Arquitetura da Computação - Barramento de Sistemas

Prévia do material em texto

12/09/2012
1
ENGENHARIA ELÉTRICA – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES– Henry Costa Lubanco
BARRAMENTO DO SISTEMA
105
ENGENHARIA ELÉTRICA – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES– Henry Costa Lubanco
Barramentos do Sistema
Praticamente todos os projetos computadores são
fundamentados no conceito de John Von Neuman,
baseado em três conceitos básicos:
Os dados e as instruções são armazenadas em uma
única memória de leitura e escrita.
O conteúdo dessa memória é endereçado pela sua
posição, independentemente do tipo de dados nela
contidos.
A execução de instruções ocorre de modo sequencial.
106
12/09/2012
2
ENGENHARIA ELÉTRICA – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES– Henry Costa Lubanco
Funções dos computadores
A função básica de um computador é executar um
programa que é constituído por um conjunto de
instruções armazenadas na memória.
O processador realiza o trabalho efetivo de
executar as instruções. Dois passos para
execução de programas:
O processador lê(busca) instruções na memória, uma
de cada vez
E executa cada uma, e repete esse processo.
107
ENGENHARIA ELÉTRICA – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES– Henry Costa Lubanco
Estruturas de Interconexão
Um computador consiste de um conjunto de
componentes ou módulos de três tipos básicos
(processador, memória, E/S), que se comunicam
entre si. Devem existir caminhos de conexão entre
esses módulos.
A coleção de caminhos que conectam os vários
módulos é chamada estrutura de interconexão. O
projeto dessa estrutura depende das informações
trocadas entre eles.
108
12/09/2012
3
ENGENHARIA ELÉTRICA – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES– Henry Costa Lubanco
Módulos
Memória composta por n palavras do mesmo
tamanho. Possui um endereço numérico. Uma
palavra pode ser lida ou escrita na memória,
controladas pelos sinais de controle.
E/S executa operações de leitura e escrita, pode
controlar mais de um dispositivo externo, chamado
de porta e tem um endereço distinto. Caminhos de
dados para entrada e saída. E também pode
enviar sinais de interrupção.
Processador lê instruções, escreve dados e usa
sinais para controlar operações do sistema todo.
109
ENGENHARIA ELÉTRICA – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES– Henry Costa Lubanco
Tipos transferências suportados
Memória p/ o processador – processador lê
Processador p/ a memória – processador escreve
E/S p/ o processador – processador lê
Processador p/ E/S – processador envia dados
Transferência entre um dispositivo de E/S e a
memória – transferência em ambas direções o
modulo E/S pode trocar dados diretamente com a
memória sem a interferência do processador,
usando o acesso direto a memória (DMA). 110
12/09/2012
4
ENGENHARIA ELÉTRICA – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES– Henry Costa Lubanco
Barramentos
É um caminho de comunicação entre dois ou mais
dispositivos.
Uma característica básica de um barramento é ser
um meio de transmissão compartilhado.
Diversos dispositivos podem ser conectados a um
barramento, podendo um sinal transmitido por
qualquer dos dispositivos conectados ao
barramento.
Apenas um dispositivo pode transmitir sinais pelo
barramento a cada instante. 111
ENGENHARIA ELÉTRICA – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES– Henry Costa Lubanco
Barramentos dos Módulos
112
12/09/2012
5
ENGENHARIA ELÉTRICA – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES– Henry Costa Lubanco
Estrutura de Barramentos
Um barramento possui diversas linhas distintas,
cada linha com sua função particular, que podem
ser classificados em três grupos
Dados
Endereço
Controle
113
ENGENHARIA ELÉTRICA – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES– Henry Costa Lubanco
Barramento
Um barramento consiste em vários caminhos ou
linhas de comunicação, cada qual capaz de
transmitir sinais que representam um único digito
binário, 0 ou 1.
Uma seqüência de bits podem ser transmitidos por
meio de uma linha. Diversas linhas podem ser
usadas em conjunto para transmitir vários bits
simultaneamente em paralelo.
Um sistema de computação possui diversos
barramentos. O barramento de interconexão entre
os principais componentes é conhecido como
barramento do sistema.
114
12/09/2012
6
ENGENHARIA ELÉTRICA – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES– Henry Costa Lubanco
Barramentos
O barramento de Dados transfere dados entre os
módulos do sistema. Contem tipicamente 8, 16, 32
ou 64 linhas conhecida como largura do
barramento.
O barramento de Endereços utilizado para
designar a fonte ou destino dos dados transferidos
pelo barramento de dados. Também são usados
para endereçar portas de E/S.
O barramento de Controle são usados para
controlar o acesso e a utilização das linhas de
dados e endereço. Mandando sinais de
temporização da validade das informações de
dados e endereços. 115
ENGENHARIA ELÉTRICA – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES– Henry Costa Lubanco
Funcionamento Interno
116
12/09/2012
7
ENGENHARIA ELÉTRICA – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES– Henry Costa Lubanco
Sinais barramento de Controles
Escrita na memória – dados existentes no barramento de
dados sejam gravados na posição de memória especifica
no barramento de endereço.
Leitura de memória – valor armazenado no endereço de
memória especificado no barramento de endereço seja
colocado o barramento de dados.
Escrita em porta E/S – faz com que os dados existentes na
porta de E/S endereçada sejam colocados no barramento
de dados.
Leitura de porta E/S - faz com que os dados existentes na
porta E/S endereçada sejam colocadas no barramento de
dados.
117
ENGENHARIA ELÉTRICA – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES– Henry Costa Lubanco
Sinais do barramento de controle
Confirmação de transferência – Confirma o envio
ou recebimento de dados do barramento.
Requisição de barramento - módulo do sistema
precisa obter o controle do barramento.
Concessão de barramento – concessão de uso do
barramento a um módulo que fez a requisição.
Requisição de interrupção – obter controle do
barramento.
Confirmação de interrupção – confirma o
reconhecimento de uma interrupção pendente.
Relógio (temporização) – temporização de
operações.
Inicialização – inicializa os módulos do sistema. 118
12/09/2012
8
ENGENHARIA ELÉTRICA – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES– Henry Costa Lubanco
Operação Barramento de controle
Quando um modulo do sistema deseja enviar
dados para outro ele deve (1) obter o controle do
barramento, (2) transferir os dados pelo
barramento.
Quando um modulo deseja requisitar dados de
outro modulo, (1) obter controle do barramento e
(2) transferir uma requisição para outro módulo
por meio das linhas de endereço e de controle.
119
ENGENHARIA ELÉTRICA – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES– Henry Costa Lubanco
Barramento
Fisicamente o barramento do sistema é na
verdade um conjunto de condutores elétricos
paralelos, esses condutores são linhas de metal
impressas em um cartão. O barramento se
estende por todos os componentes do sistema,
cada um dos quais se liga a algumas ou todas as
linhas do barramento.
O arranjo todo é alojado em um chassi, bastante
conveniente, pois permite que uma configuração
pequena seja posteriormente expandida pela
adição de novas placas.
120
12/09/2012
9
ENGENHARIA ELÉTRICA – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES– Henry Costa Lubanco
Exemplo
121
ENGENHARIA ELÉTRICA – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES– Henry Costa Lubanco
Problemas com o Barramento
Em geral, quanto maior o numero de dispositivos
conectados maior e o comprimento de um
barramento e, assim maior o atraso da
propagação de sinais, esse atraso determina o
tempo gasto para o dispositivo obter o controle do
barramento.
Quando o controle do barramento passa muitas
vezes de um dispositivo para outro, esses atrasos
podem afetar seriamente o desempenho.
O barramento pode se tornar um gargalo do
sistema quando a demanda e grande. A solução e
o aumento na taxa de transferência de dados
aumentando a largura do barramento. 122
12/09/2012
10
ENGENHARIA ELÉTRICA– ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES– Henry Costa Lubanco
Modelos de Barramentos
FSB É o barramento
de transferência de
dados que transporta
informação entre a
CPU e o CHIPSET
NORTE da placa mãe.
As placas atuais
trabalham com fsb de
1066 Mhz /1333 Mhz/
1600 Mhz
123
ENGENHARIA ELÉTRICA – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES– Henry Costa Lubanco
Arquitetura da Placa Mãe
figuras
124
12/09/2012
11
ENGENHARIA ELÉTRICA – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES– Henry Costa Lubanco
Taxa de Transferência
125
ENGENHARIA ELÉTRICA – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES– Henry Costa Lubanco
Taxas PCI-Express 1.0
Já chegamos a PCI-Express 3.0 (1 linha 1000MB)
126
12/09/2012
12
ENGENHARIA ELÉTRICA – ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES– Henry Costa Lubanco
Slots PCI Express
127