Barramentos

08/05/2014
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Arquitetura e Organização de 
Computadores
Prof. Nelson Miguel Betzek
• Visão geral de arquitetura e organização de 
computadores;
• Histórico;
• Processador.
• Barramentos;
• Memórias;
• Conjunto de instruções;
• Prática com simuladores.
Transmissão de Dados
• Quando um dispositivo digital trabalha a um 
determinado número de bits isto significa que 
o canal de comunicação desse dispositivo 
transmite e recebe essa quantidade de bits 
por vez, podendo comunicar-se com 
dispositivos que manipulem a mesma 
quantidade de bits.
• Esta transmissão pode ser PARALELA ou em 
SÉRIE.
Transmissão Paralela
• Todos os bits que o dispositivo transmissor é 
capaz de manipular são transmitidos 
simultaneamente ao receptor.
• A comunicação dos circuitos internos é feita 
desta maneira. 
Transmissão Paralela
• Transmissão paralela
– bits compondo uma palavra de dados são 
conduzidos ao longo de um conjunto de vias
• sendo uma via para cada bit
F 
O 
N 
T 
E 
D 
E 
S 
T 
I 
N 
O 
TERRA 
8 bits (dados)
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Transmissão Paralela
• Oferece maior velocidade.
• Quanto menor o cabo melhor
• Usada internamente
• Problemas: 
– ruído (interferência magnética), quanto maior o 
clock, maior o problema.
– Atenuação, o sinal vai ficando fraco à medida em 
que trafega no fio.
Transmissão Paralela
• Quanto > a frequência de operação (clock) > o 
problema de interferência eletromagnética.
– Por isso, o clock Externo é muito menor do que o 
Interno.
• Em virtude da Atenuação, quase não é usada 
no exterior do micro.
Transmissão Serial
• É o modo de transmissão que ocorre quando 
cada bit é transmitido em sequência, um após 
o outro, por uma única linha de dados.
– Ex.: rede, ...
• Existe a necessidade de um protocolo 
(conjunto de regras) especial entre o emissor 
e o receptor para marcar certas características 
da transmissão, como início dos dados, 
velocidade dos bits, etc.
Transmissão Serial
• Por exemplo, se um caracter é representado 
pelo binário 01001100, sua transmissão 
obedecerá a ordem: 
• 0 -> 1 -> 0 -> 0 -> 1 -> 1 -> 0 -> 0 
Transmissão Serial
• Como transmite apenas um bit por vez, sofre 
bem menos com problemas de ruído e 
atenuação.
• É utilizado na transmissão com dispositivos 
externos:
– Teclado
– Mouse
– Rede
– Dispositivos USB
Transmissão Serial
• É medida em bits por segundo (bps)
– Ex.: modem (56 Kbps) rede local (1000 Mbps)
– Transmissão Paralela é medida em B/s (Bytes 
por segundo) – Ex.: 150 MB/s
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Computador
• CPU
• Memórias
• Componentes de E/S
• São interconectados através dos barramentos 
para realizar a função básica do computador: 
executar programas.
Ciclo de instrução
• consiste em:
– uma busca de instrução
– zero ou mais buscas de operandos
– zero ou mais armazenamentos de operandos
– uma verificação de interrupção.
Conceitos principais da arquitetura
• Dados e instruções são armazenados em uma 
única memória de leitura e escrita;
• O conteúdo desta memória é endereçável por 
local, sem considerar o tipo de dados neles 
contidos;
• A execução ocorre em um padrão sequencial 
de instruções.
Barramentos
• Os principais componentes de um sistema de 
computação
– Processador
– Memórias
– Módulos de entrada e saída
• Precisam estar interconectados a fim de trocar 
dados e sinais de controle.
Barramentos
• O meio de interconexão mais popular é o uso 
de um barramento do sistema compartilhado, 
consistindo de múltiplas linhas.
• Normalmente, existe uma Hierarquia de 
barramentos: para melhorar o desempenho.
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Barramento
• É responsável pela conexão entre o 
processador, memória principal e módulos de 
E/S para troca de dados e sinais de controle. 
• É um caminho para a troca de dados entre 
dois ou mais circuitos.
• Em geral, utilizam comunicação paralela.
Estrutura de interconexão
• Coleção de caminhos conectando os diversos 
módulos.
• O projeto dessa estrutura depende das trocas 
que precisam ser feitas entre os módulos.
Módulos do computador
Conexão de memória
• Recebe e envia dados.
• Recebe endereços (de locais).
• Recebe sinais de controle:
– Leitura.
– Escrita.
Conexão de entrada/saída 
• Semelhante à memória do ponto de vista do computador.
• Saída:
– Recebe dados do computador.
– Envia dados a periféricos.
• Entrada:
– Recebe dados de periféricos.
– Envia dados ao computador.
Conexão de entrada/saída 
• Recebe sinais de controle do computador.
• Envia sinais de controle aos periféricos.
– Ex.: girar disco.
• Recebe endereços do computador.
– Ex.: número de porta para identificar periférico.
• Envia sinais de interrupção (controle).
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Conexão da CPU
• Lê instruções e dados.
• Escreve dados (após processamento).
• Envia sinais de controle a outras unidades.
• Recebe (e atua sobre) interrupções.
Estrutura de interconexão
• Deve admitir os seguintes tipos de 
transferências:
– Memória para processador: o processador lê uma 
instrução ou uma unidade de dados da memória;
– Processador para memória: o processador 
escreve uma unidade de dados na memória;
– E/S para processador: o processador lê dados de 
um dispositivo de E/S por meio de um módulo de 
E/S.
Estrutura de interconexão
• Deve admitir os seguintes tipos de 
transferências:
– Processador para E/S: o processador envia dados 
para o dispositivo de E/S;
– E/S de ou para a memória: um módulo de E/S 
tem permissão para trocar dados diretamente 
com a memória, sem passar pelo processador, 
usando o DMA.
Barramento
• Um caminho de comunicação conectando dois ou 
mais dispositivos.
• Meio de transmissão compartilhado.
• Consiste em múltiplos caminhos de comunicação.
• Cada linha transmite sinais representando 0 e 1 
binário.
• Normalmente, broadcast.
• Frequentemente agrupado.
– Uma série de canais em um barramento.
– Ex.: barramento de dados de 32 bits são 32 canais 
de bits separados.
Barramentos de sistema
• Computador: 3 componentes fundamentais
• Interligados por 3 barramentos
– Endereços
– Dados
– Controle
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Barramentos
• Barramento de endereços: indica de onde os 
dados a serem processados devem ser retirados 
ou para onde devem ser enviados. Comunicação 
unidirecional.
• Barramento de dados: é por onde os dados 
transitam. 
• Barramento de controle: faz a sincronização das 
atividades, habilitando ou desabilitando o fluxo 
de dados.
Barramentos
Barramento de dados
• Caminho para movimentação de dados entre os módulos do 
sistema.
– não existe diferença entre “dados” e “instruções” neste nível.
• Largura é um determinante fundamental do desempenho.
– 8, 16, 32, 64, 128 bits.
• 1 bit por linha por vez, então o número de linhas é 
conhecido como Largura do barramento.
Barramento de dados - Exemplo
• Barramento de dados: 32 bits de largura
• Instrução de 64 bits
• Processador precisa acessar o módulo de memórias duas 
vezes durante cada ciclo de instrução.
Barramento de endereço
• Identifica origem ou destino dos dados.
– Exemplo: CPU precisa ler uma instrução (dados) 
de determinado local na memória.
– Insere o endereço nas linhas de endereço.
Barramento de controle
• Controlar o acesso e o uso das linhas de dados e endereço.
• Linhas de dados e endereços são compartilhadas, por isso precisam 
ser controladas.
• Transmitem informação de comando e sincronização entre os 
módulos do sistema.
• Os sinais de sincronização indicam a validade da informação de 
dados e endereço.
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Linhas de controle
• Escrita de memória: faz com que os dados no 
barramento sejam escritos