóória Flashria Flash
RAM nãoRAM não--volvoláátiltil
 Usada em telefones celulares, câmeras Usada em telefones celulares, câmeras 
digitais e computadores manuais (digitais e computadores manuais (handheldhandheld).).
 Os chips de memOs chips de memóória flash assemelhamria flash assemelham--se se 
aos cartões de craos cartões de créédito.dito.
 Menores do que uma unidade de disco e Menores do que uma unidade de disco e 
requerem menos energia. requerem menos energia. 
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O Barramento (O Barramento (BusBus) do Sistema) do Sistema
Percursos elPercursos eléétricos paralelos que tricos paralelos que 
transportam dados entre a CPU e a transportam dados entre a CPU e a 
memmemóória.ria.
Largura de barramento:Largura de barramento:
 O nO núúmero de percursos elmero de percursos eléétricos para tricos para 
transportar dados.transportar dados.
 Medida em bits.Medida em bits.
Velocidade de barramento:Velocidade de barramento:
 Medida em megahertz (MHz).Medida em megahertz (MHz).
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Largura de BarramentoLargura de Barramento
Tipicamente, a mesma largura do tamanho de Tipicamente, a mesma largura do tamanho de 
palavra da CPU.palavra da CPU.
Com um tamanho de barramento maior, a CPU Com um tamanho de barramento maior, a CPU 
pode:pode:
 Transferir mais dados simultaneamente:Transferir mais dados simultaneamente:
Torna o computador mais rTorna o computador mais ráápido.pido.
 Referenciar nReferenciar núúmeros de enderemeros de endereçço de memo de memóória maiores:ria maiores:
Permite mais memPermite mais memóória.ria.
 Suportar um nSuportar um núúmero e uma variedade maiores de instrumero e uma variedade maiores de instruçções.ões.
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Velocidade de BarramentoVelocidade de Barramento
Quanto maior a velocidade de Quanto maior a velocidade de 
barramento, mais rapidamente os dados barramento, mais rapidamente os dados 
viajarão por meio do sistema.viajarão por meio do sistema.
Computadores pessoais têm velocidades Computadores pessoais têm velocidades 
de barramento de 400 MHz ou 533 MHz.de barramento de 400 MHz ou 533 MHz.
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Barramentos de ExpansãoBarramentos de Expansão
Adicione dispositivos perifAdicione dispositivos perifééricos ao sistema:ricos ao sistema:
Placa de expansãoPlaca de expansão
PortaPorta
Barramentos de expansão comunsBarramentos de expansão comuns
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Placas de ExpansãoPlacas de Expansão
ConectamConectam--se a se a slots slots 
(encaixes) de expansão (encaixes) de expansão 
ou ou àà placaplaca--mãe.mãe.
 São usadas para conectar São usadas para conectar 
dispositivos perifdispositivos perifééricos.ricos.
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PortasPortas
Conectores externos para plugar perifConectores externos para plugar perifééricos, ricos, 
como, por exemplo, impressoras.como, por exemplo, impressoras.
Dois tipos de portas:Dois tipos de portas:
 Seriais: transmitem dados Seriais: transmitem dados àà base de um bit a cada base de um bit a cada 
vez.vez.
Usadas para dispositivos lentos, como o mouse e o Usadas para dispositivos lentos, como o mouse e o 
teclado.teclado.
 Paralelas: transmitem grupos de bits em conjunto, Paralelas: transmitem grupos de bits em conjunto, 
lado a lado.lado a lado.
Usadas para dispositivos mais rUsadas para dispositivos mais ráápidos, como impressoras pidos, como impressoras 
e scanners.e scanners.
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Barramentos de Expansão Barramentos de Expansão 
e Portas Comunse Portas Comuns
Barramento Industry Standard Architecture (ISA):Barramento Industry Standard Architecture (ISA):
 Usado para dispositivos lentos, como o mouse e o modem.Usado para dispositivos lentos, como o mouse e o modem.
Barramento Peripheral Component Interconnect (PCI):Barramento Peripheral Component Interconnect (PCI):
 Usado para dispositivos mais rUsado para dispositivos mais ráápidos, como discos rpidos, como discos ríígidos.gidos.
Accelerated Graphics Port (AGP):Accelerated Graphics Port (AGP):
 Provê desempenho de vProvê desempenho de víídeo mais rdeo mais ráápido.pido.
Porta Universal Serial Bus (USB):Porta Universal Serial Bus (USB):
 PermitePermite--lhe converter muitos dispositivos em slhe converter muitos dispositivos em séérie para a porta USB.rie para a porta USB.
Barramento IEEE 1394:Barramento IEEE 1394:
 Um barramento de alta velocidade normalmente usado para Um barramento de alta velocidade normalmente usado para 
conectar equipamentos de vconectar equipamentos de víídeo.deo.
Barramento PC Card:Barramento PC Card:
 Usado em laptops para plugar um dispositivo do tamanho de um Usado em laptops para plugar um dispositivo do tamanho de um 
cartão de crcartão de créédito.dito.
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Velocidades de Processamento Velocidades de Processamento 
dos Computadoresdos Computadores
As velocidades de instruAs velocidades de instruçção são ão são 
medidas em segundos:medidas em segundos:
 Milissegundo: um milMilissegundo: um miléésimo de segundo.simo de segundo.
 Microssegundo: um milionMicrossegundo: um milionéésimo de segundo.simo de segundo.
 Nanossegundo: um bilionNanossegundo: um bilionéésimo de segundo.simo de segundo.
Computadores modernos atingiram essa Computadores modernos atingiram essa 
velocidade.velocidade.
 Picossegundo: um trilionPicossegundo: um trilionéésimo de segundo.simo de segundo.
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Velocidades dos Velocidades dos 
MicroprocessoresMicroprocessores
Medida da velocidade de Medida da velocidade de clock clock do sistema:do sistema:
 Quantos pulsos eletrônicos o clock produz por Quantos pulsos eletrônicos o clock produz por 
segundo.segundo.
 Usualmente, expressa em gigahertz (GHz). Usualmente, expressa em gigahertz (GHz). 
Billhões de ciclos de mBillhões de ciclos de mááquina por segundo.quina por segundo.
Alguns PCs antigos mediam em megahertz (MHz).Alguns PCs antigos mediam em megahertz (MHz).
Uma comparaUma comparaçção de velocidades de ão de velocidades de clockclock
somente somente éé significativa entre significativa entre 
microprocessadores idênticos.microprocessadores idênticos.
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Outras Medidas de Outras Medidas de 
DesempenhoDesempenho
MIPS MIPS –– Um Milhão de InstruUm Milhão de Instruçções por ões por 
Segundo.Segundo.
 Computadores pessoais de alta velocidade Computadores pessoais de alta velocidade 
podem executar mais de 500 MIPS.podem executar mais de 500 MIPS.
 Tipicamente, uma medida de desempenho Tipicamente, uma medida de desempenho 
mais acurada do que a velocidade de mais acurada do que a velocidade de clock.clock.
Megaflop Megaflop –– um milhão de operaum milhão de operaçções em ões em 
ponto flutuante por segundo.ponto flutuante por segundo.
 Mede a capacidade do computador para Mede a capacidade do computador para 
executar operaexecutar operaçções matemões matemááticas complexas.ticas complexas.
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CacheCache
Uma Uma áárea de armazenamento temporrea de armazenamento temporáário:rio:
 Agiliza a transferência de dados dentro do Agiliza a transferência de dados dentro do 
computador.computador.
MemMemóória cacheria cache
Cache de processadorCache de processador
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MemMemóória Cacheria Cache
Um pequeno bloco de memUm pequeno bloco de memóória de alta velocidade:ria de alta velocidade:
 Armazena os dados e as instruArmazena os dados e as instruçções usados com mais freqões usados com mais freqüüência ência 
e mais recentemente.e mais recentemente.
O microprocessador procura primeiramente na cache O microprocessador procura primeiramente na cache 
os dados de que necessita:os dados de que necessita:
 Transferidos da cache muito mais rapidamente do que da Transferidos da cache muito mais rapidamente do que da 
memmemóória.ria.
 Se não estiverem na cache, a unidade de controle recuperaSe não estiverem na cache, a unidade de controle recupera--os da os da 
memmemóória.ria.
Quanto mais Quanto mais ““presenpresençça de dadosa de dados”” na cache, mais rna cache, mais ráápido pido éé o o 
desempenho do sistema.desempenho do sistema.
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Cache de ProcessadorCache de Processador
Cache interna (NCache interna (Níível 1) embutida no vel 1) embutida no 
microprocessador.microprocessador.
 Acesso mais rAcesso mais ráápido, porpido, poréém custo mais elevado.m custo mais elevado.
Cache externa (NCache externa (Níível 2) em um chip separado.vel 2) em um chip separado.
 Incorporada ao processador e alguns Incorporada ao processador e alguns 
microprocessadores atuais.microprocessadores atuais.
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Tecnologia RISCTecnologia RISC
ComputaComputaçção com um Conjunto Reduzido de ão com um Conjunto Reduzido de 
InstruInstruçções ões –– Reduced Instruction Set ComputingReduced Instruction Set Computing
 Usa um pequeno subconjunto de instruUsa um pequeno subconjunto de instruçções.ões.
 Um menor nUm menor núúmero de instrumero de instruçções aumenta a ões aumenta a 
velocidade.velocidade.
 Inconveniente: operaInconveniente: operaçções complexas têm de ser ões complexas têm de ser 
divididas em uma sdivididas em uma séérie de instrurie de instruçções de tamanho ões de tamanho 
menor.menor.
ComputaComputaçção com um Conjunto Complexo de ão com um Conjunto Complexo de 
InstruInstruçções ões –– Traditional processors use Traditional processors use 
Complex Instruction Set ComputingComplex Instruction Set Computing (CISC)(CISC)
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Processamento Paralelo Processamento Paralelo 
e Pipelininge Pipelining
PipeliningPipelining
 Uma variaUma variaçção do processamento serial tradicional.ão do processamento serial tradicional.
Processamento ParaleloProcessamento Paralelo
 Que usa mQue usa múúltiplos processadores simultaneamenteltiplos processadores simultaneamente5555©© by Pearson Educationby Pearson Education
PipeliningPipelining
Introduz uma nova instruIntroduz uma nova instruçção na CPU a cada ão na CPU a cada 
etapa do ciclo de metapa do ciclo de mááquina.quina.
 A instruA instruçção 2 ão 2 éé captada quando a instrucaptada quando a instruçção 1 ão 1 éé
decodificada, em vez de esperar atdecodificada, em vez de esperar atéé que o ciclo se que o ciclo se 
complete.complete.
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Processamento ParaleloProcessamento Paralelo
O processador de controle divide o problema O processador de controle divide o problema 
em partes:em partes:
 Cada parte Cada parte éé enviada a um processador distinto;enviada a um processador distinto;
 Cada processador tem sua prCada processador tem sua próópria mempria memóória;ria;
 O processador de controle monta os resultados.O processador de controle monta os resultados.
Alguns computadores que usam Alguns computadores que usam 
processamento paralelo operam em termos de processamento paralelo operam em termos de 
teraflopsteraflops: trilhões de instru: trilhões de instruçções com ponto ões com ponto 
flutuante por segundo.flutuante por segundo.
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