03 Componentes de Hardware

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Componentes de 
Hardware 
Aula 03 
Prof. Daniel Leite Viana 
daniel@leiteviana.com 
MKT-MDL-05 
Versão 00 
 
Componentes de Hardware 
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•  MEMÓRIA E PROCESSADOR 
 
Identificar, Diferenciar e Entender o funcionamento: 
 
Componentes de Hardware 
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•  Ao final, você deve estar apto a responder: 
− O que faz um processador e como trabalha tão rápido? 
− Qual a diferença de um computador com processador de 32 e 64 
bits? 
− Um processador com um clock mais elevado é sempre melhor? 
− O que são e quais são os tipos de memória? 
− Como funciona a memória RAM? 
− Posso usar diferentes tipos de memória RAM no mesmo 
computador? 
− Como o processador e a memória RAM influenciam no 
desenvolvimento e na utilização de software? 
Agenda 
1.  Processador 
2.  Memória 
−  Principal 
−  Secundária 
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Agenda 
1.  Processador 
2.  Memória 
−  Principal 
−  Secundária 
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Processador 
O que é? 
•  Conjunto de componentes conectados por 
circuitos integrados. 
•  Realiza as operações de cálculos e de lógica 
do computador. 
•  Opera com o sistema binário (0, 1). 
 
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Processador 
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Processador 
Arquitetura 
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Processador 
FUNCIONAMENTO 
•  Operações: são compostas por estruturas 
especiais denominadas INSTRUÇÕES. 
•  Uma INSTRUÇÃO diz ao processador como 
realizar as tarefas. 
•  Formada por bits. 
•  Pode ser RISC, CISC ou Híbrida: RISC e CISC. 
 
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Processador 
RISC 
•  REDUCED Instruction Set Computer 
•  Instruções reduzidas para o computador. 
•  Conjunto pequeno de instruções. 
•  Cada instrução possui o mesmo tamanho e é 
executada por vez. 
•  Instruções pequenas e únicas. 
 
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Processador 
CISC 
•  COMPLEX Instruction Set Computer 
•  Instruções complexas para o computador. 
•  Comando é dividido em vários subcomandos. 
•  Vários ciclos de processamento para resolver 
uma instrução. 
 
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Processador 
Qual a melhor abordagem? 
 
RISC ou CISC? 
 
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Processador 
Modelo híbrido: 
•  Utiliza RISC e CISC juntas. 
•  Misturam características de ambas 
arquiteturas por questão de performance. 
•  Abordagem utilizada nos processadores atuais. 
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Processador 
Instruções em 4 etapas: 
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Tempo de 
Instrução 
Tempo de 
Execução 
1. Obtém a instrução na memória 
2. Interpreta os dados (significado) 
3. Processa (lógica ou aritmética) 
4. Armazena na memória 
EX
EC
U
ÇÃ
O
 D
E 
IN
ST
RU
ÇÃ
O
 N
A 
CP
U
 
Processador 
 
São bilhões de instruções 
realizadas por segundo. 
 
 
Como manter sincronizado com os outros 
componentes? 
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Processador 
Em um computador, todas as atividades 
necessitam de sincronização; 
−  O Clock é um sinal de sincronização. 
−  O sinal de executar suas atividades, dá-se a esse 
acontecimento o nome de "pulso de clock". 
−  Em cada pulso, o processador executa suas 
tarefas, e vai para o próximo ciclo de clock. 
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Processador 
Clock do Processador: 
•  Clock à controle do tempo. 
•  Sincroniza as ações para que elas ocorram no 
tempo certo. 
•  Oscilações de evento periódico. 
•  Hertz (Hz) à 
•  1 Hz = 1 ciclo por segundo. 
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Processador 
A medição do clock é feita em hertz (Hz); 
−  Um processador que trabalha à 800 Hz, significa 
que é capaz de lidar com 800 operações de ciclos 
de clock por segundo. 
−  Um processador moderno trabalhando a 2.4 Ghz, 
consegue executar 2.4 bilhões de instruções por 
segundo. 
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Processador 
Clock interno e externo: 
•  Todo processador tem duas velocidades: 
−  Clock interno: Velocidade de execução de 
instruções. 
−  Clock externo: Velocidade de acesso à memória e 
outras partes do computador. 
Ex.: Pentium 4 de 2,8 GHz: 
Clock interno: 2,8 GHz; 
Clock externo: 800 MHz 
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Processador 
Técnicas avançadas de processamento 
−  Pipeline 
−  Multiprocessamento 
 
 
 
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Processador 
PIPELINE 
Técnica que permite que uma ou mais instruções 
iniciem a execução antes do fim do 
processamento de uma instrução anterior. 
Exemplo: Lavanderia 
1. Colocar a roupa na máquina de lavar. 
2. Depois de lavada, colocá-la na máquina de secar. 
3. Depois de seca, passar o ferro. 
4. Depois de passada, guardá-la no armário. 
 
 
 
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Processador 
 
 
 
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Processador 
 
 
 
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Processador 
 
 
 
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Ciclos de máquina sem PIPELINE 
CAPTAR INTERPRETAR PROCESSAR ARMAZENAR CAPTAR INTERPRETAR PROCESSAR ARMAZENAR 
INSTRUÇÃO 1 INSTRUÇÃO 2 
Ciclos de máquina com PIPELINE 
CAPTAR INTERPRETAR PROCESSAR ARMAZENAR 
INSTRUÇÃO 1 
 
CAPTAR INTERPRETAR PROCESSAR ARMAZENAR 
INSTRUÇÃO 2 
CAPTAR INTERPRETAR PROCESSAR ARMAZENAR 
INSTRUÇÃO 3 
CAPTAR INTERPRETAR PROCESSAR ARMAZENAR 
INSTRUÇÃO 4 
Processador 
Multiprocessamento 
•  Em processadores de núcleo simples: 
−  Programas são executados em pequenos intervalos 
de tempo. Alternando entre diferentes processos. 
•  Em processadores de núcleo duplo: 
−  Permite que seja executado dois ou mais 
processos simultaneamente. 
 
Vídeo Funcionamento Núcleo Duplo 
 
 
 
 
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Processador 
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Agenda 
1.  Processador 
2.  Memória 
−  Principal 
−  Secundária 
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Memória 
1.  O que é? 
"Memória é o componente de um sistema de computação cuja 
função é armazenar as informações que são (ou serão) 
manipuladas por esse sistema, para que elas possam ser 
prontamente recuperadas, quando necessário.” 
 
ARMAZENAR -> Escrita 
LEITURA -> Recuperar 
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Memória 
OBS.: A memória serve apenas para armazenar 
d a d o s , e l a s n ã o r e a l i z a m n e n h u m 
processamento. 
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Memória 
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Memória 
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Memória 
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Memória 
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Memória 
Registradores: 
−  Internamente ao processador 
−  pequenas unidades de memória 
−  onde são guardados as instruções e resultados 
dos cálculos 
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Memória 
Memória Cache (késhi): 
−  Processadores são muito mais rápidos do que 
a memória RAM. 
−  Serve para armazenar os dados mais 
frequentemente usados pelo processador, 
evitando na maioria das vezes que ele tenha 
que recorrer à comparativamente lenta 
memória RAM. 
−  Cache L1, L2 e L3. 
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Memória 
Memória RAM: 
−  Random Access Memory (RAM) 
−  Memória de Acesso Aleatório 
−  Memória Volátil que acessa os dados de maneira 
não-sequencial 
−  Memória principal do computador: Memórias em 
que o processador pode acessar diretamente, sem 
as quais o computador não funciona. 
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Memória 
•  Para acessar um determinado endereço de 
memória, o controlador: 
−  1º = Gera um valor RAS, indicando a linha a ser 
acessada; 
−  RAS (Row Address Strobe) seu valor de linha, 
−  2º = Gera um valor CAS correspondente à coluna. 
−  CAS (Column Address Strobe) - seu valor de 
coluna;MKT-MDL-05 
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Memória 
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Memória 
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Memória 
•  A memória RAM continua sendo muito mais 
lenta que o processador, possíveis melhorias: 
−  Aumentar o número de bits lidos por ciclo; 
−  Criar módulos de memória mais rápidos; 
−  Acessar dois ou mais módulos de memória 
simultaneamente. 
−  Dual-Channel e Triple-Channel. 
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Memória 
•  Controladores de memória dual-channel: 
−  Permite transferir o dobro de dados por ciclo, 
fazendo com que o processador precise esperar 
menos tempo ao transferir grandes quantidades 
de dados. 
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Memória 
•  Evolução das Memórias 
•  Memórias Regulares (1980) 
−  Nessa época a memória era soldada diretamente à placa-
mãe; 
−  Usada nos PC XT e 286. 
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Memória 
•  Evolução das Memórias 
•  Memórias FPM (1987) 
−  Utilizadas em micros 386, 486 e nos primeiros micros 
Pentium; 
−  Dados estão quase sempre gravados seqüencialmente. 
−  Uma leitura não pode ser iniciada antes que a anterior 
termine). 
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Memória 
•  Evolução das Memórias 
•  Memórias EDO (1995) 
−  Permite que uma leitura possa ser iniciada antes que a 
anterior termine). 
−  Endereços RAS e CAS 
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Memória 
•  Evolução das Memórias 
•  Memórias SDRAM (1997) 
−  São capazes de trabalhar sincronizadas com os ciclos de 
clock do processador. 
−  FPM, EDO o processador tinha que esperar demais para 
ter acesso aos dados da memória. 
−  Podiam trabalhar com 66 MHz, 100 MHz e 133 MHz 
(também chamadas de PC66, PC100 e PC133, 
respectivamente). 
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Memória 
•  Evolução das Memórias 
•  Memórias DDR (Double Data Rate) (2000) 
−  São capazes de lidar com o dobro de dados em cada ciclo 
de clock; 
−  Uma memória DDR que trabalha à frequência de 100 MHz, 
acaba dobrando seu desempenho, como se trabalhasse à 
taxa de 200 MHz 
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Memória 
•  Memórias DDR (Double Data Rate) 
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Memória 
•  Exemplo de Cálculo da taxa de transferência DDR3 
•  64 bits (barramento) x 1333 (frequência-MHz) ÷ 8 = 
•  = 10.667 MB/s 
Frequência de Operação Taxa de Transferência 
Ø  DDR3-1066 MHz) = PC3-8500 
Ø  DDR3-1333 MHz) = PC3-10667 
Ø  DDR3-1666 MHz) = PC3-12800 
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Agenda 
1.  Processador 
2.  Memória 
−  Principal 
−  Secundária 
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Memória 
Memória Secundária: 
−  Memória Secundária: Memórias que não podem 
ser acessadas diretamente pelo processador. 
−  As informações precisam ser armazenadas na 
memória principal antes de serem processadas. 
−  São geralmente não-voláteis, permitindo guardar 
os dados permanentemente. 
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Memória 
Memória Secundária: 
−  HD (Hard Drive) ou Disco Rígido: 
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Memória 
Memória Secundária: 
−  HD (Hard Drive) ou Disco Rígido: 
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Memória 
Memória Secundária: 
−  Flash: Permite armazenar dados por longo período sem 
precisar de alimentação elétrica. O processo de gravação (e 
regravação) é muito mais rápido. Além disso, memórias 
Flash são mais duráveis e podem guardar um volume 
elevado de dados. 
−  CD-ROM, DVD-ROM e afins: 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 o 
próprio efetua a gravação. Há também uma categoria que 
permite a regravação de dados: CD-RW e DVD-RW. 
−  ROM (Read-Only Memory), que permite apenas a leitura dos 
dados e não perde informação na ausência de energia; 
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Atividade prática 
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•  Responder: 
− O que faz um processador e como trabalha tão rápido? 
− Qual a diferença de um computador com processador de 32 e 64 
bits? 
− Um processador com um clock mais elevado é sempre melhor? 
− O que são e quais são os tipos de memória? 
− Como funciona a memória RAM? 
− Posso usar diferentes tipos de memória RAM no mesmo 
computador? 
− Como o processador e a memória RAM influenciam no 
desenvolvimento e na utilização de software? 
Dúvidas 
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