ARQUITETURA DE COMPUTADOR

Arquitetura de computador Modelo de Von Ne u ma n n: conceit o do progra ma armazenado Arquitetura de Von Neuman A arquitetura de computador proposta por Von Neumann é composta basicamente por: Computadores que pos suem quatro componentes principais: U nidade Central de Processamento (U CP), a memória e os dispositivos de entrada e saída. Tais componentes são interconectadas por barramentos. Todos estes itens constituem o hardware de um computador (se u conjunto de componen tes físicos), os quais são agrupados em módulos específicos, constituindo a estrutura básica de um computador. UCP : sigla representativa de Unidade Central de Processamento. Po de mos dizer que se trata d o compon ente principal do computador . Alg umas pessoas chamam de processador ou mic roprocessador. É responsável pela exe cução de dados e instruções armazenadas em memór ia (código de programas e dados). Componentes da UCP (ou CPU): \uf034 Unidade Aritmética e Lógica (ULA) \u2013 re sponsável por realizar as operações matemáticas e lógicas com os dados. \uf034 Unidade de Controle (U C) \u2013 dispositivo mais complexo da CPU. Busca de instruções na memória principal. Controla a ação da ULA e realiza a movimentação de dados e instruções de e para a CPU. \uf034 Memória : existem di versos tipos d e m emória e m um c omputador (ex.: RAM (principal), ROM, cache , registradores), ma s existe uma delas denominada memória prin cipal, a qual é indispensável. A memória principal é tão importante quanto à CPU, p ois sem ela não seria possível disponi bilizar os programas e seus da dos para o processamento pela CPU. Portanto, a memória é responsável por armazenar t odos os programas que são executados no compu tador e os dados que utilizam. \u25cf PROCESSADOR : busca d ado e instruções de onde estiverem armazenadas e os deposita, te mporariamente, em seu interior para que possa realizar as operações solici tadas, utilizando seus demais componentes (se ria análogo à função memória de uma c alculadora). O s dispositivos denominados registradores são os locais onde esse conteúdo fica armazenado. Memórias voláteis : são as que requerem energia para manter a informação armazenada, ao contrário das memórias permanentes. Assim, o conceito de re gistrador surgiu da necessidade d o processador de armazenar, temporariamente, dados intermediários durant e um processamento. Por exemplo : quando um dado resultado de operação precisa ser a rmazenado até que o resultado de uma busca da memória esteja disponível, para com ele realizar uma nova operação. Os registradores são dispositivos d e armazenamento temporário (volátil), localizados no interior do processador (CPU). \u25cf RAM (Random Acc ess Memo ry): m émória principal do computador. Armazena instruções que estão sendo executadas e os dados necessários à sua execução. É uma memória de leitura e escrita ( read/write ) de rápido acesso, acesso aleatório e volátil (em caso de falta de energia elétrica ou desl igamento do computador, há perda de informações). \u25cf CACHE: ti po de memória RAM. Mais rápida. Serve para acelerar o processamento e armazenar as instruções e os dados mais requisit ados. \u25cf ROM (Read Only M emory) : armazena informaçõe s para iniciar o computador. Memória de leitura e não volátil com pequena capacidade de a rmazenamento e, geralmente, depois de gravada , a ROM n ão pode ser mais regravada pelo usuário. Dessa forma, as memórias ROM s ão aplicadas em um computador para armazenar três programas principais (TORR ES, 2010): a) BIOS ( Basic Input Output System ): ou Sistema Básico de Entrada e Saída, é responsável por e nsinar o pr ocessador d a máquina a operar com os dispositivos básicos de entrada e saída. b) POST ( Power On Self Test ): Autoteste \u2013 programa d e verificação e teste que é executado a pós ligar o computador, realizando diversas ações sobre o hardware (e x.: contagem de memória). c) SETUP : Pro grama que altera os parâmetros armazenados na memória de configuração ( CMOS ). De a cordo com Ale crim (20 10), as me mórias RO M po dem ser classificadas em: a) PROM ( Programmable Read -Only Memory ): este é um dos primeiros tipos de memória ROM. A gravação de dados neste tipo é realizada por meio de aparelhos qu e trabalham através de uma reação física com elementos elétricos. Uma vez que i sso oc orre, os dados gravados na me mória PROM não podem ser apagados ou alterados. b) EPROM ( Erasable Programmable Read -Only Memory ): as memórias EPROM têm co mo principal característica a capacidade de permitir que dados sejam regravados no dispositivo. Isso é feito com o auxílio de um componente que emite luz ultravioleta. Ne sse processo, os dados grava dos pre cisam ser apagados por completo. Somente a pós esse procedimento uma nova gravação pode ser realizada. c) EEPROM ( Electrically-Erasable Programmable Read -Only Memory ): este tipo de me mória ROM também permite a regravação de dados, no enta nto, ao contrário do que acontece com as memórias EPROM, os pro ces sos para apagar e grava r dados são f eitos eletricamente, f azendo com que não seja necessário mover o dispositivo de seu lugar pa ra um apare lho especial para que a regravação ocorra. d) EAROM ( Electrically-Alterable Programmable Read -Only Memory ): a s memórias EAROM podem ser vistas como um tipo de EEPROM. Su a p rincipal c aracterística é o fato de que os da dos gravados podem ser alterados aos poucos, razão pela qual esse tipo é geralmente utilizado em aplicações que exigem apenas reescrita parcial de informaçõe s. e) Flash : as memórias Flash também p odem ser vistas como um tipo de EEPROM, n o entanto o processo d e gravação (e regravação) é muito mais rápido. Além disso, me mórias Flash são mais du ráveis e podem guardar um volume elevado de dados. Trata-se do tipo de memória utilizada em pen- drive . f) CD -ROM, DVD-ROM e afins: essa é uma ca tegoria de discos ópticos onde os dados são gravados apenas uma vez, seja de fábrica, como os CDs de músicas, ou com dados próprios do usuário, quando este efetua a grav ação. Há também um a categoria que pode ser c omparada ao tipo EEPROM, pois permite a regravação de dados: CD-RW e DVD-RW e afin s. \u25cf MEMÓRIA SECUNDÁRIA \u2013 Usad a para armazenar gra ndes quantidades de informações como, por exemplo, discos r ígidos, discos flexíveis, Zip Drive, CD ROM, pendrive. GERÊNCIA DE MEMÓRIA A maioria dos computadores trabalha com o conceito de hi erarquia de memória, poss uindo uma pequena quantidade de memória cache, muito rápida, uma quantidade de memória principal (RAM) e u ma quantidade muit o grande de me mória de armazenamento e m disco (HD), c onsiderada lenta. O problema básico para o gere nciamento de memória é que os programas atuais são muito grandes para rodarem, co mpletamente, na memória cache. O gerenciador de memória deve ser capaz de co ntrolar que parte da memória está e m uso (e qu ais não estã o), alocar memória pa ra processos quando eles necessitam e desalocar quando eles terminam e, principalmente, gerenciar a troca entre a memória principal e o dis co, quando a memória principal é muito pequena para armazenar todos os process os. Existem dois tipos de memória principal: a memória lógica e a memóri a física . A memória lógica é aquela manipulada pelos programas, ela é visível para os programa s. Sempre que u m p rograma necessita alocar um espaço na memória, esse espaço é al ocado em m emória lógica. A memória física é aquela implementada pelos circuitos in tegrados, é nela que os espaços alocados em memória lógica vão realmente residir, portanto a memória fí sica tem tamanho menor que a memória ló gica, geralmente. Para isso , é necessário realizar uma tradução de e ndereços lógicos para endereços físicos, pois, assim, um programa que aloca uma memória lógica pode ter de fato uma memória física alocada para si. E sse processo de tradução de endereços lógicos em endereços fí sicos é realizado por uma unidade de gerência de memória chamada MMU ( Memory Management Unit ). \uf034 Dispositivos de Entrada e Saída (E/S): são dispositivos responsáveis pelas entradas e saídas de dado s, ou seja, pelas interações entre o computador e o mundo externo (usuários). São exemplos de dispositivos de E /S: mo nitor de vídeo, teclado, mouse, webcam , i mpressora, entre outros. DISPOSITIVOS DE ENTRADA DISPOSITIVOS DE SAÍDA DISPOSITIVOS DE ENTRADA E SAÍDA \uf034 Barramento : é responsável por interligar todos os componentes listados aci - ma. Trata-se de uma via de comunicação composta por diversos fios o u con - dutores elétricos por onde circulam os dados manipulados pelo co mputador.

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