Arquitetura de Computadores: Memórias e Barramentos

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Lista 01 – Exercícios 
Disciplina: Arquitetura de Computadores 
	Nome: Willian Alexandre de Carli Machado 
 
Qual o total de bits existentes em uma memória com 32k células de 8 bits cada? 
R:
	Endereço
	Conteúdo 
	Total
	15bits(32k)
	8
	32k * 8 = 256.000bits 
Diferencie memórias voláteis de não voláteis. 
R: 
Memória volátil: Necessita de um fornecimento de energia constante, se o fornecimento de energia for interrompido, os dados são perdidos. Geralmente se encontra no PC em menor quantidade por ser uma memória mais caro, comparado as memorias não volátil. 
Não volátil: Consiste no tipo de armazenamento em que se pode persistir dados, isto é uma vez gravados os dados são conservados e, portanto, não há perda ao se retirar a fonte de energia.
Fale sobre: 
Registradores
R: Fornecem o armazenamento interno de dados para a CPU. 
Memória Cache
R: Possui elevada velocidade de transferência e um tamanho capaz de armazenar partes de um programa, suficientemente grandes para obter o máximo de rendimento do princípio da localidade espacial e suficientemente pequenas para não elevar em excesso o custo do sistema de computação.
Memória Principal 
Armazena instruções e dados, e é mais lento que a memória cache.
Explique o conceito de Hierarquia de Memória. Não se esqueça de montar a pirâmide. 
R:As restrições de projeto de uma memória podem ser resumidas em três questões: capacidade,  velocidade e custo.
Ao longo desse espectro de tecnologias, valem as seguintes relações: • Tempo de acesso mais rápido, custo por bit maior. 
• Capacidade maior, custo por bit menor.
• Capacidade maior, tempo de acesso maior.
Hierarquias de Memória
Se o registrador é o tipo de memória mais rápida do computador. Por que os computadores não são construídos apenas com ela? 
R: Porque os registradores são muitos caros e tem menos espaços de armazenamentos e relação ao hd.
No contexto de memórias, o que representa: a) Tempo de acesso (ou tempo de leitura); b) Volatilidade. 
R: a) É o tempo que a memória leva para colocar uma informação no barramento de dados quando solicitado.
	 b) É a capacidade de manter a informação armazenada na ausência de alimentação elétrica.
Um computador possui uma memória principal com capacidade para armazenar palavras de 16 bits em cada uma de suas N células, e o seu barramento de endereços tem 12 bits de tamanho. Quantos bytes poderão ser armazenados nessa memória?
 
Quantos bits são necessários para se endereçar 32K células? 
R: 2^15 = 32.768
 São necessários 15bits para endereçar 32k de células 
Explique a operação de refresh que acontece na memória RAM. 
R: A memória DRAM tem a função de armazenar corrente elétrica por certo tempo. Se o capacitor estiver armazenamento corrente, tem-se um bit 1. Se não estiver, tem-se um bit 0. O problema é que a informação é mantida por um curto de período de tempo e, para que não haja perda de dados da memória, um componente do controlador de memória é responsável pela função de refresh, que consiste em regravar o conteúdo da célula de tempo em tempo para manter os dados vivos.
Qual é a diferença entre uma memória do tipo SRAM e outro do tipo DRAM? 
R: A memória SRAM é estática, que tem funcionamento baseado em circuitos flip-flops. Portanto, não necessitam de um circuito externo de “refresh”, já que os flip-flops evitam a perda dos dados armazenados internamente, ao longo do tempo. Devido a alto desempenho da SRAM elas são utilizadas como memoria secundaria nos caches L1, L2, L3 e L4. A vantagem por ser mais rápida e desvantagem por ser mais cara, enquanto que a memória DRAM é dinâmica e é baseada em capacitores, por esse motivo tem a característica de perder a carga armazenada, ou seja, se descarregam ao longo do tempo, para que os dados não sejam perdidos elas necessitam de um circuito externo.
Qual é a função do Registrador de Endereços de Memória (REM)? E do Registrador de Dados de Memória (RDM)? 
R: REM: Armazenar temporariamente o endereço de acesso a uma posição de memória, ao se iniciar uma operação de leitura ou escrita.
DRM: Armazenar temporariamente uma informação que esteja sendo transferida da memória principal para UCP (leitura) ou vice-versa (escrita).
Descreva os barramentos que interligam o processador e a memória principal, indicando função e direção do fluxo de sinais de cada um. 
R: a) Barramento de endereços: interliga UCP à memória principal, transferindo bits que significam um endereço. É unidirecional, ou seja, a informação trafega da UCP para memória principal.
b) Barramento de dados: interliga UCP à memória principal, transferindo bits de informação. É bidirecional, isto é, os bits percorrem o barramento da UCP para memória (operação de escrita) e no sentido inverso (operação de leitura).
c) Barramento de controle: interliga UCP à memória principal, para a passagem de sinais de controle (leitura e escrita).
Um computador possui um RDM com 16 bits de tamanho e um REM com capacidade para armazenar números com 20 bits. Sabe-se que a célula, igual à sua capacidade máxima de armazenamento. 
Pergunta-se: 
Quantas células de memória são lidas em numa única operação de leitura? 
R: Célula = 8 bits; RDM = barramento de dados = 16 bits; 2 células.
Quantos bits, total, tem a memória principal?
R: 2^20*16 = 16.777.216bits
 
Um computador possui capacidade máxima de MP com 32K células, cada uma capaz de armazenar uma palavra de 8 bits. Qual é o tamanho do barramento de endereço? 
 a) 32 K células 
 b) 2bits de endereço = quantidade de células/ posições / endereços 
 c) 215 = 32 K 
Endereço com 15 bits <= 
Quantidade de bits do endereço = tamanho do barram de endereços 
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Memória Cache 
O que é? 
R: É uma memória volátil de alta velocidade, porém com pequena capacidade de armazenamento.
Quais são suas características? 
R: Alta velocidade de acesso, proximidade do processador, alto custo, baixa capacidade de armazenamento
Qual é a sua importância? 
R: Minimizar a disparidade existente entre a velocidade com que o processador executa instruções e a velocidade dos dados que são acessados na memória principal.
Porque os processadores possuem tão pouca memória cache (alguns MB)? 
R: Por seu custo ser muito alto.
O que é o princípio da localidade espacial? 
R: Que diz respeito à probabilidade de que o Processador, ao acessar uma Palavra, em seguida tentará acessar uma Palavra na memória subjacente à anteriormente acessada.
O que é o princípio da localidade temporal? 
R: Que diz respeito ao intervalo de tempo em que o processador faz acesso à Palavra da Memória.
Qual é, em termos gerais, a distinção entre a organização e a arquitetura do computador? 
R: Arquitetura: atributos de um sistema que são visíveis para o programador ou, em outras palavras, aos atributos que têm impacto direto sobre a execução lógica de um programa.
Ex. Conjunto de instruções, número de bits utilizados para representar um inteiro, mecanismos de E/S e as técnicas de endereçamento. 
Organização: unidades operacionais e suas interconexões que implementam as especificações da sua arquitetura.
Ex. sinais de controle, interfaces entre computador e os periféricos.
Quais são as quatro funções principais de um computador? 
R: Processamento de dados, armazenamentos de dados, transferência de dados, controle.
As linhas de um barramento podem ser classificadas em dois tipos genéricos: dedicadas e multiplexadas. Comente sobre elas. 
Dedicadas:Uma linha de barramento dedicada tem uma função fixa ou é associada a um subconjunto de componentes físicos de um computador.
A utilização de linhas distintas para dados e endereços, comum em muitos barramentos, constitui um exemplo de utilização de linhas com função dedicadas.
Multiplexadas:Cada módulo do sistema tem um determinado período para copiar o endereço e determinar se os dados são a ele endereçados.
O endereço é então removido do barramento e as mesmas linhas sãousadas para a subsequente transferência de dados (leitura, escrita). 
Explique o que é uma interrupção, quais as suas vantagens e desvantagens e como o ciclo de interrupção é adicionado ao ciclo normal de uma instrução. Fale ainda sobre as múltiplas interrupções.
Fale sobre os três tipos de barramentos: endereço, dados e controle. 
Dados: O barramento transporta as instruções e os valores (numéricos ou não) manipulados pelas instruções.
Endereço: este tipo de barramento transporta valores que indicam a localização dos dados ou dispositivos de E/S
Controle: responsável pela transferência de sinais (de controle) de início da operação aritmética, de interrupções, de sincronização, e reciclagem(reset) entre outros.
Explique a arquitetura de barramento de alto desempenho, também conhecida como Arquitetura Mezanino, e mostre suas vantagens. 
O processamento necessário para a execução de uma instrução é chamado de ciclo de instrução. O que é o ciclo de busca-decodifica-executa instrução? 
R: é o período de tempo no qual um computador lê e processa uma instrução em linguagem de máquina da sua memória ou a sequência de ações que a CPU realiza para executar cada instrução em código de máquina num programa.
A instrução deve ser buscada na memória principal e depois executada pela CPU. Deste ciclo emergem todas as funções do computador que são familiares para o usuário final.
Descreva os tipos de registradores existentes na CPU. Exemplifique-os com os registradores PC, IR, AC. 
 
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