arquitetura componentes
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Arquitetura de ComponentesTRANSCRIPT
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Máquina capaz de solucionar problemas através de tarefas que lhe são fornecidas
Os computadores se distinguem pela sua finalidade Classificação quanto à operação, utilização e
necessidades dos usuários
Tem Três partes diferentes que funcionam em conjunto: Hardware Software Cableware
Para um sistema computacional, acrescentamos uma outra parte essencial: Peopleware
O Computador
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Classificação dos Computadores
Quanto à característica de operação Analógicos Digitais Híbridos
Quanto à característica de utilização Científicos Comerciais
Quanto ao usuário Pessoal Corporativo
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Operação Analógicos
Manipulam sinais elétricos analógicos que são utilizados para controle de processos e problemas de simulação
Executam trabalhos usando elementos representados por grandezas físicas, como por exemplo, a intensidade de uma corrente elétrica.
São criados para uma finalidade específica, isto é, só se aplicam a um determinado trabalho
Digitais Manipulam sinais elétricos do tipo digital Realizam suas operações utilizando elementos representados por
grandezas matemáticas (números), operam dígito a dígito Programados através de uma linguagem de programação São destinados a aplicações múltiplas, podendo ser utilizados em
diversas tarefas. Híbridos
Características dos dois anteriores Entradas/Saídas controladas por conversores analógico-digitais e
vice-versa
95%
dos
com
pu
tad
ore
s sã
o
dig
itais
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Utilização
Científicos Áreas de cálculo e pesquisas científicas Resultados de maior precisão Pequeno volume de entrada/saída porém
precisam de unidade processadores sofisticadas
Comerciais Maioria dos equipamentos Grande volume de entrada/saída com
rápido processamento
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Tipos de Computadores
Uso PessoalEstações de trabalho Computadores de mesa (desktop)
Han
dheld
s Palm
top
s
Note
book
s Desk
note
s
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Tipos de Computadores
Uso Corporativo Supercomputadores Ultra-rápidos. Processam
grande volume de dados científicos Mainframes Utilizados por grande número de
usuários ao mesmo tempo Terminais “interfaces” entre o usuário e o mainframe
Minicomputadores similares ao mainframe só que de menor porte
Servidores Não são projetados para uso direto. Disponibilizam informações para pessoas conectadas em rede
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O ComputadorHardware
A Arquitetura do Computador
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O Computador
O computador é uma máquina misteriosa, onde, de alguma forma mística, são guardadas e processadas
informações?
Você será capaz de: Identificar e definir os componentes que
fazem para da arquitetura básica de um computador
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Arquitetura Básica do Computador
Unidade Central de Processamento (UCP)
Entrada
Saída
Envio dos dados para serem processados
Obtenção dos resultados requeridos
M
E
M
Ó
R
I
A
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Interação entre o usuário e o computador
Dispositivos que interagem com o ambiente Dispositivo de Entrada
Encaminha as solicitações/dados do usuário ao computador, através de mouse, teclado, etc
Dispositivo de Saída Apresenta os resultados finais do
processamento, através dos monitores de vídeo, impressoras, etc
UCP
Entrada
Saída
M
E
M
Ó
R
I
A
Dispositivos de Entrada e Saída
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UCP
Cérebro do computador Busca e executa as
instruções Composta de:
Unidade de Controle Unidade Lógica-AritméticaULA
UC
UCP
Entrada
Saída
M
E
M
Ó
R
I
A
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Mémoria Armazena programas e dados Local onde o processador:
Busca dados a serem processados, Guarda valores intermediários, Envia resultados finais do
processamento Pequenos pentes/módulos
encaixados na placa mãe A menor unidade de informação
armazenável é o BIT A menor unidade de medida da
memória é o BYTE
UCP
Entrada
Saída
M
E
M
Ó
R
I
A
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Arquitetura do Computador
Entrada Saída
Unidade Aritmético-LógicaRecebe os dados da memória para processá-los quando uma instrução for aritmética ou lógica
Unidade de ControleDetermina a execução e interpretação das instruções e controla o fluxo dos dados
U
C
P
Memória Principal
Registradores
Memória Secundária
Armazena programas que podem ser executados
Armazena programas e dados que estão sendo processados
Armazena endereços de instruções e dados que estão sendo processados
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Outros Componentes Básicos do
Computador
O ComputadorHardware
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Outros componentes
Como fazer com que os dados inseridos pelo dispositivo de entrada cheguem ao processador e à memória? E como fazer com que os dados processados
cheguem ao dispositivo de saída?
Não podemos esquecer de outros componentes do computador que interagem entre si, contribuindo para o funcionamento do computador.
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Outros componentes
Placa Mãe Barramento Clock Microprocessador Tecnologia de Reconhecimento de
Instruções do Processador
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Placa Mãe (Motherboard)
Acomoda o processador e todos os componentes (memória principal, memória cache, BIOS, portas serial e paralela, etc) que permitem ao processador interagir com os demais periféricos
Gerencia transação de dados entre CPU e periféricos.
Componentes On board e Off board Muitas placas mãe permitem o upgrade
Modificação da velocidade do clock,
tipo de processador...
Pri
nci
pal p
laca
do c
om
pu
tador
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Barramento Percurso elétrico que conecta UCP, memória e
outros dispositivos de hardware da placa-mãe O barramento é a estrada que permite a
comunicação com o processador, que é compartilhada por todos os periféricos conectados a este barramento
Grupo de linhas paralelas. Cada linha trafega 1 bit de cada vez 8 linhas 1 byte, 32 linhas 4 bytes
Tipos: Endereços, Dados e Expansão (ou Slot)
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Barramento Grupo de linhas paralelas. Cada linha trafega
1 bit de cada vez Barramento de 8 linhas 1 byte Barramento de 32 linhas 4 bytes
Exemplos de padrões de barramento de expansão: ISA (Industry Standard Architecture), MCA (Microchannel Architecture), EISA (Extended Industry Standard Architecture), VLB (Vesa Local Bus), PCI (Peripheral Component Interconnect), AGP (Accelerated Graphics Port), USB (Universal Serial Bus)
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Padrões de Barramento
Padrão ISA Os dados são transmitidos em 8 ou 16 bits Suas origens remontam o PC XT com
processador 8086/8 e atualmente é uma limitação dos mais recentes programas, especialmente em multimídia, servidores de rede, CAD/CAM
Ainda encontrados em placas de som e modem
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Padrões de Barramento
Padrão MCA Desenvolvido com o surgimento dos
processadores 386 Os dados são transmitidos em 32 bits 2.5 vezes mais rápido que o ISA de 16 bits Desenvolvido pela IBM Alto custo Incompatibilidade com o ISA Arquitetura fechada
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Padrões de Barramento
Padrão EISA Os dados são transmitidos em 32 bits Pode-se conectar placas padrão ISA
Mantém a compatibilidade e preserva investimentos em placas já feitos
Mais rápido que o ISA (2 vezes) mas nem tanto quanto o MCA
Alto custo
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Padrões de Barramento
Padrão VLB Os dados são transmitidos em 32 bits Mais rápido que o EISA e o MCA Compatível com o ISA (2 conectores para ISA + 1
para destinado a transferência de dados a altas velocidades permitidas pelo VLB)
Utilizado por placas de vídeo (principais prejudicadas pelos barramentos lentos)
Custo menor que seus concorrentes Desenvolvido para trabalhar com processadores 486
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Padrões de Barramento
Padrão PCI Os dados são transmitidos em 64 bits Desenvolvido inicialmente pela Intel Desenvolvido para o Pentium e para o
Pentium Pro Mais barato e versátil que o VLB Alto desempenhoP
ad
rão
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Padrões de Barramento
Padrão AGP Desenvolvido para as placas de vídeo
mais modernas (3D) e processadores Pentium II
2 vezes mais rápido que o PCI Permite a placa de vídeo acessar
diretamente a memória para armazenar texturas sem que os dados passem pelo processador
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Padrões de Barramento
Padrão USB Novo padrão para a conexão de
periféricos externos Facilidade de uso Possibilidade de conectar vários
periféricos a uma única porta USB Considerado 1º barramento para micros
realmente Plug-and-Play
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Clock
Coração do computador Emite pulsos elétricos que se propagam pelo barramento
Movido por um cristal de quartzo localizado na placa mãe As moléculas deste cristal vibram milhões/bilhões de vezes por
segundo, em velocidade constante
As vibrações são usadas para cronometrar operações de processamento e ditar a velocidade de transferência de dados
Expresso em termos de frequência – Hertz (Hz) 1 Hz = 1 ciclo por segundo (1 operação realizada a cada ciclo)
Exemplo: Computador de 1 GHz emite 1 bilhão de pulsos elétricos por segundo – 1 bilhão de realizadas por segundo
O processador não possui gerador de clock. Opera multiplicando o sinal recebido da placa mãe
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Microprocessador (UCP)
Cérebro de um microcomputador Sempre está em evolução
Relação do processador e a quantidade de transistores
Relação do processador e a quantidade de transistores
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Microprocessador (UCP) Relação do tamanho do transistor em cada década/processador:
Década de 70 Intel 4004 (1971) 15 mícrons 8088 (1979) 3 mícrons (do tamanho de um vírus)
Década de 80 486 1 mícron
Década de 90, Pentium III 0.18 mícron (do tamanho de uma molécula de DNA)
Atualmente Pentium 4 e Athlon 0.13 mícron
Por volta de 2012 0.02 mícron (algumas dezenas de átomos de outro)
Um mícron equivale a 1 milésimo de milímetro,
ou a 1 milionésimo de metro
Um mícron equivale a 1 milésimo de milímetro,
ou a 1 milionésimo de metro
Ou 20 nanômetros
Nanotecnologia, Computação Quântica
Ou 20 nanômetros
Nanotecnologia, Computação Quântica
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Microprocessador (UCP)
1978- 8088 (i8/e16 bits, 5 MHz) rodava DOS e manipulava textos e números, mas os gráficos eram muito pobres 1982 - 80286 (16 bits, 6 a 12 MHz) principal avanço: trabalhar em modo real (compatível com 8088) e em modo protegido (manifestando seu potencial – acesso à memória, multitarefa) 1985 - 386 (SX: e16/i32 / DX: 32 bits, 16 a 33 MHz) acessa 4GB de RAM. Possível alternar entre modo real e protegido. Tinha potência suficiente para suportar uma interface gráfica - foi o início da era Windows. 1989- 486 (32 bits, 25 a 100 MHz) cache (8 KB) e coprocessador aritmético interno 1993- Pentium (i32/e64 bits, 60 a 300 MHz) coprocessador remodelado. Cache (16 KB). 2002/2003- Athlon (64 bits) acessar 32 TB de RAM 2003 – Power Mac Ou G5 – Apple (64 bits) 2003/2005 – Pentium 4 (64 bits, 3 a 3,8 GHz) Cache (166 KB)
Ano, Processador, Barramento e Frequência
![Page 32: Arquitetura componentes](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042614/55760dcfd8b42a0d5e8b4ae3/html5/thumbnails/32.jpg)
Tecnologia relacionada ao número de instruções de
processamento que podem ser reconhecidas
CISC (Complex Instruction Set Computing) Conjunto Complexo de Instruções
RISC (Reduced Instruction Set Computing) Conjunto Reduzido de Instruções
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• Reconhece mais de uma centena de instruções
• É mais lento na execução das instruções (quanto > número de instruções > tempo)
• A maioria dos microprocessadores são CISC
CISC
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• Reconhece um número limitado de instruções que, em contrapartida, são otimizadas para que sejam executadas com mais rapidez
• Redução do conjunto de instruções ao mínimo: as instruções não contempladas são executadas como combinações das existentes
• Desempenho de 50-75% superior a um CISC
RISC