Aula 6 Arquitetura e Organização de Computadores

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Arquitetura de Computadores
Aula 6 – Arquitetura e Organização de Computadores
Arquitetura e Organização de Computadores
A principal característica de um Sistema Computacional é sua capacidade de ser programável.
Um mesmo sistema (plataforma) pode executar diferentes programas.
Videogames, Smartphones, TVs, Carros, PCs, etc.
Arquitetura e Organização de Computadores
Existem duas partes fundamentais neste sistema:
Entrada de Dados
Saída de Dados
Arquitetura e Organização de Computadores
O Hardware compõe a parte física, que você chuta! Composta pelos periféricos, placas, etc.
O Software é a parte lógica, que você xinga! Composta pelos programas.
Arquitetura e Organização de Computadores
Arquitetura
Diz respeito aos atributos adotados na construção lógica do sistema como:
Conjunto de instruções
Número de bits utilizados para representação de dados
Protocolos de I/O e Endereçamento
Entre outros.
Arquitetura e Organização de Computadores
Organização
Diz respeito aos atributos adotados na construção física do sistema como:
Sinalização e interconexão entre partes do sistema
Tecnologia de processamento, armazenamento e controle de energia.
Padrões de conexões de I/O
Entre outros
Arquitetura e Organização de Computadores
Organização
Diz respeito aos atributos adotados na construção física do sistema como:
Sinalização e interconexão entre partes do sistema
Tecnologia de processamento, armazenamento e controle de energia.
Padrões de conexões de I/O
Entre outros
COMPONENTES
Componentes básicos de um sistema computacional:
LEI DE MOORE
LEI DE MOORE
https://www.youtube.com/watch?v=MN_IucAhY5Y
ARQUITETURA DE VON NEUMANN
Todo sistema computacional é baseado segundo a estrutura ao lado:
MICROCONTROLADOR X MICROPROCESSADOR
CPU – Unidade Central de Processamento
Controla todo o sistema e manipula dos dados.
Composta por Unidade de Controle, Unidade Lógica Aritmética e Registradores.
Como CPU funciona: https://www.youtube.com/watch?v=EkLBRVP5yzk
CPU – Unidade Central de Processamento
ALU – Unidade Lógica Aritmética
Realiza operações lógicas (E, OU, NEGAÇÃO) e aritméticas (ADIÇÃO, SUBTRAÇÃO, etc.)
O tamanho da palavra (bits) processada influenciam no desempenho do sistema.
A velocidade é dada pela frequência do clock.
CPU – Unidade Central de Processamento
Unidade de Controle
Gerencia a correta execução dos programas pelo processador e os dados a serem utilizados.
Controla quais ações de serão realizadas.
É o componente mais importante no computador.
CPU – Unidade Central de Processamento
Registradores
Memória interna da CPU
Armazena temporariamente valores utilizados durante a execução de uma instrução e dados de comando.
CPU – Unidade Central de Processamento
Clock
É um circuito que sincroniza e controla a velocidade de transferência de dados em um computador. É medido em Hertz (ciclos por segundo).
Componentes como Memória e Processador, internamente, trabalham com frequências diferentes.
MEMÓRIA
As memórias armazenam dados e também o próprio programa que será executado pela CPU.
Existem diferentes tipos de memória:
RAM
ROM
NVRAM
MEMÓRIA RAM
Random Access Memory
Guarda dados temporariamente para acesso rápido do processador e realizam as operações de leitura e escrita.
Memória Volátil (os dados se perdem com a interrupção da energia)
São dividas entre SRAM (static) e DRAM (dynamic)
MEMÓRIA ROM
Read Only Memory
Memória não volátil, ou seja, não desaparece com a interrupção da energia.
Geralmente não reprogramável, no entanto, com auxílio de outros dispositivos os dados podem ser sobrescritos.
MEMÓRIA NVRAM
Non-volatile Random Access Memory
Em contraste a memória RAM, este tipo de memória garante velocidade de acesso e a não volatilidade dos dados.
Normalmente conhecidos como Memória Flash e compõem SSDs, Pendrives e sistemas de armazenamento de dispositivos menores como videogames, câmeras, etc.
MEMÓRIA *CACHE
Memória Cache é um tipo de SRAM utilizada para diminuir o gargalo de velocidade entre o Processador e a Memória RAM.
Dados que estão sendo muito acessados o intervalo de tempo próximo, são armazenados na Memória Cache.
MEMÓRIA - ESTRUTURA
As memórias geralmente são subdivididas em pequenas unidades de armazenamento, normalmente em bytes.
Cada unidade recebe um endereço único, representado em base hexadecimal.
Exemplo: Microcontrolador Motorola 8088
Espaço – 1 MB
Endereçamento – 00000 a FFFFF
MEMÓRIA - ESTRUTURA
A capacidade de armazenamento é definida nos seguintes termos: 
Input / Output (I/O)
Conhecidos como dispositivos de Entrada e Saída que permitem a comunicação do usuário com o Sistema Computacional através de uma porta.
As portas possuem padrões de comunicação. Cada padrão possui características distintas nos seguintes quesitos:
Físico: formato do conector;
Elétrico: tensão e corrente dos pinos;
Sinalização: como os sinais elétricos devem trafegar pelos conectores.
Input / Output (I/O)
Esquema exemplo de um conector USB:
BARRAMENTOS
Conectam todos os blocos do sistema computacional.
São de três tipos:
Barramento de Dados
Barramento de Controle
Barramento de Endereço
Servem como uma via de tráfego de informação entre todos os blocos do sistema.
BARRAMENTOS
Os barramentos são complementares.
O barramento de controle envia o tipo de informação que será realizado. Ex.: Leitura, escrita, etc.
Em seguida, o barramento de endereço solicita e envia o “local” onde está a informação necessária.
Então o barramento de dados trafega a informação utilizada.
Q/A
O que é memória swap?
Região do HD destinada a receber o conteúdo da memória RAM quando esta se encontra totalmente ocupada.
O que é i586 e AMD64?
i586 é o conjunto de instruções criados para os processadores Pentium com arquitetura de 32 bits.
AMD64 refere-se ao conjunto de instruções para arquitetura de 64 bits criada pela AMD e depois copiada pela Intel.
Q/A
Em qual tipo de memória o HD se enquadra?
Não há um consenso geral a respeito desta questão. Há quem diga que o HD não é tecnicamente uma memória e sim um dispositivo de armazenamento (storage device). Outros apontam que ele é um tipo de NVRAM.